2020全國(guó)化學(xué)高考新考案第十一單元(選修3)綜合訓(xùn)練卷附答案

1、2020全國(guó)化學(xué)高考新考案第十一單元選修 3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合訓(xùn)練卷1.碳族元素（C、Si、Ga Sn、Pb）的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。回答下列問題 （1）基態(tài)Sn原子中,核外電子占據(jù)的最高能級(jí)符號(hào)為 ，該能級(jí)具有的原子軌道數(shù)為 。（2）Ge單晶具有晶體硅型結(jié)構(gòu)，Ge單晶的晶體類型為 。Ge與同周期的As、Se相比較，第一電 離能由大到小的順序是。（3）資料表明，二氧化三碳（C3Q）是金星大氣的主要成分之一，其分子中不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)且每個(gè)原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。CQ中碳原子的雜化方式為 ，分子中b鍵與式鍵的個(gè)數(shù)之比為。（4）碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)類似于金剛石（如圖所示）,1個(gè)碳化硅晶

2、胞凈占 個(gè)碳原子；二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原子個(gè)數(shù)之比為 。（5）石墨可作潤(rùn)滑劑，其主要原因是。（6）晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，已知距離最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為a cm,則硅晶體的密度為 g cm3（用含有a的代數(shù)式表示，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值）。【解析】（1）Sn是第五周期IV A元素，則基態(tài)Sn原子中，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)符號(hào)為5p,該能級(jí)具有的原子軌道數(shù)為3。（2）Ge單晶具有晶體硅型結(jié)構(gòu)，因此Ge晶的晶體類型為原子晶體。同周期自 左向右第一電離能逐漸增大，但由于As的5p軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，因此Ge與同周期的 As、Se相比較，第一電離能由大到小的順序是As&

3、gt;Se>Ge （3）分子中不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)且每個(gè)原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則碳原子的雜化方式為sp,雙鍵由1個(gè)（T鍵與1個(gè)汽鍵組成，因此分子中（T鍵與汽鍵的個(gè) 數(shù)之比為1 ： 1。（4）根據(jù)碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)可判斷1個(gè)碳化硅晶胞凈占8X-+6X-=4個(gè)碳原子；二氧化硅晶體中最小的環(huán)有12個(gè)原子，由于每個(gè)硅原子被12個(gè)環(huán)所共有，因此每個(gè)環(huán)只占有該硅原子的 一，因?yàn)槊總€(gè)最小環(huán)上有6個(gè)硅原子，所以每個(gè)最小環(huán)平均擁有的硅原子數(shù)為 6X=0.5個(gè)，又因?yàn)镾iO2晶體 是由硅原子和氧原子按 1 : 2的比例組成的，因此每個(gè)最小環(huán)平均擁有的氧原子的數(shù)目為0.5 X2=1個(gè)，所以二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原

4、子個(gè)數(shù)之比為2： 1。(5)由于石墨晶體具有片層結(jié)構(gòu)，片層之間靠微弱的范德華力結(jié)合,可以1t動(dòng)，所以石墨可作潤(rùn)滑劑。(6)晶胞中Si個(gè)數(shù)=8X_+6X_+4=8,故晶胞質(zhì)量為 8乂一 g,硅晶體的密度為p g?cm-3,則晶胞棱長(zhǎng)二 cm,則晶胞對(duì)角線長(zhǎng)度為 一 x cm,故最近 的兩個(gè)硅原子之間的距離為 -X -x cm=a cm,解得p=g cm3?！敬鸢浮?1)5p3(2)原子晶體As>Se>Ge(3)sp1 ： 1(4)42 ： 1(5)石墨晶體具有片層結(jié)構(gòu)，片層之間靠微弱的范德華力結(jié)合，可以滑動(dòng)(6)2.鐵、鉆、銀等金屬單質(zhì)及化合物的應(yīng)用廣泛。(1)LiFePO 4是鋰離

5、子電池材料，請(qǐng)寫出Fe2+的外圍電子排布圖：，其中P的立體構(gòu)型是 0(2)化合物“鉆酷菁”能顯著提升二次電池的充放電效率，圖1是改性“氨基鉆酷菁”分子的結(jié)構(gòu)圖。寫出氨基鉆酷菁中N原子的雜化軌道類型：。寫出一種與N -互為等電子體的中性分子的結(jié)構(gòu)式：。將“鉆酷菁”改性為“氨基鉆酷菁”后，能使其水溶性得到有效改善，請(qǐng)簡(jiǎn)述其原因：_offl I圖金(3)1 mol Co(NO2)63-中所含的)鍵數(shù)目是。K3Co(NQ)6中四種元素的第一電離能由大到小 的順序是。(4)Sr和Ca為同族金屬元素，SrCO3比CaCO分解溫度更高，請(qǐng)簡(jiǎn)述其原因圖2所示為NiO晶體的晶胞示意圖 該晶胞中陰、陽(yáng)離子總數(shù)是

6、在NiO晶體中Ni2+的半徑為apm,C2-的半徑為b pm,假設(shè)它們?cè)诰w中是緊密接觸的，則在NiO晶體中原子的空間利用率為 。(用含字母a、b的計(jì)算式表達(dá))【解析】(1)鐵的原子序數(shù)是26,則Fe2+的價(jià)層電子排布圖為11。其中P 中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,且不存在孤電子對(duì)，所以立體構(gòu)型是正四面體形。(2)氨 基鉆酷菁中N原子既能形成雙鍵，也能形成單鍵，則N原子雜化軌道類型為sp2、sp3。原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別都相等的是等電子體，則與氨基陰離子N -互為等電子體的中性分子為H2O或H2S等。將“鉆酷菁”改性為“氨基鉆酷菁”后，由于引入的氨基上的H原子可與水分子形成氫鍵，所以能使其水溶性得到有

7、效改善。(3)單鍵都是(T鍵，雙鍵中含有1個(gè)(T鍵，則1 mol Co(NQ)63-中所含的。鍵數(shù)目是 18N。非金屬性越強(qiáng)，第一電離能越大，氮元素的2P軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定f雖，則K3Co(NQ)6中四種元素的第一電離能由大到小的順序是N>O>Co>K (4)該晶胞中氧離子個(gè)數(shù)為 8X-+6X-=4,銀離子個(gè)數(shù)為12X-+1=4,因此占有陰陽(yáng)離子總數(shù)是8。晶胞中共含有4個(gè)Ni2+和4個(gè)d-,體積為-汽 (a3+b3) cm 3x 4,晶胞的邊長(zhǎng)為(2 a+2b) cm,晶胞體積為(2 a+2b)3 cm3,氯化鈉晶體中離子的空間利用率為- x=XX 100%【答案】

8、(1)正四面體形 sp2、sp3 II0H (或 II-A")引入的氨基上的H原子可與水分子形成氫鍵(3)18 NA N>O>Co>K(4)鈣離子的半徑比即離子小，產(chǎn)物中CaO勺晶格能大于SrO的晶格能，CaO相對(duì)穩(wěn)定，更易結(jié)合碳酸根離子中的氧離子，使碳酸根離子分解為CQ故碳酸鈣更易分解(5) 8 一XX 100%3.氮和磷元素的單質(zhì)和化合物在農(nóng)藥生產(chǎn)及工業(yè)制造業(yè)等領(lǐng)域用途非常廣泛，請(qǐng)回答下列問題：(1)科學(xué)家合成了一種陽(yáng)離子為“”，其結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,5個(gè)N排成"V'形，每個(gè)N原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)氮氮三鍵；此后又合成了一種含有“”化學(xué)

9、式為“陋的離子晶體，其電子式為,其中的陰離子的空間構(gòu)型為 。(2)2001年德國(guó)專家從硫酸鏤中檢出一種組成為NH(SO4)2的物質(zhì)，經(jīng)測(cè)定，該物質(zhì)易溶于水，在水中以S 和N4兩種離子的形式存在。N4極易被植物根系吸收，但它遇到堿時(shí)會(huì)生成類似白磷的N4分子,不能被植物吸收。1個(gè)N4中含有 個(gè)(T鍵。氨(NH3)和麟(PH3)是兩種三角錐形氣態(tài)氫化物，其鍵角分別為107°和93.6 ° ,試分析PH的鍵角小于NH的原因：_0(4)P 4S3可用于制造火柴，其分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。RS分子中硫原子的雜化軌道類型為 每個(gè)P4S3分子中含孤電子對(duì)的數(shù)目為。(5)某種磁性氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)

10、如圖2所示，該化合物的化學(xué)式為 。若晶胞底邊長(zhǎng)為a nm,高為c nm,則這種磁性氮化鐵的晶體密度為 (用含a、c和NA的式子表示)g cm3。ffi 圖2【解析】(1)N 5結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,5個(gè)N排成V形,5個(gè)N結(jié)合后都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，且含有2個(gè)| 鍵，滿足條件的結(jié)構(gòu)為，故"N”帶一個(gè)單位正電荷。因此化學(xué)式為“N/'的離子晶體 . . 是由 和-形成的，電子式為N?. N?：+.：-。其中的陰離子和CO互為等電子體，則其空間構(gòu)型為直線形。(2)N 4與白磷的結(jié)構(gòu)類似為三角錐形，因此N 的結(jié)構(gòu)式為-N->H I N IL II ，所以1個(gè)N4中含有10個(gè)er鍵。(3)由于

11、N的電負(fù)性強(qiáng)于P,對(duì)成鍵電子對(duì)的吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對(duì)離中心原子更近，成鍵電子對(duì)之間距離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而 PH的鍵角小于NH。(4)P4&分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,含有2對(duì)孤電子對(duì)，雜化軌道類型為sp3。分子中每個(gè) P含有1對(duì)孤對(duì)電子,每個(gè)S含有2對(duì)孤電子對(duì)，則每個(gè)P4S3分子中含孤電子對(duì)的數(shù) 為4X 1+3X2=10。(5)根據(jù)均攤法在氮化鐵晶胞中，含有N原子數(shù)為2,Fe原子數(shù)為2x+12X+3=6，所以氮化鐵的化學(xué)式 FeN;若晶胞底邊長(zhǎng)為a nm,高為c nm,則晶胞的體積是 a2c nm3,所以這種磁性氮化鐵的晶體密度為 -g - cm3=x 1021

12、 g - cm3。- . . 【答案】N ?:. N?： + ：，.：.-直線形 (2)10(3)N的電負(fù)性強(qiáng)于P,對(duì)成鍵電子對(duì)吸引能力更強(qiáng)，成鍵電子對(duì)離中心原子更近，成鍵電子對(duì)之間距 離更小，排斥力更大致使鍵角更大，因而PH的鍵角小于NH(或氮原子電負(fù)性強(qiáng)于磷原子，PH3中P周圍的 電子密度小于 NH中N周圍的電子密度，故PH的鍵角小于NH)sp31021(5) Fe 3N X10214.已知:A、B、C、D四種元素原子序數(shù)依次增大。A是短周期中原子半徑最大的元素舊元素3P能級(jí)半充滿;C是所在周期電負(fù)性最大的元素；D是第四周期未成對(duì)電子最多的元素。試回答下列有關(guān)問題：(1)寫出D元素價(jià)電子的

13、電子排布式：。D可形成化合物D(H2O)6(NO3)3oD(H2O)6(NO3)3中陰離子的立體構(gòu)型是 。N -中心原子的雜化軌道類型為 。在D(H2O)6 3+中D3+與HO之間形成的化學(xué)鍵稱為 ,1 mol D(H zOR 3+中含有的(T鍵有mol。(3)已知R C兩種元素形成的化合物通常有兩種。這兩種化合物中(填化學(xué)式)為非極性分子。另一種物質(zhì)的電子式為 。(4)由A、C兩元素形成的化合物組成的晶體中，陰、陽(yáng)離子都具有球形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，它們都可以看作剛性 圓球，并彼此“相切”。如圖所示為 A C形成化合物的晶胞結(jié)構(gòu)圖以及晶胞的剖面圖。晶胞中距離一個(gè) A+最近的C-有 個(gè)，這些C圍成的圖形是

14、 ,若晶體密度為pg - cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示，則A+的離子半徑為 cm(用含NA與p的式子表達(dá))。【答案】(1)3d 54s1(2)平面三角形sp2雜化配位鍵 18 (3)PCl 5：.： . . (4)6正八面體形5 .鈦(Ti)和錯(cuò)(Zr)是同一副族的相鄰元素，它們的化合物在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的用途。回答下列 有關(guān)問題：(1)鈦和錯(cuò)的價(jià)層電子結(jié)構(gòu)相同，請(qǐng)畫出基態(tài)錯(cuò)原子的價(jià)電子排布圖：。四氯化錯(cuò)的沸點(diǎn)為331 C,能溶于水；而二氧化錯(cuò)的沸點(diǎn)為 4300 C,難溶于水。推測(cè)四氧化錯(cuò)屬于 晶體。(3)人們經(jīng)常利用過氧化氫作鈦元素的定性檢驗(yàn)試劑：向TiOSO溶液中加入可以生成橙

15、黃色的較穩(wěn)2+定的TiO(H 2Q)。在該配合離子中，作為配體的HO分子中氧原子的雜化軌道類型為 。&Cl2的分子結(jié)構(gòu)與相似，它們均為 (填“極性”或“非極性”)分子。H2O的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均高于 &Cl2的主要原因是 。上述物質(zhì)中H Q S、Cl四種元素電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?。 已知TiO2晶胞中Ti 4+位于O-所構(gòu)成的正八面體的體心，ZrO2晶胞中Zr4+位于C2-所構(gòu)成的立方體的體心，請(qǐng)根據(jù)給出的TiQ晶體和ZrO2晶體的晶胞結(jié)構(gòu)圖回答下列問題：TiG晶能為。晶也根據(jù)晶胞圖分析，TiO2晶體中O-的配位數(shù)是 TiO2晶體和ZrO2晶體是兩種不同類型的晶體結(jié)構(gòu)，決定它們晶體

16、結(jié)構(gòu)不同的重要原因已知二氧化錯(cuò)晶胞的密度為 p g cm3,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為 NA,則晶體中B、D兩原子核間的距離為 pmt【答案】(2)分子(3)sp3極性它們都是分子晶體，H2Q分子可以形成分子間氫鍵，而S2C12分子間只有范德華力，因此降02的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均高于 S2C12O>Cl>S>H(4)3晶體中Zr4+的半徑大于Ti4+的半徑，正、負(fù)離子的半徑比不同一x X10136 .五種常見元素的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息如下表：元素結(jié)構(gòu)或性質(zhì)X基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等Y基態(tài)原子的M層p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍Z短周期元素中，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性最強(qiáng)Q基

17、態(tài)原子的M能層上有4個(gè)未成對(duì)電子RM能層各能級(jí)軌道均為全充滿狀態(tài)，最外能層只有1個(gè)電子請(qǐng)回答下列問題：(1)基態(tài)Q原子的核外電子排布式為 ;基態(tài)R2+的外圍電子軌道表示式為 。(2)X、Y、Z的電負(fù)性由大到小的順序是 。(3)Y的氫化物是 (填“極性”或“非極性”)分子，其分子的立體構(gòu)型為 ，中心原子的 雜化軌道類型為。(4)Q3+可與SC聊成Q(SCN ,Q3+與SC但間形成的化學(xué)鍵為 。已知基態(tài)M原子的外圍電子排布式為3d84s2,R與M形成合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。R M原子形成合金的化學(xué)式為 。若MR戶a g mol-1, M(M)=b g - mol-1,合金的密度為p g cm3

18、,則晶胞參數(shù)為 cm(設(shè)NA 為阿伏加德羅常數(shù)的值)?！敬鸢浮?1)3d 64s2(2)O>Cl>S極性 V形 sp3(4)配位鍵(5)CuNi(或 NiCu3)7 .氫能是一種重要的清潔能源，新型儲(chǔ)氫材料的研制是開發(fā)利用氫能的重要環(huán)節(jié)。（1）Ti（BH 4）3是一種儲(chǔ)氫材料，可由TiCl 4和LiBH4在一定條件下反應(yīng)制得。基態(tài)Ti3+中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為，該能層含有的原子軌道數(shù)為。基態(tài)B原子的核外電子排布式為L(zhǎng)iBH4是由Li+和B -構(gòu)成，其中B原子的軌道雜化類型是 ,B -的空間構(gòu)型是 （用文 字描述）,LiBH 4中存在的作用力有 （填字母）。A.離子鍵B.共價(jià)鍵

19、C.配位鍵D.金屬鍵（2）Ca與Co生成的Ca32G0能吸附大量H分子。C60晶體易溶于苯、CS2,C6o是（填“極性”或“非極性”）分子。已知金剛石中I CC鍵的鍵長(zhǎng)為154.45 pm,C 6。中C-C鍵的鍵長(zhǎng)為145 pm和140 pm,但G。的熔點(diǎn)低 于金剛石，請(qǐng)結(jié)合相關(guān)知識(shí)闡述原因：。（3）LiH和NaH是兩種具有良好發(fā)展前景的儲(chǔ)氫材料。在LiH中，離子半徑：Li +（填“ >”或“ <”）H-。NaH晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知NaH晶體的晶胞參數(shù)為a pm,Na+的半徑為b pm,則H的半徑為 pm,NaH晶體的密度為 g - cm3（用含a、b、Nk的式子表示，NA代表阿

20、伏加德羅常數(shù)的 值）?！窘馕觥浚?）C 6。晶體易溶于苯、CS,故Go是非極性分子，金剛石是原子晶體，而Go是分子晶體，熔化 時(shí)不需破壞化學(xué)鍵，所以熔點(diǎn)低于金剛石。（3）Li +、H具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，二者核外均有2個(gè)電子，但Li的核電荷數(shù)大于H,故Li +半徑小 于H-半徑。每個(gè)NaH晶胞中含有Ns+的個(gè)數(shù)為1+12X_=4個(gè),含有H的個(gè)數(shù)為8X_+6X_=4個(gè)。NaH晶體的晶 胞參數(shù)為a pm,Na+半徑為b pm,則有2 r(Na+)+r(H-)= a pm,從而可知r(H-)=(b) pm。NaH晶胞的體積為(ax 10-10) cm 3,故 NaH晶體的密度為 -=g - cm3。【答案】(1)M 91s22s22p1sp3正四面體形ABC(2)非極性&是