2022高三化学（全国版）一轮复习试题：专题二十四　物质结构与性质 2 Word版

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专题二十四　物质结构与性质

考点1 原子结构与元素的性质　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.(1)[2021广东广州阶段训练,2分]基态Ti原子的未成对电子数是　　　　,基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,写出该激发态的价层电子排布式:　　　　　　　　。 
(2)[2021河南鹤壁联考,2分]基态As原子核外电子排布式为[Ar]　　　　　　。下列状态的铝中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是　　　　(填标号)。 

(3)[2021安徽示范高中联考,5分]基态Co原子的价层电子轨道表达式为　 ; 
第四周期中基态原子未成对电子数与基态Ni原子相同的元素有　　　　种;铁、钴、镍三种元素中,铁元素的常见化合价有+2和+3两种价态,而钴元素和镍元素的常见化合价为+2,请从原子结构的角度解释铁的常见化合价中有+3的原因:　　　　　　　　　。 
2.(1)[2021重庆八中阶段性检测,4分]基态镍原子的价层电子排布式为　　　　,能量最高的电子所占能级的原子轨道有　　　　个伸展方向。 
(2)[2021江苏扬州中学月考,2分]下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是　　　　　(填字母)。 

(3)[4分]钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为　　　　;基态镝(Dy)原子的核外电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为　　　　。 
(4)[2分]铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是　　　　(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。 
3.[2021山东德州、天津等月考组合,8分]根据要求回答下列问题:
(1)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)　　　　(填“>”或“I2(Ni)的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能如表所示,R为　　　　(填元素符号)。 

I/(kJ·mol-1)
I1
I2
I3
I4
I5
数值
738
1 451
7 733
10 540
13 630
考点2 分子结构与性质
4.[2021陕西西安一中等模拟组合,10分]根据要求,回答下列问题:
(1)PNAS报道了无规超支化聚合物RHP的自愈过程,合成RHP的基础原料之一为,其沸点　　　　(填“”),理由为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)SCN-可用于Fe3+的检验,SCN-对应的酸有两种,分别为硫氰酸()和异硫氰酸(H—NCS)。写出与SCN-互为等电子体的一种微粒:　　　　(填分子式或离子符号)。异硫氰酸的沸点比硫氰酸的沸点高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)氨硼烷(NH3·BH3)是一种高性能新型储氢材料,其中硼原子的杂化方式为　　　　。 
5.(1)[2021河北衡水调研改编,6分]在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
①Cu5Zn8具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于　　　　　　(填“晶体”或“非晶体”);在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,其中氮原子的杂化方式为　　　　。 
②铜能与拟卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸(H—NCS)两种,理论上前者沸点低于后者,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　;(SCN)2分子中σ键与π键数目之比为　　　　　　　　　　　　。 
(2)[5分]8-羟基喹啉铝(分子式为C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与(8-羟基喹啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为　　　　;所含元素中电负性最大的是　　(填元素符号),C、N、O的杂化方式依次为　　　　　　、　　　　　　和　　　　　。 
(3)[8分]镍易形成配合物。
①Ni(CO)4的熔点为-19.3 ℃,沸点为43 ℃ ,则其晶体类型是　　　　　,其分子中σ键与π键数目之比为　　　　　。 
②Ni的一种配合物的分子结构如图所示,该配合物中碳原子的杂化方式是　　　　,配合物分子内不含有　　　　(填字母)。 

A.共价键 　　B.离子键 C.配位键 　　 D.金属键
③向FeCl3溶液中加入KSCN溶液形成红色含K3[Fe(SCN)6]的溶液。C、N两种元素的电负性大小关系为　　　　　　,与SCN-互为等电子体的分子为　　　　　(写一种即可)。 
6.[2020江苏,21A节选,10分]以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
(1)Fe基态核外电子排布式为　　　　;[Fe(H2O)6]2+中与Fe2+配位的原子是　　　　(填元素符号)。 
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是　　　　。 
(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。 
(4)柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为　　　　mol。 

7.[15分]《自然》报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题:
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物,NaN3中阴离子的空间构型为　　　　;NH4NO3中阳、阴离子中的中心原子杂化方式依次为　　　　、　　　　;1个亚硝基胍分子中含　　　　个σ键。 
(2)N、P位于同一主族,NH3、PH3分子结构如图所示:

①NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长短,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
②NH3和PH3中,N、P原子的杂化方式相同,但H—N—H间的夹角比H—P—H间的大,其主要原因是　 。 
③NH3比PH3易液化,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
考点3 晶体结构与性质
8.(1)[2021广东广州阶段训练,3分]金红石具有较高催化活性,其晶胞结构如图1所示,其化学式为　　　　;已知该晶体的密度为ρ g/cm-3,Ti、 O原子半径分别为a pm和b pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则金红石晶体的空间利用率为　　　　(列出计算式)。 

图1
(2)[4分]某种钛酸钴(CoTiO3)晶胞沿x、y或z轴任意一个方向的投影如图2所示。晶胞中Co处于各顶角位置,则O处于　　　　位置,与Co紧邻的O的个数为　　　　。若晶胞中Co与O之间的最短距离为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为　　　　g/cm3(列出计算式即可)。 

　　　　 　图2　　　　　　　　　图3
(3)[4分]MgH2晶体属四方晶系,其晶胞结构如图3所示,晶胞参数a=b=450 pm,c=301 pm,原子坐标为A(0,0,0)、B(0.305,0.305,0)、C(1,1,0.67)、D(0.195,0.805,0.5)。
①Mg2+的半径为72 pm,则H-的半径为　　　　pm(列出计算式即可)。 
②用NA表示阿伏加德罗常数的值,MgH2晶体中H-的密度是标准状况下氢气密度的　　　　倍(列出计算式即可,标准状况下氢气的密度为0.089 g/L)。 
9.[2021江苏淮阴中学开学考改编,15分]海洋是生命的摇篮,海水中含有大量的卤族元素。NaCl晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。请回答下列问题:

(1)Na的价电子被激发到相邻的高能级后可形成激发态的Na,其价电子轨道表达式为　　　　　　　。 
(2)Cl能形成多种无机含氧酸,其酸性由弱到强的顺序为HClOH2S,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中,铜显+1价,则其含有化学键的类型有　　　　　　　　　;1 mol该配合物中含有的σ键数目为　　　　　　　　,NH3分子的价电子对互斥理论模型是　　　　　　　　　　　　。 
(4)一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4,其单层平面结构如图1所示,晶胞结构如图2所示。

①g-C3N4中氮原子的杂化方式是　　　　　　　　。 
②已知该晶胞的体积为V cm3,中间层原子均在晶胞内部,则g-C3N4的密度为　　　　　　　　　g·cm-3。 
答案
专题二十四　物质结构与性质

1.(1)2(1分)　3d24s14p1(1分)　(2)3d104s24p3(1分)　D(1分)　(3)(1分)　3(2分)　Fe2+失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构(2分)
【解析】　(1)基态Ti原子核外有22个电子,核外电子排布式为[Ar]3d24s2,3d轨道上的2个电子为单电子,即未成对电子数是2。基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,该激发态的价层电子排布式为3d24s14p1。(2)As为33号元素,基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3;依据铝的第三电离能>第二电离能>第一电离能,失去电子所需能量:基态>激发态,可知D所需的能量最低。(3)Co是27号元素,Co原子的价层电子排布式为3d74s2,价层电子轨道表达式为。Ni是28号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,Ni有2个未成对电子,第四周期中基态原子未成对电子数为2的元素还有Ti(价层电子排布式为3d24s2)、Ge(价层电子排布式为4s24p2)、Se(价层电子排布式为4s24p4),共3种;Fe是26号元素,Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,Fe2+失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构,故铁的常见化合价还有+3。
2.(1)3d84s2(2分)　5(2分)　(2)AN>H(1分)　(3)sp3(1分)　H3O+(其他合理答案也可)(1分)　(4)离子晶体(1分)　Mg2+的半径小于Ca2+,MgO的晶格能大于CaO(2分)　(5)①6(1分)　②(12,0,12)(2分)　③　22×3213dNA×1010(3分)
【解析】　(1)基态Fe原子核外电子占据的最高能层的符号为N;Ni位于周期表中的d区。(2)同一周期主族元素第一电离能随着原子序数的增大而整体呈增大的趋势,但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能分别大于其相邻的第ⅢA、ⅥA族元素,Mg、Al位于同一周期,且Mg、Al分别位于第ⅡA、ⅢA族,所以第一电离能Mg>Al。电负性O>N>H。(3)NH3分子中N原子价层电子对数=3+5-3×12=4,N原子的杂化方式为sp3;与NH3互为等电子体的粒子有PH3、H3O+等。(4)MgO、CaO都是离子晶体;离子晶体的熔沸点与晶格能有关,离子所带电荷数越大,离子半径越小,晶格能越大,对应物质的熔沸点越高,Ca2+的半径大于Mg2+,MgO的晶格能大于CaO,则MgO的熔点高于CaO。(5)①由题图可知,与C原子紧邻的Ni原子有6个。②c原子的坐标参数为(12,0,12)。③设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为a pm,则晶胞棱长为2a pm,晶胞体积=(2a×10-10)3 cm3,该晶胞中Mg原子个数=8×18=1、Ni原子个数=6×12=3、C原子个数是1,晶体的密度d g·cm-3=213NA(2a×10-10)3 g·cm-3,所以a=22×3213dNA×1010。
4.(除标明外,每空1分)(1)B　Si(硅)　(2)配位　N　sp3　sp2　(3)N>H>B(2分)　CH3CH3(2分)　低　Hδ+与Hδ-的静电引力
(4)62NAabc×10-30(3分)
【解析】　(1)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小,可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上,二者化学性质相似。(2)NH3BH3中N有孤电子对,B有空轨道,N和B形成配位键,电子对由N提供。NH3BH3中B形成四个σ键,为sp3杂化,B3O63-中B形成3个σ键,为sp2杂化。(3)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。与N原子相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,故电负性N>H>B。原子数相同、价电子总数相同的微粒互称为等电子体,与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。带相反电荷的微粒能形成静电引力,NH3BH3分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力,也称为“双氢键”,“双氢键”能改变物质的熔沸点,而CH3CH3分子间不存在“双氢键”,熔沸点较低。(4)氨硼烷的相对分子质量为31,一个氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16个氨硼烷,该超晶胞的质量为31×16NA g,体积为2a×10-10 cm×2b×10-10 cm×2c×10-10 cm=8abc×10-30 cm3,则氨硼烷晶体的密度为62NAabc×10-30 g·cm-3。

1.(1)光谱仪(1分)　(2)分子(1分)　正四面体形(1分)
(3)①(1分)　②CO(1分)　 ③N>C>Fe>K(1分)　④DE(1分)　(4) Π56(2分)　sp2(2分)　(5)10(1分)　(6)12(1分)　56×6+14×2332a2cNA(2分)
【解析】　(1)可以用光谱仪摄取铁元素的原子光谱。(2)FeCl3的熔沸点不高,属于分子晶体,SO42-中心原子价层电子对数为4,且不含孤电子对,故其立体构型是正四面体形。(3)①N为7号元素,基态N原子的轨道表达式为。②等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团,铁氰化钾中的配体为CN-,其价电子数为10,原子数为2,与CN-互为等电子体的极性分子的化学式为CO。③铁氰化钾中,所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K。④铁氰化钾中,钾离子和铁氰根离子间是离子键,C和N之间存在σ键和π键,不存在氢键和金属键,故本题选DE。(4)中的大π键存在于5个C原子之间,共有6个电子参与形成大π键,故表示为Π56,其中1号C原子形成3个σ键,杂化方式为sp2。(5)羰基铁中,碳原子和铁原子之间、氧原子和碳原子之间均存在配位键,故1 mol Fe(CO)5分子中含10 mol配位键。(6)可以根据题图正六棱柱,想象两个六棱柱上下摞在一起,结合Fe构成正四面体知,距离重叠面面心的铁原子最近的铁原子有重叠面顶点的6个铁原子和分别处于上、下两个六棱柱中的3个铁原子,共12个。该结构中铁原子数为3+2×12+12×16=6,氮原子数为2,则该磁性氮化铁的晶体密度ρ=mV=56×6+14×2NA332a2c g·cm-3=56×6+14×2332a2cNA g·cm-3。
2.(除标明外,每空2分)(1)H2Se>H2S。(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中,[Cu(NH3)2]+和CH3COO-之间为离子键,[Cu(NH3)2]+中Cu+和NH3之间为配位键,NH3、CH3COO-中原子之间为共价键。[Cu(NH3)2]+中1个Cu+与2个NH3形成2个配位键(σ键),1个NH3含3个σ键,1个CH3COO-含有6个σ键,所以1 mol[Cu(NH3)2]OOCCH3中含有的σ键数目为(2+3×2+6)NA=14NA;NH3中N原子形成3个键,含有1对孤电子对,价层电子对数=3+1=4,故其价电子对互斥理论模型是四面体形。(4)①g-C3N4中N原子的价电子对数为3,为sp2杂化。②由中间层原子均在晶胞内部知,该晶胞中C位于面上和体内,个数为6×12+3=6,N位于顶点、面上、棱上和体内,个数为8×18+8×14+2×12+4=8,晶胞质量为12×6+14×8NA g=184NA g,晶胞体积为V cm3,则g-C3N4的密度为184NA g÷V cm3=184VNA g·cm-3。