2010-2019年高考化学真题分类训练专题20 物质的结构与性质(含解析)
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1、十年高考真题分类汇编十年高考真题分类汇编(2010-2019) 化学化学 专题专题 20 物质的结构与性质物质的结构与性质 题型一:题型一:原子结构与性质原子结构与性质. .1 题型二:题型二:分子结构与性质分子结构与性质.12 题型三:晶体题型三:晶体结构与性质结构与性质. .42 题型一:题型一:原子结构与性质原子结构与性质 1.(2019 全国全国 I 35)在普通铝中加入少量 Cu 和 Mg 后,形成一种称为拉维斯相的 MgCu2微小晶粒,其分散在 Al 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓坚铝,是制造飞机的主要村料。回答下列问题: (1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需
2、能量最大的是(填标号)。 A B C D (2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二胺能与 Mg2+、Cu2+ 等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填Mg2+或 Cu2+)。 (3)一些氧化物的熔点如下表所示: 氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/ C 1570 2800 23.8 75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因。 (4)图(a)是 MgCu2的拉维斯结构,Mg 以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面 体方式排列的 Cu。图(b)是沿立方格子对角面取
3、得的截图。可见,Cu 原子之间最短距离 x=pm,Mg 原子之 间最短距离 y=pm。设阿伏加德罗常数的值为 NA,则 MgCu2的密度是 g cm3(列出计算表达式)。 【答案】【答案】(1)A(2)sp3 sp3 乙二胺的两个 N 提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+ (3)Li2O、MgO 为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能 MgOLi2O。分子间力(分子量)P4O6SO2 (4) 2 4 a 3 4 a 【解析】【解析】(1)A.Ne3s1属于基态的 Mg+,由于 Mg 的第二电离能高于其第一电离能,故其再失去一个电子所 需能量较高; B. Ne 3s2属于基态 Mg
4、 原子,其失去一个电子变为基态 Mg+; C. Ne 3s13p1属于激发态 Mg 原子,其失去一个电子所需能量低于基态 Mg 原子; D.Ne 3p1属于激发态 Mg+,其失去一个电子所需能 量低于基态 Mg+,综上所述,电离最外层一个电子所需能量最大的是Ne3s1,答案选 A; (2)乙二胺中 N 形成 3 个单键,含有 1 对孤对电子,属于 sp3杂化;C 形成 4 个单键,不存在孤对电子,也 是 sp3杂化;由于乙二胺的两个 N 可提供孤对电子给金属离子形成配位键,因此乙二胺能与 Mg2、Cu2等 金属离子形成稳定环状离子;由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子,因此与乙二胺形成
5、的化 合物稳定性相对较高的是 Cu2; (3)由于 Li2O、 MgO 为离子晶体, P4O6、 SO2为分子晶体。 晶格能 MgOLi2O, 分子间力(分子量)P4O6SO2, 所以熔点大小顺序是 MgOLi2OP4O6SO2; (4)根据晶胞结构可知 Cu 原子之间最短距离为面对角线的 1/4,由于边长是 a pm,则面对角线是2apm, 则 x 2 4 apm;Mg 原子之间最短距离为体对角线的 1/4,由于边长是 a pm,则体对角线是3apm,则 y 3 4 a;根据晶胞结构可知晶胞中含有镁原子的个数是 8 1/8+6 1/2+48,则 Cu 原子个数 16,晶胞的质 量是。由于边长
6、是 a pm,则 MgCu2的密度是g cm3。 2.(2019 江苏江苏 21A)Cu2O 广泛应用于太阳能电池领域。 以 CuSO4、 NaOH 和抗坏血酸为原料, 可制备 CuO。 (1)Cu2+基态核外电子排布式为_。 (2) 2 4 SO 的空间构型为_(用文字描述);Cu2+与 OH反应能生成Cu(OH)42,Cu(OH)42中的配 位原子为_(填元素符号)。 (3)抗坏血酸的分子结构如图 1 所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为_;推测抗坏血酸在水中的 溶解性:_(填难溶于水或易溶于水)。 (4)一个 Cu2O 晶胞(见图 2)中,Cu 原子的数目为_。 【答案】【答案】(1)Ar
7、3d9或 1s22s22p63s23p63d9(2)正四面体 O (3)sp3、sp2易溶于水 (4)4 【解析】【解析】(1)Cu 位于第四周期 IB 族,其价电子排布式为 3d104s1,因此 Cu2 基态核外电子排布式为Ar3d9 或 1s22s22p63s23p63d9; (2)SO42中 S 形成 4 个 键, 孤电子对数为(624 2)/2=0, 因此 SO42空间构型为正四面体形; Cu(OH)42 中 Cu2提供空轨道,OH提供孤电子对,OH只有 O 有孤电子对,因此Cu(OH) 4 2中的配位原子为 O; (3)根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,全形成单键的碳原子
8、和双键的碳原子,全形成单键 的碳原子为 sp3杂化,双键的碳原子为 sp2杂化;根据抗环血酸分子结构,分子中含有 4 个OH,能与水形 成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水; (4)考查晶胞的计算,白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数为 8 1/8+1=2,黑球全部位于晶胞内部,属于 该晶胞的个数为 4,化学式为 Cu2O,因此白球为 O 原子,黑球为 Cu 原子,即 Cu 原子的数目为 4; 【点睛】有关物质结构与性质的考查,相对比较简单,考查点也是基本知识,这就要求考生在物质结构 与性质的学习中夯实基础知识,同时能够达到对知识灵活运用,如考查抗坏血酸分子溶解性,可以从乙 醇极易溶于水的原因分
9、析。 3.(2017 全国全国 I 35)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题: (1)元素 K 的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。 A404.4 B553.5 C589.2 D670.8 E766.5 (2)基态 K 原子中,核外电子占据最高能层的符号是_,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 _。K 和 Cr 属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低,原因是_。 (3)X 射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为_,中心原子的杂化形 式为_。 (4)KIO3晶体是一种
10、性能良好的非线性光学材料, 具有钙钛矿型的立方结构, 边长为 a=0.446 nm, 晶胞中 K、 I、O 分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K 与 O 间的最短距离为_nm,与 K 紧邻的 O 个数 + 3 I + 3 I 为_。 (5)在 KIO3晶胞结构的另一种表示中,I 处于各顶角位置,则 K 处于_位置,O 处于_位置。 【答案】【答案】(1)A (2)N 球形 K 的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)V 形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心 OF2属于 V 形,因此几何构型为 V 形,其中心原子的杂化类型为 sp3;(4)根据晶胞结构,K 与 O
11、间的最 短距离是面对角线的一半,即为nm0.315nm,根据晶胞的结构,距离 K 最近的 O 的个数为 12 个;(5)根据 KIO3的化学式,以及晶胞结构,可知 K 处于体心,O 处于棱心。 4.(2017 全国全国 II 35)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用 R 代表)。回 答下列问题: (1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。 (2)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称作第一电子亲和能(E1)。 第二周 期部分元素的 E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的 E1自左而右依次增
12、大的原因是 _;氮元素的 E1呈现异常的原因是_。 + 3 I 2 0.446 2 (3)经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。 从结构角度分析,R 中两种阳离子的相同之处为_,不同之处为_。(填标号) A中心原子的杂化轨道类型 B 中心原子的价层电子对数 C立体结构 D共价键类型 R 中阴离子中的 键总数为_个。分子中的大 键可用符号表示,其中 m 代表参与形成大 键的原子数,n 代表参与形成大 键的电子数(如苯分子中的大 键可表示为),则中的大 键应表 示为_。 图(b)中虚线代表氢键,其表示式为()NHCl、_、_。(4)R 的晶体密度为 d g cm3,
13、其立方晶胞参数为 a nm,晶胞中含有 y 个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为 M,则 y 的计算表达式为_。 【答案】【答案】(1)(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释 放出的能量依次增大 N 原子的 2p 轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子 (3)ABD C 5 (H3O+)O-HN() ()N-HN() (4) 5 N n m 6 6 5 N + 4 NH 6 5 5 N + 4 NH 5 N 33 21 A 602 (10) a dNa d MM 或 5.(2016 全国全国 III 35)砷化镓(GaA
14、s)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回 答下列问题: (1)写出基态 As 原子的核外电子排布式_。 (2)根据元素周期律,原子半径 Ga_As,第一电离能 Ga_As。(填大于或小于) (3)AsCl3分子的立体构型为_,其中 As 的杂化轨道类型为_。 (4)GaF3的熔点高于 1000,GaCl3的熔点为 77.9,其原因是_。 (5)GaAs 的熔点为 1238, 密度为 gcm-3, 其晶胞结构如图所示。 该晶体的类型为_,Ga 与 As 以_ 键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g mol-1和 MAs g mol-1,原子半径分别为 r
15、Ga pm 和 rAs pm,阿伏加 德罗常数值为 NA,则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。 【答案】【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3 (2) 大于小于 (3)三角锥形 sp3 (4)GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,离子晶体 GaF3的熔沸点高;(5)原子晶体;共 价键 (5)GaAs 的熔点为 1238, 密度为 gcm-3, 其晶胞结构如图所示, 熔点很高, 所以晶体的类型为原子晶体, 其中 Ga 与 As 以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中 Ca 和 As 的个数均是 4 个,所以晶胞的体积是 。二
16、者的原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm,阿伏加德罗常数值为 NA,则 GaAs 晶胞中 原子的体积占晶胞体积的百分率为100% 。 6.(2016 四川四川 8)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z 是一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍,R 是同周期元素中最活泼的金属元素,X 和 M 形成的一种化合 物是引起酸雨的主要大气污染物,Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满。请回答下列问题: (1)R 基态原子的电子排布式是 ,X 和 Y 中电负性较大的是 (填元素符号)。 (2)X 的氢化物的沸点低于与其组成相似的 M
17、 的氢化物,其原因是_。 (3)X 与 M 形成的 XM3分子的空间构型是_。 (4)M 和 R 所形成的一种离子化合物 R2M 晶体的晶胞如图所示, 则图中黑球代表的离子是_(填离子 符号)。 3033 A 410() 100% 3() GaAs GaAs Nrr MM GaAs A 4 ()MM N 3330 GaAs GaAs A 4 4() 10 3 4 () rr MM N 3033 AGaAs GaAs 4 10() 100% 3() Nrr MM (5)在稀硫酸中,Z 的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化 M 的一种氢化物,Z 被还原为+3 价,该反应的化学方 程式是_。 【答案】【
18、答案】 (1)1s22s22p63s1或Ne3s1Cl (2)H2S分子间不存在氢键, H2O分子间存在氢键(3)平面三角形 (4)Na (5)K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O 【解析】【解析】根据题意知 M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z 是一种过渡元素。M 基态原 子 L 层 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍,则 M 是 O 元素;R 是同周期元素中最活泼的金属元素,且原 子序数大于 O, 则 R 在第三周期, 应是 Na 元素; X 和 M 形成的一种化合物是形成酸雨的主要大气污染物, 则 X 是
19、S 元素,进而知 Y 为 Cl 元素;Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满,即价电子排布式为 3d54s1,Z 是 Cr 元素,据此作答。 (4)根据晶胞结 构可以算出白球的个数为 8 1 8+6 1 2=4,黑球的个数为 8 个,由于这种离子化合物的化学式为 Na2O,黑球代 表的是 Na+,答案为:Na+。 (5)根据题意知重铬酸钾被还原为 Cr3+,则过氧化氢被氧化生成氧气,利用化合价升降法配平,反应的化学 方程式为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O , 答案为:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4=K2SO4+Cr
20、2(SO4)3+3O2+7H2O 。 7.(2016 上海上海 四四)NaCN 超标的电镀废水可用两段氧化法处理: (5)上述反应涉及到的元素中,氯原子核外电子能量最高的电子亚层是_;H、C、N、O、Na 的原子半 径从小到大的顺序为_。 (6)HCN 是直线型分子,HCN 是_分子(选填极性、非极性)。HClO 的电子式为_。 【答案】【答案】(5)3p;HONCNa (6)极性; 8.(2015 安徽安徽 25)C、N、O、Al、Si、Cu 是常见的六种元素。 (1)Si 位于元素周期表第_周期第_族。 (2)N 的基态原子核外电子排布式为_;Cu 的基态原子最外层有_个电子。 (3)用或
21、,或填空: 第一电离能 离子半径 熔点 酸性 SiS O2-Na+ NaClSi H2SO4HClO4 (3)CuCl(s)与 O2反应生成 CuCl2(s)和一种黑色固体。 在 25、 101KPa 下, 已知该反应每消耗 1 mol CuCl(s), 放出 44.4KJ,该反应的热化学方程式是。 (4)ClO2常用于水的净化,工业上可用 Cl2氧化 NaClO2溶液制取。写出该反应的离子方程式,并标出电子 转移的方向和数目。 【答案】【答案】(1)三、IA 2 1s2s22p63s23p2(2)Si;核外电子排布相同的 离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:O2-Na+;一般来说
22、,原子晶体(Si)的熔点高于离子晶 体(NaCl)的熔点,故熔点:Si NaCl;元素的非金属性越强,元素最高价氧化物的水化物的酸性越强,因为 非金属性 ClS,所以酸性:HClO4 H2SO4; (3)根据热化学方程式的书写方法,可以写出该反应的热化学方程式为 4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s) H=177.6KJ/mol; (4)在此氧化还原反应中(Cl2+2ClO2=2 ClO2+ 2Cl), 氧化剂是 Cl2, 还原剂是 ClO2, 转移的电子数为 2e, 所以用单线桥表示为。 13.(2013 山东山东 32)卤素元素包括 F、Cl、Br 等。 (1)下
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