2020年高考化学一轮总复习文档：第十二章章末高考真题演练

1．(2018·全国卷Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：

回答下列问题：

(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____________。

(3)图a为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为____________________________________________________________。

(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。

(5)FeS2晶体的晶胞如图c所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为__________________g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为________nm。

答案　(1)　哑铃(纺锤)　(2)H2S　(3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强　(4)平面三角　2　sp3　(5)×1021　a

解析　(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图(轨道表达式)为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则电子占据的最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。

(2)根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是2＋＝4、2＋＝3、3＋＝3，因此中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S。

(3)S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多。

(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，根据(2)中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。

(5)根据晶胞结构可知含有Fe2＋的个数是12×＋1＝4，S个数是8×＋6×＝4，晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则其晶体密度的计算表达式为ρ＝＝ g·cm－3＝×1021 g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为a nm。

2．(2018·全国卷Ⅲ节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

(1)Zn原子核外电子排布式为____________________。

(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成，第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____________________。

(3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为________________。

(4)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为__________。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为__________________g·cm－3(列出计算式)。

答案　(1)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2

(2)大于　Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子

(3)平面三角形　sp2

(4)六方最密堆积(A3型)　

解析　(1)Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。

(2)Zn的第一电离能大于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。

(3)碳酸锌中的阴离子为CO，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对数为3＋＝3，所以空间构型为平面三角形，中心C原子的杂化形式为sp2杂化。

(4)由图可知，堆积方式为六方最密堆积。为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×＋2×＋3＝6个，所以该结构的质量为 g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为a cm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×a2 cm2，高为c cm，所以体积为6×a2c cm3。所以密度为＝ g·cm－3。

3．(2017·全国卷Ⅰ)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I离子。I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，具有钙钛矿型的立体结构，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。

答案　(1)A　(2)N　球形　K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)紫色光对应的辐射波长范围是400～430 nm(此数据来源于物理教材  人教版  选修3­4)。

(2)基态K原子占据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电子，电子云轮廓图形状为球形。Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于K，故Cr的熔、沸点较高。

(3)I的价层电子对数为＝4，中心原子杂化轨道类型为sp3，成键电子对数为2，孤电子对数为2，故空间构型为V形。

(4)K与O间的最短距离为a＝×0.446 nm≈0.315 nm；由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心，所以与K紧邻的O原子为12个。

(5)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构，如图，可看出K处于体心，O处于棱心。

4．(2017·全国卷Ⅲ)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　(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(Π键)

(5)0.148　0.076

解析　(1)Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于Mn的。O基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2，其核外未成对电子数是5，因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。

(2)CO2和CH3OH的中心原子C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。

(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个氧原子除形成 3个σ键，还存在π键(Π键)。

(5)因为O2－采用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－)≈0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此2r(Mn2＋)＋2r(O2－)＝0.448 nm，所以r(Mn2＋)＝0.076 nm。

5．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

(1)Fe3＋基态核外电子排布式为________。

(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为____________。

(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________。

(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为________________。

(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。

答案　(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5　(2)sp2和sp3　9 mol　(3)H<C<O　(4)乙醇分子间存在氢键　(5)Fe3CuN

解析　(1)Fe位于元素周期表的第四周期Ⅷ族内左起第1列，基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2。基态原子失电子遵循“由外向内”规律，故Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。

(2) 中的C原子含有3个σ键，该原子的杂化轨道类型为sp2。—CH3中的C原子含有4个σ键，该原子的杂化轨道类型为sp3。1个丙酮分子含有的σ键数：4×2＋1＝9，故1 mol 丙酮分子含有9 mol σ键。

(3)因非金属性H＜C＜O，故电负性：H＜C＜O。

(4)乙醇比丙酮相对分子质量小，但乙醇沸点高，原因在于氢键和范德华力之别。乙醇含有羟基决定了乙醇分子间存在氢键，丙酮的O原子在羰基中，丙酮不具备形成氢键的条件，丙酮分子间只存在范德华力。氢键比范德华力强得多。

(5)能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定。

每个晶胞均摊Fe原子数：6×＝3，Cu原子数：8×＝1，N原子数是1，则Cu替代a位置Fe型产物的化学式为Fe3CuN。

6．(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：

(1)写出基态As原子的核外电子排布式__________。

(2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”)

(3)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________________。

(4)GaF3的熔点高于1000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是_________。

(5)GaAs的熔点为1238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为____________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________。

答案　(1)[Ar]3d104s24p3(或1s22s22p63s23p63d104s24p3)

(2)大于　小于　(3)三角锥形　sp3

(4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体

(5)原子晶体　共价　×100%

解析　(1)As为33号元素，位于元素周期表第四周期第ⅤA族，故其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3或1s22s22p63s23p63d104s24p3。

(2)Ga和As同属第四周期元素，且Ga原子序数小于As，则原子半径Ga大于As，第一电离能Ga小于As。

(3)AsCl3中As元素价电子对数为4，As的杂化方式为sp3杂化，含有1对孤电子对，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。

(5)GaAs为原子晶体，Ga和As之间以共价键键合。该晶胞中原子个数：Ga为4个，As为8×＋6×＝4个，晶胞中原子所占体积为π(r＋r)×4 pm3；则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为

×100%

＝×100%。

7．(2016·四川高考)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。

请回答下列问题：

(1)R基态原子的电子排布式是________，X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。

(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是____________________________________。

(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________。

(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。

(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是___________________________。

答案　(1)1s22s22p63s1或[Ne]3s1  Cl  (2)H2O分子间存在氢键，H2S分子间无氢键  (3)平面三角形  (4)Na＋  (5)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4===K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O

解析　由题意可知M为O，R为Na，X为S，Y为Cl，Z为Cr。

(3)XM3为SO3，其分子中中心原子的价层电子对数为3，无孤电子对，故分子的空间构型为平面三角形。

(4)由题图可知个数为8×＋6×＝4，个数为8，R2M为Na2O，故黑球代表Na＋。

(5)Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)为K2Cr2O7，氧元素的氢化物中能被K2Cr2O7氧化的为H2O2。

8．(2016·江苏高考)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：

4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN

(1)Zn2＋基态核外电子排布式为_______________________________。

(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为________ mol。

(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是____________。

(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。

(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。

答案　(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)　(2)3　(3)sp3和sp　(4)NH

(5)

解析　(1)先写锌原子基态核外电子排布式[Ar]3d104s2，再由外向内失2个电子，得Zn2＋基态核外电子排布式为[Ar]3d10。

(2)甲醛分子结构为，σ键数为3。

(3)HOCH2CN可表示为HOCH2C≡N，分子中两个碳原子分别为sp3、sp杂化。

(4)等电子体可以用“左右移位、平衡电荷”判断，与H2O互为等电子体的阴离子为NH。

(5)Zn2＋提供空轨道，—CN中碳原子提供孤电子对形成配位键。

9．(2015·全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__________。

(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________________。

(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

答案　(1)电子云　2　(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定结构　(3)σ键和π键　sp　CO2、SCN－(或COS等)

(4)分子　(5)①3　2　②12　4

解析　(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用“电子云”形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知，自旋相反的电子有2对。

(3)CS2中C为中心原子，采用sp杂化，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有CO2、SCN－等。

(4)Fe(CO)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。

(5)①由石墨烯晶体结构图可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为×6＝2。②观察金刚石晶体的空间构型，以1个C原子为标准计算，1个C原子和4个C原子相连，则它必然在4个六元环上，这4个C原子中每个C原子又和另外3个C原子相连，必然又在另外3个六元环上，3×4＝12，所以每个C原子连接12个六元环；六元环中最多有4个C原子在同一平面。