2021年高考化学非选择题突破训练——物质结构与性质（2）（有答案）

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2021年高考化学非选择题突破训练——物质结构与性质（2）
一、填空题1.我国科学家在水系锌离子电池研究领域取得新的研究成果。如以和Zn为电极的电池中，锌离子可 中可逆地嵌入和脱嵌。放电时正极上物质转化关系有请回答下列问题：（1）基态锰原子价层电子排布式为______________________。（2）氧元素所在的周期中，第一电离能最大的是___________________（填元素符号，下同）；电负性最大的是______________________________。（3）几种卤化锌的熔点如表所示：卤化锌熔点/℃872290394445解释卤化锌的熔点递变规律：___________________________________。（4）与能形成环状配合物M，如图甲所示。①的配位数为____________________________。②C原子有______________________种杂化类型。③M中存在的化学键有_______________________（填字母）。a.配位键b.氢键c.键d.键e.金属键（5）与等都能形成配合物， 的空间结构只有1种，则的空间结构为_____________________（填“正四面体形”或“正四边形”）。（6）ZnSe（硒化锌）晶胞如图乙所示，部分离子的坐标参数如表所示。坐标0.750.750.2500.500.50000已知该晶胞参数为nm，表示阿伏加德罗常数的值。该晶体密度为___________________（只列出代数式下同）；2个之间最近距离为_____________________________pm。（7）中，+3、+4价锰的个数比为___________________（用代数式表示）。2.钢是现代社会的物质基础，钢中除含有铁外还含有碳和少量的钴、硅、锰、磷、硫等元素。请回答下列有关问题：（1）基态Mn原子和基态Fe原子未成对电子数之比是_____________________。MnO和MnS都属于离子晶体， MnO的熔点高于MnS的原因是_________________________。（2）磷元素形成的化合物中各元素电负性由大到小的顺序是__________________________；磷酸根离子的空间构型为______________________。（3）可形成两种结构的钴的配合物，已知的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀。在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的配体为____________________________。（4）磷元素和钴元素可形成化合物，其中一种化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为_________________________，若最近且相邻两个钴原子的距离为。设为阿伏加德罗常数的值，则其晶胞密度为______________________。（列出计算式即可）3.【化学—选修3：物质结构与性质】锰及其化合物用途非常广泛,请回答下列问题：（1）Mn3+在水溶液中容易歧化为MnO2和Mn2+，下列说法合理的是()A．Mn3+的价电子构型为3d4，不属于较稳定的电子构型B．根据Mn2+的电子构型可知，Mn4+中不含成对电子C．Mn2+易被氧化，可能是因为Mn2+轨道内有大量自旋方向相同的电子D．Mn2+与Fe3+具有相同的价电子构型，所以它们的化学性质相似（2）锰的一种配合物的化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]。配体CH3CN与中心原子形成配位键时，提供孤对电子的原子是_____原子(填写元素名称)，该分子中碳原子的杂化方式为______。（3）研究发现,在成甲醇反应()中，CO氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性。反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为______，原因是________，硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，中的化学键除了σ键外，还存在___，的空间构型是_______(用文字描述)。（4）某锰氧化物的晶胞结构如图所示，该锰氧化物的化学式为______，该晶体中Mn之间的最近距离为_____cm(用含a、b的代数式表示)。4.钙及其化合物在化工生产中用途非常广泛。（1）基态钙原子的价电子排布式为______________________，占据核外最高能层电子的电子云轮廓图形状为_______________________，其核外电子有__________________种不同的空间运动状态。（2）元素钙的第二电离能小于元素钾，原因是______________________________。（3）实验室不能用氯化钙来干燥氨气，是因为钙离子和氨分子会形成__________________键。（4）萤石跟浓硫酸可以制备氟化氢，氟化氢的沸点是同主族的氢化物中最高的，理由是______________________________。（5）第二主族元素形成的碳酸盐受热易分解，分解温度：______________________________（填“<”或“>”），原因是____________________________。（6）氟化钙的晶胞如图所示，其中的配位数为__________________，填充在形成的_________________________面体空隙中，已知晶胞中两个之间的最近距离为，阿伏加德罗常数用表示，则该晶胞的密度是__________________________。 5.[化学——选修3：物质结构与性质]锌及其化合物在科学技术发展和人类生产生活中发挥着重要作用。（1）明朝《天工开物》中就已经记载了我国古代的炼锌技术：以炉甘石（ZnCO3）和木炭为原料高温制取锌。请写出Zn2+的核外电子排布式___________，ZnCO3中C原子的杂化形式为_____，Zn、C、O的电负性由小到大的顺序是___________。（2）“此物（“锌火”）无铜收伏，入火即成烟飞去”，意思是锌的沸点(907℃)较低，宜与铜熔合制成黄铜。已知Zn与Cu的能量变化如下所示：①铜和锌的第一电离能大小比较为I(Cu)____I(Zn)，试解释步骤②吸收能量大于步骤④的原因___________________。②金属锌采取如图1所示堆积方式：图1该堆积方式类型为______堆积，与金属铜的堆积方式_______（填“相同”或“不相同”）。（3）我国科学家最新研制成功了一种纳米半导体材料可以高效实现光化学转换，该种材料主要成分为硫化镉和硫化锌。Cd与Zn位于同一副族，且在Zn的下一周期。已知ZnS熔点为2830℃；CdS熔点为1750℃，ZnS熔点更高的原因为____________________________________________。（4）图2为ZnS晶胞，图3为晶胞沿z轴的1∶1投影平面图：图2     图3①晶胞中最近的两个S原子之间的距离为_____pm（写计算表达式）。②已知S2-半径为b pm,若晶胞中S2-、Zn2+相切,则Zn2+半径为____pm(写计算表达式)。(写计算表达式)。6.Ⅰ.补铁剂普遍有明显铁腥味，服用时口感不好，难以推广，科学家研发出无铁腥味又容易被人体吸收的补铁剂 EDTAFeNa，作为添加剂加入酱油中，称为“铁强化酱油”。回答下列问题：（1）根据EDTA的结构式，推算 EDTAFeNa中的Fe的化合价为__________________________，画出此价态铁的价层电子轨道示意图：_______________________________。（2）EDTA中元素的电负性从大到小排序为___________________________，碳的杂化类型有________________________________。（3）Fe和EDTA容易形成稳定络合物的原因是________________________。（4）Fe还能和CO形成络合物，的熔点-20℃，沸点103℃，晶体类型为______________________，1 mol 有键_____________________mol。Ⅱ.钾在氧气中加热能产生过氧化钾和超氧化钾，其中的晶体结构和NaCl相似，其晶胞结构如图所示。请回答下列问题：（5）的配位数是______________________；距离最近的有__________________个。（6）与最近的的距离是，阿伏加德罗常数的值为，则密度为________________________ （用含的代数式表示）。7.铂（Pt）的单质又称白金，是常用的催化剂和电极材料，顺二氨环丁羧酸铂()又名卡铂，是一种低毒性抗癌药，遇光易分解。请回答下列问题：（1）用酒精把铂丝润湿点燃，酒精剧烈燃烧，使铂丝温度达到炽热程度，同时伴有很亮的光。产生上述现象可能的原因是________________________。（2）卡铂分子中非金属元素的电负性由大到小的顺序为______________，碳原子的杂化轨道类型有_____________________。（3）卡铂静脉注射时需要注意的事项是______________________。（4）卡铂分子中存在的作用力有______________________（填标号）。A.离子键B.配位键C.金属键D.非极性键（5）合成卡铂的中间体沸点比图1中化合物沸点低，原因是_______________________________。（6）超硬材料（仅次于金刚石）氮化铂的一种晶胞如图2所示，N的配位数是______________________，若该晶胞参数为，密度为，则阿伏加德罗常数（）为____________________（用含的式子表示，并化成最简）。8.一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，结构简式如图甲所示。（1）基态核外价电子排布图为________________________；一水合甘氨酸锌中所涉及的非金属元素电负性由大到小的排列顺序为__________________________。（2）甘氨酸(COOH)的羧基中C原子的杂化轨道类型为_____________________；甘氨酸易溶于水，试从结构角度解释：_______________________。（3）以氧化锌矿物为原料，提取锌的过程中涉及反应：。与互为等电子体的阴离子为_____________________________(写出1种即可)；写出结构示意图：___________________________。（4）是的另一种配合物，IMI的结构为，则1 mol IMI中含有___________________(为阿伏加德罗常数的值)个键；常温下IMI的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物为液态而非固态，其原因是________________________。（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图乙所示，这种堆积方式称为___________________；六棱柱底边边长为，高为，阿伏加德罗常数的值为，则Zn的密度为____________________________(列出算式即可)。   参考答案1.答案：（1） （2）Ne； F（3）是离子晶体，其他为分子晶体，、的相对分子质量依次增大，范德华力依次增大 （4）①4         ②2      ③acd（5）正四面体形（6）； （7） 解析：（1）锰为25号元素，基态锰原子的电子排布式为，由此写出价电子排布式。（2）氧位于第二周期，第二周期中氖的第一电离能最大，氟的电负性最大。（3）根据卤化锌的熔点数据可知，氟化锌是离子晶体，其他三种卤化锌为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点越高。（4）4个N与锌离子形成配位键，锌离子的配位数为4；M中C原子采用杂化。M化合物中有氡键，但氢键不是化学键，不存在金属键，故选acd。（5）如果是正四边形结构，则有两种结构，故是正四面体形结构。（6）根据离子坐标参数，黑球为锌离子，白球为硒离子，1个晶胞含4个ZnSe。，2个硒离子之间最近距离等于面对角线的一半，即。（7）在中锰为+3价，由电荷守恒知，中锌离子相比减少个，则化合价降低2，必有2个+4价锰生成，故+3价锰为个。2.答案：（1）5:4；半径比半径小，MnO晶格能大，熔点 （2）O>N>P>H；正四面体（3）（4）CoP； 解析：（1）Mn位于第四周期ⅦB族，基态Mn的价电子排布式为，3d能级有5个轨道，每个电子优先单独占据一个轨道，所以未成对电子有5个，而基态Fe价电子排布式为，所以未成对电子为4个，所以基态Mn原子和基态Fe原子未成对电子数之比为5:4；MnO和MnS都是离子晶体，离子电荷数相同，半径小于半径，故MnO的晶格能大，熔点更高。（2）由于电负性与非金属性的变化规律相似，同周期元素从左到右电负性依次增大，同主族元素由上到下电负性依次减小，所以电负性：O>N>P>H；根据价层电子对互斥理论求出磷酸根离子中磷原子的价层电子对数为4，所以的空间构型为正四面体。（3）可形成两种结构的钴的配合物，已知的配位数是6，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，说明是外界，则第二种配合物的配体为。（4）由晶胞图可知，一个晶胞中含P原子数为，含钴原子数为，所以该化合物的化学式为CoP，而一个晶胞质量为，由图可知，由于最近且相邻两个钴原子的距离为，则立方体的棱长为，则体积，故密度。3.答案：（1）A（2）氮;sp3和sp杂化（3）H2O>CH3OH>CO2>H2;H2O和CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比CH3OH中多，CO2和H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大π键和离子键平面三角形（4）;解析：4.答案：（1）；球形；10（2）钾失去一个电子变为，形成3p轨道全充满的稳定结构，再失去一个电子很难；而钙失去一个电子变为，s亚层的个电子不存在半充满，很容易失去，所以元素钙的第二电离能小于元素钾（3）配位（4）HF分子间可以形成氢键，而同主族的氢化物HCl、HBr、HI分子间只存在范德华力，氢键比范德华力强（5）>；碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子，从而使碳酸根分解为二氧化碳，产物中MgO和CaO均为离子晶体，因为镁离子半径小于钙离子，MgO的晶格能较大，更稳定，更易于生成（6）4；四；解析： （1）钙元素原子的最外层电子数是2，位于第四周期ⅡA族，其价电子排布式为，最高能层是N层，占据该能层电子是，s轨道的电子云轮廓图为球形；量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，所以核外电子有多少种不同的空间运动状态，就有多少原子轨道，基态钙原子有10个轨道，即核外电子有10种不同的室间运动状态。（2）钾失去一个电子变为，形成3p轨道全充满的稳定结构，再失去一个电子很难；而钙失去一个电子变为，s亚层的一个电子不存在半充满，很容易失去，所以元素钙的第二电离能小于元素钾。（3）钙离子提供空轨道，能与氨分子中的氮原子形成配位键。（4）HF分子间可以形成氢键，而同主族的氢化物HCl、HBr、H分子间只存在范德华力氢键比范德华力要强，所以HF的沸点是同主族氢化物中最高的。（5）碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子，从而使碳酸根分解为二氧化碳，产物中MgO和CaO均为离子晶体，因为镁离子半径小于钙离子，MgO的晶格能较大，更稳定，更易于生成，所以的分解温度高于的分解温度。（6）在氟化钙的晶胞中，周围邻近的有4个，所以的配位数为4；填充在形成的四面体空隙中。晶胞中有4个，8个，所以每个晶胞的质量是，晶胞中两个之间的最近距离为，晶胞的边长为，所以晶胞的体积是，所以晶胞的密度是。5.答案：（1）①1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10）;sp2;Zn<C<O（2）①<;Cu+的3d轨道为全满结构，能量低，更稳定,再失去一个电子时需要的能量更多;②六方最密;不相同（3）由于离子半径Cd2+大于Zn2+，故晶格能ZnS>CdS，则熔点ZnS>CdS（2分）（4）①2a;②解析：（1）Zn的原子序数为30，其核外电子排布式为[Ar]3d104s2，Zn2+是锌原子失去2个电子所形成的，Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。根据价层电子对互斥理论判断，C的杂化形式为sp2。根据非金属越强，电负性越大，进行判断。（2）①Cu+的3d轨道为全满结构，能量低，更稳定，再失去一个电子时需要的能量更多；②锌的堆积方式为“…ABAB…”形式，为镁型堆积（hcp），也称为六方最密堆积，Cu为铜型（ccp），面心立方最密堆积。（3）ZnS、CdS都属于离子晶体，由于离子半径Cd2+大于Zn2+，故晶格能ZnS>CdS，则熔点ZnS>CdS。（4）①最近的两个S原子之间的距离是面对角线的一半，根据图2可知面对角线长为4a pm。最近的两个S原子之间的距离是2a pm。②晶胞的边长为＝，晶胞的体对角线为。由于晶体中和原子之间的最短距离为体对角线的1/4，所以该晶体中和之间的最短距离为。若要使、相切，则半径为（）pm。6.答案：（1）+3；（2）O>N>C>H；（3）Fe有空轨道，EDTA中有能够提供孤电子对的原子（4）分子晶体； 10（5）6；12（6）解析：（1）通过观察分析发现EDTA是四元酸，可以表示为， EDTAFENa可以表示为，26号铁原子价电子排布式为，价层电子轨道参示意图为，铁原子失去三个电子成了，价层电子轨道示意图为。（2）EDTA中有C、N、O、H四种3d元素，因此电负性：O>N>C>H，“”中C是杂化，“COOH”中C是杂化。（3）Fe有空轨道，EDTA中有能够提供孤电子对的原子，可形成稳定络合物。（4）的熔沸点都较低，属于分子晶体，CO和互为等电子体，结构相同，类推出CO结构为CO，每个CO有1个键，2个键，1 mol 有5×2=10 mol键。（5）将的晶体结构某个顶点的 “续画”：，的“前、后、上、下、左、右”都有；与距离最近的在12条棱上，每条棱上都有。（6）在8个顶点和6个面心，每个晶胞中个数为，在12条棱和1个体心，每个晶胞中个数为，因此，一个晶胞中含有4个，设晶胞参数为，则与最近的间的距离为，晶胞参数，。 7.答案：（1）酒精燃烧时催化剂铂发生了电子跃迁 （2）O>N>C>H；（3）避光（4）BD（5）；相对分子质量小，分子间作用力弱，沸点低（6）4；解析：（1）酒精燃烧释放能量，使基态铂原子发生电子跃迁变为激发态铂原子，处于激发态的原子不稳定，会向稳定的基态跃迁，此过程以光的形式释放能量。（2）卡铂()分子中含有的非金属元素为C、N、O、H，同周期从左到右，元素电负性逐渐变大，则电负性：O>N>C，中H的化合价为+1，则电负性：C>H，故电负性：O>N>C>H；卡铂分子中C原子形成单键和双键，只形成单键的C原子采取杂化，形成双键的C原子采取杂化。（3）由卡铂“遇光易分解”知静脉注射时应注意避光。（4）卡铂分子中N提供孤对电子，Pt提供空轨道形成配位键，C原子形成的CC为非极性键，则卡铂分子中存在的作用力有配位键和非极性键故选BD。（5）和结构相似，前者比后者少4个“”原子团，相对分子质量小，分子间作用力弱故沸点低。（6）N原子位于晶胞内，分别填充在Pt形成的正四面体空隙中（），距离N原子最近的Pt有4个，故N的配位数是4；Pt位于晶胞的顶点和面心，该晶胞中含Pt的个数为， N原子个数为8，故1个晶胞中含有4个，晶胞质量，，解得。 8.答案：（1）；O>N>C>H（2）；甘氨酸为极性分子，且分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键（3）(或，合理即可)；（4）12；该化合物中阴、阳离子的体积大，且所带电荷少，形成的离子晶体晶格能小，熔点低（5）六方最密堆积； 解析：本题综合考查物质的结构与性质，涉及基态离子的价电子排布图、元素电负性比较、原子杂化类型晶体的相关计算等。（1）基态的价电子排布式为，其价电子排布图为；一个水合甘氨酸锌中所涉及的非金属元素有C、O、N、H元素，一般来说，元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性强弱顺序为O>N>C>H，则电负性大小顺序为O>N>C>H。（2）甘氨酸(COOH)中羧基C原子价层电子对数是3，根据杂化轨道理论，羧基中的C原子采用杂化；甘氨酸为极性分子，且氨基和羧基都能和水分子形成分子间氢键，导致甘氨酸易溶于水。（3）根据等电子原理，与互为等电子体的阴离子有、 等，结构示意图为。（4）1个IMI分子中含有12个键(不可忽略环上的CH键)，则1 mol IMI中含有12个键；离子晶体的晶格能影响其熔沸点，其晶格能越小熔沸点越低，离子的半径越小、所带电荷量越多，则晶格能越大，该化合物中阴、阳离子的体积大，且所带电荷少，故形成的离子晶体晶格能小，熔点低。（5）金属锌的晶体中锌原子的堆积方式称为六方最密堆积，该晶胞中Zn原子个数，六棱柱底边边长为，高为，六棱柱体积，晶胞的质量，晶胞密度。