2017年全國(guó)高考化學(xué)試題物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專(zhuān)題匯編含答案與解析

#2017年全國(guó)高考化學(xué)試題物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專(zhuān)題匯編(12分)(2017?江蘇-21)鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 某FexNy的制備需鐵、氮?dú)?、丙酮和乙醇參與。TOC\o"1-5"\h\zFe3+基態(tài)核外電子排布式為 。(2)丙酮(CH3COCH3)分子中碳原子軌道的雜化類(lèi)型是 ,1mol丙酮分子中含有 b鍵的數(shù)目為 。C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?。乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮，這是因?yàn)?。某FexNy的晶胞如圖-1所示，Cu可以完全替代該晶體中 a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe&-nCunNy.FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖- 2所示，其中更穩(wěn)定的 Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為 。?a-titFe題21圖?a-titFe題21圖?1刊丫*.島胞鉛構(gòu)示惠圖題21圖-2轉(zhuǎn)化過(guò)釋的能量變化【答案】⑴[Ar]3d5或1s低，原是 2s22p63s23p63d5低，原是 ⑵sp2和spX射線(xiàn)衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn)， JAsFe中存在I3離子，打離子的幾何構(gòu)型為 9NaX射線(xiàn)衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn)， JAsFe中存在I3離子，打離子的幾何構(gòu)型為 ⑷乙醇分子間存在氫鍵 ⑸Fe3CuNFe3+基態(tài)核外電子排【解析】(1)Fe的原子序數(shù)為26,Fe3+基態(tài)核外電子數(shù)為23,且Fe3+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。故答案為：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；CH3COCH3中單鍵均為b鍵，雙鍵中含1個(gè)b鍵，甲基上C形成4個(gè)b鍵，C=O中C形成3個(gè)b鍵，均為孤對(duì)電子，則羰基上C為sp2雜化，甲基上C為sp3雜化，1mol丙酮共有9molb鍵，數(shù)目為9Na個(gè)。故答案為：sp2和sp3;9Na；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，貝U C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?HvCvO。故答案為：HvCvO;乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮，這是因?yàn)橐掖挤肿娱g存在氫鍵，導(dǎo)致沸點(diǎn)高。故答案為：乙醇分子間存在氫鍵；由圖2可知，Cu替代a位置的Fe時(shí)能量較低，更穩(wěn)定，則Cu位于頂點(diǎn)，N(Cu)=8X1/8=1,Fe位于面心，N(Fe)=6X1/28=3,N位于體心，則只有1個(gè)N，其化學(xué)式為FesCuN，故答案為：FesCuN?！究键c(diǎn)】 晶胞的計(jì)算菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專(zhuān)題】化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)【點(diǎn)評(píng)】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，把握電子排布、電負(fù)性比較、雜化及化學(xué)鍵、均攤法計(jì)算晶胞結(jié)構(gòu)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力和應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等。(2017?新課標(biāo)I-35)［化學(xué)一一選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)］(15分)鉀和碘的相關(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(wèn)題：元素K的焰色反應(yīng)呈紫色，其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為 nm(填標(biāo)號(hào))。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是 ，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為 。K和Cr屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同， 但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr ，中心原子的雜化形式為 。（4） KIO3晶體是一種性能良好的非線(xiàn)性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為 a=0.446nm，晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示， K與O間的最短距離為 nm，與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為 。（5）在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，I處于各頂角位置，則K處于 位置，O處于 位置?！敬鸢浮俊窘馕觥俊究键c(diǎn)】【答案】（1）A（2）N；球形；K的質(zhì)子數(shù)較少，半徑較大，原子核對(duì)最外層電子的束縛作用較 Cr更弱，形成的金屬鍵較弱，導(dǎo)致熔沸點(diǎn)較低。（3）V形； sp3（4）0.446 0.315nm；122（5） K:體心；O:棱心【解析】⑴紫色光在可見(jiàn)光中波長(zhǎng)最短。紫光的波長(zhǎng)范圍約為 390—435mm，故A正確。⑵①K是第四周期元素，核外有四層電子，所以占據(jù)的最高能層為 N能層。K的核外電子排布為Ar14s1，在N層只占據(jù)了4s軌道，為球形。對(duì)于金屬單質(zhì)，決定其熔沸點(diǎn)高低的主要因素是金屬鍵的強(qiáng)弱，在這里通過(guò)比較 K與Cr單質(zhì)中金屬鍵的強(qiáng)弱，會(huì)發(fā)現(xiàn)K的金屬鍵弱于Cr，故熔沸點(diǎn)較低。⑶方法1：I3的中心原子為I，有2對(duì)二鍵電子對(duì)m=2;中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=^^~21=2n=20由價(jià)層電子對(duì)互斥理論，價(jià)層電子總對(duì)數(shù)為22=4，中心I原子為sp3雜化，由于孤電子對(duì)數(shù)為2,分子的空間構(gòu)型為V形。⑷①最近的K和O是晶胞中頂點(diǎn)的K和面心的O,其距離為邊長(zhǎng)的.1/2倍。故0.446nm'-=0.315nm°21②從晶胞中可以看出， 在一個(gè)晶胞中與頂點(diǎn)K緊鄰的O為含有該頂點(diǎn)的三個(gè)面面心的 O,即為3-個(gè)。由于一21個(gè)頂點(diǎn)的K被八個(gè)晶胞共用，故與一個(gè) K緊鄰的O有：3-8=12（個(gè)）。⑸KIO3晶體以K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置的鄰近 4個(gè)晶胞如圖a并對(duì)K、O作相應(yīng)編號(hào)。由圖a得，以I處于各頂角位置的KIO3晶胞如圖b。圖a 圖b由圖b得，K處于體心位置，O處于棱心位置。

【考點(diǎn)】電子層與電子的能量；金屬鍵與金屬的熔沸點(diǎn)高低關(guān)系；離子的幾何構(gòu)型；原子的核外電子排布與雜化軌道；晶胞的相關(guān)計(jì)算?！军c(diǎn)評(píng)】本題涉及核外電子排布、雜化、晶胞的計(jì)算等知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力， 題目易錯(cuò)點(diǎn)為（3）,注意價(jià)層電子對(duì)的判斷，難度中等。（15分）（2017?新課標(biāo)H-35）我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽 （N5）6（H3O）3（NH4）4CI（用R代表）?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1） 氮原子價(jià)層電子對(duì)的軌道表達(dá)式（電子排布圖）為 。（2）元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)負(fù)一價(jià)離子時(shí)所放出的能量稱(chēng)作第一電子親和能（ EJ。第二周期部分元素的E1變化趨勢(shì)如圖（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的 E1自左而右依次增大的原因是 ；氮元素的 E1呈現(xiàn)異常的原因（3）經(jīng)X射線(xiàn)衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽(yáng)離子的相同之處為 ，不同之處為 。（填標(biāo)號(hào)）A?中心原子的雜化軌道類(lèi)型 B?中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C.立體結(jié)構(gòu) D?共價(jià)鍵類(lèi)型R中陰離子N5—中的b鍵總數(shù)為 個(gè)。分子中的大n鍵可用符號(hào)nmn表示，其中m代表參與形成的大n鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大n鍵電子數(shù)（如苯分子中的大n鍵可表示為口66）,則中的大n鍵應(yīng)表示為 。圖（b）中虛線(xiàn)代表氫鍵，其表示式為（NH4IN- 、 、HQWCI?o?oHQWCI?o?o（4）R的晶體密度為dg?cm「3,其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個(gè)[（N5）6（出0）3（NH4）4CI]單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為 。E]ITItHI【答案】⑴: ⑵同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大 N的2p能級(jí)處于半充滿(mǎn)狀態(tài)， 相對(duì)穩(wěn)定，不易結(jié)合電子。 ⑶①ABD,C②5Na 壓6 ③（H3O+）0—H-N 、 （NH4+）N-H…N ⑷dx（aX10—7）3XNA/M。[11]IfIfItI【解析】（1）氮原子價(jià)層電子為最外層電子， 即2s22p3,則電子排布圖為 ，（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，越易得到電子，則第一電子親和能越大，同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，從左到右易結(jié)合電子，放出的能量增大，N的最外層為半充滿(mǎn)結(jié)構(gòu)，較為穩(wěn)定，不易結(jié)合一個(gè)電子，故答案為：同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大； N的2p能級(jí)處于半充滿(mǎn)狀態(tài)，相對(duì)穩(wěn)定，不易結(jié)合電子；（3）①A.陽(yáng)離子為出0+和NH4+,NH4+中心原子N含有4個(gè)b鍵，孤電子對(duì)數(shù)為（5-1-4X1）=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化類(lèi)型為sp3,H3O+中心原子是O,含有3b鍵，孤電子對(duì)數(shù)為（6-1-3/2=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,為sp3雜化；B.由以上分析可知日3。+和NH4+中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為 4;C.NH4+為空間構(gòu)型為正四面體， H30+為空間構(gòu)型為三角錐形；D?含有的共價(jià)鍵類(lèi)型都為 b鍵。兩種陽(yáng)離子的相同之處為ABD，不同之處為C;故答案為：ABD;C;根據(jù)圖(b)N5「中鍵總數(shù)為5Na個(gè)，根據(jù)信息，N5「有6個(gè)電子可形成大n鍵，可用符號(hào)氐6表示，故答案為：5Na；站；0、N的非金屬性較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的0-H、N-H都可與H形成氫鍵，還可表示為(H30+)0- 、(NH4+)N- ,故答案為：(H30+)0-H…N、(NH4+)N-H…N;由d=m/V=[y/(NAxM)]/(ax10—7)3可知，y=dx(ax10—7)3xNa/m。【考點(diǎn)】 晶胞的計(jì)算。菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專(zhuān)題】元素周期律與元素周期表專(zhuān)題； 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)?！军c(diǎn)評(píng)】本題綜合考查核外電子排布、元素周期律、軌道的雜化以及晶胞的計(jì)算、氫鍵等問(wèn)題，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目難度中等，易錯(cuò)點(diǎn)為( 3),注意把握氫鍵的形成。(15分)(2017?新課標(biāo)川-11)研究發(fā)現(xiàn)，在C02低壓合成甲醇反應(yīng)(C02+3H2CH30H+H20)中，Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉?wèn)題：Co基態(tài)原子核外電子排布式為 。元素Mn與0中，第一電離能較大的是 ，基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是 。CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為 和 。在C02低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的 4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)? ，原因是 0硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料， Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了b鍵外，還存在(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式， X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm,則r(02-)為 nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a'=0.448nm,則r(Mn2+)為 nm?！敬鸢浮竣?s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 0Mn⑵spsp3 ⑶H20>CH3OH>C02>H2常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高。⑷n鍵、離子鍵 ⑸(?/4)X420 (/4)X/2)X448【解析】(1)Co是27號(hào)元素，位于元素周期表第4周期第VHI族，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2.元素Mn與0中，由于0元素是非金屬性而Mn是過(guò)渡元素，所以第一電離能較大的是0,0基態(tài)原子價(jià)電子為2s22p4，所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是2，而Mn基態(tài)原子價(jià)電子排布為3d54s2，所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是5,因此核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是Mn。故答案為：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；0；Mn；(2)CO2和CH3OH的中心原子C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別為 2和4,所以C02和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。故答案為：sp；sp3；在CO?低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?出0>CH3OH>C02>出，原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高，故答案為：H20>CH30H>C02>H2；常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵，而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大，所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高；硝酸錳是離子化合物，硝酸根和錳離子之間形成離子鍵，硝酸根中 N原子與3個(gè)氧原子形成3個(gè)6鍵，硝酸根中有一個(gè)氮氧雙鍵，所以還存在 n鍵。故答案