2020届二轮复习 物质结构与性质 作业（全国通用） 练习

专题强化练　物质结构与性质

1.科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(结构如图所示)，已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　)

A.分子中所有共价键均为非极性键

B.分子中四个氮原子共平面

C.该分子属于非极性分子

D.该分子易溶于极性溶剂

解析　同种非金属元素原子间形成非极性键，不同种非金属元素原子间形成极性键，故N与N之间形成非极性键，N与O之间形成极性键，A错误；该分子中N—N—N键角都是108.1°，则分子中4个氮原子不可能共平面，B错误；该分子中正、负电荷中心不重合，属于极性分子，C错误；根据相似相溶原理，由于该分子属于极性分子，故易溶于极性溶剂，D正确。

答案　D

2.硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A.Xm－的化学式为B4O8H

B.硼原子轨道的杂化类型有sp2、sp3

C.配位键存在于4、6原子之间

D.硼砂晶体中有离子键、配位键两种化学键

 解析　由原子半径可知，模型中1、3、5、6代表O原子，2、4代表B原子，可知Xm－是(H4B4O9)m－，H为＋1价，B为＋3价，O为－2价，依据化合价原则可得m＝2，则Xm－的化学式为(H4B4O9)2－，A错误；2号B原子形成3个键，价层电子对数＝σ键数＋(a－xb)＝3＋×(3－3×1)＝3，则2号B原子为sp2杂化，4号B原子形成4个键，其中1个键是配位键，价层电子对数为4，则4号B原子为sp3杂化，B正确；B原子含有空轨道，O原子含有孤对电子，4、5原子之间存在配位键，C错误；硼砂晶体中有离子键、共价键、配位键三种化学键，D错误。

答案　B

3.下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是(双选)(　　)

A.第一电离能：Cl>S>P>Si

B.共价键的极性：HF>HCl>HBr>HI

C.晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaI

D.热稳定性：MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3

答案　BC

4.X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子的最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是(　　)

A.X元素的氢化物的水溶液显碱性

B.Z元素的离子半径大于W元素的离子半径

C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应

D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点

解析　根据题意可推知：X是N或O；Y是C或Si；Z是Mg；W是Al或Cl。若X是N，则NH3的水溶液显碱性；若X是O，则H2O显中性，A错误。若W是Al，Al3＋与Mg2＋的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：Mg2＋>Al3＋；若W是Cl，则Cl－核外电子层数多于Mg2＋，对于电子层数不同的离子，电子层数越多，离子半径越大，则离子半径：Cl－>Mg2＋，B错误。若X是O，可发生反应：2Mg＋O22MgO，若X是N，可发生反应：3Mg＋N2Mg3N2，C正确。若Y是C，则CO2的晶体是分子晶体，熔、沸点较低，D错误。

答案　C

5.由短周期前10号元素组成的物质T和X，存在如图所示的转化关系，X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是(　　)

A.为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液

B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NA

C.T、X分子中的“●”原子分别采用sp2杂化和sp3杂化

D.T分子中只含有极性键，X分子中既含有极性键又含有非极性键

解析　由球棍模型可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，则X为H2CO3，则Y为氧化剂。酸性KMnO4溶液能氧化HCHO生成H2CO3，A正确；等物质的量的HCHO、H2CO3分子中含有π键的数目相等，但物质的量未定，含有π键数目不一定为NA，B错误；T、X分子中的●均为碳原子，均形成3个σ键，无孤对电子，采取sp2杂化，C错误；H2CO3分子中只有极性键，无非极性键，D错误。

答案　A

6.图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是(　　)

A.CF4   B.CH4 

C.NH   D.H2O

解析　只有NH空间构型为正四面体，4个H原子位于四个顶点，恰好对应该有机化合物的4个N原子，形成4个氢键。故选C。

答案　C

7.(2019·山东济宁二模)2019年1月3日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：

(1)基态As原子的核外价电子排布图为________，基态Ga原子核外有________个未成对电子。

(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJ·mol－1)的数值依次为577、1 985、2 962、6 192，由此可推知镓的主要化合价为________和＋3，砷的电负性比镓________(填“大”或“小”)。

(3)1918年美国人通过反应：HC≡CH＋AsCl3CHCl===CHAsCl2制造出路易斯毒气。在HC≡CH分子中σ键与π键数目之比为________；AsCl3分子的空间构型为________。

(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃制得，(CH3)3Ga中碳原子的杂化方式为________。

(5)GaAs为原子晶体，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示，Ga与As以________键键合。Ga和As的原子半径分别为a pm和b pm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_____________________________________________________

(列出计算式，可不化简)。

解析　(1)基态Ga原子价电子排布图为，故未成对电子数为1。(2)由逐级电离能数值577≪1 985＜2 962≪6 192知Ga的主要化合价为＋1和＋3。同一周期元素电负性随原子序数增大而增大，砷的电负性大于镓。(3)HC≡CH中σ键数目为3，π键数目为2；AsCl3中As为sp3杂化，As原子有一对孤对电子，故分子空间构型为三角锥形。(4)(CH3)3Ga中C原子形成4个σ键，故为sp3杂化。(5)GaAs为原子晶体，故Ga与As之间以共价键结合。GaAs晶胞中含Ga原子个数为4×1＝4，As原子个数为8×＋6×＝4，V球＝×10－30，V晶胞＝＝，故GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%＝×100%＝×100%。

答案　(1) (2)＋1　大

(3)3∶2　三角锥形

(4)sp3

(5)共价　×100%

8.(2019·山东烟台一模)微量元素硼对植物的生长和人体骨骼的健康有着十分重要的作用。请回答下列问题：

(1)区分晶体硼和无定形硼科学的方法为______________________

_____________________________________________________。

(2)下列B原子基态的价层电子排布图中正确的是________。

(3)NaBH4是重要的储氢载体，阴离子的立体构型为______________________________________________________。

(4)三硫化四磷分子(结构如下图1所示)是________分子(填“极性”或“非极性”)。

(5)图2表示多硼酸根离子的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为________。

(6)硼酸晶体是片层结构，其中一层的结构如图3所示。硼酸在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_______________________________

______________________________________________________。

(7)立方氮化硼(BN)是新型高强度耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其晶胞结构(如右图)与金刚石类似。已知该晶体密度为a g/cm3，则晶体中两个N原子间的最小距离为________pm。(用含a的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数)

解析　(3)BH中心原子为sp3杂化，故其空间构型为正四面体。(4)P4S3中P—S为极性键，P—P为非极性键，且空间结构不对称，故为极性分子。(5)当链式结构中含1个B原子时，O原子个数为1＋2×＝2，离子所带电子数为－2×2＋3×1＝－1。故其化学式可表示为BO或(BO2)。(6)由图可知，硼酸分子间存在氢键，与溶剂水分子间无法形成氢键，难以溶解，加热时，晶体中部分氢键被破坏，从而与水分子间形成氢键，溶解度增大。(7)由BN晶胞可知1个晶胞中含B：8×＋6×＝4，N：4×1＝4，故4×(11＋14)＝V晶胞×NA×a，晶胞参数为，晶胞中两个N原子间的最小距离为面对角线的，为××。

答案　(1)X－射线衍射实验　(2)A

(3)正四面体　(4)极性

(5)BO或(BO2)或BnO

(6)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成氢键，溶解度增大

(7)·×1010

9.(2019·山东潍坊一模)铜及其化合物在生产生活中用途广泛。回答下列问题：

(1)目前，低压甲醇铜基催化剂的主要组分是CuO、ZnO和Al2O3，下列氧原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是________(填序号)。

(2)铜离子是人体内多种酶的辅因子，某化合物与Cu＋结合形成如图所示的离子。

①该离子中含有化学键的类型有________(填序号)。

A.极性键   B.离子键

C.非极性键   D.配位键

②该离子中碳原子的杂化方式有________。

③H、N、Cu三种元素的电负性由大到小的顺序是________。

(3)甲醇(CH3OH)在Cu催化作用下被氧化成甲醛(HCHO)。甲醛分子内σ键与π键个数之比为________。甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。

(4)某磷青铜晶胞结构如下图所示：

①其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为。则P原子的坐标参数为________。

②该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有________个，这些Sn原子所呈现的构型为________。

③若晶体密度为a g·cm3，最近的Cu原子核间距为________pm(用含NA和a的代数式表示)。

解析　(2)①由离子结构示意图知其中含配位键、极性键与非极性键。②由知碳原子的杂化方式为sp2、sp3。(3)由甲醛的结构式知σ键个数为3，π键个数为1，二者个数比为3∶1，甲醇分子中C原子为sp3杂化，键角约为109°28′，甲醛分子中C原子为sp2杂化，键角约为120 ℃，故甲醇中O—C—H键角小于甲醛中O—C—H键角。(4)①由A为(0，0，0)，B为可知P为，②由晶胞图示知距离Cu原子最近的Sn原子有4个，这4个Sn原子形成平面正方形。③由晶胞图示知一个晶胞中含Sn原子个数为8×＝1，Cu原子个数为6×＝3，P：1×1＝1，故(1×119＋3×64＋1×31)＝V晶胞×NA×a，晶胞参数为，最近两个Cu原子核间距为××。

答案　(1)D　(2)①ACD　②sp2、sp3　③N>H>Cu

(3)3∶1　小于

(4)①　②4　平面正方形

③×1010

10.(2019·山东青岛一模)氧、硫形成的化合物种类繁多，日常生活中应用广泛。如硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式如下：AgBr＋2Na2S2O3===Na3[Ag(S2O3)2]＋NaBr。回答下列问题：

(1)已知银(Ag)位于元素周期表第五周期，与Cu同族，则基态Ag的价电子排布式为________。

(2)下列关于物质结构与性质的说法，正确的是________。

A.玻尔原子结构模型能够成功地解释各种原子光谱

B.Br、S、O三种元素的电负性顺序为O＞Br＞S

C.Na的第一电离能小于Mg，但其第二电离能却远大于Mg

D.水分子间存在氢键，故H2O的熔沸点及稳定性均大于H2S

(3)依据VSEPR理论推测S2O的空间构型为________，中心原子S的杂化方式为_____________________________________________________。

[Ag(S2O3)2]3－中存在的化学键有________(填字母序号)。

A.离子键  B.极性键  C.非极性键

D.金属键  E.配位键

(4)第一电子亲和能(E1)是指元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量(单位为kJ·mol－1)，电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。已知第三周期部分元素第一电子亲和能如下表：

表中元素的E1自左而右呈增大趋势，试分析P元素呈现异常的原因_____________________________________________________

_____________________________________________________。

(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B组成。则该氧化物的化学式为________；已知该晶体的晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则密度ρ为________g·cm－3(用含a和NA的代数式表示)。

解析　(2)A项，玻尔原子结构模型不能解释各种原子光谱，错误；B项，结合元素电负性的周期性变化规律可知三者电负性的大小顺序为O＞Br＞S，正确；C项，Na、Mg的价电子排布式分别为3s1、3s2，Mg的3p轨道全空状态，故第一电离能大于Na的第一电离能，而Na→Na＋后，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，为全满状态，故Na的第二电离能远大于Mg的第二电离能，正确；D项，水分子间存在氢键，影响H2O的熔沸点，而H2O的稳定性取决于O—H键的键能，与氢键无关，错误。(3)由VSEPR理论知＝0，故S2O的空间构型为四面体形，中心S原子的杂化方式为sp3杂化。(4)P原子价电子排布式为3s23p3，为半满状态，相对稳定，不易得电子，故第一电子亲和能小。(5)A中含Fe2＋：4×＋1＝　O2－：4×1＝4　B中含Fe2＋：4×＝　Fe3＋：4×1＝4　O2－：4×1＝4，故一个晶胞中含Fe2＋　×4＋×4＝8　Fe3＋：4×4＝16　O2－：4×4＋4×4＝32，故该氧化物的化学式为Fe3O4，晶胞的体积为(a×10－7)3 cm3，1个晶胞的质量为8×g，故密度为ρ＝ g·cm－3。

答案　(1)4d105s1　(2)BC　(3)四面体形　sp3　BCE

(4)P的价电子排布式为3s23p3，3p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子

(5)Fe3O4　

11.(2019·山东潍坊二模)《日华子本草》中已有关于雄黄的记载“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。回答下列问题：

(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为________，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为________。

(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是________。

(3)雄黄(As4S4)的结构如图1所示，S原子的杂化形式为________。

(4)SO2分子中的σ键数为________个，分子的空间构型为________。分子中的大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π)，则SO2中的大π键应表示为________。SO2分子中S—O键的键角________NO中N—O键的键角(填“>”、“<”或“＝”)。

(5)砷化镓是优良的半导体材料，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图2所示。Ga和As原子半径分别为r1 pm和r2 pm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体的空间利用率为________。

解析　(1)基态砷原子价电子排布图为，故其最高能级电子云轮廓图形为哑铃形。(2)N、P同族，故第一电离能N＞P，P、S同周期且相邻，P为半满状态，其第一电离能大于相邻元素，故第一电离能大小顺序为N＞P＞S。(3)由S价电子排布式3s23p4结合图1知S原子的孤电子对数为2，故S原子的杂化形式为sp3杂化。(4)SO2中S原子的孤电子对数为＝1，故S原子杂化方式为sp2杂化，分子中σ键数为2个，空间构型为V形，形成的大π键可表示为Π，由于孤电子对的排斥作用，S—O键的键角小于同样为sp2杂化的NO中N—O键的键角。(5)由晶胞结构图示2知1个晶胞中含Ga：4个　As：8×＋6×＝4个，故V球＝4×π(r1×10－10)3 cm3＋4×π(r2×10－10)3 cm3，又V晶胞×NA×ρ g·cm－3＝4 mol×(70＋75) g·mol－1，V晶胞＝，故砷化镓晶体中的空间利用率为×100%＝×100%＝×100%。

答案　(1) 　哑铃形　(2)N＞P＞S

(3)sp3　(4)2　V形　Π　＜

(5)×100%