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2021届高考化学二轮复习 题型检测物质结构与性质综合题

2021届高考化学二轮复习 题型检测物质结构与性质综合题

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题型检测（十二） 物质结构与性质综合题
1．(2019·昆明模拟)根据第三周期元素的原子结构和性质，回答下列问题：
(1)基态硫原子的价电子排布式为________，含有______个未成对电子，未成对电子所处的轨道形状是________。
(2)磷的氯化物有两种：PCl3和PCl5，PCl3中磷原子的杂化类型为________，PCl3的立体构型为________，其中PCl3的熔点________(填“大于”或“小于”)PCl5。
(3)已知第一电离能的大小顺序为Cl>P>S，请说明原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：
化学式
HClO4
HClO3
HClO2
HClO
Ka
1×1010
1×10
1×10－2
4×10－8

从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因_________________________________
________________________________________________________________________。
(5)NaCl晶胞如图所示。

①氯离子采取的堆积方式为________。
A．简单立方堆积　　　　　 B．体心立方堆积
C．面心立方最密堆积 D．六方最密堆积
②若氯离子的半径用r表示，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶胞密度的表达式为________(用含r、NA的代数式表示)。
解析：(1)基态硫原子核外有16个电子，由构造原理可写出其价电子排布式为3s23p4；其3p能级上含有2个未成对电子，未成对电子所处的轨道呈哑铃形或纺锤形。(2)PCl3中心原子P含3个共用电子对和1对孤对电子，即中心原子P采取sp3杂化，其立体构型为三角锥形；PCl3与PCl5均为分子晶体，其熔点随相对分子质量增大而升高，即PCl3的熔点小于PCl5的熔点。(3)P原子3p能级处于半充满状态，较难失去电子；而Cl原子半径小，核电荷数较大，故第一电离能：Cl>P>S。(4)从表格数据可以看出，中心原子价态越高(或非羟基氧个数越多)，其酸性越强，对应的Ka越大。(5)①由NaCl的晶胞图可知，Cl－采取面心立方最密堆积。②根据晶胞图可知，面对角线长度为4r，由勾股定理可知晶胞的边长为，由均摊法可知，该晶胞中含Na＋个数为×12＋1＝4，含Cl－个数为×8＋×6＝4，设晶胞的密度为ρ(g·cm－3)，则×58.5＝ρ×3，解得ρ＝。
答案：(1)3s23p4　2　哑铃形或纺锤形
(2)sp3　三角锥形　小于
(3)磷的3p能级处于半充满状态，导致磷原子较难失去电子，氯的原子半径小，核电荷数较大
(4)中心原子的价态不同或非羟基氧的个数不同
(5)①C　②
2．(2019·广州调研)FeSe、MgB2等超导材料具有广阔的应用前景。
(1)基态Fe原子价电子的电子排布图(轨道表达式)为____________________，基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类型为________；该分子内存在________(填标号)。
A．σ键　　　　　　　　　 B．π键
C．配位键 D．氢键
(3)将金属锂直接溶于液氨，得到具有很高反应活性的金属电子溶液，再通过系列反应可制得FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2。
①NH的空间构型为________。
②液氨是氨气液化的产物，氨气易液化的原因是____________________。
③金属锂溶于液氨时发生反应：Li＋(m＋n)NH3===__X__＋e－(NH3)n。X的化学式为________。
(4)MgB2的晶体结构如图所示。B原子独立为一层，具有类似于石墨的结构，每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子；六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
解析：(1)基态Fe原子核外有26个电子，电子排布式为[Ar]3d64s2，价电子的电子排布图为。Se为第四周期ⅥA族元素，价电子排布式为4s24p4，电子占据的最高能级为4p，电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形。(2)吡啶中氮原子有一对孤对电子，杂化轨道数为2＋1＝3，故氮原子的杂化类型为sp2杂化。该分子内存在σ键、π键。(3)①NH中N的孤电子对数为＝2，NH的空间构型为V形。②氨气易液化，是因为NH3分子间存在氢键，其沸点较高。③根据得失电子守恒和原子守恒知，X的化学式为Li(NH3)。(4)根据题图知，每个B原子周围有3个与之等距离且最近的B原子。该晶胞中Mg的个数为12×＋2×＝3，B的个数为6，该晶胞的体积为3个相同的平行四面体的体积之和，每个平行四面体的体积为a cm×a cm×c cm＝a2c cm3，故该晶体的密度为 g÷a2c cm3＝ g·cm－3。
答案：(1) 　哑铃(或纺锤)
(2)sp2杂化　AB
(3)①V形　②氨分子间存在氢键，分子间作用力较强，容易液化　③Li(NH3)
(4)3　
3．(2019·石家庄模拟)卤族元素形成的单质及其化合物有广泛的应用。请回答：
(1)基态Br原子的核外电子排布式为____________________________________；与其位于同周期且基态原子未成对电子数相同的过渡元素为________(填元素符号)。
(2)F、Cl、Br形成的简单氢化物的沸点由高到低的顺序为________，分析其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)F、H可分别与N形成NF3和NH3。NH3可与Cu2＋形成配离子，但NF3却不易形成，其原因为__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氯元素可形成ClO、ClO和ClO等多种含氧酸根离子，上述三种离子中键角由大到小的顺序为____________________________________________。
(5)Cl和Na可形成多种化合物。
①NaCl与CsCl的晶体结构不同，主要原因为________________________________。
②Cl和Na在高压下形成的一种晶体的晶胞如图所示(大球代表氯，小球代表钠)。该晶体的化学式为__________；已知阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式)。

解析：(1)基态Br原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5，其未成对电子数为1，第四周期过渡元素中基态原子未成对电子数为1的是Sc、Cu两种元素。(2)因为HF分子间有氢键，所以沸点最高；HCl、HBr结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高。(3)F的电负性比N大，导致NF3中F原子核对N原子孤电子对的吸引能力增强，不易提供孤电子对给Cu2＋的空轨道，难以形成配位键。(4)ClO、ClO、ClO中价层电子对数都是4，都采取sp3杂化，且孤电子对数分别为2、1、0，则离子中相邻两个Cl—O键间键角依次增大。(5)①晶体中阴阳离子的半径比不同，结构也不相同；②根据均摊法，8个Cl均在棱上，一个晶胞中Cl的个数为8×＝2；4个Na在棱上，2个Na在面上，2个Na在立方体内，则一个晶胞中Na的个数为4×＋2×＋2＝4，化学式为Na2Cl；1个晶胞质量为 g＝ g，体积为a2b nm3＝a2b×10－21 cm3，则该晶体密度ρ＝ g·cm－3。
答案：(1)[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5　Sc、Cu
(2)HF>HBr>HCl　HF可形成分子间氢键，沸点最高；HBr相对分子质量比HCl大，分子间作用力大，因而HBr的沸点比HCl高
(3)F的电负性比N大，导致NF3中F原子核对N原子孤电子对的吸引能力增强，不易提供孤电子对给Cu2＋空轨道，难以形成配位键
(4)ClO>ClO>ClO
(5)①晶体中阴、阳离子的半径比不同(或几何因素不同、半径不同)
②Na2Cl　
4．(2019·大庆模拟)我国钒钛磁铁矿储量较大。钒(23V)可添加在钢铁中，并以钛­铝­钒合金的形式用于航天领域；钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。
请完成下列问题：
(1)钒的基态原子的电子排布式为________________________；钒元素的最高化合价为________。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示，则该氧化物的化学式为____________。

(3)V2O5是一种常见的催化剂，在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二钒作催化剂。
①五氧化二钒的结构简式如图2所示，则该结构中含有________个σ键、________个π键。
②在丙烯(CH3CH===CH2)分子中碳原子的杂化方式为________。
③下列关于丙烯分子结构的说法，正确的是________(填序号)。
A．分子中所有原子共面
B．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
C．分子中含有两种类型的共价键
D．sp3杂化轨道形成C—H键，sp2杂化轨道形成C===C键
④邻苯二甲酸酐的结构简式如图3所示，其分子中共面的碳原子共有________个。
⑤V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)。写出与VO空间构型相同的一种阳离子__________________(填离子符号)。
(4)已知单质钒的晶胞结构如图4所示，假设晶胞的棱长为d nm，密度为ρ g·cm－3，则钒的相对原子质量为______。(设阿伏加德罗常数的值为NA)

解析：(1)钒原子核外电子数为23，根据构造原理可知，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2{或[Ar]3d34s2}，价电子排布式为3d34s2，则钒元素的最高正化合价为＋5。(2)根据均摊法，该晶胞中V的个数为8×＋1＝2，O的个数为4×＋2＝4，则该氧化物的化学式为VO2。(3)①单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，故V2O5的结构中含有6个σ键，4个π键。②碳碳双键两端的碳原子采用sp2杂化，甲基中碳原子采用sp3杂化。③丙烯分子中含有甲基，所有原子不可能共面，A项错误；共价单键是σ键，共价双键中1个是σ键，1个是π键，未参与杂化的p轨道可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子，故B、C项正确，D项错误。④苯环为平面结构，酯基为平面结构，该结构中8个碳原子均处于同一平面内，即分子中共平面的碳原子共有8个。⑤VO中，V形成4个σ键，孤电子对数为＝0，则VO为正四面体结构，与VO空间构型相同的一种阳离子为NH。(4)晶胞的体积为(d×10－7)3 cm3＝d3×10－21 cm3，由晶胞图可知，该晶胞中含有2个V原子，设钒的相对原子质量为Ar(V)，则ρ＝，Ar(V)＝5ρ d3NA×10－22。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2　＋5
(2)VO2
(3)①6　4　②sp3、sp2　③BC　④8　⑤NH
(4)5ρ d3NA×10－22
5．(2019·福州质检)AA7075合金(含Al、Zn、Mg和Cu)几乎与钢一样坚固，但重量仅为钢的三分之一，已被用于飞机机身和机翼、智能手机外壳等的制作。但这种合金很难被焊接。最近，科学家将碳化钛纳米颗粒(大小仅为十亿分之一米)注入AA7075的焊丝内，让这些纳米颗粒充当连接件之间的填充材料，注入了纳米粒子的填充焊丝也可以更容易地连接其他难以焊接的金属和金属合金。回答下列问题：
(1)基态铜原子的价电子排布式为__________________。
(2)第三周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示。该元素是________(填元素符号)，判断依据是________________________________。

(3)CN－、NH3、H2O和OH－等配体都能与Zn2＋形成配离子。1 mol [Zn(NH3)4]2＋含________ mol σ键，中心离子的配位数为____________。
(4)铝镁合金是优质储钠材料，原子位于面心和顶点，其晶胞如图2所示。1个铝原子周期有________个镁原子最近且等距离。

(5)在二氧化钛和光照的条件下，苯甲醇可被氧化成苯甲醛。
①苯甲醇中C原子杂化类型是____________。
②苯甲醇的沸点高于苯甲醛，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)钛晶体有两种晶胞，如图所示。

①如图3所示，晶胞的空间利用率为________(用含π的式子表示)。
②已知图4中，六棱柱边长为x cm，高为y cm。该钛晶胞密度为D g·cm－3，NA为________ mol－1(用含x、y和D的式子表示)。
解析：(1)Cu元素原子序数为29，根据构造原理和洪特规则，可得出基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1。(2)由图1给出的电离能数据知，I2→I3出现“斜率”突增现象，说明再失去第3个电子，需要消耗更多的能量，则这种第三周期的元素最外层只有2个电子容易失去，即该元素为Mg。(3)将[Zn(NH3)4]2＋离子中包括4个配位键在内的σ键展开后得，则1 mol 该离子中含有的σ键为16 mol；中心离子Zn2＋周围有4个配位原子(N原子)，故配位数为4。(4)根据晶胞的无隙并置规则，将两个晶胞并置得，则与Al原子()距离最近且相等的Mg原子()有8个。(5)①苯甲醇结构中苯环上的C原子采取sp2杂化，连在苯环上的—CH2OH中的C原子为饱和C原子，采取sp3杂化。②因—OH的存在，苯甲醇分子间存在氢键，增大了分子间作用力，而苯甲醛分子间没有氢键，故苯甲醇的沸点高于苯甲醛。(6)①设图3晶胞中，Ti原子半径为r，晶胞边长为a。体心立方晶胞中体对角线上的3原子相切，则有4r＝a,1个晶胞含2个Ti原子，则晶胞的空间利用率＝×100%＝π×100%。②把图4六棱柱当作一个晶胞，则1个晶胞中含Ti原子数＝12×＋2×＋3＝6，六棱柱的底面由6个边长为x cm的正三角形()构成，1个正三角形的面积为x2 cm2，则六棱柱总体积V＝x2y cm3，密度D g·cm－3＝，NA＝ mol－1。
答案：(1)3d104s1
(2)Mg　I3是I2的5倍多，说明最外层只有2个电子　(3)16　4
(4)8　(5)①sp2、sp3　②苯甲醇分子间存在氢键，苯甲醛分子间不存在氢键
(6)①π×100%　②
6．(2019·昆明检测)金属钼(Mo)常用于工业、军事等领域，已被多个国家列为战略金属，我国的钼储量居世界第二。已知钼在元素周期表中呈现的信息为，回答下列问题：
(1)钼在元素周期表中的位置是________，基态Mo原子核外有________种不同运动状态的电子，其中核外电子占据最高能层的符号是________。
(2)辉钼(MoS2)在纳米电子设备制造领域比硅或富勒烯(如C60)更有优势，可用H2S硫化(NH4)2MoO4溶液生产辉钼。O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为________，H2S中心原子的杂化轨道类型为________。
(3)MoS2纳米粒子具有类似于石墨的层状结构，具有优异的润滑性能，其原因是________________________________________________________。
(4)Mo能与CO形成化学式为Mo(CO)6的配合物，其中Mo的化合价为________，其配体分子与N2具有相似的化学结构，则该配体分子中σ键与π键数目之比为________。
(5)金属钼晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式为________堆积。若晶体钼的密度为ρ g·cm－3，钼原子半径为r pm，NA表示阿伏加德罗常数的值，Ar表示钼的相对原子质量，则钼晶胞中原子的空间利用率为________________________(用含有ρ、r、NA、Ar的代数式表示)。
解析：(1)由钼在元素周期表中呈现的信息可知钼为42号元素，在元素周期表中位于第五周期ⅥB族；基态钼原子核外共有42个电子，故有42种不同运动状态的电子；由于钼是第五周期元素，则其核外电子占据的最高能层为O层。(2)根据同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，可知第一电离能：O>S，N和O同周期，而N原子的2p能级处于较稳定的半充满状态，故第一电离能：N>O，综上，第一电离能：N>O>S。H2S分子中中心S原子形成2个H—S键且孤电子对数为2，故中心原子采取sp3杂化。(3)结合石墨的结构可知，MoS2纳米粒子具有优异的润滑性能是因为MoS2纳米粒子的层与层之间的分子间作用力较弱，在外力作用下易发生滑动。(4)结合化合物中各元素化合价代数和为0，C、O分别为＋2价和－2价，可知Mo为0价。根据N2分子中含氮氮三键，可知CO分子中含碳氧叁键，1个碳氧叁键包括1个σ键和2个π键，即配体CO分子中σ键与π键数目之比为1∶2。(5)由题图可知，金属钼晶体中的原子堆积方式为体心立方堆积。该晶胞中含2个钼原子，则该晶胞中钼原子的总体积为2×π×(r×10－10)3cm3；根据钼的相对原子质量和晶体密度可知晶胞的体积为 cm3，故该晶胞中原子的空间利用率为×100%。
答案：(1)第五周期ⅥB族　42　O
(2)N>O>S　sp3
(3)层与层之间的范德华力较弱，在外力作用下易发生滑动
(4)0　1∶2
(5)体心立方　×100%