2024届高三化学二轮复习专题突破练5：物质结构与元素周期律（含解析）

专题突破练5 物质结构与元素周期律
一、基础练
1.(2023·沧州高三统考)用α粒子(即氦核He)轰击X产生H的核反应为He＋X→Y＋H。已知元素Y的氟化物分子的空间构型是正四面体形。下列说法正确的是(　　)
A.与X同周期的元素中，第一电离能小于X的元素有两个
B.原子半径：XC.一个X2Cl6分子中有两个配位键
D.3H和1H互为同素异形体
2.下列有关SO2、SO3、SO和SO的说法正确的是(　　)
A.SO中S原子的杂化方式为sp2
B.SO的空间构型为平面正方形
C.SO2分子中的键角小于SO3分子中的键角
D.SO3分子是极性分子
3.(2023·北京昌平区高三统考)下列对物质性质解释合理的是(　　)
选项 性质 解释
A 热稳定性：H2O(g)>H2S(g) H2O中存在氢键
B 熔点：晶体硅<碳化硅 碳化硅中分子间作用力较大
C 酸性：F－CH2－COOH>Cl－CH2－COOH 电负性：F>Cl
D 熔点：Br24.(2023·河北示范校三模)下列说法错误的是(　　)
A.阴离子的配位数：CsCl晶体>NaCl晶体>CaF2晶体
B.BF3与NH3可通过配位键形成氨合三氟化硼(BF3·NH3)
C.H3BO3和H3PO3均为三元弱酸，分子结构式均为
D.基态氧原子的电子排布图(轨道表示式)为
5.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径：X>W
B.简单氢化物的沸点：XC.Y与X可形成离子化合物
D.Z的最高价含氧酸是弱酸
6.(2023·湖北高考联盟测试)氮化锗可用作光纤，发动机配件、光催化剂、发光二级管和覆膜材料等，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.氮化锗的化学式为Ge4N3
B.N、Ge原子同存在配位键
C.A位置的原子配位数为2
D.A原子和B原子之间的最短距离为a nm
7.(2023·沈阳高三联考)一种能增强人体免疫力的化合物，其结构如图，其中X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族非金属元素，W、R同族。下列说法错误的是(　　)
A.第一电离能：Z>W>R
B.氢化物的沸点：W>Z>Y
C.原子半径：Y>Z>X
D.X、Z、W三种元素既可形成共价化合物又可形成离子化合物
8.(2023·北京顺义区一模)如表为元素周期表的一部分，其中X、Y、W、Z为短周期元素，W的单质常温下为黄绿色气体。下列说法不正确的是(　　)
Y Z
X W
R T
A.X、Y的单质均存在同素异形体
B.Y、Z的简单氢化物的稳定性依次递增
C.R的单质可用于制造半导体材料
D.工业上电解NaW溶液得W2可使用阴离子交换膜
9.(2023·衡阳一模)“证据推理与模型认知”是化学学科学习的基本素养。下列推论合理的是(　　)
选项 已知信息 推论
A 酸性：HI>HBr>HCl 酸性：H2Te>H2Se>H2S
B 非金属性：F>O>N 还原性：F－>O2－>N3－
C 原子半径：Na>Mg>O 离子半径：Na＋>Mg2＋>O2－
D 熔点：C>Si>Ge 熔点：F2>Cl2>Br2>I2
10.(2023·辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是(　　)
A.图1晶体密度为 g·cm－3
B.图1中O原子的配位数为6
C.图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－x
D.Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导
二、提高练
11.(2023·沈阳质监)如图所示的有机化合物是病毒保存液的重要成分之一。已知W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中X和Y同周期，Z的价电子数等于X的原子序数。下列说法正确的是(　　)
A.第一电离能：X>Y
B.W、Y、Z可形成离子化合物
C.分子中可能所有原子均共面
D.X、Y、Z的最简单氢化物在水中均是强酸
12.(2023·石家庄模拟)如图是元素周期表的一部分，五种元素属于前四周期主族元素，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是(　　)
A.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
B.M元素与Z元素原子序数差为20
C.X的简单气态氢化物的沸点比Y的低
D.N原子的简单氢化物含有四对共用电子对
13.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A.电负性：X>Y>Z>W
B.原子半径：XC.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
14.(2023·德州高三统考)某多孔储氢材料结构如图，M、W、X、Y、Z均为短周期元素，原子序数依次增大，Z比Y原子序数大9，下列说法正确的是(　　)
A.电负性：W>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>X
C.氢化物的沸点：XD.M、Y、Z不能形成离子化合物
15.(2023·湖南卷)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(　　)
A.晶体最简化学式为KCaB6C6
B.晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个
C.晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D.晶体的密度为 g·cm－3
16.(2023·重庆三次联诊)氮化钛晶体的立方晶胞结构如图所示，该晶胞中N、N之间的最近距离为a pm，以晶胞边长为单位长度建立坐标系，原子A的坐标参数为(0，0，0)，下列说法错误的是(　　)
A.原子B的坐标参数为(，，0)
B.晶胞边长是a pm
C.该物质的化学式为TiN
D.Ti的配位数为6
17.(2023·湖北卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是(　　)
A.分子的极性：WZ3B.第一电离能：XC.氧化性：X2Y3D.键能：X218.(2023·重庆巴蜀中学阶段练习)某物质A的结构简式如图所示。X、Y、Z、M、N均为原子序数依次增大的短周期主族元素。Z的族序数是周期序数的三倍。下列说法错误的是(　　)
A.X最高价氧化物对应的水化物是三元酸
B.A中各原子或离子均达到8电子稳定结构
C.简单氢化物的稳定性：Y＜Z＜M
D.Z、M、N对应的简单离子半径：Z>M>N
19.(2023·湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是(　　)
A.LaH2晶体中La的配位数为8
B.晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx
C.在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D.LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm－3
20.(2023·枣庄高三统考)Al—Mn—Cu合金的晶胞如图所示，该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置。下列说法正确的是(　　)
A.Al原子周围等距且最近的Al原子有6个
B.Al—Mn—Cu合金化学式可表示为AlMnCu4
C.若A原子的分数坐标为(0，0，0)，则B原子的为
D.沿晶胞对角面的切面图为
参考答案
1.C　[依据信息“Y的氟化物分子的空间构型是正四面体形”和核反应方程式，可推出元素X、Y分别为Al和Si，据此分析解题。A.与Al同周期的元素中第一电离能小于Al的只有Na元素，A错误；B.原子半径：Al>Si，B错误；C.Al2Cl6分子中1个Al的周围有4个Cl原子，3个Al－Cl共价键，1个Cl→Al配位键：，C正确；D.3H和1H互为同位素，D错误。]
2.C　[A项，SO离子中S原子孤电子对数＝＝1，价层电子对数＝3＋1＝4，形成4个杂化轨道，采用了sp3杂化，A错误；B项，SO中S的价层电子对数为4，无孤对电子，空间构型为正四面体，B错误；C项，SO2中的S采用sp2杂化，三对价层电子对VSEPR模型是平面正三角形，但其中的1对孤电子对2对成键电子对有排斥作用，所以键角小于120°，SO3中的S为＋6价，所有电子均参与成键，没有孤对电子，空间构型为平面正三角形，键角为120°，即SO2分子中的键角小于SO3，C正确；D项，SO3为平面正三角形分子，键角120°，分子内正负电荷抵消为非极性分子，D错误。]
3.C　[A.气体分子之间距离太大，此时分子间氢键不存在，A错误；B.晶体硅和碳化硅都不是分子，不存在分子间作用力，B错误；C.酸性F－CH2－COOH>Cl－CH2－COOH是因为电负性：F>Cl，C正确；D.I2的熔点较高是因为其分子间作用力较大，D错误。]
4.C　[在CsCl晶体、NaCl晶体、CaF2晶体中，阴离子的配位数分别为8、6、4，A正确；BF3与NH3反应生成BF3·NH3，B与N之间形成配位键，N原子提供孤对电子，B原子提供空轨道，B正确；H3BO3分子的结构式为，其水溶液呈酸性是因为H3BO3与H2O发生反应：H3BO3＋H2O??[B(OH)4]－＋H＋，因此H3BO3为一元弱酸。H3PO3分子的结构式为，H3PO3为二元弱酸，C错误；基态氧原子的电子排布图(轨道表示式)为，D正确。]
5.C　[W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，Y的最外层电子数与其K层电子数相等，则其可能为Be或Mg，又因WX2是形成酸雨的物质之一，则可能为NO2或SO2，根据原子序数的规律，W、X都小于Y，则W为N，X为O，Y为Mg，四种元素最外层电子数之和为19，则Z的最外层电子数为6，Z为S，据此解答。A.X为O，W为N，同周期从左往右，原子半径依次减小，所以半径大小为W＞X，A错误；B.X为O，Z为S，X的简单氢化物为H2O，含有分子间氢键，Z的简单氢化物为H2S，没有氢键，所以简单氢化物的沸点为X＞Z，B错误；C.Y为Mg，X为O，他们可形成MgO，为离子化合物，C正确；D.Z为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，是强酸，D错误。]
6.D　[由均摊法可知，一个晶胞内大球所代表的原子个数为6，小球所代表的原子个数为8，再结合Ge和N的化合价可知，该化合物的化学式为Ge3N4，A错误；由题图可知，B位置的N原子最外层5个电子形成了3个共价键，A位置的Ge原子最外层4个电子形成了4个共价键，故不存在配位键，B错误；晶胞是无隙并置的，A位置的原子配位数为4，C错误；将长方体看作两个立方体，Ge和N之间最短距离为立方体的体对角线长度的1/4，即a nm，D正确。]
7.B　[由结构可知R最外层有六个电子，根据题意可知为W、R为第ⅥA族元素，因此W为O元素，R为S元素，再根据结构中的成键数可知X为H元素，Y为C元素，Z为N元素。A.同一周期各元素第一电离能从左往右有逐渐增大的趋势，因为N元素2p轨道为半充满状态，第一电离能大于O元素，同一主族第一电离能从上往下依次降低，O元素大于S元素第一电离能，故第一电离能：Z>W>R，A正确；B.碳元素的氢化物为烷烃，烷烃的沸点随C原子数目增大而增大，存在沸点大于水和氨气的烷烃，B错误；C.原子半径同一周期从左往右依次减小，且H原子半径最小，故原子半径：Y>Z>X，C正确；D.H、N、O，即可形成共价化合物，如HNO3，也可形成离子化合物，如NH4NO3，D正确。]
8.D　[W的单质常温下为黄绿色气体，则W为Cl元素，由元素在周期表中的位置可知，X为P元素，Y为O元素，Z为F元素，R为Ge元素，T为Br元素，据此分析解答。A.P对应的同素异形体有红磷、白磷等，O对应的同素异形体有氧气、臭氧等，故A正确；B.同周期主族元素从左到右元素的非金属性增强，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故Y、Z的简单氢化物的稳定性依次递增，故B正确；C.Ge和Si位于同一主族，为重要的半导体材料，故C正确；D.工业上电解饱和食盐水可制得Cl2，因需要将产生的NaOH和Cl2分开，只允许阳离子通过，故需使用阳离子交换膜，故D错误。]
9.A　[A.HCl、HBr、HI的酸性由键能决定，键长越长，键能越小，酸性越强，因此推出氧族元素对应氢化物的酸性：H2Te>H2Se>H2S，A项合理；B.元素非金属性越强，对应简单离子的还原性越弱，因此还原性：F－Na＋>Mg2＋，C项不合理；D.C、Si、Ge均为共价晶体，熔点由键能决定；F2、Cl2、Br2、I2为分子晶体，熔点由范德华力决定，相对分子质量越大，范德华力越大，则熔点：F210.C　[A.根据均摊法，图1的晶胞中含Li：8×＋1＝3，O：2×＝1，Cl：4×＝1，1个晶胞的质量为 g＝ g，晶胞的体积为(a×10－10cm)3＝a3×10－30cm3，则晶体的密度为g÷(a3×10－30cm3)＝ g/cm3，A项正确；B.图1晶胞中，O位于面心，与O等距离最近的Li有6个，O原子的配位数为6，B项正确；C.根据均摊法，图2中Li：1，Mg或空位为8×＝2，O：2×＝1，Cl或Br：4×＝1，Mg的个数小于2，根据正负化合价的代数和为0，图2的化学式为LiMgOClxBr1－x，C项错误；D.进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料，说明Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋的传导，D项正确。]
11.B　[所示物质为有机化合物，根据W形成单键，其原子序数最小，知W为H元素；X的总键数为4，Z形成2个单键，Z的价电子数等于X的原子序数，则Z为S元素，X为C元素；根据Y的总键数为3，X和Y同周期，知Y为N元素。根据同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，知第一电离能：C12.C　[五种元素属于前四周期主族元素，根据周期表可知，M、N、Y位于第二或第三周期，其中只有M为金属元素，则M、N、Y位于第三周期，M为Al，N为Si，Y为P，X为N，Z为As。A.非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，同族元素，从上至下，非金属性依次减弱，则P的最高价氧化物对应水化物的酸性比As强，A正确；B.M元素与Z元素分别为Al元素和As元素，Al是13号元素，As是33号元素，故两元素的原子序数差为20，B正确；C.X、Y的简单气态氢化物分别为NH3和PH3，由于NH3分子间存在氢键，故NH3的沸点比PH3的高，C错误；D.N原子是Si，其简单氢化物为SiH4，SiH4的电子式为，其中含有四对共用电子对，D正确。]
13.C　[根据题中所给的信息，基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相同，可以推测X为O元素或Mg元素，由荧光粉的结构可知，X主要形成的是酸根，因此X为O元素；基态X原子中未成对电子数为2，因此Y的未成键电子数为1，又因X、Y、Z、W的原子序数依次增大，故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素，因题目中给出W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合，故Y为F元素或Cl元素；Z原子的未成键电子数为3，又因其原子序大于Y，故Y应为F元素、Z应为P元素；从荧光粉的结构式可以看出W为某＋2价元素，故其为Ca元素；综上所述，X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca，据此答题。A.同一周期从左到右电负性依次增大，同一主族从上到下电负性依次减小，故四种原子的电负性大小为：Y>X>Z>W，A错误；B.同一周期从左到右原子半径依次减小，同一主族从上到下原子半径依次增大，故四种原子的原子半径大小为：Y14.B　[M、W、X、Y、Z均为短周期元素，原子序数依次增大，Z比Y原子序数大9，由图片可知Z能形成2个共价键，则Z为S元素，M能形成1个共价键且原子序数最小，M为H元素，X形成4个共价键，则X为C元素，Y、W能分别形成4个共价键，且分别形成了阳离子、阴离子，结合原子序数大小关系，Y为N元素，W为B元素。A.根据分析可知W是B元素，X是C元素，同一周期的元素，原子序数越大，元素的电负性越大，故电负性X>W，A错误；B.根据分析可知Y是N元素，X是C元素，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，非金属性N>C，故最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H2CO3，即Y>X，B正确；C.X的氢化物很多，沸点可能比氨气高也可能比氨气低，C错误；D.M、Y、Z分别为H、N、S元素，可以形成离子化合物如(NH4)2S，D错误。]
15.C　[A.根据晶胞结构可知，K个数：8×＝1，Ca个数：1，B个数：12×＝6，C个数：12×＝6，故其最简化学式为KCaB6C6，A正确；B.根据晶胞结构可知，K＋位于晶胞体心，Ca2＋位于顶点，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，B正确；C.根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误；D.根据选项A分析可知，该晶胞最简化学式为KCaB6C6，则1个晶胞质量为： g，晶胞体积为a3×10－30 cm3，则其密度为 g·cm－3，D正确。]
16.A　[原子B的坐标参数为(1，1，)，A错误；晶胞中N、N之间的最近距离为a pm，则N与Ti的最近距离是a pm，则晶胞边长为a pm，B正确；该晶胞中，Ti(黑球)的个数为1＋12×＝4，N(白球)的个数为8×＋6×＝4，则Ti和N的个数比为1∶1，该物质的化学式为TiN，C正确；如图所示，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6，D正确。]
17.A　[Z2是氧化性最强的单质，则Z是F，X、Y、Z相邻，且X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，则X为N，Y为O，W的核外电子数与X的价层电子数相等，则W为B，即W为B、X为N、Y为O、Z是F，以此解题。A.由分析可知，WZ3为BF3，XZ3为NF3，其中前者的价层电子对数为3且无孤电子对，空间构型为平面三角形，为非极性分子，后者的价层电子对数为4，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，为极性分子，则分子的极性：BF318.A　[X、Y、Z、M、N均为原子序数依次增大的短周期主族元素。由物质A的结构简式可知，N＋化合价为＋1价，N元素位于第ⅠA族，则N为Na；Z形成2个共价键，且Z的族序数是周期序数的三倍，则Z为O；M形成1个共价键，则M为F；X形成4个共价键，再获得1个电子，则X为B；Y形成4个共价键，则Y为C，综上所述，X、Y、Z、M、N分别为B、C、O、F、Na。A.X为B，其最高价氧化物对应的水化物为H3BO3，H3BO3为一元酸，A错误；B.由物质A的结构简式可知，B、C、O、F、Na均达到了8电子稳定结构，B正确；C.Y、Z、M分别为C、O、F，比较其简单氢化物的稳定性就是比较C、O、F三者的非金属性，同周期主族元素从左到右，非金属性逐渐增强，则简单氢化物的稳定性：Y＜Z＜M，C正确；D.Z、M、N对应的简单离子分别为O2－、F－、Na＋，三者核外电子排布完全相同，核电荷数越大，半径反而越小，则Z、M、N对应的简单离子半径：Z>M>N，D正确。]
19.C　[A.由LaH2的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；B.由LaHx晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：LaH2>LaHx，故B正确；C.由题干信息可知，在LaHx晶胞中，每个H结合4个H形成类似CH4的结构，这样的结构有8个，顶点数为4×8＝32，且不是闭合的结构，故C错误；D.1个LaHx晶胞中含有5×8＝40个H原子，含H质量为 g，晶胞的体积为(4.84×10－8)3 cm3，则LaHx单位体积中含氢质量的计算式为 g·cm－3，故D正确。]
20.D　[A.由晶胞结构可知，Al原子周围等距且最近的Al原子有12个，故A错误；B.根据均摊法，该晶胞中Cu原子的个数为8×＋6×＋12×＋1＝8，Mn原子的个数为4，Al原子的个数为4，所以该合金的化学式为AlMnCu2，故B错误；C.A为原点，C为(1，1，1)，根据图示B的坐标为，故C错误；D.由晶胞结构可知，沿晶胞对角面的切面图为，故D正确