物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3)高考試題解析

2014各地高考化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修3)試題解析非選擇題1.(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ·37)[化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準(zhǔn)晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成。回答下列問(wèn)題:(1)準(zhǔn)晶是一種無(wú)平移周期序,但有嚴(yán)格準(zhǔn)周期位置序的獨(dú)特晶體,可通過(guò)方法區(qū)分晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。(2)基態(tài)鐵原子有個(gè)未成對(duì)電子,Fe3+的電子排布式為,可用硫氰化鉀檢驗(yàn)Fe3+,形成配合物的顏色為。(3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身還原成Cu2O,乙醛中碳原子的雜化軌道類型為;1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為。乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛,其主要原因是

。Cu2O為半導(dǎo)體材料,在其立方晶胞內(nèi)部有4個(gè)氧原子,其余氧原子位于面心和頂點(diǎn),則該晶胞中有個(gè)銅原子。(4)鋁單質(zhì)為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405nm,晶胞中鋁原子的配位數(shù)為。列式表示鋁單質(zhì)的密度g·cm-3(不必計(jì)算出結(jié)果)?！窘忸}指南】解答本題要注意以下3點(diǎn):(1)核外電子在排布時(shí)應(yīng)遵循洪特規(guī)則特例;(2)分子間氫鍵能夠使物質(zhì)的沸點(diǎn)升高;(3)取1mol晶體計(jì)算出該晶體一個(gè)晶胞的質(zhì)量,再計(jì)算出一個(gè)晶胞的體積,然后根據(jù)公式計(jì)算晶體的密度?！窘馕觥?1)區(qū)別晶體、準(zhǔn)晶體與非晶體最可靠的方法是X-射線衍射。(2)26號(hào)元素鐵的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,由此可知基態(tài)鐵原子的3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子,當(dāng)鐵原子失去4s軌道上的兩個(gè)電子和3d軌道上的一個(gè)電子時(shí)形成三價(jià)鐵離子,因此三價(jià)鐵離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,三價(jià)鐵離子遇硫氰酸根離子變成紅色。(3)乙醛中甲基上的碳為sp3雜化,醛基上的碳原子為sp2雜化;乙醛分子中有5個(gè)單鍵、一個(gè)雙鍵,其中五個(gè)單鍵全是σ鍵,雙鍵中一個(gè)是σ鍵,一個(gè)是π鍵;乙酸分子間存在分子間氫鍵,因此沸點(diǎn)較高;氧化亞銅晶胞中含有氧原子個(gè)數(shù)為4+8×1/8+6×1/2=8,根據(jù)氧化亞銅的化學(xué)式可知,晶胞中銅原子和氧原子的個(gè)數(shù)之比為2∶1,所以晶胞中銅原子個(gè)數(shù)為16個(gè)。(4)在晶體中,與鋁原子距離相等且最近的鋁原子共有3×4=12個(gè),所以在晶胞中鋁原子的配位數(shù)為12,一個(gè)晶胞中含有鋁原子的個(gè)數(shù)是8×1/8+6×1/2=4,晶體的密度為ρ=mV=4×27gNA·(0.405答案:(1)X-射線衍射(2)41s22s22p63s23p63d5紅色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子間氫鍵16(4)1242.(2014·浙江高考·自選模塊·15)請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是。某種半導(dǎo)體材料由Ga和As兩種元素組成,該半導(dǎo)體材料的化學(xué)式是,其晶體結(jié)構(gòu)類型可能為。(2)維生素B1可作為輔酶參與糖的代謝,并有保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的作用。該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為:以下關(guān)于維生素B1的說(shuō)法正確的是。A.只含σ鍵和π鍵B.既有共價(jià)鍵又有離子鍵C.該物質(zhì)的熔點(diǎn)可能高于NaCl D.該物質(zhì)易溶于鹽酸加快,b正確;升溫反應(yīng)速率加快,c正確;及時(shí)移走產(chǎn)物使產(chǎn)物濃度減小,反應(yīng)速率減小,d錯(cuò)誤。(2)過(guò)量的氨和二氧化碳反應(yīng)生成(NH4)2CO3。(3)銅液吸收CO的反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),加壓平衡右移;反應(yīng)是放熱反應(yīng),降溫平衡右移。再生是采取減壓、升溫使平衡左移,并將得到的氣體儲(chǔ)存起來(lái)。(4)銅液的組成元素中,短周期元素有氫、碳、氮、氧,同周期從左到右元素的原子半徑逐漸減小。氮原子核外有7個(gè)電子,最外層上有5個(gè)電子,2s和2p軌道上分別有2、3個(gè)電子。元素的非金屬性越強(qiáng),對(duì)應(yīng)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。(5)CS2與CO2分子結(jié)構(gòu)相似,CO2分子中含有兩個(gè)碳氧雙鍵,則CS2的電子式為S····答案:(1)b、c(2)2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3、(NH4)2CO3+CO2+H2O2NH4HCO3(3)①低溫、加壓下吸收CO;②然后將銅洗液轉(zhuǎn)移至另一容器中;③高溫、低壓下釋放CO,然后將銅洗液循環(huán)使用(4)C>N>O>HNH3和PH3的穩(wěn)定性(5)S········C5.(2014·四川高考·8)X、Y、Z、R為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體;X與氫元素可形成XH3;Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等;R2+的3d軌道中有9個(gè)電子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)Y基態(tài)原子的電子排布式是；Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是。(2)XY2-的立體構(gòu)型是;R2+的水合離子中,提供孤電子對(duì)的原子是(3)Z與某元素形成的化合物的晶胞如圖所示,晶胞中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比是。(4)將R單質(zhì)的粉末加入XH3的濃溶液中,通入Y2,充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色,該反應(yīng)的離子方程式是

?！窘忸}指南】解答本題需注意以下兩點(diǎn):(1)常見(jiàn)的紅棕色氣體是二氧化氮;(2)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以判斷分子的空間構(gòu)型?！窘馕觥縓、Y、Z、R為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大,XY2是紅棕色的氣體,該氣體是NO2,則X是氮元素,Y是氧元素;X與氫元素可形成XH3,該氣體是氨氣;Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等,則該元素的原子序數(shù)是2+8+2=12,即為鎂元素,R2+的3d軌道上有9個(gè)電子,因此R的原子序數(shù)是18+9+2=29,即為銅元素。(1)氧元素的原子序數(shù)是8,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知,氧元素的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p4。同周期自左向右元素的第一電離能有逐漸增大的趨勢(shì),鎂是第3周期的元素,其所在的周期中第一電離能最大的主族元素是氯元素。(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可知,NO2-的立體構(gòu)型是V型;銅離子含有空軌道,而水分子中的氧原子含有孤電子對(duì),因此在Cu(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知,陽(yáng)離子在8個(gè)頂點(diǎn)和體心位置,因此晶胞中陽(yáng)離子個(gè)數(shù)為1+8×1/8=2,陰離子在上下面各2個(gè),晶胞內(nèi)部2個(gè),則陰離子個(gè)數(shù)=4×1/2+2=4,因此晶胞中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比為2∶1。(4)將銅單質(zhì)的粉末加入氨氣的濃溶液中,通入氧氣,充分反應(yīng)后溶液呈深藍(lán)色,這說(shuō)明在反應(yīng)中銅被氧化成銅離子,與氨氣結(jié)合形成配位鍵,則該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式是2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。答案:(1)1s22s22p4Cl(2)V型O(3)2∶1(4)2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O6.(2014·江蘇高考·21A)[物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液可用于檢驗(yàn)醛基,也可用于和葡萄糖反應(yīng)制備納米Cu2O。(1)Cu+基態(tài)核外電子排布式為。(2)與OH-互為等電子體的一種分子為(填化學(xué)式)。(3)醛基中碳原子的軌道雜化類型是;1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為。(4)含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液與乙醛反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,銅晶體中每個(gè)銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為?！窘馕觥?1)Cu為29號(hào)元素,核外電子排布式為[Ar]3d104s1,Cu+為Cu失去4s軌道上的一個(gè)電子,則為[Ar]3d10。(2)等電子體必須具備原子數(shù)相等,價(jià)電子數(shù)相等,O得一個(gè)電子,即為F,所以O(shè)H-與HF互為等電子體。(3)醛基中的C為碳氧雙鍵,屬于sp2雜化,CH3CHO中單鍵均為σ鍵,CO中有一個(gè)為σ鍵,共有6mol。(4)醛基在堿性條件下,可被Cu(OH)2氧化生成Cu2O沉淀。(5)Cu為面心立方晶胞,配位數(shù)為12。答案:(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10(2)HF(3)sp26NA或6×6.02×1023個(gè)(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O(5)127.(2014·福建高考·31)【化學(xué)—物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤(rùn)滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為。(2)關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法,正確的是(填序號(hào))。a.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大b.六方相氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟c.兩種晶體中的B—N鍵均為共價(jià)鍵d.兩種晶體均為分子晶體(3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為,其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電,原因是

。(4)立方相氮化硼晶體中,硼原子的雜化軌道類型為。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實(shí),推斷實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是。(5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1molNH4BF4含有mol配位鍵?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn):(1)原子結(jié)構(gòu)中的電子排布式書(shū)寫規(guī)則;(2)分子結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的確定和雜化軌道類型判斷以及分子空間構(gòu)型的判斷;(3)原子晶體的結(jié)構(gòu)以及石墨和金剛石晶體的差異?！窘馕觥?1)硼元素位于元素周期表第2周期第ⅢA族,所以基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1。(2)根據(jù)六方相氮化硼和立方相氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)示意圖和信息,結(jié)合金剛石和石墨的結(jié)構(gòu),確定六方相氮化硼晶體類似于石墨晶體;立方相氮化硼晶體類似于金剛石晶體;因此二者晶體原子之間均通過(guò)共價(jià)鍵相連,而六方相氮化硼晶體層與層之間依靠范德華力即分子間作用力相連,作用力小,質(zhì)軟。(3)六方相氮化硼晶體類似于石墨晶體,其晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰三個(gè)氮原子成鍵,空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu);而石墨晶體中層內(nèi)一個(gè)碳原子與相鄰三個(gè)碳原子成鍵,還有一個(gè)電子在層內(nèi)自由移動(dòng),層內(nèi)可以導(dǎo)電;而氮化硼形成三個(gè)共價(jià)鍵后,硼元素的原子最外層電子全部參與成鍵,沒(méi)有自由移動(dòng)的電子,不導(dǎo)電。(4)立方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)中每一個(gè)硼原子與四個(gè)氮原子形成空間立體結(jié)構(gòu),其雜化方式為sp3雜化;該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300km的古地殼中被發(fā)現(xiàn),根據(jù)這一位置的溫度和壓強(qiáng),進(jìn)而確定由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是高溫、高壓。(5)NH4BF4(氟硼酸銨)中含銨根離子和氟硼酸根離子,其中銨根離子含有三個(gè)σ鍵和一個(gè)配位鍵,而氟硼酸根離子中含有三個(gè)σ鍵和一個(gè)配位鍵,因此1molNH4BF4含有2mol配位鍵。答案:(1)1s22s22p1(2)b、c(3)平面三角形層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子(4)sp3高溫、高壓(5)28.(2014·山東高考·33)【化學(xué)—物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)。(1)圖甲中,1號(hào)C與相鄰C形成σ鍵的個(gè)數(shù)為。(2)圖乙中,1號(hào)C的雜化方式是,該C與相鄰C形成的鍵角(填“>”“<”或“=”)圖甲中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角。(3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有(填元素符號(hào))。(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60),某金屬M(fèi)與C60可制備一種低溫超導(dǎo)材料,晶胞如圖丙所示,M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個(gè)數(shù)為,該材料的化學(xué)式為。【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn):(1)熟練掌握雜化方式的判斷方法;(2)記住碳四面體的鍵角為109.5°,碳平面結(jié)構(gòu)的鍵角為120°;(3)熟練應(yīng)用均攤法進(jìn)行晶胞計(jì)算?！窘馕觥?1)根據(jù)圖甲可知,1號(hào)C與相鄰C形成σ鍵的個(gè)數(shù)為3;(2)圖乙1號(hào)C形成了4個(gè)σ鍵,是sp3雜化方式;圖乙中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角為109.5°,圖甲中1號(hào)C與相鄰C形成的鍵角為120°;(3)氧化石墨烯中氧原子與H2O中的氫原子,及氧化石墨烯中的氫原子與H2O中的氧原子都可以形成氫鍵;(4)根據(jù)均攤法,晶胞含M原子的個(gè)數(shù)為12×14+9=12,C60位于頂點(diǎn)和面心,故晶胞含C60的個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,故化學(xué)式為M答案:(1)3(2)sp3<(3)O、H(4)12M39.(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ·37)[化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè),c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,d與c同族,e的最外層只有1個(gè)電子,但次外層有18個(gè)電子。回答下列問(wèn)題:(1)b、c、d中第一電離能最大的是(填元素符號(hào)),e的價(jià)層電子軌道示意圖為。(2)a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中,分子呈三角錐形,該分子的中心原子的雜化方式為;分子中既含有極性共價(jià)鍵,又含有非極性共價(jià)鍵的化合物是(填化學(xué)式,寫出兩種)。(3)這些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的酸是;酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是。(填化學(xué)式)(4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1,則e離子的電荷為。(5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中,陰離子呈四面體結(jié)構(gòu);陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。該化合物中,陰離子為,陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵類型有;該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是,判斷理由是?！窘忸}指南】解答本題要注意以下兩點(diǎn):(1)注意洪特規(guī)則特例對(duì)元素第一電離能的影響;(2)利用均攤法計(jì)算晶體中擁有微粒個(gè)數(shù),然后求