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【备战2023】高考化学试题分类汇编 N单元 物质结构与性质.DOC
【备战2023】高考化学试题分类汇编 N单元 物质结构与性质.DOC
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N单元物质结构与性质N1原子结构与元素的性质31.N1、N2、N3、N4、N5[2015·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________,该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31.(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故三种元素中氧的电负性最大,氢的电负性最小,因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体,是由分子间的作用力形成的分子晶体,a项正确;甲烷分子中含极性共价键,但空间结构是正四面体分子,属于非极性分子,b项错误;CH4、CO2均属于分子晶体,物质熔点高低由分子间作用力的大小决定,与化学键强弱无关,c项错误;CH4分子中碳原子形成了4个σ键,属于sp3杂化,CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对,属于sp杂化,d项正确。(3)Ni(CO)4中,Ni与CO是σ键,共有4个,CO中碳氧原子间有1个σ键,故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)\n可燃冰中水分子间存在氢键,甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知,CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径,故CO2可置于空腔中,又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些,故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37.N1、N3、N4[2015·全国卷Ⅱ][化学——选修3:物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是______(填分子式),原因是__________________________________________;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为______________,中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________,中心原子的价层电子对数为________,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为________;晶胞中A原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)________________________________。图037.(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3===Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O 8 =2.27g·cm-3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素,即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3>O2,故O3沸点较高;H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子,价层电子对数为4对,即空间结构为三角锥形,中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2,即Cl2O为V形分子,价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8+×6=4和8,即F的化学式为Na2O,位于晶胞顶点和面心的原子为O,而晶胞内部的原子为Na,O原子周围有8个等距离的Na原子,即O原子配位数为8。根据(0.566×10-7cm)3ρ=\n×62g·mol-1可求出ρ。37.N1、N2、N3、N4[2015·全国卷Ⅰ][化学——选修3:物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中,共价键的类型有________,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: 图0①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。37.(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN-(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小;C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子,2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子,不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构,也不易完全得到4个电子,形成8电子稳定结构,所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S,其中化学键从成键元素角度理解为极性键;从共用电子对数目角度理解为双键;从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键;CS2中C原子价层电子对数目为=2,C原子的杂化轨道类型为sp杂化;据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低,应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构,每个碳原子周围有3条单键,每两条相邻单键在一个环内,则每个C原子连接3个六元环,每个环内有6×=2个碳原子;\n②金刚石晶体为空间立体网状结构,每个碳原子周围有4条单键,每两条相邻单键参与形成三个六元环,即每个C原子连接12个六元环,每个环内最多有4个C原子共平面。8.B3、N1、N3[2015·四川卷]X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是________(填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是____________________________。8.(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (2)三角锥形 (3)HNO3 HF Si、Mg、Cl2 (4)P4+10CuSO4+16H2O===10Cu+4H3PO4+10H2SO4[解析]Z和U位于第ⅦA族,故Z为F元素,U为Cl元素;X和Z可形成化合物XZ4,则X为C元素;X和R属同族元素,则R为Si元素;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等,则Q为Mg元素;T的一种单质在空气中能够自燃,则T为P元素。(1)R为Si元素,原子序数为14,故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5+3)÷2=4,除形成三条P-Clσ键,还有一对孤电子对,受孤电子对的排斥,PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期,非金属性强弱顺序为F>O>N,因F、O无正化合价,故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键,沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体,Mg是金属晶体,Cl2形成的晶体是分子晶体,故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4)P的最高价含氧酸为H3PO4,则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4+10CuSO4+16H2O===10Cu+4H3PO4+10H2SO4。题号:15 科目:化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答:(1)Cu2+的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A.MgOB.NaOHC.CaCl2D.(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A.既有σ键又有π键B.O—H键的极性强于C—H键的极性C.是非极性分子D.该物质的分子之间不能形成氢键,但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.NH和CH4的空间构型相似C.BF3与都是平面形分子\nD.CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较,正确的是________。A.第一电离能:O>NB.水溶性:CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C.沸点:HCl>HFD.晶格能:NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例,即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定,所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,失去电子时先失最外层电子,所以Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项,MgO中只有离子键,错误;B项,NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中O与H之间为共价键,正确;C项,CaCl2中Ca2+与Cl-之间为离子键,而两个Cl-之间没有化学键,错误;D项,(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键,NH中N与H、SO中S与O之间为共价键,正确。(3)A项,单键均为σ键,如C—C、C—O、C—H、O—H,双键中有1个是σ键,1个是π键,如C=C中存在π键,正确;B项,O的非金属性比C强,所以O—H键比C—H的极性强,正确;C项,该有机物分子的正、负电荷中心不重合,所以为极性分子,错误;D项,分子中存在羟基,分子间可以形成氢键,错误。(4)A项,CH3CHClCH2CH3为手性分子,而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,错误;B项,NH和CH4中的N和C均为sp3杂化,为正四面体形,正确;C项,BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化,均为平面形,正确;D项,CO2是直线形分子,H2O是V形分子,错误。(5)A项,N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态,故比相邻的O的第一电离能大,错误;B项,CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键,所以水溶性比后者大,正确;C项,HF存在分子间氢键,所以沸点比HCl大,错误;D项,Mg2+的半径小于Na+,O2-的半径小于Cl-,且Mg2+、O2-为二价离子,所以MgO的晶格能大,错误。N2化学键5.A1、A2、N2[2015·四川卷]设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是( )A.2.0gHO与D2O的混合物中所含中子数为NAB.常温常压下,4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NAC.标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NAD.50mL12mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA5.A [解析]HO和D2O的相对分子质量都为20,而中子数都为10,故2.0g混合物中含有的中子数为NA,A项正确;乙醛的结构式为CHHHCOH,分子中存在6条σ键,因此4.4g(即0.1mol)乙醛中含有σ键的数目为0.6NA,B项错误;CO2与Na2O2发生反应的方程式为2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,每有2molCO2参加反应转移2mol电子,故5.6LCO2(即0.25mol)CO2参加反应转移0.25NA电子,C项错误;随着反应的进行,盐酸的浓度越来越小,二氧化锰和稀盐酸不再发生反应,故转移的电子数小于0.3NA,D项错误。37.N1、N2、N3、N4[2015·全国卷Ⅰ][化学——选修3:物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2\n分子中,共价键的类型有________,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: 图0①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。37.(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN-(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小;C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子,2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子,不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构,也不易完全得到4个电子,形成8电子稳定结构,所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S,其中化学键从成键元素角度理解为极性键;从共用电子对数目角度理解为双键;从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键;CS2中C原子价层电子对数目为=2,C原子的杂化轨道类型为sp杂化;据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低,应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构,每个碳原子周围有3条单键,每两条相邻单键在一个环内,则每个C原子连接3个六元环,每个环内有6×=2个碳原子;②金刚石晶体为空间立体网状结构,每个碳原子周围有4条单键,每两条相邻单键参与形成三个六元环,即每个C原子连接12个六元环,每个环内最多有4个C原子共平面。31.N1、N2、N3、N4、N5[2015·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp\n(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________,该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31.(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故三种元素中氧的电负性最大,氢的电负性最小,因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体,是由分子间的作用力形成的分子晶体,a项正确;甲烷分子中含极性共价键,但空间结构是正四面体分子,属于非极性分子,b项错误;CH4、CO2均属于分子晶体,物质熔点高低由分子间作用力的大小决定,与化学键强弱无关,c项错误;CH4分子中碳原子形成了4个σ键,属于sp3杂化,CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对,属于sp杂化,d项正确。(3)Ni(CO)4中,Ni与CO是σ键,共有4个,CO中碳氧原子间有1个σ键,故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键,甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知,CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径,故CO2可置于空腔中,又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些,故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。33.N2、N3、N4[2015·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+\n的溶液中,原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知:AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为________,其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33.(1)b、d (2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物,阴阳离子间既存在静电吸引作用,又存在静电排斥作用,a项错误;熔点与晶格能有关,晶格能与离子半径成反比,b项正确;离子个数比相同的晶体,晶体结构不一定相同,c项错误;离子晶体在熔融状态下可以电离,d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配位离子AlF,使沉淀溶解平衡向右移动,导致氟化钙溶解,总反应方程式为3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6+2)÷2=4,故氧原子杂化类型为sp3,因氧原子有两对孤对电子,根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应:Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ/mol,反应中Q吸=3×159kJ/mol+242kJ/mol=719kJ/mol,Q放=719kJ/mol+313kJ/mol=1032kJ/mol,故Cl-F键的平均键能=1032kJ/mol÷6=172kJ/mol。通常情况下,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,故ClF3的沸点比BrF3低。题号:15 科目:化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答:(1)Cu2+的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A.MgOB.NaOHC.CaCl2D.(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A.既有σ键又有π键B.O—H键的极性强于C—H键的极性C.是非极性分子D.该物质的分子之间不能形成氢键,但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.NH和CH4的空间构型相似C.BF3与都是平面形分子D.CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较,正确的是________。A.第一电离能:O>NB.水溶性:CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C.沸点:HCl>HF\nD.晶格能:NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例,即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定,所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,失去电子时先失最外层电子,所以Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项,MgO中只有离子键,错误;B项,NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中O与H之间为共价键,正确;C项,CaCl2中Ca2+与Cl-之间为离子键,而两个Cl-之间没有化学键,错误;D项,(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键,NH中N与H、SO中S与O之间为共价键,正确。(3)A项,单键均为σ键,如C—C、C—O、C—H、O—H,双键中有1个是σ键,1个是π键,如C=C中存在π键,正确;B项,O的非金属性比C强,所以O—H键比C—H的极性强,正确;C项,该有机物分子的正、负电荷中心不重合,所以为极性分子,错误;D项,分子中存在羟基,分子间可以形成氢键,错误。(4)A项,CH3CHClCH2CH3为手性分子,而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,错误;B项,NH和CH4中的N和C均为sp3杂化,为正四面体形,正确;C项,BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化,均为平面形,正确;D项,CO2是直线形分子,H2O是V形分子,错误。(5)A项,N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态,故比相邻的O的第一电离能大,错误;B项,CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键,所以水溶性比后者大,正确;C项,HF存在分子间氢键,所以沸点比HCl大,错误;D项,Mg2+的半径小于Na+,O2-的半径小于Cl-,且Mg2+、O2-为二价离子,所以MgO的晶格能大,错误。N3分子的结构与性质7.D3D4I3N3[2015·浙江卷]下列说法不正确的是( )A.液晶态介于晶体状态和液态之间,液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性B.常压下,0℃时冰的密度比水的密度小,水在4℃时密度最大,这些都与分子间的氢键有关C.石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化D.燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施7.C [解析]液晶态介于晶态和液态之间,既有液体又有晶体的特性,晶体是有序的,液体具有流动性,A项正确;当水结成冰时,由于分子间有氢键,而氢键有方向性,所以冰中有空隙,影响了水的密度,B项正确;裂解、干馏、玉米制醇、蛋白质变性属于化学变化,而纳米银粒子聚集属于物理变化,C项错误;SO2和NOx均可以形成酸雨,D项正确。8.B3、N1、N3[2015·四川卷]X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是________(填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是____________________________。8.(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (2)三角锥形 (3)HNO3 HF Si、Mg、Cl2 (4)P4+10CuSO4+16H2O===10Cu+4H3PO4+10H2SO4[解析]Z和U位于第ⅦA族,故Z为F元素,U为Cl元素;X和Z可形成化合物XZ4\n,则X为C元素;X和R属同族元素,则R为Si元素;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等,则Q为Mg元素;T的一种单质在空气中能够自燃,则T为P元素。(1)R为Si元素,原子序数为14,故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5+3)÷2=4,除形成三条P-Clσ键,还有一对孤电子对,受孤电子对的排斥,PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期,非金属性强弱顺序为F>O>N,因F、O无正化合价,故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键,沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体,Mg是金属晶体,Cl2形成的晶体是分子晶体,故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4)P的最高价含氧酸为H3PO4,则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4+10CuSO4+16H2O===10Cu+4H3PO4+10H2SO4。37.N1、N2、N3、N4[2015·全国卷Ⅰ][化学——选修3:物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中,共价键的类型有________,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: 图0①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。37.(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN-(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小;C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子,2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子,不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构,也不易完全得到4个电子,形成8电子稳定结构,所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C==\n=S,其中化学键从成键元素角度理解为极性键;从共用电子对数目角度理解为双键;从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键;CS2中C原子价层电子对数目为=2,C原子的杂化轨道类型为sp杂化;据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低,应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构,每个碳原子周围有3条单键,每两条相邻单键在一个环内,则每个C原子连接3个六元环,每个环内有6×=2个碳原子;②金刚石晶体为空间立体网状结构,每个碳原子周围有4条单键,每两条相邻单键参与形成三个六元环,即每个C原子连接12个六元环,每个环内最多有4个C原子共平面。31.N1、N2、N3、N4、N5[2015·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________,该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31.(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4[解析]\n(1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故三种元素中氧的电负性最大,氢的电负性最小,因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体,是由分子间的作用力形成的分子晶体,a项正确;甲烷分子中含极性共价键,但空间结构是正四面体分子,属于非极性分子,b项错误;CH4、CO2均属于分子晶体,物质熔点高低由分子间作用力的大小决定,与化学键强弱无关,c项错误;CH4分子中碳原子形成了4个σ键,属于sp3杂化,CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对,属于sp杂化,d项正确。(3)Ni(CO)4中,Ni与CO是σ键,共有4个,CO中碳氧原子间有1个σ键,故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键,甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知,CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径,故CO2可置于空腔中,又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些,故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37.N1、N3、N4[2015·全国卷Ⅱ][化学——选修3:物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是______(填分子式),原因是__________________________________________;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为______________,中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________,中心原子的价层电子对数为________,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为________;晶胞中A原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)________________________________。图037.(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3===Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O 8 =2.27g·cm-3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素,即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3>O2,故O3沸点较高;H2O\n和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子,价层电子对数为4对,即空间结构为三角锥形,中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2,即Cl2O为V形分子,价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8+×6=4和8,即F的化学式为Na2O,位于晶胞顶点和面心的原子为O,而晶胞内部的原子为Na,O原子周围有8个等距离的Na原子,即O原子配位数为8。根据(0.566×10-7cm)3ρ=×62g·mol-1可求出ρ。33.N2、N3、N4[2015·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知:AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为________,其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33.(1)b、d (2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物,阴阳离子间既存在静电吸引作用,又存在静电排斥作用,a项错误;熔点与晶格能有关,晶格能与离子半径成反比,b项正确;离子个数比相同的晶体,晶体结构不一定相同,c项错误;离子晶体在熔融状态下可以电离,d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配位离子AlF,使沉淀溶解平衡向右移动,导致氟化钙溶解,总反应方程式为3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6+2)÷2=4,故氧原子杂化类型为sp3,因氧原子有两对孤对电子,根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应:Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ/mol,反应中Q吸=3×159kJ/mol+242kJ/mol=719kJ/mol,Q放=719kJ/mol+313kJ/mol=1032kJ/mol,故Cl-F键的平均键能=1032kJ/mol÷6=172kJ/mol。通常情况下,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,故ClF3的沸点比BrF3低。题号:15 科目:化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答:(1)Cu2+的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 \nA.MgOB.NaOHC.CaCl2D.(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A.既有σ键又有π键B.O—H键的极性强于C—H键的极性C.是非极性分子D.该物质的分子之间不能形成氢键,但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.NH和CH4的空间构型相似C.BF3与都是平面形分子D.CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较,正确的是________。A.第一电离能:O>NB.水溶性:CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C.沸点:HCl>HFD.晶格能:NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例,即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定,所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,失去电子时先失最外层电子,所以Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项,MgO中只有离子键,错误;B项,NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中O与H之间为共价键,正确;C项,CaCl2中Ca2+与Cl-之间为离子键,而两个Cl-之间没有化学键,错误;D项,(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键,NH中N与H、SO中S与O之间为共价键,正确。(3)A项,单键均为σ键,如C—C、C—O、C—H、O—H,双键中有1个是σ键,1个是π键,如C=C中存在π键,正确;B项,O的非金属性比C强,所以O—H键比C—H的极性强,正确;C项,该有机物分子的正、负电荷中心不重合,所以为极性分子,错误;D项,分子中存在羟基,分子间可以形成氢键,错误。(4)A项,CH3CHClCH2CH3为手性分子,而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,错误;B项,NH和CH4中的N和C均为sp3杂化,为正四面体形,正确;C项,BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化,均为平面形,正确;D项,CO2是直线形分子,H2O是V形分子,错误。(5)A项,N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态,故比相邻的O的第一电离能大,错误;B项,CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键,所以水溶性比后者大,正确;C项,HF存在分子间氢键,所以沸点比HCl大,错误;D项,Mg2+的半径小于Na+,O2-的半径小于Cl-,且Mg2+、O2-为二价离子,所以MgO的晶格能大,错误。N4晶体结构与性质37.N1、N2、N3、N4[2015·全国卷Ⅰ][化学——选修3:物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。\n(3)CS2分子中,共价键的类型有________,C原子的杂化轨道类型是________,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253K,沸点为376K,其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示: 图0①在石墨烯晶体中,每个C原子连接________个六元环,每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接________个六元环,六元环中最多有________个C原子在同一平面。37.(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN-(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小;C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子,2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子,不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构,也不易完全得到4个电子,形成8电子稳定结构,所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S,其中化学键从成键元素角度理解为极性键;从共用电子对数目角度理解为双键;从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键;CS2中C原子价层电子对数目为=2,C原子的杂化轨道类型为sp杂化;据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低,应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构,每个碳原子周围有3条单键,每两条相邻单键在一个环内,则每个C原子连接3个六元环,每个环内有6×=2个碳原子;②金刚石晶体为空间立体网状结构,每个碳原子周围有4条单键,每两条相邻单键参与形成三个六元环,即每个C原子连接12个六元环,每个环内最多有4个C原子共平面。31.N1、N2、N3、N4、N5[2015·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2\nd.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________,该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31.(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故三种元素中氧的电负性最大,氢的电负性最小,因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体,是由分子间的作用力形成的分子晶体,a项正确;甲烷分子中含极性共价键,但空间结构是正四面体分子,属于非极性分子,b项错误;CH4、CO2均属于分子晶体,物质熔点高低由分子间作用力的大小决定,与化学键强弱无关,c项错误;CH4分子中碳原子形成了4个σ键,属于sp3杂化,CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对,属于sp杂化,d项正确。(3)Ni(CO)4中,Ni与CO是σ键,共有4个,CO中碳氧原子间有1个σ键,故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键,甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知,CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径,故CO2可置于空腔中,又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些,故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37.N1、N3、N4[2015·全国卷Ⅱ][化学——选修3:物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为__________________。\n(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是______(填分子式),原因是__________________________________________;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为______________,中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________,中心原子的价层电子对数为________,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566nm,F的化学式为________;晶胞中A原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)________________________________。图037.(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3===Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O 8 =2.27g·cm-3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素,即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3>O2,故O3沸点较高;H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子,价层电子对数为4对,即空间结构为三角锥形,中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2,即Cl2O为V形分子,价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8+×6=4和8,即F的化学式为Na2O,位于晶胞顶点和面心的原子为O,而晶胞内部的原子为Na,O原子周围有8个等距离的Na原子,即O原子配位数为8。根据(0.566×10-7cm)3ρ=×62g·mol-1可求出ρ。33.N2、N3、N4[2015·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+\n的溶液中,原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知:AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为________,其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ·mol-1,F—F键的键能为159kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33.(1)b、d (2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物,阴阳离子间既存在静电吸引作用,又存在静电排斥作用,a项错误;熔点与晶格能有关,晶格能与离子半径成反比,b项正确;离子个数比相同的晶体,晶体结构不一定相同,c项错误;离子晶体在熔融状态下可以电离,d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配位离子AlF,使沉淀溶解平衡向右移动,导致氟化钙溶解,总反应方程式为3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6+2)÷2=4,故氧原子杂化类型为sp3,因氧原子有两对孤对电子,根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应:Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313kJ/mol,反应中Q吸=3×159kJ/mol+242kJ/mol=719kJ/mol,Q放=719kJ/mol+313kJ/mol=1032kJ/mol,故Cl-F键的平均键能=1032kJ/mol÷6=172kJ/mol。通常情况下,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,故ClF3的沸点比BrF3低。N5物质结构与性质综合31.N1、N2、N3、N4、N5[2015·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a.固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________,该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91\n图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31.(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故三种元素中氧的电负性最大,氢的电负性最小,因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体,是由分子间的作用力形成的分子晶体,a项正确;甲烷分子中含极性共价键,但空间结构是正四面体分子,属于非极性分子,b项错误;CH4、CO2均属于分子晶体,物质熔点高低由分子间作用力的大小决定,与化学键强弱无关,c项错误;CH4分子中碳原子形成了4个σ键,属于sp3杂化,CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对,属于sp杂化,d项正确。(3)Ni(CO)4中,Ni与CO是σ键,共有4个,CO中碳氧原子间有1个σ键,故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键,甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知,CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径,故CO2可置于空腔中,又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些,故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。21.N5[2015·江苏卷]【选做题】A.[物质结构与性质]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2O+3CH3CH2OH+16H++13H2O→4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH(1)Cr3+基态核外电子排布式为________________________________________________________________________;配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是________(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________;1molCH3COOH分子含有σ键的数目为__________。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式);H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为____________________________________________________。A.[物质结构与性质](1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) O(2)sp3和sp2 7NA(或7×6.02×1023)(3)H2F+ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键[解析](1)基态Cr的电子排布遵循“半满”稳定原理,其基态电子排布式为[Ar]3d54s1,失去电子时,先失最外层上的电子,所以Cr3+的核外电子排布为[Ar]3d3。H2O中的O含有孤对电子,所以O为配位原子。(2)甲基中C的杂化轨道数为(4+4)÷2=4,其杂化类型为sp3杂化,羧基中的C原子的杂化轨道数为(4+2)÷2=3,故其杂化类型为sp2杂化。单键全部为σ键,双键中有1个为π键,1个为σ键,所以1molCH3COOH中含有7mol\nσ键。(3)H2O是3原子、10e-分子,与之互为等电子体的阳离子应为H2F+。H2O分子与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键,故两者是互溶的。题号:15 科目:化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答:(1)Cu2+的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A.MgOB.NaOHC.CaCl2D.(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A.既有σ键又有π键B.O—H键的极性强于C—H键的极性C.是非极性分子D.该物质的分子之间不能形成氢键,但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.NH和CH4的空间构型相似C.BF3与都是平面形分子D.CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较,正确的是________。A.第一电离能:O>NB.水溶性:CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C.沸点:HCl>HFD.晶格能:NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例,即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定,所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,失去电子时先失最外层电子,所以Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项,MgO中只有离子键,错误;B项,NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中O与H之间为共价键,正确;C项,CaCl2中Ca2+与Cl-之间为离子键,而两个Cl-之间没有化学键,错误;D项,(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键,NH中N与H、SO中S与O之间为共价键,正确。(3)A项,单键均为σ键,如C—C、C—O、C—H、O—H,双键中有1个是σ键,1个是π键,如C=C中存在π键,正确;B项,O的非金属性比C强,所以O—H键比C—H的极性强,正确;C项,该有机物分子的正、负电荷中心不重合,所以为极性分子,错误;D项,分子中存在羟基,分子间可以形成氢键,错误。(4)A项,CH3CHClCH2CH3为手性分子,而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,错误;B项,NH和CH4中的N和C均为sp3杂化,为正四面体形,正确;C项,BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化,均为平面形,正确;D项,CO2是直线形分子,H2O是V形分子,错误。(5)A项,N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态,故比相邻的O的第一电离能大,错误;B项,CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键,所以水溶性比后者大,正确;C项,HF存在分子间氢键,所以沸点比HCl大,错误;D项,Mg2+的半径小于Na+,O2-的半径小于Cl-,且Mg2+、O2-\n为二价离子,所以MgO的晶格能大,错误。1.[2015·绥化三校期末]卤族元素的单质和化合物很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。(1)卤族元素位于元素周期表的____区;溴的价电子排布式为____________。(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是________________________________________________________________________。(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是______。氟氯溴碘第一电离能(kJ/mol)1681125111401008(4)已知碘酸(HIO3)和高碘酸(H5IO6)的结构分别如图411、图412、图413所示:图411 图411 图413 图414请比较二者酸性强弱:HIO3____H5IO6(填“>”“<”或“=”)。(5)已知ClO为角型,中心氯原子周围有四对价层电子。ClO中心氯原子的杂化轨道类型为____,写出一个ClO的等电子体____。(6)图413为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是____。A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体D.碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力(7)已知CaF2晶体(见图414)的密度为ρg/cm3,NA为阿伏伽德罗常数,棱上相邻的两个Ca2+的核间距为acm,则CaF2的相对分子质量可以表示为____________。1.(1)p 4s24p5 (2)氢键 (3)碘 (4)> (5)sp3 Cl2O或OF2(6)AD (7)[解析](1)根据构造原理知,卤族元素最后填入的电子为p电子,所以卤族元素位于元素周期表的p区;溴是35号元素,最外层电子为其价电子,4s能级上排列2个电子,4p能级上排列5个电子,所以其价电子排布式为4s24p5;(2)HF分子之间存在氢键,使氢氟酸分子缔合;(3)卤族元素包含:F、Cl、Br、I、At元素,元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I元素,则碘元素易失电子生成简单阳离子;(4)H5IO6()中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子为1个,HIO3\n为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子2个,所以酸性:HIO3>H5IO6;(5)ClO中心氯原子的价层电子对数n=2+=4,属于sp3杂化;等电子体具有相同的电子数目和原子数目的微粒,所以与ClO互为等电子体的分子为Cl2O、OF2等;(6)碘分子的排列有2种不同的取向,在顶点和面心不同,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构,故A正确;用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子,即有8个碘原子,故B错误;碘晶体为无限延伸的空间结构,构成微粒为分子,是分子晶体,故C错误;碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键,且晶体中分子之间存在范德华力,故D正确;(7)该晶胞中含有钙离子个数=8×+6×=4,氟离子个数为8,晶胞体积V=a3,CaF2密度为=ρ,则CaF2的相对分子质量M=。2.[2015·湖北七市(州)联考]铁和铜都是日常生活中常见的金属,有着广泛的用途。请回答下列问题:(1)铁在元素周期表中的位置________________________________________________________________________。(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于________(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=__________。Fe(CO)x在一定条件下发生反应:Fe(CO)x(s)Fe(s)+xCO(g)。已知反应过程中只断裂配位键,则该反应生成物含有的化学键类型有______________________。(3)K3[Fe(CN)6]溶液可用于检验_____(填离子符号)。CN-中碳原子杂化轨道类型为_____________,C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图415所示。①基态铜原子的核外电子排布式为____________。②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图416所示(黑点代表铜原子)。①该晶体的化学式为____________。②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于_________(填“离子”或“共价”)化合物。③已知该晶体的密度为ρ/g·cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为__________________________pm(只写计算式)。图415 图416\n2.(1)第四周期第Ⅷ族 (2)分子晶体 5 金属键、共价键(3)Fe2+ sp杂化 N>O>C (4)①[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 ②12 (5)①CuCl ②共价③××10-10或×10-10或×10-10[解析](2)根据题给信息知,该物质的熔沸点较低,所以为分子晶体。Fe的价电子为3d64s2,每个CO提供一个电子对,故x=5。Fe(CO)x分解时形成的铁为金属晶体,故有金属键生成。(3)Fe2+能够与[Fe(CN)6]3-生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。CN-中存在碳氮三键,采取sp杂化。氮原子的2p轨道处于半满状态,其第一电离能大于相邻的C、O,第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(4)铜的核外电子排布遵循全充满和半满状态能量最低排布:[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1。铜晶体采取面心立方堆积模型,每个铜原子周围距离最近的铜原子数为12。(5)①外围电子排布式为3s23p5的元素是氯。氯原子处于晶胞的顶点和面心,有4个,铜原子处于晶胞内部有4个,二者物质的量之比为11,故其化学式为CuCl。②铜与Cl的电负性差值为1.1,形成的化合物是共价化合物。③设晶胞的边长为a,每个晶胞的质量为4×99.5/NA,晶胞体积为a3,则a=×10-10pm。而晶胞中Cl距离最近的铜原子为体对角线处,故二者最近距离为××10-10pm。2.[2015·漳州质检]物质中铁含量的测定方法是多种多样的。Ⅰ.土壤中铁含量的测定是先将Fe3+还原为Fe2+,然后使Fe3+与邻啡罗啉(NN)结合显橙红色,再用比色法测定。其中涉及以下反应:4FeCl3+2NH2OH·HCl===4FeCl2+N2O↑+6HCl+H2O(1)基态Fe2+的核外电子排布式为________________________________________________________________________。(2)羟胺(NH2OH)中采用sp3杂化的原子是__________;羟胺极易溶于水,主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)羟胺的组成各元素中,元素的第一电离能(I1)由大到小的顺序为______________(用元素符号表示)。(4)吡啶(N)和邻啡罗啉都是含氮的有机物,1mol吡啶中含有σ键的物质的量为_________mol。Ⅱ.奶粉中铁含量的测定是在酸性介质中使Fe3+与K4Fe(CN)6生成普鲁士蓝(Ⅱ)(化学式为Fe4[Fe(CN)6]3),再用光度法测定铁的含量。反应原理如下:3K4Fe(CN)6+4FeCl3===Fe4[Fe(CN)6]3↓+12KCl(5)Fe4[Fe(CN)6]3是一种配合物,其中含有的化学键有______________________________________。a.共价键 b.氢键 c.配位键 d.金属键 e.离子键(6)若K4Fe(CN)6和FeCl3的物质的量按某种比例发生反应,可生成普鲁士蓝(Ⅰ),其晶胞结构如图G72所示:\n图G72据此判断普鲁士蓝(Ⅰ)中n(K+)n(Fe3+)n(Fe2+)n(CN-)=________________。2.(1)69(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4===3H3PO4+5CaSO4+HF↑ 0.49(3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷(4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3(5)产品纯度高(浓度大)[解析](1)设磷矿石的质量为m,结合图(a)可知转化成磷肥的磷矿石的质量为96%m×85%×80%,转化成矿粉肥的质量为4%m,则用于生产含磷肥料的磷矿石约占磷矿石使用量的69%。(2)湿法磷肥中Ca5F(PO4)3与H2SO4的反应为Ca5F(PO4)3+5H2SO4===3H3PO4+5CaSO4+HF↑。根据P2O5~2H3PO4和0.3tP2O5可求出制得85%的H3PO4约为0.49t。(3)图(b)所示工艺中,第一步所得炉渣主要成分为CaSiO3,结合表格中数据信息可确定冷凝塔1和冷凝塔2的主要沉积物分别为液态白磷和固态白磷。(4)尾气中含有SiF4、CO和PH3、H2S、HF等,将其通入纯碱溶液中可除去气体SiF4、H2S和HF,再通入NaClO溶液可除去具有还原性的PH3气体。(5)结合图(a)和图(b)可知图(b)具有产品纯度高的优点。
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