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高考化学二轮复习专题五物质结构与性质含答案
展开专题五 物质结构与性质
A组 基础巩固练
1.(2022北京海淀区一模)铋可改善钢的加工性能。元素周期表中铋与砷(As)同主族,铋最稳定的同位素是 83209Bi。下列说法不正确的是( )
A.Bi是第六周期元素
B.83209Bi的中子数是126
C.Bi的原子半径比As的小
D.83209Bi和 83208Bi具有相同的电子数
2.(2022辽宁本溪一模)下列有关化学用语表示正确的是( )
A.水分子的球棍模型:
B.钾原子的结构示意图:
C.Na2O2的电子式:Na+[O········O····]2-Na+
D.中子数为20的氯原子:1720Cl
3.(2022广东梅州一模)为纪念元素周期表诞生150周年,IUPAC向世界介绍118位优秀青年化学家,并形成一张“青年化学家元素周期表”。中国学者雷晓光、姜雪峰、刘庄分别成为“N、S、Hg”元素的代言人。下列说法正确的是( )
A.S6与S8互为同位素
B.80198Hg的中子数为118
C.NH3的电子式为H ··N·· H··H
D.金属汞的熔点高于硫黄
4.(2022北京朝阳区一模)下列性质的比较,不正确的是( )
A.酸性:H2SO4>H3PO4
B.电负性:S
D.第一电离能:S
A.W的第一电离能比同周期相邻元素的小
B.原子半径:r(X)
D.W的最高价氧化物是非极性分子
6.(双选)(2022山东日照一模)硼砂阴离子[B4O5(OH)4]2-的球棍模型如图所示,下列说法正确的是( )
A.B原子的杂化方式均为sp2
B.该阴离子中所存在的化学键类型有配位键、极性共价键、氢键
C.硼砂阴离子呈链状结构,则阴离子间以氢键结合
D.1、2原子之间的化学键为配位键
7.(2022辽宁省名校联盟联考)Cu、Au能形成多种组成固定的合金,其中一种晶体的晶胞结构(立方体)如图所示,下列说法正确的是( )
A.该晶体的化学组成可表示为CuAu
B.与1个Cu原子距离最近的Au原子是4个
C.Au填充了与之距离最近的Cu原子构成的正四面体空隙
D.根据图中信息,铜原子a的分数坐标为(0.5,0.5,0.5)
8.(2022湖南卷,5)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.非金属性:Y>X>W
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
9.(2022湖南永州二模)硼是第ⅢA族中唯一的非金属元素,可以形成众多的化合物。回答下列问题:
(1)基态硼原子的电子排布式为 。
(2)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据表中数据分析其原因是 。
化学键
B—H
B—O
B—B
键能/(kJ·mol-1)
389
561
293
(3)氨硼烷(H3N·BH3)是目前最具潜力的储氢材料之一。
①氨硼烷能溶于水,其原因是 。
②氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,它们之间存在静电相互吸引作用,称为双氢键,用
“N—H…H—B”表示。以下物质之间可能形成双氢键的是 (填字母)。
A.苯和三氯甲烷
B.LiH和HCN
C.C2H4和C2H2
D.B2H6和NH3
(4)如图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构,其化学式可表示为 (以n表示硼原子的个数)。如图2表示的是一种五硼酸根离子,其中B原子的杂化方式为 。
(5)硼氢化钠是一种常用的还原剂,其晶胞结构如图3所示:
图3
①该晶体中Na+的配位数为 。
②已知硼氢化钠晶体的密度为ρ g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则a= (用含ρ、NA的代数式表示)。
③若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代,得到晶体的化学式为 。
B组 能力提升练
1.(2022北京门头沟区一模)下列表述不正确的是( )
A.原子轨道能量:1s<2s<3s<4s
B.M电子层存在3个能级、9个原子轨道
C.4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动
D.同一周期,碱金属元素的第一电离能最小,最容易失电子
2.(2022山东潍坊一模)某杂志发表了我国科学家的原创性重大突破,首次在实验室实现从CO2到淀粉的全合成。其合成路线如下:
下列说法错误的是( )
A.电负性:O>C>H>Zn
B.甲醇分子中H—C—O键角小于甲醛分子中H—C—O键角
C.DHA分子间存在氢键
D.Zn溶于氨水形成配合物[Zn(NH3)4](OH)2,Zn2+的配位数为6
3.(双选)(2022山东淄博一模)下列说法错误的是( )
A.石墨晶体中层内导电性强于层间导电性
B.基态Cr3+的最高能层中成对电子与未成对电子的数目比为8∶3
C.(CH3COO)2Ni·4H2O的空间结构为八面体,中心离子的配位数为4
D.N元素的电负性比P元素的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
4.(2022辽宁省协作体联考)氮化钛(TiN)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。TiN晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ti元素位于元素周期表第四周期第ⅡB族
B.该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子
C.Ti原子均位于N原子构成的八面体空隙中
D.Ti的第一电离能小于Mn
5.(2022广东卷,7)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:丁>戊>乙
B.非金属性:戊>丁>丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
6.(2022全国甲卷,12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是( )
A.非金属性:X>Q
B.单质的熔点:X>Y
C.简单氢化物的沸点:Z>Q
D.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
7.(双选)(2022湖南怀化二模)某化合物结构如图所示,其中X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,Z和X同主族。下列说法正确的是( )
A.W与Z形成的化合物中只含离子键
B.该化合物中Y都满足8电子稳定结构
C.原子半径:Z>Y>W
D.X3YW3是弱酸
8.(2022湖北七市州第一次联考)由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子(如图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是( )
A.W、X、Y、Z第一电离能由大到小依次是Z>Y>X>W
B.Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小
C.W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性:W>X
D.W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构
9.(2022福建漳州一模)“天问一号”的着陆巡视器突破了高强度铝合金贮箱壳体材料、焊接、250N发动机硅化钼高温抗氧化涂层等多项关键技术,为“天问一号”提供了可靠、精准、稳定的动力。回答下列问题:
(1)钼与铬为同族元素,则钼位于周期表的 区。
(2)铝锂合金是航天飞机低温外贮箱的壳体材料。在合金中加入钪,可大大增加合金的强度。基态钪原子的电子排布式为 。
(3)氢气还原SiHCl3(Si的化合价为+4价),得到高纯硅。将高纯硅和钼高温化合制得硅化钼。SiHCl3分子的空间结构是 ;SiHCl3中所含元素电负性由大到小的顺序为 。
(4)火星大气层的主要成分是二氧化碳,其次是氮气、氩气,此外还含有少量的氧气和水蒸气,若将这几种气体降温液化,最先液化的气体是 ,原因是 。
(5)据文献报道,硅化钼涂层可提高碳化硅电热元件高温抗氧化性能,SiC的晶胞结构如图所示。晶体中硅原子的配位数为 。图中晶胞含有硅原子数为 。
10.(2022黑龙江大庆二模)硒-钴-镧(La)三元整流剂在导电玻璃中应用广泛,且三种元素形成的单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题:
(1)钴位于元素周期表中 (填“s”“p”“d”或“ds”)区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素为 (填元素符号)。
(2)“依布硒”是一种有机硒化物,具有良好的抗炎活性,其结构简式如图1所示。“依布硒”中碳原子的杂化类型为 ,元素Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为 。
图1
(3)硒的某种氧化物为链状聚合结构(如图2所示),该氧化物的化学式为 。SeO3的空间结构为 。
图2
(4)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键,其光响应原理可用图表示。已知光的波长与键能成反比,则图中实现光响应的波长:λ1 (填“>”“<”或“=”)λ2,其原因是 。
(5)[Co(15—冠—5)(H2O2)2+](“15—冠—5”是指冠醚的环上原子总数为15,其中O原子数为5)是一种配位离子,该配位离子的结构示意图如图3所示,该配位离子中含有的σ键数目为 。全惠斯勒合金CrxCoyAlz的晶胞结构如图4所示,其化学式为 。
图3
图4 CrxCoyAlz晶胞结构示意图
(6)过渡金属Q与镧形成的合金是一种储氢材料,其中基态Q原子的价电子排布式为nd2n+2(n+1)sn-1,该合金的晶胞结构和z轴方向的投影图如图所示。
晶胞结构
z轴方向的投影图
若阿伏加德罗常数的值为NA,则该合金的密度ρ= g·cm-3(用含a、c、NA的代数式表示,列出计算式即可)。
参考答案
专题五 物质结构与性质
A组 基础巩固练
1.C 解析 铋与砷(As)同主族,As处于第四周期,Bi处于第六周期,则Bi的原子半径大于As的原子半径,C错误。
2.A 解析 水分子的电子式为H··O······H,由于孤电子对的排斥作用,成键电子对发生偏移,则球棍模型为,A正确;钾为19号元素,其核外有19个电子,原子结构示意图为,B错误;Na2O2为离子化合物,两个O原子间只形成1对共用电子,其电子式为Na+[ ··O······O······]2-Na+,C错误;中子数为20的氯原子,质量数为37,其原子符号为 1737Cl,D错误。
3.B 解析 S6与S8是硫元素形成的性质不同的两种单质,故互为同素异形体,而不是同位素,A错误;根据质量数等于质子数加中子数可知,80198Hg的中子数为198-80=118,B正确;NH3是共价化合物,则NH3的电子式为H ··N·· H····H,C错误;金属汞熔点较低,常温下呈液态,而硫黄常温下为固态,故金属汞的熔点低于硫黄,D错误。
4.C 解析 由于非金属性:S>P,则最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H3PO4,A正确;同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:S
7.B 解析 晶胞中位于面心Cu原子的个数为6×12=3,位于顶点的Au原子的个数为8×18=1,则晶体的化学式为Cu3Au,A错误;晶胞中Au原子和距离最近的Cu原子为顶点和面心的位置关系,则与1个Cu原子距离最近的Au原子是4个,B正确;晶胞中Au原子和距离最近的Cu原子为顶点和面心的位置关系,则Au原子没有填充Cu原子构成的正四面体空隙,C错误;晶胞的边长为1,铜原子a位于晶胞右侧面的面心,分数坐标为(1,0.5,0.5),D错误。
8.C 解析 本题考查元素推断、元素周期表结构和元素周期律。
W、Y分别形成4个、2个共价键,结合W的原子序数是X、Y之和,可知X、Y、W分别为C、O、Si元素,则Z为F元素。
原子半径C>O>F,A项说法正确;非金属性O>C>Si,B项说法正确;F2具有强氧化性,C项说法错误;根据86号元素为0族元素,可推出82号元素位于第Ⅳ A族,与W(Si)位于同一主族,D项说法正确。
9.答案 (1)1s22s22p1
(2)B—O键能大于B—B和B—H,所以更易形成稳定性更强的B—O
(3)①氨硼烷和水之间可以形成氢键 ②BD
(4)(BO2)nn-或BnO2nn- sp3、sp2
(5)①8 ②376ρNA×107 ③Na3Li(BH4)4
解析 (2)根据题表格中键能数据可以看出B—O键能大于B—B和B—H,所以更易形成稳定性更强的B—O,则自然界主要存在的是硼的含氧化合物。
(3)①氨硼烷能溶于水,是由于氨硼烷分子与水分子之间可以形成氢键,增加了分子之间的相互吸引作用;②在苯和三氯甲烷分子中H原子都显正电性,不存在双氢键,A错误;在LiH中H显负电性,而在HCN中H显正电性,二者之间存在双氢键,B正确;在C2H4和C2H2中H原子都显正电性,不存在双氢键,C错误;在B2H6中H显负电性,在NH3中H原子都显正电性,二者之间存在双氢键,D正确。
(4)根据均摊思想,无限长链式偏硼酸根离子中,一个B相当于占有O的数目为1+2×12=2,则其化学式可表示为(BO2)nn-或BnO2nn-;根据杂化轨道理论,五硼酸根离子中,B原子部分形成3个共价键,为sp2杂化,部分形成4个共价键,为sp3杂化。
(5)①以上面面心Na+研究,与其配位的BH4-处于晶胞的顶点、晶胞上半部的面心,还有处于上面晶胞下半部左右侧面面心,即该晶体中Na+的配位数为8;
②在一个晶胞中含有Na+的数目为6×12+4×14=4,含有的BH4-的数目为1+8×18+4×12=4,则根据晶胞密度公式可知ρ=mV=4×(23+15)NA×2a3×10-21 g·cm-3,该晶胞中a=376ρNA×107;
③根据Na+在晶胞位置可知:若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代,则其中含有的Na+数目为4×12+4×14=3,含有的Li+数目为2×12=1;含有的BH4-的数目为1+8×18+4×12=4,Na+、Li+、BH4-个数比为3∶1∶4,故该晶体化学式为Na3Li(BH4)4。
B组 能力提升练
1.C 解析 ns能级中原子轨道的能量随能层序数n增大而升高,A正确;M层有3s、3p、3d能级,共有9个原子轨道,B正确;4s电子能量较高,在4s轨道区域出现概率大,但并非总是在比3s电子离核更远的地方运动,C错误;同周期,元素电离能从左向右有逐渐增大的趋势,碱金属元素的第一电离能最小,D正确。
2.D 解析 C、O的氢化物中H元素化合价均为正价,同周期元素电负性自左至右依次增大,所以电负性O>C>H,Zn为金属元素,电负性最小,A正确;甲醇分子中C原子为sp3杂化,甲醛分子中C原子为sp2杂化,则甲醇分子中H—C—O键角小于甲醛分子中H—C—O键角,B正确;DHA分子中含有羟基,可以形成分子间氢键,C正确;该配合物的内界为[Zn(NH3)4]2+,则Zn2+的配位数为4,D错误。
3.CD 解析 石墨晶体中层内碳原子的杂化方式为sp2杂化,碳原子间以σ键形成六元环,层内形成大π键能提供自由移动的电子导电,而层间以分子间作用力相结合,导电能力差,则层内导电性强于层间导电性,A正确;铬元素的原子序数为24,失去3个电子形成铬离子,基态Cr3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,则最高能层中成对电子与未成对电子的数目比为8∶3,B正确;由(CH3COO)2Ni·4H2O的空间结构为八面体,中心离子为镍离子,配位体为2个醋酸根离子和4个水分子,配位数为6,C错误;氮元素的电负性大于磷元素,与氯元素的电负性差值小于磷元素,则空间结构都为三角锥形的三氯化氮分子的极性小于三氯化磷,D错误。
4.A 解析 Ti元素为22号元素,位于第四周期第ⅣB族,A错误;据题图可知黑球的个数为12×14+1=4个,白球的个数为8×18+6×12=4个,化学式为TiN,即该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子,B正确;Ti原子半径大于N原子,所以黑球为Ti原子,白球为N原子,以体心Ti原子为例,距离其最近且相等的N原子可构成一个正八面体,即Ti原子均位于N原子构成的八面体空隙中,C正确;Ti原子的半径大于Mn,更容易失去电子,所以Ti的第一电离能小于Mn,D正确。
5.C 解析 根据题干信息,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,在短周期元素中,符合此条件的可以是S或Cl。如果戊为S元素,则甲、乙、丙、丁分别为C、O、Si、P元素;如果戊为Cl元素,则甲、乙、丙、丁分别为N、F、P、S元素。但无论戊是什么元素,同周期的主族元素,原子序数越大,半径越小,原子半径:丁>戊;同主族元素的原子序数越大,半径越大,原子半径:戊>乙,则原子半径:丁>戊>乙,A项正确,不符合题意;无论戊是什么元素,同周期主族元素的原子序数越大,非金属性越强,因此非金属性:戊>丁>丙,B项正确,不符合题意;若戊为S元素,则甲为C元素,甲的氢化物如甲烷遇氯化氢无白烟产生,C项错误,符合题意;不论丙是Si元素还是P元素,其最高价氧化物对应的水化物均为酸,均可以与强碱反应,D项正确,不符合题意。
6.D 解析 本题考查元素周期表中元素的“位—构—性”关系。由题意可知,Q为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,再依据Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,可推知Y为Si元素;由“X、Y相邻”,且X的原子序数小于Y,可推知X为Al元素;最后依据原子序数的大小关系和四种元素最外层电子数之和为19可推知:若Q为O元素,则Z为S元素;若Q为N元素,则Z为Cl元素;若Q为F元素,则Z为P元素。非金属性:Al
7.CD 解析 X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,根据所给化合物结构分析,X为H元素;Z和X同主族,且Z的原子序数最大,则Z为Na元素;W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,且Y能形成4个共价键,W能形成2个共价键,则Y为B元素,W为O元素。O和Na可以形成化合物Na2O2,含有离子键和共价键,A错误;Y为B元素,该结构中形成3个共价键的B原子最外层只有6个电子,B错误;电子层数越多原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越小半径越大,原子半径Na>B>O,即Z>Y>W,C正确;X3YW3即H3BO3,为一种弱酸,D正确。
8.A 解析 根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构,可知Y能形成2个共价键,Y是第ⅥA族元素,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,则X是C元素、Y是O元素;Z形成1个共价键,Z是F元素;四种原子最外层电子数之和为20,则W是B元素。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大的趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的电离能大于相邻的元素,第一电离能由大到小依次是F>O>C>B,A正确;O2-、F-电子层数相同,质子数越多半径越小,简单离子的半径:O2->F-,B错误;元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性H2CO3>H3BO3,C错误;B、F形成的化合物BF3分子中,B原子不满足8电子稳定结构,D错误。
9.答案 (1)d (2)[Ar]3d14s2 (3)四面体形 Cl>H>Si
(4)水蒸气 水分子之间可以形成分子间氢键,沸点最高
(5)4 4
解析 (3)SiHCl3中Si采取sp3杂化,为四面体形;非金属性越强其元素的电负性越大,且SiHCl3中Si的化合价为+4价,故电负性由大到小的顺序为Cl>H>Si。
(5)由题图可知,Si原子位于顶点、面心,C原子均位于体内,Si原子的周围有4个C原子,C原子的周围有4个Si原子。故晶体中硅原子和碳原子的配位数都是4;Si位于顶点、面心,则图中晶胞含有硅原子数为8×18+6×12=4。
10.答案 (1)d V、As (2)sp2 N>O>Se
(3)SeO2 平面三角形
(4)< Se的原子半径比S的原子半径大,Se—Se的键能比S—S的键能小,断裂Se—Se所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长
(5)46 Cr2CoAl (6)2×(5×59+139)×10213NAa2c
解析 (1)基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,位于元素周期表中d区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数(3个)的元素为V、As。
(2)分子中不饱和碳原子以及苯环上的碳原子的杂化类型均为sp2,同周期元素电离能从左往右呈逐渐增大的趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,同主族元素电离能,从上往下逐渐减小,则元素Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为N>O>Se。
(3)根据结构图可判断与Se结合的氧原子个数为1+2×12=2,所以该氧化物的化学式为SeO2。SeO3中中心原子的价层电子对数是3,且不含有孤对电子,其空间结构为平面三角形。
(4)由于Se的原子半径比S的原子半径大,Se—Se的键能比S—S的键能小,断裂Se—Se所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长,所以图中实现光响应的波长:λ1<λ2。
(5)单键都是σ键,氧原子和钴离子形成配位键,分子中还含有C—H、C—O、O—H、C—C,则该配位离子中含有的σ键数目为15+2×10+2×2+7=46。顶点粒子占18,面上粒子占12,棱上粒子占14,内部粒子为整个晶胞所有,所以一个晶胞中含有Cr的数目:8×18+6×12+4×1=8,一个晶胞中含有Co的数目:12×14+1×1=4,一个晶胞中含有Al的数目:4×1=4,故晶体的化学式为Cr2CoAl。
(6)基态Q原子的价电子排布式为nd2n+2(n+1)sn-1知,s能级最多容纳的电子数为2,n-1=2,可得n=3,即价电子排布式为3d84s2,则Q原子为Ni,若阿伏加德罗常数的值为NA,一个晶胞中,La的个数为8×18=1,Ni的个数为1+8×12=5,则晶胞质量为5×59+139NA g,晶胞体积为32a2c×10-21 cm3,该合金的密度ρ=mV=2×(5×59+139)×10213NAa2c g·cm-3。
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