新课标高考化学专题训练 《原子结构与性质》综合训练

这是一份新课标高考化学专题训练 《原子结构与性质》综合训练，共19页。试卷主要包含了单选题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.立方氮化硼(BN)、立方金刚石、碳化硅(SiC)等都是莫氏硬度高的超硬材料，在工业上有广泛应用。下列有关Si说法正确的有_____。
A. 基态Si原子核外有3种能量的电子B. Si原子由基态变为激发态时会释放能量
C. 基态Si原子的价层电子排布式为3p2D. Si在元素周期表中属于p区元素
2.下列对事实的分析正确的是
A. AB. BC. CD. D
3.下列化学用语表达正确的是
A. 氟离子的结构示意图：
B. 基态溴原子的简化电子排布式：[Ar]4s24p5
C. 丙烷分子的空间填充模型：
D. 基态氧原子核外电子的轨道表示式：
4.为维护国家安全和利益，2023年7月3日，我国决定对镓、锗相关物项实施出口管制。氮化镓的晶胞结构如下图所示(晶胞参数为apm)。下列说法不正确的是
A. 该物质的化学式为GaN
B. 晶体结构中Ga的配位数为4
C. 该晶体的密度为4×84a3NA×10−27g/cm3
D. 第二周期基态原子第一电离能大于N的元素有2种
5.硒化锌是一种重要的半导体材料，图甲为其立方晶胞结构，图乙是其晶胞的俯视图。已知阿伏加德罗常数的值为NA，a点的坐标为(0,0,0)，b点的坐标为(1,1,1)，晶胞参数为npm。下列说法错误的是
A. 基态Se2−的简化电子排布式为[Ar]3d94s24p6
B. c点Zn2+的坐标为(14,34,34)
C. 晶体中相邻两个Zn2+的最短距离为势 22npm
D. 晶体中每个Se2−周围紧邻且距离相等的Se2−共有12个
6.某合金中含有Mg、Al、Si、Mn和Zn等元素，下列说法正确的是
A. Si的电负性大于AlB. 元素Mn和Zn均在元素周期表中的d区
C. Mg的第一电离能小于AlD. 基态时，Mg和Mn的单电子数相同
7.下列有关宏观辨识与微观探析的说法均正确的是 ( )
A. AB. BC. CD. D
8.Li、Be、B、C均为第二周期元素。下列说法正确的是( )
A. 原子半径：r(Li)r(B)>r(C)，故A错误；
B.同周期元素，从左到右第一电离能趋于增大，但由于Be的2s轨道处于全充满的较稳定状态，所以I1(B)ClO3−>ClO2−；
C.基态Br的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5；
D.根据晶胞结构，I−位于晶胞的顶点和面心，个数为8×18+6×12=4个。
本题主要考查了晶体结构和原子核外电子排布的有关知识，题目难度中等，掌握原子核外电子排布的规律和键角大小比较的方法是解答该题的关键。
解：A.用空气氧化HCl制Cl2同时生成水，化学反应为：4HCl+O22H2O+2Cl2，故A正确；
B.在KBr溶液中通入少量Cl2生成溴单质，离子反应为：2Br−+Cl2=2Cl−+Br2，故B正确；
C.HI具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，浓硫酸与HI反应生成碘单质，故C错误；
D.电解饱和食盐水阴极发生还原反，阴极反应：2H2O+2e−=2OH−+H2↑，故D正确；
故选：C。
A.用空气氧化HCl制Cl2同时生成水；
B.在KBr溶液中通入少量Cl2生成溴单质；
C.HI具有还原性，浓硫酸具有强氧化性；
D.电解饱和食盐水阴极发生还原反应。
本题考查了列化学反应的相关知识，题目难度中等。
解：A.HF与玻璃反应不是因为显酸性，是因为其强烈的络合性，故A错误；
B.ClO2具有强氧化性，可用于杀菌消毒，故B正确；
C.MgO是离子化合物，熔点高，可用作耐高温材料，故C正确；
D.碱性溶液可以去除油污，Na2CO3水溶液呈碱性，可用于去除油污，故D正确；
故选：A。
A.HF与玻璃反应不是因为显酸性；
B.ClO2具有强氧化性，可用于杀菌消毒；
C.MgO熔点高，可用作耐高温材料；
D.碱性溶液可以去除油污。
本题主要考查物质的组成、结构和性质的关系等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
16.【答案】D
【解析】解：基态Li原子电子排布式为1s22s1，
A.不是基态；
B.也不是基态原子的电子排布；
C.也不是基态原子的电子排布；
D.符合基态原子电子排布图；
故选：D。
处于基态的锂原子能量最低，基态Li原子电子排布式为1s22s1。
本题考查原子结构，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
17.【答案】A
【解析】解：A.稳定性为物质的化学性质，而氢键影响物质的物理性质，故A错误；
B.分子中连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，中含1个手性碳原子(*所示)，故B正确；
C.碘、四氯化碳、甲烷均为非极性分子，水为极性分子，碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释，故C正确；
D.氟的电负性大于氯的电负性，使得F3C—的极性大于Cl3C—的极性，三氟乙酸中的—COOH比三氯乙酸中的—COOH更容易电离出氢离子，三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性，故D正确；
故选：A。
A.根据稳定性为物质的化学性质进行分析；
B.根据分子中连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，进行分析；
C.根据碘、四氯化碳、甲烷均为非极性分子，水为极性分子，进行分析；
D.根据氟的电负性大于氯的电负性，使得F3C—的极性大于Cl3C—的极性，进行分析。
本题主要考查“手性分子”在生命科学等方面的应用等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
18.【答案】A
【解析】解：A.根据分析，Y为O，其原子核内中子数=17−8=9，故A正确；
B.由分析可知，X为N，故X单质即N2常温下是气态，故B错误；
C.由分析可知，Y为O，H2Y2即H2O2中的O为−1价，化合价既能升高到0价，表现还原性，也能降低到−2价，表现氧化性，故C错误；
D.由分析可知，X为N，故 z14X即 714N与 713N属于质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，二者互称为同位素，故D错误；
故选：A。
z14X+24He→z+1AY+11H，满足质子和质量数守恒，因此14+4=A+1，则A=17，X与Y原子之间质子数相差1，元素X、Y均为第二周期元素，且其原子的最外层电子数之和为11，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a+1，解得a=5，因此X为N，Y为O，据此分析解答。
本题主要考查原子的组成与结构的相关知识，为基础知识的考查，题目难度不大。
19.【答案】(1)H2O>H2S>CH4
(2)AD
【解析】(1)H2S、CH4、H2O均为分子晶体，分子晶体的沸点与分子间作用力成正比，由于H2O分子间可形成氢键，则H2O的沸点最高，又由于H2S的相对分子质量大于CH4，因此H2S的沸点高于CH4，则H2O、H2S、CH4的沸点由高到低的顺序为H2O>H2S>CH4。
(2)化合物Ⅰ每个S原子均形成2个共价键，含2个孤电子对，则其价层电子对数均为4，根据价层电子对互斥理论可知S原子采取sp3杂化，A项正确；
化合物Ⅱ中含有非金属元素C、H、O、S，同周期主族元素从左到右，元素电负性逐渐增大，同主族元素从上到下，元素电负性逐渐减小，故O的电负性最大，B项错误；
化合物Ⅲ中，碳原子均为饱和碳原子，且为非对称结构，因此C—C—C键角不为180°，C项错误；
化合物Ⅲ中，磺酰基与Na+形成离子键，C、H、S之间分别形成共价键，D项正确；
化合物Ⅳ中，两个硫氧双键的化学环境相同，则键能相等，但其与硫氧单键的键能不等，E项错误。
20.【答案】4；C；
S>P>Si；P>S>Si；
sp3杂化；A；
BaO；由于BaO、MgO均为离子晶体，阴离子相同，阳离子电荷相同，镁离子半径比钡离子半径小，MgO的晶格能较大，其熔点较高，BaO熔点较低；
(14,14,14)； 86×4NA(4 33a×10−10)3
【解析】解：(1)Sn元素与C元素为同主族元素，位于第五周期，所以其价层电子为5s25p2，电子运动状态有4种，根据洪特规则，同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以该排布式违反了洪特规则，
故答案为：4；C；
(2)同周期从左向右电负性逐渐增大，即电负性强弱顺序是S>P>Si；根据第一电离能规律：同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势，但ⅤA中p轨道处于半充满状态，第一电离能大于ⅥA，第一电离能由大到小顺序是P>S>Si，
故答案为：S>P>Si；P>S>Si；
(3)[B(OH)4]−中B原子与每个氧原子之间均形成一个σ键(其中一个为配位键)，价层电子对数为4，为sp3杂化；[Sn(OH)6] 2−中，O原子和氢原子之间为σ键，也为极性共价键，Sn原子和O原子之间有σ键和配位键，所以该物质中不含π键，
故答案为：sp3杂化；A；
(4)由于BaO、MgO均为离子晶体，阴离子相同，阳离子电荷相同，镁离子半径比钡离子半径小，MgO的晶格能较大，其熔点较高，BaO熔点较低，
故答案为：BaO；由于BaO、MgO均为离子晶体，阴离子相同，阳离子电荷相同，镁离子半径比钡离子半径小，MgO的晶格能较大，其熔点较高，BaO熔点较低；
(5)1号As元素位于相邻4个B原子围成的正四面体中心，在底面和左侧面的投影均位于面对角线上，且与原点的距离为面对角线的四分之一，所以坐标为(14,14,14)；晶胞中As原子到B原子最近距离为体对角线的四分之一，设晶胞的棱长为x，所以有 3x=4a pm，所以x=4 33apm=4 33a×10−10cm，所以晶胞的体积为(4 33a×10−10)3cm3；据图可知，一个晶胞中含有4个As原子，根据化学式可知晶胞中也含有4个B原子，所以晶胞的质量为86×4NAg，所以密度为86×4NA(4 33a×10−10)3g/cm3，
故答案为：(14,14,14)； 86×4NA(4 33a×10−10)3。
(1)Sn元素与C元素为同主族元素，位于第五周期，所以其价层电子为5s25p2，根据洪特规则，同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道；
(2)同周期从左向右电负性逐渐增大，根据第一电离能规律：同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势，但ⅤA中p轨道处于半充满状态，第一电离能大于ⅥA；
(3)[B(OH)4]−中B原子与每个氧原子之间均形成一个σ键(其中一个为配位键)，价层电子对数为4，为sp3杂化；[Sn(OH)6] 2−中，O原子和氢原子之间为σ键，也为极性共价键，Sn原子和O原子之间有σ键和配位键；
(4)由于BaO、MgO均为离子晶体，阴离子相同，阳离子电荷相同，镁离子半径比钡离子半径小，MgO的晶格能较大，其熔点较高；
(5)1号As元素位于相邻4个B原子围成的正四面体中心，在底面和左侧面的投影均位于面对角线上，且与原点的距离为面对角线的四分之一，所以坐标为(14,14,14)；晶胞中As原子到B原子最近距离为体对角线的四分之一，设晶胞的棱长为x，所以有 3x=4a pm，所以x=4 33apm=4 33a×10−10cm，所以晶胞的体积为(4 33a×10−10)3cm3；据图可知，一个晶胞中含有4个As原子，根据化学式可知晶胞中也含有4个B原子。
本题考查晶体结构，侧重考查学生晶胞计算的掌握情况，试题难度中等。
21.【答案】3d9；
①N>O>C；
②1：2；
③b>a>c；
离子键、极性共价键；
BC；
CD；
26π
【解析】解：(1)Cu的价电子排布式为3d104s1，则Cu2+的价电子排布式为3d9，
故答案为：3d9；
(2)①同周期元素，从左往右，元素的第一电离能逐渐增大，由于N的电子排布比O更加稳定，N的最外层电子排布为2s22p3，2p轨道半充满，因此需要更高的能量失去一个电子，所以N的第一电离能比O大，则C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C，
故答案为：N>O>C；
②2个乙二胺形成4个配位键，配体数为2，配位数为4，配体数与配位数之比为1：2，
故答案为：1：2；
③NH3中心原子N为sp3杂化，空间构型为三角锥形，键角107.3°，BCl3中心原子B为sp2杂化，空间构型为平面三角形，键角120°，H2O中心原子O为sp3杂化，空间构型为V形，键角105°，则键角大小为BCl3>NH3>H2O，故键角按由大到小的顺序排列为b>a>c，
故答案为：b>a>c；
(3)Na+与[Cu(OH)4]2−之间形成离子键，[Cu(OH)4]2−内的O与H之间形成极性共价键，
故答案为：离子键、极性共价键；
(4)A中的铜离子价电子排布式为3d10，无未成对电子，B中的铜离子价电子排布式为3d9，含有1个未成对电子，C中的铁离子价电子排布式为3d5，含有5个未成对电子，D中锌离子价电子排布式为3d10，无未成对电子，
故答案为：BC；
(5)A.钠和铜属于金属晶体，碘单质属于分子晶体，金刚石属于原子晶体，只涉及3种晶体类型，故A错误；
B.碘升华时破坏了分子间作用力，没有破坏非极性键，故B错误；
C.一般而言，熔点：原子晶体>金属晶体>分子晶体，金刚石是原子晶体，则四种晶体中熔点最高的是金刚石，故C正确；
D.晶胞中原子数目：①Na晶胞顶点有8个Na原子，体心有1个Na原子，8×18+1=2，则一个Na晶胞中含2个Na原子；②Cu晶胞顶点有8个Cu原子，面心有6个Cu原子，8×18+6×12=4，则一个Cu晶胞中含4个Cu原子；③碘单质在顶点和面心，I2数目为8×18+6×12=4，含碘原子数目为2×4=8；④金刚石顶点有8个C原子，面心有6个C原子、晶胞内部有4个C原子，8×18+6×12+4=8，则一个金刚石晶胞中含8个C原子；故1个晶胞含8个原子有③④，D正确；
故答案为：CD；
(6)由(5)中铜的晶胞图可知，每个晶胞中铜原子个数为8×18+6×12=4，假设铜原子半径为r，晶胞参数为a，铜晶胞中面对角线上的3个铜原子相切，故面对角线长度为4r，由a2+a2=(4r)2可得a=2 2r，所以该晶胞中原子的空间利用率为43πr3×4a3= 26π，
故答案为： 26π。
(1)Cu的价电子排布式为3d104s1；
(2)①同周期元素，从左往右，元素的第一电离能逐渐增大，由于N的电子排布比O更加稳定，N的最外层电子排布为2s22p3，2p轨道半充满，因此需要更高的能量失去一个电子；
②2个乙二胺形成4个配位键，配体数为2，配位数为4；
③NH3中心原子N为sp3杂化，空间构型为三角锥形，键角107.3°，BCl3中心原子B为sp2杂化，空间构型为平面三角形，键角120°，H2O中心原子O为sp3杂化，空间构型为V形，键角105°；
(3)Na+与[Cu(OH)4]2−之间形成离子键，[Cu(OH)4]2−内的O与H之间形成极性共价键；
(4)顺磁性物质即含有未成对电子的物质。A中的铜离子价电子排布式为3d10，无未成对电子，B中的铜离子价电子排布式为3d9，含有1个未成对电子，C中的铁离子价电子排布式为3d5，含有5个未成对电子；
(5)A.钠和铜属于金属晶体，碘单质属于分子晶体，金刚石属于原子晶体；
B.碘升华时破坏了分子间作用力；
C.一般而言，熔点：原子晶体>金属晶体>分子晶体，金刚石是原子晶体；
D.晶胞中原子数目：①Na晶胞顶点有8个Na原子，体心有1个Na原子，8×18+1=2，则一个Na晶胞中含2个Na原子；②Cu晶胞顶点有8个Cu原子，面心有6个Cu原子，8×18+6×12=4，则一个Cu晶胞中含4个Cu原子；③碘单质在顶点和面心，I2数目为8×18+6×12=4，含碘原子数目为2×4=8；④金刚石顶点有8个C原子，面心有6个C原子、晶胞内部有4个C原子，8×18+6×12+4=8；
(6)由(5)中铜的晶胞图可知，每个晶胞中铜原子个数为8×18+6×12=4，假设铜原子半径为r，晶胞参数为a，铜晶胞中面对角线上的3个铜原子相切，故面对角线长度为4r，由a2+a2=(4r)2可得a=2 2r。
本题考查晶体结构，侧重考查学生晶胞计算的掌握情况，试题难度中等。选项
事实
分析
A
沸点：CO>N2
CO为极性分子，N2为非极性分子
B
第一电离能：P>S
原子半径：P>S
C
键角：CH4>NH3>H2O
电负性：C