2021高考化学（新高考版）一轮复习考点考法精练：专题十二物质结构与性质 Word版含解析

- 1 - 专题十二　物质结构与性质 原子结构与元素的性质 1.[2020 山东统考]某元素基态原子 4s 轨道上有 1 个电子,则该基态原子的价电子排布式不可能是(　　) A.3p64s1 B.4s1 C.3d54s1 D.3d104s1 2.[2020 山东潍坊模拟]元素 X、Y、Z 在元素周期表中的相对位置如图所示。 X Y Z 已知 Y 元素原子的价电子排布式为 nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是(　　) A.Y 元素原子的价电子排布式为 4s24p4 B.Y 元素位于元素周期表的第三周期ⅥA 族 C.X 元素所在周期中所含非金属元素种类最多 D.Z 元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3 3.(1)[2020 安徽合肥调研检测,4 分]基态铝原子核外电子排布式为　　　　　　　　　;铜元素在周期表中的 位置是　　　　　　　　　。 (2)[2020 湖南四校摸底调研联考,2 分]基态 As 原子核外电子排布式为[Ar]　　　　　　　　,下列状态的铝中, 电离最外层的一个电子所需能量最小的是　　　　(填标号)。 (3)[2020 甘肃重点中学第一次联考,4 分]①在现代化学中,常利用　　　　　　　　上的特征谱线来鉴定元素, 称为光谱分析。 ②钴元素基态原子的电子排布式为　　　　,3d 能级上未成对的电子数为　　　　。Co 与 Ca 同周期且最外 层电子数相同,单质钴的熔、沸点均比钙的高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 4.(1)[2019 湖北模拟,4 分]基态镍原子的价电子排布式为　　　　,能量最高的电子所占能级的原子 轨道有　　　　个伸展方向。 (2)[2019 湖南雅礼中学二模,2 分]下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是　　　　(填 字母)。 (3)[2019 河北衡水中学二调,4 分]钪(Sc)为 21 号元素,其基态原子 M 能层电子数为　　　　;基态镝(Dy)原子 的核外电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为　　　　。 (4)[2019 广东惠州模拟,2 分]铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是　　　　(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。 - 2 - 考点 2 分子结构与性质 5.[2020 山东日照模拟]下列关于 σ 键和 π 键的理解不正确的是(　　) A.含有 π 键的分子在进行化学反应时,分子中的 π 键比 σ 键活泼 B.有些分子可能只含有 π 键而没有 σ 键 C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 σ 键,不能形成 π 键 D.当原子形成分子时,首先形成 σ 键,可能形成 π 键 6.[2020 山东威海模拟]下列有关微粒性质的排列顺序错误的是(　　) A.GeX4(X 表示 Cl、Br 或 I)为分子晶体,熔沸点:GeCl4NO C.还原性:H2OC(1 分)　CO2(或 N2O)(1 分)- 10 - 【解析】　(1)①晶体具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,根据 Cu 5Zn8 的特点知该金属互化物 属于晶体。根据 VSEPR 模型可以计算 N 的价层电子对数=3+ 5 - 3 2 =4, 所以 N 采用 sp3 杂化。② 异硫氰酸 分子中 N 原子上连接有 H 原子,分子间能形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键,故异硫氰酸 的沸点高。类卤素(SCN)2 的结构式为 ,含有 5 个 σ 键,4 个 π 键,σ 键与 π 键数目之比为 5∶4。(2)LiAlH4 中阴离子为 AlH-4,Al 的价层电子对数为 4+ 3 + 1 - 4 2 =4,无孤对电子,故 AlH-4的空间构型为正四面体 形;8-羟基喹啉的组成元素有 H、C、N、O,电负性最大的是 O;8-羟基喹啉中环上的 C、N 均为 sp 2 杂化,羟基 氧为 sp3 杂化。(3)①由 Ni(CO)4 的熔、沸点较低,知其为分子晶体。CO 与 N2 互为等电子体,故 1 个 CO 分子中 含 2 个 π 键和 1 个 σ 键,且每个 CO 与 Ni 形成 1 个配位键(σ 键),故该分子中 σ 键数为 8,π 键数为 2×4=8,σ 键 和 π 键数目之比为 1∶1。②该配合物中有饱和碳原子和形成双键的不饱和碳原子,故碳原子的杂化方式为 sp3、 sp2。该配合物中,N 与 Ni 之间为配位键,其他化学键均为共价键,故不存在离子键和金属键。③同周期主族元素 从左到右,电负性逐渐增强,故电负性 CC>Ni　(4)三角锥形　 N-3(或 NO+2 等)　(5)①(0, 1 2, 1 2)　② 2 - 2 4 ×3 300 푁A·푑×107 【解析】　(1)Ni 是 28 号元素,根据构造原理知,它的价电子排布式为 3d84s2。(2)丙烯醇分子中双键碳原子均 是形成 2 个单键和 1 个双键,且无孤电子对,所以双键碳原子采取 sp2 杂化,另一个碳原子形成 4 个单键,且无孤 电子对,采取 sp3 杂化;丙醛与丙烯醇的相对分子质量相等,但丙烯醇分子间存在氢键,所以丙醛比丙烯醇的沸点 低得多。(3)同周期元素,从左到右电负性逐渐增强,同族元素,从上到下电负性逐渐减弱,且非金属的电负性大于 金属的,则电负性:O>C>Ni。(4)NH3 分子中 N 原子形成 3 个 σ 键,且有 1 对孤电子对,则 NH3 的空间构型为三角 锥形;寻找与 SCN-互为等电子体的离子时,把 C 原子的价层电子增加 1 个,S 原子的价层电子减少 1 个,则均可 改写成 N 原子,进而可以写出N-3,同理可写出 NO+2 等。(5)①晶胞中 A 和 B 的坐标参数分别为(0,0,0)和( 1 2, 1 2, 1 2),则 C 的坐标参数为(0, 1 2, 1 2)。②已知氧化镍晶胞密度为 dg·cm-3,设 Ni2+半径为 r1nm,O2-半径为 r2nm,晶胞参数为 anm,1 个晶胞中含有 4 个 NiO,则 m(晶胞)= 75 × 4 푁A g,V(晶胞)=a3nm3,则有(a×10-7)3×d= 300 푁A ,a=3 300 푁A·푑×107,又因为晶 胞中面对角线上的 3 个 O2-相切,则有 2a2=(4r2)2,即 r2= 2 4 a,又由 a=2r1+2r2,代入可得 r1= 푎 2- 2 4 a= 2 - 2 4 ×3 300 푁A·푑×107。 1.(除标明外,每空 1 分)(1)第四周期第ⅤB 族　球形　(2)Mn　(3)①NO +(合理即可)　②C 的电负性小于 O,对 孤电子对吸引能力弱,给出电子对更容易(2 分)　(4)①C (2 分)　②分子晶体(2 分) 【解析】　(1)钒是 23 号元素,处于周期表中第四周期第ⅤB 族,价电子排布式为 3d 34s2,电子占据的最高能级 为 4s,其电子云轮廓图为球形。(2)Fe、Ti、Mn、Zn、V 的价电子排布式分别为 3d 64s2、3d24s2、3d54s2、 3d104s2、3d34s2,核外单电子数分别为 4、2、5、0、3,故基态原子核外单电子数最多的是 Mn。(3)①等电子体 具有相同的原子数和价电子数,与 CO 互为等电子体的有 NO+、C2-2 等。②由于 C 的电负性小于 O,吸引孤电子 对能力弱,更容易给出电子对,故 CO 作配体时,配位原子是 C 而不是 O。(4)①由题目信息可知[V(H2O)6]2+中 V 最外层电子数为 5-2+6×2=15,[V(CN)6]4-中 V 最外层电子数为 5+4+6×2=21,[V(CO)6]-中 V 最外层电子数为 5+1+6×2=18,[V(O2)4]3-中 V 最外层电子数为 5+3+4×2=16,故本题答案为 C。②该化合物熔点较低,属于分子晶 体。 2.(1)3d54s1(2 分)　(2)N>O>S>Cr(2 分)　(3)平面三角形(1 分)　sp 3(1 分)　(4)直线形(1 分)　N2O (答案合理 即可)(1 分)　(5)O、Cl(2 分)　6(1 分)　(6)ac(2 分)　(7)3 96 휌푁A×1010(2 分) 【解析】　(1)Cr 是 24 号元素,其基态原子的价电子排布式为 3d54s1。(2)金属元素的第一电离能较非金属元素 小,同周期主族元素,从左往右第一电离能整体呈增大的趋势,同主族元素,从上到下第一电离能逐渐减小,由于 N 原子的 2p 能级处于半充满的稳定状态,第一电离能较大,故 O、N、S、Cr 的第一电离能由大到小的顺序为 N>O>S>Cr。(3)SO2 分子中 S 原子的孤电子对数= 6 - 2 × 2 2 =1,价层电子对数=2+1=3,故其 VSEPR 模型的名称为 平面三角形;SO2-3 的中心原子 S 的孤电子对数= 6 + 2 - 2 × 3 2 =1,价层电子对数=3+1=4,故中心原子的杂化方式为 sp3。(4)CO2 的结构式为 ,CO2 分子立体构型的名称为直线形;原子总数相同,价电子总数也相同的粒 子互为等电子体,与 CO2 分子互为等电子体的分子有 N2O、CS2 等。(5)[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O 中提供孤电子对 的原子为 O 和 Cl,配位数为 6。(6)NH3 分子与 H+结合生成 NH+4 ,微粒的电子数不变,均为 10,N 原子的价层电子 对数不变,均是 4,故 N 原子的杂化方式不变,N 原子的孤电子对数由 1 变为 0,则微粒的空间构型由三角锥形变 为正四面体形, 的键角减小。(7)晶胞中碳原子数目=4+8× 1 8+6× 1 2=8,设晶胞棱长为 apm,则 8× 12 푁A g=ρg·cm-3×(a×10-10cm)3,解得 a=3 96 휌푁A×1010。 3.(1)N(1 分)　d(1 分)　(2)>(1 分)　O>N>H(1 分)　(3)sp3(1 分)　H3O+(其他合理答案也可)(1 分)　(4)离子晶 体(1 分)　Mg 2+的半径小于 Ca2+,MgO 的晶格能大于 CaO(2 分)　(5)①6(1 分)　②( 1 2,0, 1 2)(2 分)　③ 　 2 2 ×3 213 푑푁A ×1010(3 分)- 12 - 【解析】　(1)基态 Fe 原子核外电子占据的最高能层的符号为 N;Ni 位于周期表中的 d 区。(2)同一周期主族元 素第一电离能随着原子序数的增大而整体呈增大的趋势,但第ⅡA 族、第ⅤA 族元素的第一电离能大于其相邻元 素,Mg、Al 位于同一周期,且 Mg、Al 分别位于第ⅡA 族、第ⅢA 族,所以第一电离能 Mg>Al。电负性 O>N>H。 (3)NH3 分子中 N 原子价层电子对个数=3+ 5 - 3 × 1 2 =4,N 原子的杂化方式为 sp3;与 NH3 互为等电子体的粒子有 PH3、H3O+等。(4)MgO、CaO 都是离子晶体;离子晶体的熔沸点与晶格能有关,离子所带电荷数越大,离子半径 越小,晶格能越大,对应物质的熔沸点越高,Ca2+的半径大于 Mg2+,MgO 的晶格能大于 CaO,则 MgO 的熔点高于 CaO。(5)①由题图可知,与 C 原子紧邻的 Ni 原子有 6 个。②c 原子的坐标参数为( 1 2,0, 1 2)。③设晶胞中 Ni 原子、 Mg 原子之间的最短距离为 apm,则晶胞棱长为 2apm,晶胞体积=( 2a×10-10)3cm3,该晶胞中 Mg 原子个数=8× 1 8=1、Ni 原子个数=6× 1 2=3、C 原子个数是 1,晶体的密度 dg·cm-3= 213 푁A ( 2푎 × 10-10)3g·cm-3,所以 a= 2 2 ×3 213 푑푁A×1010。 4.(除标明外,每空 2 分)(1)Mg(1 分)　 (1 分)　(2)平面三角形(1 分)　(3)①分子(1 分)　sp 3(1 分)　 ②极性共价键、配位键　(4)Al3+比 Mg2+电荷多,半径小　(5)① 4　②(1, 1 2, 1 2)　③ 2 2 ×3 (65 + 32) × 4 푁A × 휌 ×1010 【解析】　由 A、D 同主族且有两种常见化合物 DA2 和 DA3,可推出 A 为 O,D 为 S;由工业上电解熔融 C2A3 制 取单质 C,可推出 C 为 Al;B、E 均除最外层只有 2 个电子外,其余各层全充满,E 位于元素周期表的 ds 区,且 A、 B、C、D、E 五种元素原子序数依次增大,可推出 B 为 Mg,E 为 Zn。(1)同周期主族元素第一电离能从左到右 整体呈增大趋势,但第ⅡA 族、ⅤA 族元素的第一电离能大于其相邻元素的第一电离能,故 Mg、Al 中第一电离能 较大的是 Mg。基态 S 原子价电子排布图为 。(2)SO 2 分子的 VSEPR 模型是平面三角形。 (3)①Al2Cl6 在加热时易升华,说明其熔沸点比较低,属于分子晶体;结合 Al 2Cl6 的球棍模型可得 Al 原子与 Cl 原 子形成 4 个共价键,其杂化轨道类型为 sp3 杂化。②[Al(OH)4]-中存在的化学键有极性共价键、配位键。(4)由于 Al3+比 Mg2+电荷多,半径小,所以 AlF3 的晶格能比 MgF2 的晶格能大得多。(5)①在该晶胞中,1 个 Zn 原子与 4 个 S 原子相连,其配位数为 4。②根据晶胞结构可知 d 原子的坐标参数为(1, 1 2, 1 2)。③该晶胞中 S 和 Zn 的个数均 是 4,且该晶体的密度为 ρg·cm-3,则晶胞边长 a=3 (65 + 32) × 4 푁A × 휌 ×1010pm,两个 S 原子之间的最短距离为面对角线 长度的一半,即为 2 2 × 3 (65 + 32) × 4 N퐴 × ρ × 1010pm。 1.(1)光谱仪(1 分)　(2)分子(1 分)　正四面体形(1 分) (3)① (1 分)　②CO(1 分)　 ③N>C>Fe>K(1 分)　④DE(1 分)　(4)Π65(2 分)　sp2(2 分)　(5)10(1 分)　(6)12(1 分) 　 56 × 6 + 14 × 2 3 3 2 푎2푐푁A (2 分) 【解析】　(1)可以用光谱仪摄取铁元素的原子光谱。(2)FeCl3 的熔沸点不高,属于分子晶体,根据 VSEPR 模型, 可判断 SO2-4 的立体构型是正四面体形。(3)①N 为 7 号元素,基态 N 原子的轨道表达式为 。 ②铁氰化钾中的配体为 CN-,与 CN-互为等电子体的极性分子的化学式为 CO。③铁氰化钾中,所涉及的元素的 第一电离能由大到小的顺序为 N>C>Fe>K。④铁氰化钾中,钾离子和铁氰根离子间是离子键,C 和 N 之间存在 σ 键和 π 键,不存在氢键和金属键,故本题选 DE。(4) 中的大 π 键存在于 5 个 C 原子之间,共有 6 个电子- 13 - 参与形成大 π 键,故表示为Π65,其中 C 原子的杂化方式为 sp2。(5)羰基铁中,碳原子和铁原子之间、氧原子和碳 原子之间均存在配位键,故 1molFe(CO)5 分子中含 10mol 配位键。(6)可以根据图示正六棱柱,想象两个六棱柱 上下摞在一起,结合 Fe 构成正四面体知,距离重叠面面心的铁原子最近的铁原子有重叠面顶点的 6 个铁原子和 分别处于上、下两个六棱柱中的 3 个铁原子,共 12 个。该结构中铁原子数为 3+2× 1 2+12× 1 6=6,氮原子数为 2,则 该磁性氮化铁的晶体密度 ρ= 푚 푉= 56 × 6 + 14 × 2 푁A 3 3 2 푎2푐 g·cm-3= 56 × 6 + 14 × 2 3 3 2 푎2푐푁A g·cm-3。 2.(除标明外,每空 2 分)(1)[Ar]3d24s2(或 1s22s22p63s23p63d24s2)　3　(2)①CH3CH3(1 分)　N>O>C　共价键、 配位键　②PbCH3NH3Br3　12　③ 푀 (푎 × 10-7)3푁A 【解析】　(1)Ti 是 22 号元素,处于第四周期ⅣB 族,电子排布式为 1s 22s22p63s23p63d24s2 或[Ar]3d24s2,同周 期基态原子与其未成对电子数相同的价电子排布式为 3d84s2、4s24p2、4s24p4,为 Ni、Ge、Se3 种元素。(2)① 与 CH3NH+3 互为等电子体的一种分子为 CH3CH3;同周期主族元素,第一电离能从左至右整体呈增大趋势,但 N 的 2p 能级为半充满的稳定状态,失去第一个电子需要的能量更高,故第一电离能比其相邻元素的大,故第一电 离能 N>O>C;CH3NH+3 中含有的化学键类型有共价键和配位键。②晶胞中,CH3NH+3 数目为 8× 1 8=1,Pb2+数目为 1,Br-数目=6× 1 2=3;化学式为 PbCH3NH3Br3;CH3NH+3 位于顶角,Br-位于面心,距离 CH3NH+3 最近且距离相等的 Br-数目为 12。③晶胞质量= 푀 푁Ag;晶体密度= 푀 (푎 × 10-7)3푁A g·cm-3。 3.(1)e(2 分)　(2)四面体形(1 分)　三角锥形(1 分)　(3)sp 2(1 分)　sp3(1 分)　(4)六溴苯的范德华力比六氯苯 的强(2 分)　苯六酸含多个羧基,与水形成分子间氢键,易溶于水(2 分)　(5) 3 2 a(2 分)　 288 × 1030 푎3푁A (3 分) 【解析】　(1)处于较高能级上的电子,容易失去,a、b 所表示的 Nb 微粒失去 1 个电子所需能量较小;c、d、e 表示的 Nb 微粒分别失去 1 个电子,要克服第二、三、四电离能,故克服第四电离能所需能量最高,e 符合题意。 (2)(ClCH CH)2AsCl 中 As 原子周围存在 1 对孤电子对和 3 个成键电子对,故 As 原子与 2 个 C 原子、1 个 Cl 原子形成的 VSEPR 模型为四面体形,形成的空间构型为三角锥形。(4)二者的分子组成与结构相似,六溴苯的相 对分子质量比六氯苯的大,故范德华力比六氯苯的强,熔点比六氯苯的高。1 个苯六酸分子中含 6 个羧基,羧基与 水之间可以形成氢键,故苯六酸易溶于水。(5)O 原子之间最短的距离为体对角线长度的一半,该距离为 3 2 apm。 由晶胞图可知,该晶胞中 O 原子数为 8× 1 8+1=2,Cu 原子数为 4,故晶胞质量 m= 16 × 2 + 64 × 4 푁A g= 288 푁A g,晶胞体积 V=a3×10-30cm3,则该晶体密度 ρ= 푚 푉= 288 푎3 × 10-30 × 푁A g·cm-3= 288 × 1030 푎3푁A g·cm-3。