2019版高考化学一轮复习方案：选修3物质结构与性质 4 模块综合检测（选修3）(含解析)

模块综合检测(选修3)

(时间：90分钟，满分：105分)

1．(15分)(2018·山西重点中学协作体期末)现有前四周期T、X、Y、Z、W、M六种元素，已知W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小，其中W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍。M原子的M能层上有4个未成对电子。请完成下列问题：

(1)写出W、Z、X、T四种元素第一电离能由大到小的顺序：____________(用元素符号表示)。

(2)基态M原子的核外电子排布式为___________________________________________。

(3)根据VSEPR理论，推断出由W与X两元素组成的最简单二价阴离子的立体构型为____________，W原子的杂化类型为____________。

(4)Y与T、X、Z、W所形成的最简单化合物的沸点由高到低的顺序为______________(用化学式表示)。

解析：根据题中信息“W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍”可知，W的电子排布式是1s22s22p2，则W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小”，根据元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氢元素；“M原子的M能层上有4个未成对电子”，则M的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是铁元素。

(1)C、N、O、F四种元素位于同一周期，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素反常，因此第一电离能大小顺序是F>N>O>C。

(3)C和O两种元素组成的最简单的二价阴离子是CO，该离子的中心原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，因此其立体构型是平面三角形，C原子的杂化类型为sp2杂化。

(4)H与F、O、N、C所形成的最简单化合物分别是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之间都存在氢键，它们的沸点都比没有氢键的CH4高，常温下H2O为液态，HF、NH3为气态，标准状况下HF为液态，NH3仍为气态，因此四种氢化物的沸点由高到低的顺序为H2O>HF>NH3>CH4。

答案：(1)F>N>O>C

(2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)

(3)平面三角形　sp2

(4)H2O>HF>NH3>CH4

2．(15分)(2018·济宁一模)铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列问题：

(1)画出基态Cu原子的价电子排布图：____________。

(2)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是____________，配体中提供孤电子对的原子是__________。C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________(用元素符号表示)。

(3)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示，则晶体铜原子的堆积方式为____________。

(4)M原子的价电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。

①该晶体的化学式为____________。

②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于____________化合物(填“离子”或“共价”)。

③已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为体对角线的1/4，则该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为____________pm(写出计算式即可)。

解析：(2)[Cu(NH3)2]OOCCH3是离子化合物，其阴离子的结构式是[]－，从C原子的成键情况看，C原子的杂化类型有两种：sp3和sp2。

(3)铜原子的堆积方式是密置层堆积，三层一重复，即ABC型，所以属于面心立方最密堆积。

(4)①M是Cl元素。Cu与Cl形成的化合物晶胞中Cu的个数是4，Cl的个数是8×＋6×＝4，因此该晶体的化学式是CuCl。②Cu和Cl的电负性差值是3.0－1.9＝1.1<1.7，因此CuCl属于共价化合物。③设Cu原子和M原子之间的最短距离为x pm ，晶胞的边长为a cm，则4x·10－10＝a，a＝，每个晶胞中含有4个“CuCl”，根据ρ＝＝，x＝×1010。

答案：(1)

(2)sp2、sp3　N　N>O>C

(3)面心立方最密堆积

(4)①CuCl　②共价　③ ×1010

3．(15分)(2018·江西五市八校第二次联考)有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E原子最外层有1个单电子，其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期，价电子数为2。则：

(1)B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是________________。

(2)A、B、C三种元素的氢化物稳定性由强到弱的顺序为____________(用化学式表示)。

(3)A的最简单氢化物分子的立体构型为____________，其中A原子的杂化类型是____________杂化。

(4)A的单质中σ键的个数为____________，π键的个数为____________。

(5)写出基态E原子的价电子排布式：____________________________________。

(6)C和D形成的化合物的晶胞结构如图所示，已知晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则晶胞边长a＝____________cm。(用ρ、NA的计算式表示)

解析：根据题干信息不难推出A、B、C、D、E五种元素分别是N、O、F、Ca、Cu。

(2)气态氢化物的稳定性与元素的非金属性有关，由于非金属性F>O>N，所以稳定性HF>H2O>NH3。

(3)A的最简单氢化物是NH3，中心N原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，所以NH3分子的立体构型是三角锥形，N原子的杂化类型是sp3杂化。

(4)N2的结构式是N≡N，所以σ键个数是1，π键个数是2。

(6)C和D形成的化合物是CaF2，一个晶胞中有4个“CaF2”，所以一个晶胞质量是 g，一个晶胞的体积是a3 cm3，根据ρ＝＝ g·cm－3，则a＝ cm。

答案：(1)H2O分子间存在氢键　(2)HF>H2O>NH3　(3)三角锥形　sp3　(4)1　2　(5)3d104s1　(6)

4.(15分)(2018·茂名高三模拟)铁是一种重要的过渡元素，能形成多种物质，如做染料的普鲁士蓝{化学式为KFe[Fe(CN)6]}。

(1)基态Fe2＋核外电子排布式为_________________。

(2)在普鲁士蓝中，存在的化学键有离子键、_______________________________________

和____________。

(3)一定条件下，CN－可氧化为OCN－。OCN－中三种元素的电负性由大到小的顺序为_________；碳原子采取sp杂化，1 mol该物质中含有的π键数目为____________。

(4)与CN－互为等电子体的一种分子为____________(填化学式)。

(5)常温条件下，铁的晶体采用如图所示的堆积方式，则这种堆积模型的配位数为________，如果铁的原子半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则此种铁单质的密度表达式为____________g/cm3。

解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，所以基态Fe2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。

(2)KFe[Fe(CN)6]属于离子化合物，是一种复盐，也是一种配合物，阳离子是K＋、Fe3＋，阴离子是配离子[Fe(CN)6]4－(其中Fe为＋2价)，其中K＋、Fe3＋和[Fe(CN)6]4－以离子键相结合，[Fe(CN)6]4－中Fe2＋和CN－以配位键相结合，CN－内C和N以共价键相结合。

(3)OCN－中的C原子采取sp杂化，则其立体构型为直线形，结合OCN－与CO2是等电子体，可知OCN－的结构式是[O===C===N]－，则1 mol OCN－中含有的π键数目是2NA。

(5)图示的堆积方式是非密置层的体心立方堆积，所以配位数是8；铁的一个晶胞中有两个Fe原子，因此晶胞质量m＝ g，若铁的原子半径为a cm，则晶胞边长为 cm，晶胞体积V＝ cm3，所以铁单质的密度ρ＝＝g/cm3。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)　(2)共价键　配位键　(3)O>N>C　2NA　(4)CO(或N2)　(5)8　

5.(15分)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai­Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。

(1)基态硼原子的外围电子排布式为____________，C60中碳原子杂化方式为_________。

(2)构成C60晶体的作用力是____________。

(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有____________种。

(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。

①写出三溴化硼和三溴化磷的立体构型：

三溴化硼____________；三溴化磷____________。

②磷化硼晶体内微粒间的作用力有____________。

③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm)：____________。

解析：(1)C60又叫足球烯，其分子中每个C原子与其他3个C原子相连，分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以碳原子的杂化方式为sp2。

(2)C60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。

(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。

(4)①BBr3中B原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，所以三溴化硼的立体构型是平面正三角形；PBr3中P原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，所以三溴化磷的立体构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似，应属于原子晶体，B原子与P原子间通过共价键相结合，但B原子最外层只有3个电子，P原子最外层有5个电子，而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连，每个P原子也与4个B原子相连，这说明B原子和P原子间还存在一个配位键，其中P原子提供孤电子对，B原子提供空轨道。③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的处，则硼原子和磷原子之间的最近距离＝ pm＝ pm≈207 pm。

答案：(1)2s22p1　sp2　(2)范德华力　(3)6　(4)①平面正三角形　三角锥形　②共价键、配位键　③207 pm

6.(15分)(2018·河南百校联盟联考)磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：

(1)基态砷原子的核外价电子排布式为____________。

(2)生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为____________，电负性由大到小的顺序为____________。

(3)COS(羰基硫)可用作粮食的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型为____________，所含共价键的类型为____________，写出一种与COS键合方式相同且立体构型也相同的微粒：____________。

(4)H2O与H2S为同族元素的氢化物，H2O可以形成H9O或H3O＋，而H2S几乎不能形成类似的H9S或H3S＋，其原因是_______________________________________________。

(5)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2 000 ℃，其晶胞结构如图所示。

①磷化铝的晶体类型为____________。

②A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为____________。

③磷化铝的晶胞参数a＝546.35 pm，其密度为____________g·cm－3(列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

解析：(3)COS中C原子的孤电子对数是＝0，价层电子对数是1＋1＋0＝2，所以碳原子的杂化轨道类型是sp，COS的立体构型是直线形，结构式是O===C===S，含有2个σ键和2个π键；与COS键合方式相同且立体构型也相同的微粒应与COS互为等电子体，最容易想到的就是CO2和CS2。

(4)H3O＋是由H2O和H＋通过配位键形成的，H9O是由(H2O)4和H＋通过配位键形成的，其中(H2O)4是H2O分子间通过氢键形成的缔合分子，因此应从氢键的形成条件去考虑H2S不能形成H9S或H3S＋的原因。

(5)①磷化铝的晶胞结构类似金刚石，且其熔点很高，因此磷化铝属于原子晶体。②由磷化铝的晶胞结构可以看出，Al原子位于立方体的体对角线的处，因此C点的原子坐标为。③1个AlP晶胞中含有的P原子数是8×＋6×＝4，Al原子数也是4，因此一个晶胞的质量m＝ g，而晶胞的体积V＝(a×10－10)3 cm3＝(5.463 5×10－8)3 cm3，所以磷化铝的密度ρ＝＝ g·cm－3。

答案：(1)4s24p3　(2)Cl>P>S　Cl>S>P　(3)sp　σ键和π键(写“极性键”也可)　CO2(或CS2、BeF2等)　(4)氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H＋可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键

(5)①原子晶体　②

③

7.(15分)(2018·湖南三湘名校联考)已知A、B、C、D都是周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大。A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子，C、D同主族。E、F都是第四周期元素，E原子核外有4个未成对电子，F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满。根据以上信息填空：

(1)基态D原子中，电子占据的最高能层符号为____________，该能层具有的原子轨道数为____________。

(2)E2＋的价层电子排布图是____________，F原子的核外电子排布式是____________。

(3)A的最高价氧化物对应的水化物分子结构式为____________，其中心原子采取的轨道杂化方式为____________；B的气态氢化物的VSEPR模型为____________。

(4)化合物AC2、B2C和阴离子DAB－互为等电子体，它们结构相似，DAB－的电子式为____________。

(5)配合物甲的焰色反应呈紫色，其内界由中心离子E3＋与配位体AB－构成，配位数为6。甲的水溶液可以用于实验室中E2＋的定性检验，检验E2＋的离子方程式为______________。

(6)某种化合物由D、E、F三种元素组成，其晶胞如图所示，则其化学式为____________。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度ρ＝____________g/cm3。

解析：根据题中信息不难推出A是C，B是N，C是O，D是S，E是Fe，F是Cu。

(3)由H2CO3的结构式可以直接看出中心C原子的价层电子对数是3，因此轨道杂化方式是sp2；B的气态氢化物是NH3，N原子的价层电子对数是4，所以NH3的VSEPR模型是四面体形。

(4)CO2的结构式是O===C===O，SCN－与CO2是等电子体，结构相似，其结构式应是[S===C===N]－，所以其电子式是。

(6)晶胞中F(Cu)原子数目是8×＋4×＋1＝4，E(Fe)原子数目是4×＋6×＝4，D(S)原子全部位于晶胞内部，数目是8，所以Cu、Fe、S原子数目之比是4∶4∶8＝1∶1∶2，故其化学式为CuFeS2；一个晶胞中有4个“CuFeS2”，晶胞质量m＝ g，晶胞体积V＝[(524×10－10)2×1 030×10－10] cm3，所以晶体的密度,ρ＝＝≈4.32 g/cm3。

答案：(1)M　9　(2)

1s22s22p63s23p63d104s1

(3) 　sp2　四面体形

(4)

(5)3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－===Fe3[Fe（CN）6]2↓

(6)CuFeS2　4.32