2015届高考化学第一轮单元复习检测16.doc

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专题训练 物质结构与性质（选修）
1．（2014·四川理综化学卷，T8）（13分）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：

（1）Y基态原子的电子排布式是① ；Z所在周期中第一电离能最大的元素是 ② 。
（2）XY2－ 离子的立体构型是 ① ；R2+的水合离子中，提供孤电子对的原子是 ② 。
（3）将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是 。
【答案】
（1）①1s22s22p4 ②Cl
（2）①V形 ②O
（3）2：1
（4）2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O
【解析】（1）经分析可知，X为N，Y为O,Z为Mg，R为Cu；O基态原子的电子排布式是1s22s22p4，第三周期中第一电离能最大的元素是Cl；
（2）NO2-离子的立体构型是V形,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O；
（3）反应的离子方程式为2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O。
2．(2013·新课标全国卷Ⅰ)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
(1)基态Si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______，电子数为________。
(2)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为________________。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/(kJ·mol－1)
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是______________________________________________。
(6)在硅酸盐中，SiO四面体(如图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________，Si与O的原子数之比为________，化学式为________。

解析　(1)硅的基态原子中，能量最高的能层是第三电子层，符号为M，该能层有9个原子轨道，电子数为4。(2)硅还以SiO2形式存于在地壳中。(3)硅晶体中，硅原子间以共价键结合在一起，其晶胞6个面上各有一个硅原子，依据均摊原则，面心位置贡献3个原子。(4)可先写出：Mg2Si＋NH4Cl―→SiH4，由原子守恒知还应该有MgCl2生成，配平镁、氯、硅元素后得Mg2Si＋4NH4Cl―→SiH4＋2MgCl2，再进一步分析知还应该有NH3生成，最终结果为Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋2MgCl2＋4NH3。(5)某类物质数量的多少与物质内化学键的稳定性强弱有关，由表中数据知C—C键、C—H键分别比Si—Si键、Si—H键稳定，故烷烃数量较多。同理因键能C—H>C—O、Si—O>Si—H，故SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物。(6)因硅与四个氧原子形成四个σ键，故硅原子为sp3杂化。在图a中，硅、氧原子数目比为1:4，但图b中每个硅氧四面体中有两个氧原子是与其他四面体共用的，故依据均摊原则可确定图b中硅、氧原子数目比为1:3，化学式为(SiO3)。
答案　(1)M　9　4
(2)二氧化硅
(3)共价键　3
(4)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
②C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
(6)sp3　1:3　[SiO3](或SiO)
3．(2013·山东卷)卤族元素包括F、Cl、Br等。
(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是________。

(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。第一电离能价于B、N之间的第二周期元素有________种。
(4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤对电子的原子是________。
解析　(1)同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小，a对；氟无正价，b错；HF分子间存在氢键，所以熔沸点在同族元素气态氢化物中最高，c错；F2、Cl2、Br2三种物质的晶体均是分子晶体，组成相似，则相对分子质量越大分子间作用力越大，熔点越高，d错。(2)由晶胞结构示意图，根据均摊法，可得B原子为8×＋1＝2个，N原子为4×＋1＝2个，则该功能陶瓷的化学式为BN。(3)BCl3中价层电子对数为：(3＋3)/2＝3，B原子为sp2杂化；NCl3中价层电子对数为：(5＋3)/2＝4，N原子为sp3杂化。同周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全满状态，铍的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的第二周期元素有铍、碳、氧3种。(4)B原子最外层有3个电了，与Cl形成3个单键后，仍缺少2个电子达到8电子稳定结构，所以在B原子与X形成的配位键中，X提供孤对电子。
答案　(1)a
(2)2　BN
(3)sp2　sp3　3
(4)X
4．(2013·四川卷)X、Y、Z、R为前四周期元素且原子序数依次增大。X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH>7；Y的单质是一种黄色晶体；R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。Y、Z分别与钠元素可形成化合物Q和J，J的水溶液与AgNO3溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L；Z与氢元素形成的化合物与G反应生成M。
请回答下列问题：
(1)M固体的晶体类型是________。
(2)Y基态原子的核外电子排布式是________；G分子中X原子的杂化轨道类型是________。
(3)L的悬浊液中加入Q的溶液，白色沉淀转化为黑色沉淀，其原因是________________________。
(4)R的一种含氧酸根RO具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是________________________。
解析　X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH>7，可知X为N(氮)；Y的单质是一种黄色晶体，可知Y为S(硫)；R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍，则其核外电子排布式为[Ar]3d34s1或者[Ar]3d64s2，结合电子排布规律可知只能是后者，即R为26号元素Fe；由Z与钠元素形成的化合物与AgNO3溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，可知Z为Cl(氯)。(1)M为NH4Cl，属于离子晶体。(2)S元素为16号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4；NH3分子中N原子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，为sp3杂化。(3)AgCl悬浊液中加入Na2S溶液，白色沉淀转化成黑色沉淀，是由于Ksp(Ag2S)<Ksp(AgCl)，即Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度。(4)反应后得到黄色溶液，则Fe元素被还原为Fe3＋，所以得到的气体只能是氧化产物O2，结合氧化还原反应规律即可写出反应的离子方程式。
答案　(1)离子晶体
(2)1s22s22p63s23p4　sp3杂化
(3)Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度
(4)4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O
5．（2014·山东理综化学卷，T33）（12分）【化学—物质结构与性质】石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）

图甲 石墨烯结构 图乙 氧化石墨烯结构
（1）图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为___________。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是_________，该C与相邻C形成的键角_______（填“>”“<”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有_______（填元素符号）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为______，该材料的化学式为______。

图丙
【答案】（1） 3 （2）sp3；＜ （3）O、H （4）12；M3C60
【解析】（1）由图可知，甲中，1号C与相邻C形成3个C-C键，形成σ键的个数为3，故答案为：3；
（2）图乙中，1号C形成3个C-C及1个C-O键，C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角＜图甲中1号C与相邻C形成的键角，故答案为：sp3；＜；、
（3）水中的O电负性较强，吸引电子能力的强，易与氧化石墨烯中的O-H上的H形成氢键，氧化石墨烯中O与水中的H形成氢键，故答案为：O、H；
（4）M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M，内部有8个M，其个数为12×+8=12，C60分子位于顶点和面心，C60分子的个数为8×+6×=4，M原子和C60分子的个数比为3：1，则该材料的化学式为M3C60，故答案为：12；M3C60。

6．(2014·四川省成都市期末)X、Y、Z、W、R五种分属于不同主族的短周期元素，原子序数依次增大，X的气态氢化物分子只有一对孤对电子；Y、Z、W的最高价氧化物的水化物可以两两相互反应。
(1)X在周期表中的位置________；Z3＋的核外电子排布式_________。
(2)Y、Z、R的第一电离能大小顺序________（用元素符号表示）。
(3)W最高正价氧化物分子构型为_________；将该氧化物溶于水，则所得溶液阴离子中的W杂化轨道类型为_________。
(4)将R的单质与Y的最高价氧化物对应水化物混合，其反应的离子方程式为________。
(5)右图所示为Y、Z形成的合金晶胞结构，如果将含l mol Y的该合金置于足量水中充分反应，放出标况下气体________L。

【答案】（1）第二周期、VA族 1s22s22p6 （2）Na<Al<Cl (3)平面三角形 sp3
（4）Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O （5）44.8
【解析】X的气态氢化物只有一对孤对电子且为五种元素中原子序数最小的元素，故为氮元素；Y、Z、W的最高价氧化物的水化物可以两两反应，则为分别为Na、Al、S，R为Cl。
（3）硫的最高价氧化物为SO3，价层电子对为6/2=3，则SO3中硫为sp2杂化，分子空间结构为平面三角形。SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4电离产生SO42-，中心硫原子的价电子对数（6+2）/2=4，故硫杂化类型为sp3杂化。
（4）氯气能够与NaOH反应，离子方程式为：Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O。
（5）合金中Na、Al之比为1:1，含1molNa的合金置于足量的水发生的反应有：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2NaOH+2Al+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。故存在如下转化关系。
Na~Al~2H2
1mol 44.8L
7．（2014·全国理综II化学卷，T37）[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的末成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
（1）a、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示图为___________.
（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_________（填化学式，写出两种）。
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__________:酸根呈三角锥结构的酸是___________。（填化学方式）
（4）e和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_________。
（5）这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。

该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有__________；该化合物中加热时首先失去的组分是_________，判断理由是_________。
【答案】[化学——选修3：物质结构与性质] （15分）
（1）N
（2）sp3 H2O2 N2H4
（3）HNO2 HNO3 H2SO3
（4）+1
（5）H2SO4 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
【解析】题目所给的信息“周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大”。a的核外电子总数与其周期数相同，说明a是H元素；b的价电子层中的末成对电子有3个，则b是N元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c是O元素；d与c同族，则d是S元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素。
（1）根据同周期元素随着核电荷数的增大，第一电离能呈现逐渐增大的趋势。但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定，同主族元素随着核电荷数的增大，第一电离能逐渐减小。N原子2p轨道为半充满状态，较稳定，所以N、S、O三种元素第一电离能较大的是N元素；e是Cu元素，Cu原子核外有29个电子，其3d、4s电子为其外围电子，所以其外围电子排布式为3d104s1，所以Cu的价层电子轨道示意图为；
（2）由上述可知，a是H元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的分子式NH3，从分子构型来看。氨分子形成不等性SP3杂化，连接三个H则分子呈三角锥形，并有一个孤立sp3轨道的电子；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等；
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的阶层电子对数为3的酸是HNO2 、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3；
（4）c是O元素，e是Cu元素，根据O和Cu元素形成的晶胞结构来看，1个晶胞中O元素微粒的个数是8×+1=2，Cu元素的微粒的个数是4，所以二者的个数比是1:2，则该离子化合物的化学式是Cu2O，则Cu元素所带的电荷数是+1；
（5）根据题目中的信息可知，5种元素（H、N、O、S、Cu）形成的一种1:1型的离子化合物中，阴离子呈四面体结构，可知该阴离子是SO42—，阳离子呈轴向狭长的八面体结构，结合图2，可知该化合物的额化学式是[Cu(NH3)4(H2O)2] SO4，阳离子是[Cu(NH3)4(H2O)2]2+，则阳离子中含有共价键和配位键。
8．(2013·唐山一模)已知：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大。A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上电子数相等；B是短周期中原子半径最大的元素；C元素3p能级半充满；E是所在周期电负性最大的元素；F是第四周期未成对电子最多的元素。
试回答下列有关的问题：
(1)写出F元素的电子排布式________。
(2)已知A元素的一种氢化物分子中含四个原子，则在该化合物的分子中A原子的杂化轨道类型为________。
(3)已知C、E两种元素合成的化合物通常有CE3、CE5两种。这两种化合物中一种为非极性分子，一种为极性分子，属于极性分子的化合物的分子空间构型是________。
(4)B、C、D、E的第一电离能由大到小的顺序是________(写元素符号)。四种元素最高价氧化物的水化物形成的溶液，物质的量浓度相同时，pH由大到小的顺序是______________(写化学式)。
(5)由B、E两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有球型对称结构，它们都可以看作刚性圆球，并彼此“相切”。如图所示为B、E形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：

晶胞中距离一个B＋最近的B＋有________个。
若晶体密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常的值用NA表示，则E－的离子半径为________cm(用含NA与ρ的式子表达)。
解析　A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大，由“A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上电子数相等”推出A为O，由“B是短周期中原子半径最大的元素”推出B为Na，由“C元素3p能级半充满”推出C为P，由“F是第四周期未成对电子最多的元素”推出F为Cr，由“E是所在周期电负性最大的元素”及原子序数大小关系推出E为Cl，则D为S。(2)含四个原子的A的氢化物为H2O2，其氧原子的杂化轨道类型为sp3。(3)CE3和CE5为PCl3和PCl5，PCl3是极性分子，空间构型为三角锥形，PCl5为非极性分子。(4)同周期主族元素第一电离能从左到右有增大的趋势，但第ⅤA族反常，第一电离能由大到小的顺序是Cl>P>S>Na。四种元素最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH、H3PO4、H2SO4、HClO4，NaOH是碱，H3PO4是中强酸，H2SO4、HClO4都是强酸，物质的量浓度相同时，pH由大到小顺序为NaOH>H3PO4>HClO4>H2SO4。(5)与Na＋最近的Na＋共有12个。设正方形(晶胞剖面图)的边长为a cm、Cl－的半径为r cm，ρa3＝×58.5，得a＝，r＝a＝。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(2)sp3
(3)三角锥形
(4)Cl>P>S>Na　NaOH>H3PO4>HClO4>H2SO4
(5)12　

9．（2014·福建理综化学卷，T31）【化学－物质结构与性质】(13分)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如右图所示。

（1）基态硼原子的电子排布式为 。
（2）关于这两种晶体的说法，正确的是 (填序号)。
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B－N键均为共价键
d．两种晶体均为分子晶体
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ，其结构与石墨相似却不导电，原因是 。
（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为 。该晶体的天然矿物在青藏高原在下约300Km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。
（5）NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1mo NH4BF4含有 mol配位键。
【答案】（13分）
（1）1s22s22p1
（2）b、c
（3）平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子
（4）sp3 高温、高压
（5）2
【解析】（1）基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1；
（2） 立方相氮化硼是sp3杂化，a错误；六方相氮化硼是层状结构，层间作用力小，质地软，b正确；两种晶体均为共价键，c正确；立方相氮化硼为原子晶体，d错误。
（3） 六方相氮化硼层内一个硼原子与相邻N原子空间构成平面三角形，结构与石墨相似，但B原子最外层只有3个电子，没有自由移动的电子，故不能导电。
（4） 立方相氮化硼是sp3杂化，根据天热矿物在青藏高原300km的古地壳中发现，可以推出反应条件为高温高压。
（5）铵根中含有1mol配位键，BF4-含有1mol配位键，共2mol。

10．(2014·江苏省扬州市期末)一定条件下， Ni2+与丁二酮肟生成鲜红色沉淀A。

（1）基态Ni2+的核外电子排布式为 ▲ 。
（2）丁二酮肟组成元素中C、N、O的电负性由大到小的顺序为 ▲ 。丁二酮肟分子中C原子轨道的杂化类型是 ▲ 。
（3）元素Ni的一种碲（Te）化物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为 ▲ 。
（4）Ni(CO)4是一种无色液体，沸点为42.1℃，熔点为-19.3℃。Ni(CO)4的晶体类型是 ▲ 。请写出一种由第二周期主族元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式 ▲ 。
【答案】（1）1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)
（2）O＞N＞C sp3和sp2
（3）NiTe2
（4）分子晶体 或
【解析】（1）Ni的原子序数为28，根据能量最低原理可写出Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)。
（2）C、N、O处于同周期，电负性依次增强。丁二酮肟分子中有形成双键和四条单键的两类碳原子，即碳的杂化类型有sp2和sp3。
（3）晶胞为长方体结构，均摊法Ni处于晶胞的八个顶点，两个Te处于晶胞内，故该混合物的化学式为NiTe2。
（4）Ni(CO)4熔沸点低，应为分子晶体。根据等电子体概念可知，与CO互为等电子体有CN-和C22-。

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