2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE9第十一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)單元過關(guān)限時檢測(50分鐘，100分)第Ⅰ卷(選擇題共42分)一、選擇題：本題共7小題，每小題6分，共42分。每小題只有一個選項(xiàng)符合題意1．(2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)高三診斷)前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序數(shù)依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最簡潔氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，Y在同周期中電負(fù)性最小，二元化合物E中元素Y和W的質(zhì)量比為23︰16，同周期元素簡潔離子中，元素Z形成的離子半徑最小；T元素的價電子排布式為3d104s1。下列說法正確的是(C)A．簡潔離子的半徑：Y>Z>WB．最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：W>Z>XC．W和T的單質(zhì)混合加熱可得化合物T2WD．W的單質(zhì)在足量的氧氣中燃燒，所得產(chǎn)物溶于水可得強(qiáng)酸[解析]由題意推斷X元素位于其次周期，X的最簡潔氫化物分子的空間構(gòu)型為正四面體，該氫化物為CH4(甲烷)，即X為C；Y、Z、W位于同一周期，原子序數(shù)依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y在同周期中電負(fù)性最小，推出Y為Na，二元化合物E中元素Y和W的質(zhì)量比為23︰16，推出該化合物為Na2S，即W為S，同周期元素簡潔離子中，元素Z形成的離子半徑最小，即Z為Al；T元素的價電子排布式為3d104s1，推出T元素為Cu。Y、Z、W簡潔離子半徑大小依次是r(S2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A錯誤；W、Z、X三種元素最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱依次是H2SO4>H2CO3>Al(OH)3，故B錯誤；Cu與S在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)镾的氧化性較弱，因此將Cu氧化至較低價態(tài)，得到的產(chǎn)物是Cu2S，反應(yīng)的方程式為2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S，故C正確；S在足量的氧氣中燃燒生成SO2，SO2溶于水后生成H2SO3，亞硫酸為中強(qiáng)酸，故D錯誤。[易錯警示]易錯點(diǎn)是選項(xiàng)D，S和C不一樣，S與氧氣反應(yīng)，無論氧氣過量與否，生成的都是SO2，SO2轉(zhuǎn)化成SO3，須要催化劑、高溫條件。2．(2024·山東日照校際聯(lián)考)下列各項(xiàng)敘述中，正確的是(C)A．基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d104s2和[Ar]4s2對應(yīng)的元素同族B．鈉原子核外電子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63d1，釋放能量C．某基態(tài)原子的價電子排布式為4d15s2，它是第五周期ⅢB族元素，屬于d區(qū)元素D．3s、3p能級上排滿了電子且3d能級上未排電子的兩原子對應(yīng)的元素同周期[解析]本題以核外電子的排布為載體，考查元素推斷、基態(tài)與激發(fā)態(tài)和周期表的分區(qū)等學(xué)問點(diǎn)，對學(xué)生整合化學(xué)信息的實(shí)力，體現(xiàn)了基礎(chǔ)性和綜合性的考查要求?；鶓B(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d104s2的元素為鋅元素，電子排布式為[Ar]4s2的元素為鈣元素，兩元素位于同周期，不同族，A錯誤；鈉原子核外電子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63d1，Na從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，汲取能量，B錯誤；某基態(tài)原子的價電子排布式為4d15s2，對應(yīng)元素為Y，它是第五周期ⅢB族元素，屬于d區(qū)元素，C正確；基態(tài)3s、3p能級上排滿了電子且3d能級上未排電子的兩原子對應(yīng)的元素同周期，非基態(tài)時不能確定，D錯誤。3．(2024·山東濟(jì)寧月考)下列各微粒的電子排布式或電子排布圖不符合能量最低原理的是(B)A．Fe2＋1s22s22p63s23p63d6B．Cu1s22s22p63s23p63d94s2C．FD．Na＋[解析]Fe2＋核外電子數(shù)為24，由能量最低原理，可知核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，故A符合能量最低原理；若依據(jù)構(gòu)造原理，29號元素Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d94s2，但事實(shí)上Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，這是因?yàn)?d能級為全充溢狀態(tài)(即3d能級填充10個電子)時，能量相對較低，故B不符合能量最低原理；F原子最外電子層為第2能層，有7個電子，外圍電子排布式為2s22p5，由能量最低原理、泡利原理與洪特規(guī)則可知，外圍電子排布圖為，故C符合能量最低原理；Na＋最外電子層為第2能層，有8個電子，外圍電子排布式為2s22p6，由能量最低原理、泡利原理與洪特規(guī)則可知，Na＋外圍電子排布圖為，故D符合能量最低原理。4．(2024·山東濟(jì)寧一中質(zhì)量檢測)鎳能形成多種協(xié)作物如正四面體形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2－、正八面體形的[Ni(NH3)6]2＋等。下列說法正確的有(C)A．Ni(CO)4和[Ni(CN)4]2－中，鎳元素均是sp3雜化B．NH3的空間構(gòu)型為平面三角形C．CO與CN－互為等電子體，其中CO分子內(nèi)σ鍵和π鍵個數(shù)之比為1︰2D．Ni2＋在形成協(xié)作物時，其配位數(shù)只能為4[解析][Ni(CN)4]2－的空間構(gòu)型為正方形，中心原子的雜化方式為dsp2雜化，而Ni(CO)4為正四面體結(jié)構(gòu)，中心原子為sp3雜化，故A錯誤；NH3的空間構(gòu)型為三角錐形，故B錯誤；CO和CN－的價電子數(shù)均為10，且具有相同的原子數(shù)，二者互為等電子體，CO分子內(nèi)含有1個σ鍵和2個π鍵，所以CO分子內(nèi)σ鍵和π鍵個數(shù)之比為1︰2，故C正確；Ni2＋的價電子排布式為3d8，Ni2＋在形成協(xié)作物時，其配位數(shù)可以為4或6，故D錯誤。5．(2024·山東青島上學(xué)期月考)常溫常壓下，某金屬有機(jī)多孔材料(MOFA)對CO2具有超高的吸附實(shí)力，并能催化CO2與環(huán)氧丙烷的反應(yīng)，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．物質(zhì)a分子中碳原子和氧原子均實(shí)行sp3雜化B．b的一氯代物有3種C．a(chǎn)生成b的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，并有極性共價鍵形成D．該材料的吸附作用具有選擇性，利用此法可削減CO2的排放[解析]a分子中C、O原子的價層電子對數(shù)都是4，依據(jù)雜化軌道理論推斷C、O原子雜化類型為sp3雜化，故A正確；b分子中含有3種氫原子，所以b的一氯代物有3種，故B正確；a和二氧化碳發(fā)生加成反應(yīng)生成b，故C錯誤；a和二氧化碳反應(yīng)生成b，CO2是反應(yīng)物，所以利用此法可削減CO2的排放，故D正確。6．(2024·江蘇徐州一中高三月考)石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。下列關(guān)于石墨與石墨烯的說法中正確的是(C)A．從石墨中剝離石墨烯須要破壞化學(xué)鍵B．石墨中的碳原子實(shí)行sp2雜化，每個sp2雜化軌道含eq\f(2,3)s軌道與eq\f(1,3)p軌道C．石墨屬于混合晶體，層與層之間存在分子間作用力；層內(nèi)碳原子間存在共價鍵；石墨能導(dǎo)電，存在金屬鍵D．石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有3個碳原子[解析]本題考查混合晶體的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。石墨晶體中，層與層之間的作用力為分子間作用力，從石墨中剝離石墨烯須要破壞分子間作用力，A項(xiàng)錯誤；石墨中的碳原子實(shí)行sp2雜化，每個sp2雜化軌道含eq\f(1,3)s軌道與eq\f(2,3)p軌道，B項(xiàng)錯誤；石墨屬于混合晶體，層與層之間存在分子間作用力，層內(nèi)碳原子間存在共價鍵，石墨能導(dǎo)電，存在金屬鍵，C項(xiàng)正確；每個C原子為3個碳環(huán)共用，則石墨烯中平均每個六元碳環(huán)含有碳原子數(shù)為6×eq\f(1,3)＝2，D項(xiàng)錯誤。7．(2024·湖南衡陽模擬)下表為元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W為短周期元素，W元素的核電荷數(shù)為X元素的2倍。下列說法正確的是(D)XYZWTA.X、W、Z元素的原子半徑及它們的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性均依次遞增B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游離態(tài)存在，它們的最高價氧化物的水化物的酸性依次遞增C．YX2晶體熔化、液態(tài)WX3氣化均需克服分子間作用力D．依據(jù)元素周期律可以推想T元素的單質(zhì)具有半導(dǎo)體特性，T2X3具有氧化性和還原性[解析]W元素的核電荷數(shù)為X元素的2倍，所以X為氧元素，W為硫元素，Z為磷元素，Y為硅元素，T為砷元素。A項(xiàng)，非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，X、W、Z的非金屬性依次減弱，所以熱穩(wěn)定性依次減弱，錯誤；B項(xiàng)，硫在自然界中有游離態(tài)形式，錯誤；C項(xiàng)，二氧化硅是原子晶體，晶體熔化不須要克服分子間作用力，三氧化硫分子間存在分子間作用力，從液態(tài)變成氣態(tài)，須要克服分子間作用力，錯誤；D項(xiàng)，因?yàn)樯樘幱诮饘俸头墙饘俚慕唤缣?，所以砷有半?dǎo)體特性，三氧化二砷中砷是＋3價，處于中間價有氧化性和還原性，正確。第Ⅱ卷(非選擇題共58分)二、非選擇題：本題包括4小題，共58分8．(2024·山東威海模擬)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：(1)四種元素中電負(fù)性最大的是O(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)。(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是O3(填分子式)，緣由是O3相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力大；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1︰3的化合物E，E的立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子的雜化軌道類型為sp3。(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為V形，中心原子的價層電子對數(shù)為4，單質(zhì)D與潮濕的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋CO2＋2NaCl)。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566nm，F(xiàn)的化學(xué)式為Na2O；晶胞中A原子的配位數(shù)為8；列式計(jì)算晶體F的密度(g·cm－3)eq\f(4×62g·mol－1,0.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3。[解析]依據(jù)題目條件，可推出A、B、C、D分別為O、Na、P、Cl。(1)電負(fù)性最大的為O，P的核外電子排布為1s22s22p63s23p3。(2)單質(zhì)A有O2、O3兩種同素異形體，相對分子質(zhì)量大的，分子間作用力也大，沸點(diǎn)高。A、B的氫化物分別為H2O、NaH，晶體類型分別為分子晶體、離子晶體。(3)E為PCl3，P含有一對孤電子對，價層電子對數(shù)為4，立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子P的雜化類型為sp3雜化。(4)Cl2O中的中心原子為O，O有2對σ鍵電子對，孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，故價層電子對數(shù)為4，分子的立體構(gòu)型為V形。依據(jù)得失電子守恒配平化學(xué)方程式得2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2。(5)晶胞中O2－為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Na＋為8個，則化學(xué)式為Na2O。以頂點(diǎn)氧原子為中心，與氧原子距離相等且最近的鈉原子的個數(shù)為8，則氧原子的配位數(shù)為8。晶體F的密度為eq\f(4×62g·mol－1,0.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3。9．(2024·山東等級考模擬)非線性光學(xué)晶體在信息、激光技術(shù)，醫(yī)療、國防等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。我國科學(xué)家利用Cs2CO3、XO2(X＝Si、Ge)和H3BO3首次合成了組成為CsXB3O7的非線性光學(xué)晶體?；卮鹣铝袉栴}：(1)C、O、Si三種元素電負(fù)性由大到小的依次為O>C>Si；第一電離能I1(Si)>I1(Ge)(填“>”或“<”)。(2)基態(tài)Ge原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)；SiO2、GeO2具有類似的晶體結(jié)構(gòu)，其中熔點(diǎn)較高的是SiO2，緣由是二者均為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si—O鍵長小于Ge—O鍵長，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高。(3)如圖為硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)，其中硼的雜化方式為sp2。H3BO3在熱水中比冷水中溶解度顯著增大的主要緣由是熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大。(4)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。CsSiB3O7屬于正交晶系(長方體形)。晶胞參數(shù)為apm、bpm、cpm。如圖為沿y軸投影的晶胞中全部Cs原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。據(jù)此推斷該晶胞中Cs原子的數(shù)目為4。CsSiB3O7的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則CsSiB3O7晶體的密度為eq\f(4M,abcNA)×1030g·cm－3(用代數(shù)式表示)。[解析](1)電負(fù)性的改變規(guī)律為同周期從左向右漸漸增大，同主族由上至下漸漸減小，所以電負(fù)性O(shè)>C>Si；第一電離能的改變規(guī)律為同族元素由上至下漸漸減小，因此I1(Si)>I1(Ge)。(2)Ge原子位于第四周期ⅣA族，因此原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)；SiO2、GeO2均為原子晶體，Ge原子半徑大于Si，Si—O鍵長小于Ge—O鍵長，SiO2鍵能更大，熔點(diǎn)更高。(3)B原子最外層有3個電子，與3個—OH形成3個共價鍵，因此為sp2雜化。熱水破壞了硼酸晶體中的氫鍵，并且硼酸分子與水形成分子間氫鍵，使溶解度增大。(4)原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞體內(nèi)，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0.5,0.8,1.0)及(0.5，0.8，0)的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為(0,0.7，1.0)及(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y軸的棱上，利用均攤法可計(jì)算該晶胞中共含Cs原子4個；代入晶胞密度求算公式可得：ρ＝eq\f(ZM,NAV)＝eq\f(4×M,NA×abc×10－30)＝eq\f(4M,abcNA)×1030(g·cm－3)。10．(2024·廣東中山高三檢測)鈣鈦礦(主要成分是CaTiO3)太陽能薄膜電池制備工藝簡潔、成本低、效率高，引起了科研工作者的廣泛關(guān)注，科學(xué)家認(rèn)為鈣鈦礦太陽能電池將取代硅基太陽能電池的統(tǒng)治地位。(1)基態(tài)鈦原子的電子排布式為[Ar]3d24s2，若鈣原子核外有7種能量狀態(tài)的電子，則鈣原子處于激發(fā)(填“基”或“激發(fā)”)態(tài)，氧元素所在周期第一電離能由小到大的前三種元素依次是Li<B<Be(填元素符號)。(2)硅能形成一系列硅氫化合物，如SiH4、Si2H6、Si2H4、Si3H6等，其中硅烷廣泛應(yīng)用于微電子、制造太陽能電池。①上述分子中硅原子存在sp2雜化的是Si2H4、Si3H6，屬于正四面體的是SiH4。②硅烷鏈長度遠(yuǎn)小于烷烴，最可能的緣由是原子半徑Si>C，Si—Si長度大于C—C，鍵能較小，鍵的穩(wěn)定性較差，不利于形成長鏈，硅烷同系物熔、沸點(diǎn)的改變規(guī)律可能是隨著相對分子質(zhì)量的增大而上升。(3)CaTiO3的晶胞為立方晶胞，結(jié)構(gòu)如下圖所示：則與A距離最近且相等的X有12個，M的坐標(biāo)是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))；若晶胞參數(shù)是rpm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體的密度是eq\f(1.36×1032,r3NA)g·cm－3。[解析](1)鈦是22號元素，電子排布式為[Ar]3d24s2。基態(tài)鈣原子的20個電子分占6個不同的能級，即電子有6種能量狀態(tài)，現(xiàn)在有7種能量狀態(tài)，說明它處于激發(fā)態(tài)。從左到右，第一電離能呈增大趨勢，Be的2s能級全充溢是穩(wěn)定狀態(tài)，故電離能由小到大的前三種元素是Li<B<Be。(2)硅原子最外層有4個電子，乙硅烯、丙硅烯分子中均有硅原子形成了3個σ鍵，故二者分子中均有硅原子為sp2雜化。甲硅烷分子中硅為sp3雜化，是正四面體結(jié)構(gòu)。原子半徑Si>C，Si—Si鍵長度大于C—C鍵，Si—Si鍵鍵能較小，鍵的穩(wěn)定性較差，不利于形成長鏈。硅烷同系物組成結(jié)構(gòu)相像，隨著分子中硅原子數(shù)目的增加，熔、沸點(diǎn)漸漸上升。(3)視察晶胞圖可知，頂點(diǎn)A緊鄰等距離最近的X位于晶胞的三個平面，即橫平面、正平面和側(cè)平面，將每個平面擴(kuò)展，則每個平面中距離A最近的X均有4個，故共有3×4＝12個。M位于體心，故其坐標(biāo)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。依據(jù)均攤原理知，X是氧，一個晶胞中含有一個“CaTiO3”，晶胞的體積是1×10－30r3cm3，由此可求出晶體的密度為eq\f(1.36×1032,r3NA)g·cm－3。11．(2024·海南海口四中檢測)氫原子是最輕的原子，人們曾預(yù)言它可能是全部元素之母。學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，回答下列問題：(1)太陽中的主要化學(xué)元素是氫和氦。(2)氫負(fù)離子(H－)基態(tài)電子排布式為1s2。(3)下列改變：H－(g)=H(g)＋e－汲取的能量為73kJ·mol－1，H(g)=H＋(g)＋e－汲取的能量為1311kJ·mol－1，則氫負(fù)離子(H－)的第一電離能為73kJ·mol－1。(4)幾種堿金屬氫化物的部分性質(zhì)如下表所示：氫化物L(fēng)iHNaHKH密度/(g·cm－3)0.781.43分解溫度/℃850425400從化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度回答說明，分解溫度LiH>NaH>KH的緣由均為離子晶體，陽離子離子半徑Li＋<Na＋<K＋，晶格能LiH>NaH>KH，離子鍵越強(qiáng)，分解溫度越高。(5)水溶液中有H3O＋、H5Oeq\o\al(＋,2)、H9Oeq\o\al(＋,4)等微粒的形式。H3O＋中，中心原子的雜化類型是sp3，請畫出H5Oeq\o\al(＋,2)的結(jié)構(gòu)式：。當(dāng)用高能射線照耀液態(tài)水時，水分子便以一種新的方式電離，如圖所示寫出高能射線照耀水的總反應(yīng)的離子方程式(n＋2)H2Oeq\o(→,\s\up7(射線))e(H2O)eq\o\al(－,n)＋·OH＋H3O＋。(6)氫化鋁鈉(NaAlH4)等復(fù)合氫化物是重要的有機(jī)還原劑。NaAlH4晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，NaAlH4晶體中，與Na＋緊鄰且等距的AlHeq\o\al(－,4)有8個，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶體的密度為eq\f(108×1021,a3NA)g·cm－3。(7)在立方晶胞中與晶胞體對角線垂直的面在晶體學(xué)中稱為(1,1,1)晶面。如圖則該立方晶胞體中(1,1,1)晶面共有8個。[