2024-2025学年高考化学二轮专项突破卷九　物质结构与性质（含解析）

专项突破卷九　物质结构与性质
(90分钟　100分)
可能用到的相对原子质量:H 1　B 11　C 12　N 14　O 16　F 19　S 32　Cl 35.5
K 39　Ti 48　Fe 56　Co 59　Ni 59　As 75　Ag 108
第Ⅰ卷　(选择题　共45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分,请你选出一个最符合题意的答案)
1.我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”。近年来,人们对这些颜料的成分进行了研究,发现其成分主要为BaCuSi4O10,该化合物中Cun+的核外电子排布式正确的是
A.Ar[3d104s1] B.Ar[3d10]
C.Ar[3d9] D.Ar[3d8]
2.位于第二、三周期的七种连号元素,它们的单质的熔点随原子序数增大而变化的趋势如图所示。图中X元素应属于
A.ⅢA族
B.ⅣA族
C.ⅤA族
D.ⅥA族
3.在气相中,下列关于BeF2和SF2的空间结构分析正确的是
A.直线形,直线形 B.直线形,V形
C.V形,V形 D.V形,直线形
4.NH3和BF3可以反应生成氨硼烷(NH3·BF3)。下列说法错误的是
A.NH3的沸点高于BF3
B.NH3和BF3中N、B原子的杂化方式相同
C.1 mol NH3·BF3中含有的σ键数为7NA
D.基态B原子的核外电子空间运动状态有3种
5.在中国古代,雌黄(As2S3)经常用来修改错字,其结构如图所示。下列说法正确的是
A.As2S3中As原子的杂化类型为sp2
B.基态As原子的价电子轨道表示式为
C.气态氢化物的稳定性:As>S
D.As2S3分子中各原子最外层均达到8电子稳定结构
6.某络合物M的结构如图所示,则1 mol M中通过螯合成环的配位键有
A.9 mol
B.8 mol
C.5 mol
D.3 mol
7.钛铁合金晶胞如图所示,则钛铁合金中每个Ti原子周围距离最近且等距的Fe原子有
A.5个
B.6个
C.8个
D.10个
8.元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A.X元素的原子序数是19
B.该晶体中阳离子与阴离子个数比为3∶1
C.Xn+中n=1
D.晶体中每个Xn+周围有2个等距离且最近的N3-
9.配合物[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2+的球棍模型如图所示。下列说法错误的是
A.[Cu(NH3)4]SO4的电离方程式为[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]2++S
B.NH3为配合物的配体
C.Cu分布在元素周期表的d区
D.4个氮原子最外层均满足8电子稳定结构
10.某课题组设计合成的双(β-二酮)钛(Ⅳ)配合物具有抗肿瘤作用,合成路线如下:
下列说法正确的是
A.基态Ti原子的价电子排布式为3d2
B.物质乙中C原子有3种杂化方式
C.物质甲中所含σ键和π键的数目之比为7∶1
D.物质丙中Ti的配位数为4,配位原子为O
11.下列对一些实验事实的理论解释正确的是
选项 实验事实 理论解释
A S的空间结构为三角锥形 S的中心原子为sp2杂化且含有一对孤电子对
B 白磷分子为正四面体 白磷分子中P—Р键间的夹角是109.5°
C HF的沸点高于HCl H—F键的键能比H—Cl键的键能大
D 硼酸固体难溶于水,加热后溶解度增大 加热后,硼酸分子之间的氢键部分断裂,与水分子形成氢键
12.X、Y、Z、M为四种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期元素,且最外层电子数之和为15;X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g·L-1。下列说法正确的是
A.原子半径:Z>Y>X>M
B.XZ2、X2M2均为V形的共价化合物
C.由X元素形成的单质不一定是共价晶体
D.由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键
13.氨缩脲()在碱性条件下与CuSO4溶液可形成紫色物质(结构如图所示)。下列说法错误的是
A.该物质中含有配位键
B.元素的电负性:N>O>C
C.基态原子未成对电子数:N>C=O
D.该物质中铜的配位数是4
14.Ag2O可用于电子工业和有机合成,其晶体的立方晶胞如图1所示,其晶胞的俯视图如图2所示。下列说法不正确的是
A.该晶胞中表示O2-的是白球
B.晶胞内4个黑球构成的空间结构为正四面体
C.若A的坐标参数为(0,0,1),则B的坐标参数为(,,)
D.1 mol该晶胞的质量为232 g
15.某离子液体的部分结构如图所示,R、X、Y、Z、W均为短周期主族元素,其中Y的原子半径最小,X、Z同主族,Z的电子数等于Y、W电子数之和,X与R、W可形成含2个原子的化合物,且均为常见的城市空气污染物。下列说法正确的是
A.RW-作配体时,W原子提供孤电子对
B.RZ2、WY3、RY4分子中的键角依次减小
C.元素的第一电离能:Y>W>X>R
D.氢化物的沸点大小顺序一定为R题序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
答案
第Ⅱ卷　(非选择题　共55分)
二、非选择题(本题包括5小题,共55分)
16.(11分)中国科学家合成了首例缺陷诱导的晶态无机硼酸盐单一组分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2,并获得了该化合物的LED器件,该研究结果有望为白光发射的设计和应用提供一个新的有效策略。
(1)基态Sn原子价层电子的空间运动状态有　　　　种,基态氧原子的价层电子排布式不能表示为2s222,因为这违背了　　　　原理(规则)。
(2)[B(OH)4]-中O原子的杂化轨道类型为　　　　,[B(OH)4]-的空间结构为　　　　。[Sn(OH)6]2-中,Sn与O之间的化学键不可能是　　　　(填字母)。
A.π键 B.σ键 C.极性键
(3)超高热导率半导体材料——砷化硼(BAs)的晶胞结构如图所示。已知阿伏加德罗常数的值为NA,若晶胞中As原子到B原子的最近距离为a pm,则该晶体的密度为　　　g·cm-3(列出计算式即可)。
17.(10分)镍及其化合物的相关研究备受关注。回答下列问题:
(1)基态Ni2+的M层电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;下列现象与核外电子跃迁有关的是　　　　(填字母)。
a.金属Ni导电 b.H2燃烧放热
c.日光灯通电发光 d.乙醇挥发
(2)镍能形成多种配合物,其中Ni(CO)4和K2[Ni(CN)4]的相关信息如下:
配合物 状态 溶解性
Ni(CO)4 无色挥发性液体 不溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂
K2[Ni(CN)4] 红黄色单斜晶体 易溶于水
K2[Ni(CN)4]属于　　　　　(填“离子”或“共价”)晶体;Ni(CO)4为　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,Ni提供的空轨道数目为　　　　。
(3)镍能形成多种氧化物,一种镍的氧化物的结构特征:氧离子形成面心立方结构,镍离子位于氧离子构成的八面体空隙。下图中的　　　(填字母)是从该晶胞中分割出来的结构。
已知该晶体密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则晶胞中两个镍离子之间的最短距离为　　　　pm(用含ρ和NA的代数式表示)。
18.(12分)过渡元素Ti、Mn、Co、Cu、Zn、Ag、Pt等在生产、生活和科研中都有着广泛用途和重要的研究价值。回答下列问题:
(1)基态Co原子中,核外电子占据的最高能层符号为　　　　;基态Mn2+的价电子排布式为　　　　。
(2)Ag在元素周期表中与Cu处于同族相邻周期,则Ag在元素周期表分区中属于　　　　区。
(3)Pt(NH3)2Cl2有顺式和反式两种结构,则Pt(NH3)2Cl2分子的空间结构为　　　　　　　(填“平面四方形”或“正四面体形”),其中心原子杂化方式推断合理的是　　　(填字母)。
A.sp B.sp2 C.sp3 D.dsp2
(4)一种钛硅碳新型材料可用作高铁车体与供电网的连接材料。该材料的晶胞属于六方晶系(x、y方向的夹角为120°,z方向垂直于x、y方向,底面棱长均为a nm,侧面棱长为c nm),其晶胞结构如图甲所示;晶胞中碳原子的投影位置如图乙所示。
①该钛硅碳新型材料的化学式为　　　　。
②已知该新型材料的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,则c为　　　　(用含a、b、NA的代数式表示)。
19.(11分)中国古代陶瓷烧制工艺的珍品“唐三彩”中的蓝色,其釉料的着色剂是一种含钴矿物。钴在制取颜料和制备合金方面有着重要的应用,回答下列问题:
(1)基态Co2+的核外电子排布式为　　　　　。
(2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂,配位体N的中心原子的杂化方式为　　　,N的空间结构为　　　　。大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和,如苯分子中的大π键可表示为,则N中的大π键应表示为　　　　。
(3)Co(NH3)5Cl3是钴的一种配合物,向含0.01 mol该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液,生成白色沉淀2.87 g。则该配合物的配位数为　　　　。
(4)MgO具有NaCl型结构(示意图如图所示),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X-射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为　　　　nm(结果保留三位小数)。
20.(11分)氟的单质及含氟化合物用途广泛。
(1)基态氟原子的电子排布式为　　　　　　　　　。主族元素中第一电离能最大的元素是　　　　(填元素符号)。
(2)NF3广泛用于电子工业,BF3是有机合成的催化剂。NF3分子呈三角锥形,BF3分子呈平面三角形,二者空间结构存在差异的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论解释)。
(3)CsF是离子晶体,其Born-Haber图示如下:
由Born-Haber图知,Cs原子的第一电离能为　　　kJ·mol-1,F—F键的键能为　　　kJ·mol-1,F原子的第一亲和能为　　　　kJ·mol-1(注明:气态非金属原子获得1个电子形成气态阴离子所释放的能量叫该原子的第一亲和能)。
(4)钾、镍和氟形成一种特殊晶体,其晶胞如图所示。该晶体中Nin+的n=　　　　。设NA是阿伏加德罗常数的值,该晶体密度ρ=　　　　g·cm-3(只列出计算式)。
参考答案
1.C　解析:BaCuSi4O10中Cu元素的化合价为+2,则“中国蓝”中具有Cu2+,Cu2+的核外电子排布式为Ar[3d9],C项正确。
2.B　解析:原子序数小于18的ⅣA族元素的单质多形成原子晶体,熔点较高。
3.B　解析:BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数为2,成键电子对数为2,无孤电子对,因此BeF2分子的空间结构为直线形;SF2分子中,中心原子S的价层电子对数为4,其VSEPR模型为四面体,成键电子对数为2,另有两对孤电子对,因此SF2分子的空间结构为V形。
4.B　解析:NH3分子间存在的氢键比BF3的分子间作用力强,则NH3的沸点高于BF3,A项正确;NH3的中心原子N的孤电子对数为=1,价层电子对数为3+1=4,N原子为sp3杂化,BF3的中心原子B的孤电子对数为=0,价层电子对数为3+0=3,B原子为sp2杂化,B项错误;氨硼烷(NH3·BF3)分子中存在3个N—H键、3个B—F键和一个N→B键,均为σ键,则1 mol NH3·BF3中含有的σ键数为7NA,C项正确;基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,则空间运动状态有3种,D项正确。
5.D　解析:As2S3中,As形成3个单键,含有1对孤电子对,杂化轨道数为4,杂化方式为sp3,A项错误;基态As原子的价电子排布式为4s24p3,则其价电子轨道表示式为,B项错误;元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,元素非金属性:S>As,则气态氢化物的稳定性:As6.B　解析:M中Ru与N通过螯合作用形成配位键,1 mol M中通过螯合成环的配位键有8 mol,B项正确。
7.C　解析:由图可知,该晶体中每个Fe原子被8个Ti原子所形成的立方体包围,每个Ti原子亦被8个Fe原子所形成的立方体包围,即钛铁合金中每个Ti原子周围距离最近且等距的Fe原子有8个,C项正确。
8.A　解析:从“元素X的某价态离子Xn+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层”可以看出,Xn+共有28个电子,A项错误;图中Xn+位于每条棱的中点,一个晶胞拥有的Xn+个数为12×=3,N3-位于顶点,一个晶胞拥有N3-的个数为8×=1,B项正确;由于该物质的化学式为X3N,故X显+1价,C、D两项均正确。
9.C　解析:[Cu(NH3)4]SO4中铜离子和氨分子形成四氨合铜离子,电离方程式为[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]2++S,A项正确;NH3为配合物的配体,B项正确;Cu是过渡元素,属于元素周期表中第ⅠB族,分布在ds区,C项错误;N原子形成3个共价键和1个配位键,4个氮原子最外层均满足8电子稳定结构,D项正确。
10.C　解析:基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2,A项错误;乙中C原子有sp2、sp3杂化,B项错误;甲中σ键和π键的数目之比为7∶1,C项正确;由丙的结构可知,Ti的配位数为6,配位原子为O,D项错误。
11.D　解析:S中价层电子对数为4,且含有一对孤电子对,其空间结构是三角锥形,S原子采用sp3杂化,A项错误;白磷分子为P4,4个P原子位于正四面体的4个顶点,每个面都是正三角形,P—P键的键角为60°,B项错误;HF和HCl的沸点与分子内的共价键无关,只与分子间作用力有关,HF分子间可以形成氢键,所以HF的沸点比HCl高,C项错误。
12.C　解析:Y与M形成的气态化合物的摩尔质量M=0.76 g·L-1×22.4 L·mol-1≈17 g·mol-1,结合X、Y、Z为原子序数依次增大的同周期元素,且最外层电子数之和为15,可知M为H,Y为N;再根据X、Z可形成XZ2分子,可知X为C,Z为O。原子半径:C>N>O>H,A项错误;CO2、C2H2均为直线形的共价化合物,B项错误;由碳元素形成的单质不一定是共价晶体,如石墨为混合型晶体,C60为分子晶体,C项正确;氨基酸是由C、N、O、H形成的化合物,但只含共价键,不含离子键,D项错误。
13.B　解析:该物质中氧与铜之间存在配位键,A项正确;元素的电负性:O>N>C,B项错误;未成对电子数:N>C=O,C项正确;铜的配位数是4,D项正确。
14.D　解析:从Ag2O晶体的立方晶胞示意图1知,白球的数目为8×+1=2,黑球的数目为4,白球与黑球的数目比为1∶2,则该晶胞中表示O2-的是白球,由四个黑球构成的空间结构为正四面体,A、B两项均正确;Ag2O晶胞的俯视图如图2,若A为图2中左下角的白球,则B为图2中右下角的黑球,其中A的坐标参数为(0,0,1),则B的坐标参数为(,,),C项正确;1 mol该晶胞的质量为464 g,D项错误。
15.C　解析:R、X、Y、Z、W均为短周期主族元素,X、Z同主族,结合图示可知,X形成2个共价键,Z形成6个共价键,则X为O,Z为S;X与R、W可形成含2个原子的化合物,且均为常见的城市空气污染物,应该为CO和NO,则R为C,W为N;Y形成1个共价键,五种元素中Y的原子半径最小,Z的电子数等于Y、W电子数之和,Y的电子数为16-7=9,则Y为F。RW-为CN-,CN-作配体时,应该是C原子提供孤电子对,A项错误;RZ2、WY3、RY4分别为CS2、NF3、CF4,CS2为直线形,其键角最大,NF3的中心原子N含有1对孤电子对,CF4的中心原子C没有孤电子对,孤电子对越多,键角越小,CF4的键角大于NF3,所以键角大小为CS2>CF4>NF3,B项错误;主族元素同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,第二周期第ⅤA族元素原子的2p能级处于半满稳定状态,其第一电离能:大于同周期相邻元素,则元素的第一电离能:F>N>O>C,即Y>W>X>R,C项正确;R的氢化物为烃,碳原子数较多的烃常温下为固态,其沸点大于氨气、硫化氢、肼,D项错误。
16.(1)3(2分);洪特(2分)
(2)sp3(1分);正四面体形(2分);A(2分)
(3)(2分)
解析:(1)Sn的价层电子排布式为5s25p2,有3种空间运动状态;根据洪特规则,同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道,所以该排布式违反了洪特规则。
(2)[B(OH)4]-中O的价层电子对数为4,为sp3杂化,空间结构为正四面体形;[Sn(OH)6]2-中,Sn原子和O原子之间有σ键,也是极性共价键,所以该物质中不含π键。
(3)根据晶胞结构可知,晶胞的棱长为a pm,则晶胞的体积V=(a)3 pm3=(a)3×10-30 cm3;该晶胞中As原子个数为4,B原子个数为4,所以晶胞的质量m= g,所以密度为 g·cm-3。
17.(1)3s23p63d8(2分);c(1分)
(2)离子(1分);非极性(1分);4(1分)
(3)bd(2分);××1010(2分)
解析:(3)氧离子形成面心立方结构,则结构为,镍离子位于氧离子构成的八面体空隙,结构为,故选bd;该晶胞中Ni的数目为4,O的数目为4,晶胞的质量m= g= g ,该晶体密度为ρ g·cm-3,设晶胞边长为a,则晶胞体积V=a3== cm3,a= cm,晶胞中两个镍离子之间的最短距离为面对角线长度的一半,即为××1010pm。
18.(1)N(1分);3d5(1分)
(2)ds(1分)
(3)平面四方形(1分);D(2分)
(4)①Ti3SiC2(3分)
②×1021(或×1021)(3分)
解析:(3)Pt(NH3)2Cl2有顺式和反式两种结构,则Pt(NH3)2Cl2分子的空间结构为平面四方形,中心原子有4对价层电子对,若中心原子的杂化方式为sp3,则分子的空间结构应为四面体形,所以Pt原子的杂化方式为dsp2。
(4)①根据晶胞结构可知,一个晶胞中,Ti位于顶点、棱上和体心,共有4×+4×+2×+2×+4=6个,Si位于棱上,共有4×+4×=2个,C位于体心,共有4个,所以该钛硅碳新型材料的化学式为Ti3SiC2。
②该晶胞体积为 nm3=×10-21cm3,一个晶胞的质量为 g,晶体的密度为d g·cm-3,则×10-21×d=,所以c=×1021=×1021。
19.(1)1s22s22p63s23p63d7{或Ar[3d7]}(2分)
(2)sp2(1分);V形(2分);(2分)
(3)6(2分)
(4)0.148(2分)
解析:(2)N中的N原子除去形成σ键的2个电子和1个孤电子对外,还剩余一个p轨道的电子;每个氧原子的p轨道有两个未成对电子,在与N原子形成一个σ键后,还剩余一个未成对电子;另外N带一个单位的负电荷,说明还得到一个电子,N共有3个原子和4个电子参与形成了大π键,故其中的大π键应表示为。
(3)n(AgCl)=0.02 mol,则该配合物可表示为[Co(NH3)5Cl]Cl2,该配合物的配位数为6。
(4)MgO晶胞结构图中大圆代表O2-,小圆代表Mg2+,晶胞参数为0.420 nm,晶胞的面对角线长为×0.420 nm≈0.594 nm,对角线上是4个O2-的半径长度,故r(O2-)≈0.148 nm。
20.(1)1s22s22p5{或[He]2s22p5}(2分);F(1分)
(2)NF3中N原子采用sp3杂化,N原子上有1对孤电子对,BF3中B原子采用sp2杂化,B原子价层没有孤电子对(2分)
(3)375.7(1分);158.8(1分);328.2(1分)
(4)2(1分);(2分)
解析:(1)主族元素中,氟的第一电离能最大。
(2)NF3分子中N原子价层有1对孤电子对,采用sp3杂化,孤电子对—成键电子对排斥力大于成键电子对—成键电子对排斥力,分子呈三角锥形;BF3分子中B原子价层没有孤电子对,采用sp2杂化,分子呈平面三角形。
(3)根据定义,1个气态金属原子失去1个电子吸收的能量叫第一电离能(kJ·mol-1),1 mol F2(g)断裂共价键生成2 mol F(g)吸收的能量叫键能,1 mol F(g)得电子生成1 mol F-(g)放出的能量叫电子亲和能。
(4)观察晶胞图示,粒子位置如下:
顶点 棱上 面心 体心 分摊数目
K 0 8 0 2 4
Ni 8 0 0 1 2
F 0 16 4 2 8
在该晶体中,含Nin+、K+和F-,根据电荷守恒知,n=2。
ρ= g·cm-3。