2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 選考模塊專練（選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）（含解析）

2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 選考模塊專練（選修3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）（含解析）1.X、Y、Z、R為前四周期原子序數(shù)依次增大的元素。X原子有3個能級,且每個能級上的電子數(shù)相等;Z原子的不成對電子數(shù)在同周期中最多,且Z的氣態(tài)氫化物在同主族元素的氫化物中沸點(diǎn)最低;X、Y、R三元素在周期表中同族。(1)R元素基態(tài)原子的價層電子排布式為。 (2)如圖表示X、Y、R的四級電離能變化趨勢,其中表示R的曲線是(填標(biāo)號)。 (3)化合物(XH2XO)分子中X原子雜化軌道類型分別是,1 mol(X2H5O)3ZO分子中含有的鍵與鍵的數(shù)目比為。 (4)Z與氯氣反應(yīng)可生成一種各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的化合物,其分子的立體構(gòu)型為 。(5)某R的氧化物立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該物質(zhì)的化學(xué)式為(用元素符號表示),已知該晶體密度為 g/cm3,距離最近的原子間距離為d pm,則R的相對原子質(zhì)量為。(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA) 2.碳和硅是自然界中大量存在的元素,硅及其化合物是工業(yè)上最重要的材料。粗硅的制備有兩種方法:方法一:SiO2+2CSi+2CO方法二:SiO2+2MgSi+2MgO(1)基態(tài)硅原子中存在 對自旋相反的電子,基態(tài)Mg的最外層電子所占據(jù)的能級的電子云輪廓圖是。 (2)上述反應(yīng)中所有元素第一電離能最小的元素是(填元素符號)。 (3)試比較C(金剛石)、晶體Si、CO三種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)從高到低的順序,試解釋原因:   。 (4)CO在配合物中可作為配體,在Cr(CO)6配合物中配原子是(填元素符號),1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目。 (5)SiO2晶胞(如圖)可理解成將金剛石晶胞(如圖)中的C原子置換成Si原子,然后在SiSi之間插入O原子而形成。推測SiO2晶胞中Si采用 雜化,OSiO的鍵角為。 SiO2晶胞中,含有Si原子個和O原子個。 假設(shè)金剛石晶胞的邊長為a nm,試計算該晶胞的密度g/cm3(寫出表達(dá)式即可)。 3.已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它們的原子序數(shù)依次增大。其中A元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1。C是電負(fù)性最大的元素。D原子次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的2倍,E是第族中原子序數(shù)最小的元素。(1)寫出基態(tài)C原子的電子排布式 。(2)A、B兩種元素的第一電離能由大到小的順序為(用元素符號表示),原因是  。(3)已知DC4常溫下為氣體,則該物質(zhì)的晶體類型是,組成微粒的中心原子的軌道雜化類型為 ,空間構(gòu)型是。(4)Cu2+容易與AH3形成配離子Cu(AH3)42+,但AC3不易與Cu2+形成配離子,其原因是    。 (5)A、B兩元素分別與D形成的共價鍵中,極性較強(qiáng)的是。A、B兩元素間能形成多種二元化合物,其中與互為等電子體的物質(zhì)的化學(xué)式為。 (6)已知E單質(zhì)的晶胞如圖所示,則晶體中E原子的配位數(shù)為,一個E的晶胞質(zhì)量為。 4.第四周期的元素,如鈦(22Ti)、鐵(26Fe)、砷、硒、鋅等及其相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:(1)基態(tài)Ti原子中,最高能層電子的電子云輪廓形狀為,與Ti同周期的所有過渡元素的基態(tài)原子中,最外層電子數(shù)與鈦不同的元素有種。 (2)琥珀酸亞鐵片是用于缺鐵性貧血的預(yù)防和治療的常見藥物,臨床建議服用維生素C促進(jìn)“亞鐵”的吸收,避免生成Fe3+,從結(jié)構(gòu)角度來看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是  。(3)SCN-可用于Fe3+的檢驗,其對應(yīng)的酸有兩種,分別為硫氰酸(HSCN)和異硫氰酸(HNCS)。寫出與SCN-互為等電子體的一種微粒(分子或離子); 硫氰酸分子中鍵和鍵的個數(shù)之比為; 異硫氰酸的沸點(diǎn)比硫氰酸沸點(diǎn)高的原因是  。(4)成語“信口雌黃”中的雌黃分子式為As2S3,分子結(jié)構(gòu)如圖,As原子的雜化方式為,雌黃和SnCl2在鹽酸中反應(yīng)轉(zhuǎn)化為雄黃(As4S4)和SnCl4并放出H2S氣體,寫出該反應(yīng)方程式: 。SnCl4分子的空間構(gòu)型為 。(5)離子化合物CaC2的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。該物質(zhì)的電子式: 。一個晶胞含有的鍵平均有個。 (6)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,圖中x和y點(diǎn)所堆積的原子均為(填元素符號);若該晶胞密度為 g·cm-3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1。用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,則晶胞參數(shù)a為nm。 5.根據(jù)下列五種短周期元素的電離能數(shù)據(jù)(單位:kJ·mol-1),回答下面各題。元素代號I1I2I3I4I5Q800.62 427.13 659.725 025.832 826.7R495.84 5626 910.39 54313 354S577.51 816.72 744.811 57714 842T1 402.32 8564 578.17 475.09 444.9U2 080.73 952.36 1229 37112 177(1)在這五種元素中,最可能處于同一族的兩種元素是(填元素符號),S元素最可能是區(qū)元素。 (2)基態(tài)Q元素原子的價電子排布式是。Q和T同周期?；衔颭T中T元素的化合價為;第一電離能介于Q、T之間的同周期元素有種。 (3)化合物RT3中化學(xué)鍵類型為,RT3的陰離子的幾何構(gòu)型為。 (4)下列元素中,化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)最像U元素的是。 A.硼B(yǎng).鈹C.鋰D.氦E.碳(5)R的某種氧化物X晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,X的化學(xué)式為;列式并計算晶體X的密度(g·cm-3)。 1.解析:X原子有3個能級,且每個能級上的電子數(shù)相等,所以只能是1s22s22p2,所以X為C。X、Y、R三元素在周期表中同族,所以Y為Si,R為Ge。根據(jù)Z有氣態(tài)氫化物可知,Z為非金屬,根據(jù)不成對電子數(shù)最多,得到Z為P(其3p上有3個單電子)。(1)R為Ge,處于周期表的第四周期A族,所以價層電子排布式為4s24p2。(2)C、Si、Ge從上向下半徑增大,第一電離能逐漸減小,所以R(Ge)的電離能曲線為c。(3)CH2CO中第一個C形成一個雙鍵,所以是sp2雜化;第二個C形成兩個雙鍵,所以是sp雜化。單鍵一定是鍵,雙鍵一定是一個鍵和一個鍵,分子為(CH3CH2O)3PO,其中的CH3CH2O基團(tuán)都是單鍵,只有PO一個雙鍵,所以分子中的鍵數(shù)為3×(5+1+1+1)+1=25(每個CH3CH2O中有5個 CH,1個CC,1個CO,1個OP;還要計算分子中PO里的1個鍵);鍵只有1個,所以鍵與鍵的數(shù)目比為251。(4)P的最外層有5個電子,達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)應(yīng)該形成3個共價鍵,所以該化合物為PCl3。根據(jù)價層電子對互斥理論,中心原子P的價電子對為3+=4(對),其中一對為孤電子對,所以是三角錐形結(jié)構(gòu)。(5)氧原子占據(jù)晶胞的8個頂點(diǎn)和6個面心,所以一共有8×+6×=4(個),Ge都在晶胞內(nèi)部,也有4個,所以化學(xué)式為GeO。距離最近的原子間距離為d pm,明顯指的是最近的O和Ge原子的距離,根據(jù)晶體的結(jié)構(gòu),這個距離是晶胞的體對角線的,所以體對角線長度為 4d pm,進(jìn)而得到晶胞邊長為pm,所以晶胞的體積為邊長的立方,為pm3=×10-30cm3。所以晶胞的質(zhì)量為×10-30 g。因為一個晶胞中有4個GeO,所以 1個 GeO的質(zhì)量為×10-30 g;1 mol GeO的質(zhì)量為×10-30 g,即GeO的相對分子質(zhì)量為×10-30,所以Ge的相對原子質(zhì)量為×10-30-16。答案:(1)4s24p2(2)c(3)sp、sp2251(4)三角錐形(5)GeO×10-30-162.解析:(1)基態(tài)硅原子核外電子排布為1s22s22p63s23p2,每一個s能級有1個軌道,s軌道全滿,有3對自旋相反的電子,2p能級有3個軌道,全充滿電子,2p軌道有3對自旋相反的電子,所以基態(tài)硅原子中存在6對自旋相反的電子;Mg的基態(tài)核外電子排布為1s22s22p63s2,3s軌道是最外層,s能級的電子云圖是球形的,所以基態(tài)Mg的最外層電子所占據(jù)的能級的電子云輪廓圖是球形。(2)第一電離能是原子失去最外層的一個電子所需能量,第一電離能數(shù)值越小,原子越容易失去一個電子,上述反應(yīng)中涉及的元素有C、O、Mg、Si,其中C、O、Si是非金屬元素,較難失去電子,Mg元素的金屬性最強(qiáng),最易失去電子,所有元素第一電離能最小的元素是Mg。(3)C(金剛石)、晶體Si都是原子晶體,熔點(diǎn)高,它們結(jié)構(gòu)相似,但碳原子的半徑比硅原子半徑小,共價鍵的鍵能大,所以C(金剛石)的熔點(diǎn)比晶體Si高,而CO是分子晶體,熔沸點(diǎn)低,所以三種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)從高到低的順序為C>Si>CO。(4)CO在Cr(CO)6中可作為配體,配原子是C,CO與N2是等電子體,其結(jié)構(gòu)式是CO,1 mol CO中含鍵的數(shù)目是2NA,所以1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目12NA。(5)在二氧化硅晶體中每個硅原子與周圍的4個氧原子的成鍵情況與金剛石晶體中的碳原子與周圍4個碳原子成鍵的情況是相同的,所以SiO2晶胞中Si采用sp3雜化,金剛石是正四面體結(jié)構(gòu),其鍵角是109°28',所以SiO2晶胞中OSiO的鍵角也是109°28'SiO2晶體為面心立方結(jié)構(gòu),每個SiO2晶胞含有Si原子的個數(shù)為8×+6×+4=8,按Si、O原子個數(shù)比,O原子數(shù)是16;一個晶胞含有8個C原子,所以一個晶胞的質(zhì)量為g,晶胞邊長為a nm,所以金剛石晶體的密度=g/cm3。答案:(1)6球形(2)Mg(3)C>Si>CO金剛石和晶體硅都是原子晶體且晶體結(jié)構(gòu)相似,C的原子半徑小于硅的原子半徑,所以金剛石中碳碳鍵鍵長短,鍵能大,所以金剛石的熔沸點(diǎn)比晶體硅大,CO是分子晶體,熔沸點(diǎn)最小(4)C12NA(5)sp3109°28'8163.解析:由題意可知,A為氮、B為氧、C為氟、D為硅、E為鐵。(1)氟的核電荷數(shù)為9,基態(tài)氟原子的電子排布式為1s22s22p5。(2)元素A為氮元素,元素B為氧元素,由于N原子的2p能級處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài),第一電離能較大,所以氮元素、氧元素的第一電離能由大到小的順序為N>O。(3)已知四氟化硅常溫下為氣體,所以四氟化硅是分子晶體,中心原子硅含有價層電子對數(shù)=4+×(4-4)=4,沒有孤電子對,屬于sp3雜化,空間構(gòu)型是正四面體結(jié)構(gòu)。(4)由于電負(fù)性F>N>H,在NF3分子中,共用電子對偏向F原子,使得N原子上孤電子對難與銅離子形成配位鍵,所以NF3不易與Cu2+形成配離子。(5)因為O元素的非金屬性大于N,則極性O(shè)Si鍵大于NSi鍵;等電子體中原子個數(shù)相等及電子總數(shù)相等,中含有3個原子、電子總數(shù)是22,與該離子互為等電子體的氮氧化物為N2O。(6)該晶胞是體心立方晶胞,所以鐵原子的配位數(shù)為8,該晶胞中Fe原子個數(shù)為1+8×=2,每個Fe原子的質(zhì)量= g,則該晶胞質(zhì)量就是兩個Fe原子質(zhì)量=×2 g=g。答案:(1)1s22s22p5(2)N>ON原子的2p能級處于較穩(wěn)定的半充滿狀態(tài)(3)分子晶體sp3正四面體形(4)電負(fù)性F>N>H,在NF3分子中,共用電子對偏向F原子,使得N原子上的孤電子對難與Cu2+形成配位鍵(5)SiO鍵N2O(6)8 g4.解析:(1)基態(tài)Ti原子的價層電子排布式為3d24s2,最高能層為第四能層,s電子云輪廓形狀為球形;與Ti同周期的所有過渡元素的基態(tài)原子中,最外層電子數(shù)與鈦不同的元素有Cr:3d54s1,Cu:3d104s1,共兩種。(2)從結(jié)構(gòu)角度來看,Fe2+的價電子排布式是3d6,再失一個電子就是3d5半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故易被氧化成Fe3+。(3)與SCN-互為等電子體的一種微粒是N2O(或CO2、CS2、OCN-)。硫氰酸(HSCN)中鍵和鍵的個數(shù)之比為23。異硫氰酸分子間可以形成氫鍵,故其沸點(diǎn)比硫氰酸沸點(diǎn)高。(4)雌黃分子式為As2S3,As有四對價層電子對,As原子的雜化方式為sp3雜化。雌黃和SnCl2在鹽酸中反應(yīng)轉(zhuǎn)化為雄黃(As4S4)和SnCl4并放出H2S氣體,故其反應(yīng)方程式為2As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+2H2S;SnCl4分子的空間構(gòu)型為正四面體形。(5)CaC2為離子化合物,電子式為Ca2+C2-;一個晶胞含有4個Ca2+、4個,一個中有兩個鍵,一個晶胞含有的鍵平均有8個。(6)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)中x和y點(diǎn)所堆積的原子均為Zn;若該晶胞密度為 g·cm-3,硒化鋅的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1,用NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶胞參數(shù)a為×107 nm。答案:(1)球形2(2)Fe3+的3d5半滿狀態(tài)更穩(wěn)定(3)N2O(或CO2、CS2、OCN-)23異硫氰酸分子間可以形成氫鍵(4)sp32As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+2H2S正四面體形(5)Ca2+C2-8(6)Zn×1075.解析:Q元素的I4I3,Q元素的原子最外層有3個電子,Q處于 A族;R元素的I2I1,R元素的原子最外層有1個電子,R處于A族;S元素的I4I3,S元素的原子最外層有3個電子,S處于A族;T、U元素的I1I5沒有突變,T、U的最外層電子數(shù)至少5個。(1)根據(jù)上述分析,這五種元素中,最可能處于同一族的兩種元素是Q和S,Q和S都處于A族,Q的I1大于S的I1,Q為B元素,S為Al元素。最可能處于同一族的兩種元素是B和Al。S元素為Al元素,基態(tài)Al原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1,最后一個電子填入3p能級,Al是p區(qū)元素。(2)Q為B元素,B原子核外有5個電子,基態(tài)B原子核外電子排布式為1s22s22p1,基態(tài)B原子的價電子排布式為2s22p1。Q的化合價為+3價,根據(jù)化合物中元素的正負(fù)化合價代數(shù)和為0,QT中T元素的化合價為-3價。Q屬于第二周期,Q和T同周期,T也屬于第二周期,T為N元素,第一電離能介于B和N之間的有Be、C、O,共3種元素。(3)R為A族元素,R原子核外電子數(shù)大于5,R為Na元素;T為N元素,RT3為NaN3,其中含有離子鍵和共價鍵。NaN3中陰離子為,與CO2互為等電子體,CO2為直線形,則也為直線形。(4)U的最外層電子數(shù)至少5個,U不可能是A族A族元素,U的第一電離能較大,U可能是0族元素,化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)最像U元素的是氦。(5)用“均攤法”,小黑球(Na+):8個,大白球(O2-):8×+6×=4,X的化學(xué)式為Na2O。晶胞的體積為(0.566 nm)3=(0.566×10-7)3 cm3,1 mol晶胞的體積為(0.566×10-7)3cm3×NA,1 mol晶胞的質(zhì)量為4×62 g,晶體X的密度為=2.27 g·cm-3。答案:(1)B和Alp(2)2s22p1-33(3)離子鍵、共價鍵直線形(4)D(5)Na2O=2.27 g·cm-3