（通用版）高考化学一轮复习检测21 物质结构与性质综合题（含答案解析）

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高考化学复习检测:21 物质结构与性质综合题1.A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期元素，F为第四周期元素，F还是前四周期中电负性最小的元素。              已知：A原子的核外电子数与电子层数相等；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个；C原子的第一至第四电离能为I1＝738 kJ·mol-1，I2＝1 451 kJ·mol-1，I3＝7 733 kJ·mol-1，I4＝10 540 kJ·mol-1；D原子核外所有p轨道为全充满或半充满；E元素的族序数与周期序数的差为4。(1)写出E元素在周期表中位置：________；D元素的原子的核外电子排布式：__________________。(2)某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布为该同学所画的轨道式违背了________。(3)已知BA5为离子化合物，写出其电子式：________。(4)DE3中心原子杂化方式为________，其空间构型为_________________。  2.K2Cr2O7是一种常见的强氧化剂，酸性条件下会被还原剂还原成Cr3＋。(1)Cr3＋能与OH-、CN-形成配合物[Cr(OH)4]-、[Cr(CN)6]3-。①Cr3＋的电子排布式可表示为________。②不考虑空间构型，[Cr(OH)4]-的结构可用示意图表示为________(若有配位键，用箭头表示)。③CN-与N2互为等电子体，写出CN-的电子式：________。(2)K2Cr2O7能将乙醇氧化为乙醛，直至乙酸。①乙醛中碳原子的杂化方式有________、________。②乙酸的沸点是117.9 ℃，甲酸甲酯的沸点是31.5 ℃，乙酸的沸点高于甲酸甲酯的沸点的主要原因是________________________。  3.现有部分元素的原子结构特点如表：(1)画出W原子结构示意图_____________________________________。(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是_____________________，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式_________________________________________________________。(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为________。(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的、且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式__________________________________________。 4.钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。A．404.4                                          B．553.5    C．589.2                                          D．670.8                                          E．766.5（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。  5.磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题：(1)基态P原子的核外电子排布式为____________，有________个未成对电子。(2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的立体构型为________，其键角为________，推测其在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。(3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因_____________________________________________________________________________________________________________________。(4)常温下PCl5是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图甲所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至148 ℃熔化，形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A为__________，其中心原子杂化轨道类型为____________，B为____________。(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，图乙为其立方晶胞，其中的每个原子均满足8电子稳定结构，试判断其熔点________(填“高于”或“低于”)金刚石熔点。    6. (1)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________________________。(2)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。(3)基态硼原子的电子排布式为____________。(4)Cu＋基态核外电子排布式为________。(5)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________。  7.原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：(1)这四种元素中，电负性最大的元素的基态原子的价电子排布图为____________。(2)A与B形成的化合物B2A2中含有的σ键、π键的数目之比为________。(3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图甲所示，其原子的杂化类型为________；另一种的晶胞如图乙所示，该晶胞的空间利用率为________(保留两位有效数字，=1.732)。(4)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。写出沉淀溶解的离子方程式：________________________________。(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数目为________。其晶体的堆积模型为____________。此晶胞中的棱长为a cm，D的相对原子质量为M，密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________mol－1(用含M、a、ρ的代数式表示)。             8.下图为几种晶体或晶胞的示意图：请回答下列问题：(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体，原因是________________________________。(4)每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。              (5)冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是___________________________。 9. (1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点FeO________NiO(填“＜”或“＞”)；②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为________。(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的强相互作用是________。(3)某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：__________________。②已知La为＋3价，当被钙等二价元素A替代时，可形成复合钙钛矿化合物La1-xAxMnO3(x＜0.1)，此时一部分锰转变为＋4价。导致材料在某一温度附近有反铁磁-铁磁、铁磁-顺磁及金属-半导体的转变，则La1-xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为________。③下列有关说法正确的是________。              A．镧、锰、氧分别位于周期表f、d、p区              B．氧的第一电离能比氮的第一电离能大              C．锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强              D．铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示 10.研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。  
答案解析1.答案为：(1)第三周期ⅦA族　1s22s22p63s23p3(2)能量最低原理(3)；(4)sp3　三角锥形解析：(1)由题意分析知F为K，A为H，B为N；由电离能知C的常见化合价为＋2价，为Mg，D为P，E为Cl。(2)原子的核外电子分能级排布，按构造原理先排能量低的能级，再排能量高的能级，遵循能量最低原理时，该原子才最稳定。该同学未排满3s能级就排3p能级，违背了能量最低原理。(3)NH5为离子化合物，则为铵盐，存在NH和H-。(4)PCl3中心原子P上的价层电子对＝3＋(5-3×1)＝4，杂化类型为sp3杂化；存在一个孤电子对，故分子构型为三角锥形。  2.答案为：(1)①1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 ②；③(2)①sp2　sp3　②乙酸分子间存在氢键解析：(1)①铬为24号元素，铬元素失去3个电子变成Cr3＋，所以Cr3＋核外有21个电子，根据构造原理知，该离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。②[Cr(OH)4]-中的Cr3＋与4个OH-形成配位键，可表示为。③根据氮气分子的电子式写出CN-的电子式，且CN-是离子，符合离子电子式的书写规则，所以其电子式为。(2)①乙醛中甲基上的碳原子含有四个共价单键，所以甲基上碳原子采用sp3杂化，醛基上碳原子含有3个共价单键，所以醛基上碳原子采用sp2杂化。  3.答案为：(1)(2)X(或氧)　2H2S＋O22H2O＋2S↓(其他合理答案也可)(3)NH4HSO4(4)N2H4＋2H2O2N2＋4H2O解析：由表中信息可确定X为O、Y为H、Z为S、W为N。  4.参考答案：（1）A；（2）N  球形  K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱（3）V形   sp3 （4）0.315               12  （5）体心  棱心解析：（1）紫色波长400 nm～435 nm，因此选项A正确；（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低；（3）与OF2互为等电子体，OF2属于V形，因此几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp3；（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，可知K处于体心，O处于棱心。  5.答案为：(1)1s22s22p63s23p3　3(2)正四面体形　60°　大于(3)电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大(4)PCl　sp3　PCl(5)低于解析：(1)基态P原子核外有15个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，有3个未成对电子。(2)P4为正四面体结构，其键角为60°，P4为非极性分子，根据“相似相溶”原理，P4易溶于非极性溶剂CS2，难溶于极性溶剂H2O。(4)根据题意可知，PCl5为离子晶体，则晶体中存在阴、阳离子，A与CCl4互为等电子体，则A为PCl，根据价电子对互斥理论，其采用sp3杂化，B与SF6互为等电子体，则B为PCl。(5)BP与金刚石都是原子晶体，由于C—C键的键长比B—P键短，则C—C键的键能更大，故金刚石的熔点高于BP。  6.答案为：(1)N　(2)1s22s22p4　Cl(3)1s22s22p1(4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(5)三　ⅠA　2　1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)解析：(1)由题意推出a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。第一电离能同周期从左向右呈逐渐增大趋势，由于N的2p轨道处于半满，较稳定，所以第一电离能N>O。同主族从上到下，第一电离能逐渐减小，故O>S。Cu的价层电子轨道示意图为。(2)根据题给信息，可以推断X为N，Y为O，Z为Mg，R为Cu。O原子核外有8个电子，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4。Mg位于第三周期，第三周期中第一电离能最大的主族元素为Cl。(5)钠位于第三周期第ⅠA 族；S的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，其中3p轨道示意图为，有2个未成对电子。  7.答案为：(1)(2)3∶2(3)sp2　34%(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O(5)4　面心立方最密堆积　解析：A为第一周期元素，且自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布式为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数大小顺序可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则C为氯元素。(1)四种元素中电负性最大的是Cl元素，其基态原子的价电子数为7，其基态原子的价电子排布图为。(2)H与C形成的化合物B2A2为C2H2，其结构式是H—C≡C—H，C2H2分子中含有3个σ键、2个π键，则σ键、π键数目之比为3∶2。(3)图甲是石墨的层状晶体结构，每个C原子与另外3个C原子相连，则C原子采取sp2杂化；图乙是金刚石的晶胞结构，晶胞含8个碳原子，若晶胞参数为a cm，C原子半径为r cm，体对角线的长度为4个碳原子的直径，则有：8r=a，该晶胞的空间利用率为×100%=×100%≈34%。(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数为8×＋6×=4。晶体的堆积模型为面心立方最密堆积。此晶胞中的棱长为a cm，D的相对原子质量为M，密度为ρ g·cm－3，则有ρ== g·cm－3，故阿伏加德罗常数可表示为NA= mol－1。  8.答案为：(1)金刚石晶体(2)金刚石＞MgO＞CaCl2＞冰＞干冰(3)小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；且r(Mg2＋)＜r(Na＋)、r(O2-)＜r(Cl-)(4)4　8；(5)H2O分子之间能形成氢键解析：(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：8×＋6×=4，氯化钙类似于氟化钙，Ca2＋的配位数为8，Cl-配位数为4。  9.答案为：(1)①<　②4∶3(2)3∶1　金属键(3)①ABO3　②　③AC解析：(1)①NiO、FeO均为离子晶体，Ni2＋的离子半径小于Fe2＋离子半径，因此熔点：FeO<NiO              ②δ-Fe是体心立方堆积，配位数是8，α-Fe是简单立方堆积，配位数为6，则δ、α两种晶胞中Fe的配位数比为4∶3。(2)晶胞中Cu原子数=6×=3，Au原子数=8×=1。(3)①由图1可知：A为8×=1个，B位为体心，含有1个，O为6×=3，则化学式为ABO3；              ②设La1-xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量分别为m和n，则有              解之得m=1-x，n=x，则三价锰与四价锰的物质的量之比为；              ③B项，N的核外电子排布中2p轨道半充满，第一电离能N>O，B错误；D项，图中堆积方式为镁型，故D项错误，A、C正确。  10.答案为：（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2    O      Mn；（2）sp     sp3（3）H2O>CH3OH>CO2>H2                            H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大；（4）离子键和π键（或键）；（5）0.148   0.076解析：（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn与O中，由于O元素是非金属元素而Mn是金属元素，所以第一电离能较大的是O。O元素的基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r(O2－)=a，解得r(O2－)= nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2 r(O2－)+2 r(Mn2+)，则r(Mn2+)=(0.448 nm-2×0.148 nm)/2=0.076nm。