2023高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-第26講-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)基礎(chǔ)考向題組訓(xùn)練

第26講-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的基礎(chǔ)考向1．（2021全國乙卷35題）過渡金屬元素鉻（Cr）是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：（1）對于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是（填標(biāo)號）。A．軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為［Ar]3d54s1B．4s電子能量較高，總是在比3s電子的地方運(yùn)動(dòng)C．電負(fù)性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大（2）三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。［Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供電子對形成配位鍵的原子是，中心離子的配位數(shù)為。（3）［Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的健角如圖所示。PH3中P的雜化類型是。NH3的沸點(diǎn)比PH3的，原因是。H2O的鍵角小于NH3的，分析原因。（4）在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于頂角位置的是原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為％（列出計(jì)算表達(dá)式）。2．（2021廣東20題）很多含巰基（－SH）的有機(jī)化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如，解毒劑化合物I可與氧化汞生成化合物II。（1）基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為。（2）H2S、CH4、H2O的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)?。?）汞的原子序數(shù)為80，位于元素周期表第周期第IIB族。（4）化合物Ⅲ也是一種汞解毒劑?；衔铫羰且环N強(qiáng)酸。下列說法正確的有。A．在I中S原子采取sp3雜化B．在II中S元素的電負(fù)性最大C．在Ⅲ中C－C－C鍵角是180°D．在Ⅲ中存在離子鍵與共價(jià)鍵E．在Ⅳ中硫氧鍵的鍵能均相等（5）汞解毒劑的水溶性好，有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒?；衔颕與化合物Ⅲ相比，水溶性較好的是。（6）理論計(jì)算預(yù)測，由汞（Hg）、鍺（Ge）、銻（Sb）形成的一種新物質(zhì)X為潛在的拓?fù)浣^緣體材料。X的晶體可視為Ge晶體（晶胞如圖a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。①圖b為Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一種單元結(jié)構(gòu)，它不是晶胞單元，理由是。②圖c為X的晶胞，X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為；該晶胞中粒子個(gè)數(shù)比Hg:Ge:Sb＝。③設(shè)X的最簡式的式量為Mr，則X晶體的密度為g/cm3（列出算式）。3．（2021福建卷14題）ZnGeP2和KTiOPO4都是非線性光學(xué)晶體材料，在激光技術(shù)方面有廣泛用途?；卮鹣铝袉栴}：（1）基態(tài)Ge原子的價(jià)電子排布式為。（2）O、P、K、Zn按電負(fù)性由大到小的順序排列為。（3）H2O、PH3、KH按熔點(diǎn)由高到低的順序排列為，熔點(diǎn)差異的原因：。（4）以Zn為頂點(diǎn)的ZnGeP2晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①Zn的配位數(shù)為。②以Ge為頂點(diǎn)的晶胞中，Zn原子位于。4．（2021重慶卷18題）單晶邊緣納米催化劑技術(shù)為工業(yè)上有效利用二氧化碳提供了一條經(jīng)濟(jì)可行的途徑，其中單晶氧化鎂負(fù)載鎳催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的抗積碳和抗燒結(jié)性能。（1）基態(tài)鎳原子的核外電子排布式為。（2）氧化鎂載體及鎳催化反應(yīng)中涉及到CH4、CO2和CH3OH等物質(zhì)。元素Mg、O和C的第一電離能由小到大排序?yàn)?；在上述三種物質(zhì)的分子中碳原子雜化類型不同于其他兩種的是，立體構(gòu)型為正四面體的分子是，三種物質(zhì)中沸點(diǎn)最高的是CH3OH，其原因是。（3）Ni與CO在60~80℃時(shí)反應(yīng)生成Ni(CO)4氣體，在Ni(CO)4分子中與Ni形成配位鍵的原子是，Ni(CO)4晶體類型是。（4）已知MgO具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知MgO晶胞邊長為0.42nm，則MgO的密度為g·cm－3(保留小數(shù)點(diǎn)后一位）；相鄰Mg2＋之間的最短距離為nm（已知＝1.414，＝1.732；結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位），每個(gè)Mg2＋周圍具有該距離的Mg2＋個(gè)數(shù)為。5．（2020山東17題）CdSnAs2是一種高遷移率的新型熱電材料，回答下列問題：（1）Sn為ⅣA族元素，單質(zhì)Sn與干燥Cl2反應(yīng)生成SnCl4。常溫常壓下SnCl4為無色液體，SnCl4空間構(gòu)型為，其固體的晶體類型為。（2）NH3、PH3、AsH3的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋ㄌ罨瘜W(xué)式，下同），還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?，鍵角由大到小的順序?yàn)?。?）含有多個(gè)配位原子的配體與同一中心離子（或原子）通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2＋配合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有mol，該螯合物中N的雜化方式有種。（4）以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。四方晶系CdSnAs2的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，晶胞棱邊夾角均為90°，晶胞中部分原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)如下表所示。坐標(biāo)原子xyzCd000Sn000.5As0.250.250.125一個(gè)晶胞中有個(gè)Sn，找出距離Cd(0,0,0)最近的Sn（用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示）。CdSnAs2晶體中與單個(gè)Sn鍵合的As有個(gè)。6．（2020海南19題）氫氣的生產(chǎn)、存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的核心。目前較成熟的生產(chǎn)、存儲(chǔ)路線之一為：利用CH3OH和H2O在某Cu/Zn-Al催化劑存在下生產(chǎn)H2，H2與Mg在一定條件下制得儲(chǔ)氫物質(zhì)X?；卮饐栴}：（1）Al在周期表中的位置?；鶓B(tài)Zn的價(jià)層電子排布式。（2）水分子中氧原子的雜化軌道類型為。（3）鍵能是衡量共價(jià)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)之一。CH3OH鍵參數(shù)中有種鍵能數(shù)據(jù)。CH3OH可以與水以任意比例互溶的原因是。（4）X的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（晶胞參數(shù)：α＝β＝γ＝90°，a＝b＝450.25pm），密度為1.4g.cm－3，H－的配位數(shù)為，X的儲(chǔ)氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，c＝pm（列出計(jì)算式即可）。第26講-物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的基礎(chǔ)考向答案及解析1．【答案】（1）AC（2）N、O、Cl6 （3）sp3雜化高N的電負(fù)性比P強(qiáng)，NH3分子間能形成氫鍵，故NH3的沸點(diǎn)比PH3的高NH3分子中含有1個(gè)孤電子對，H2O分子中含有2個(gè)孤電子對，孤電子對間的斥力大于成鍵電子對間的斥力，故H2O的鍵角小于NH3。（4）Al?！窘馕觥浚?）A項(xiàng)，Cr是26號元素，依據(jù)能量最低原理，其核外電子排布應(yīng)為［Ar]3d54s1，正確；B項(xiàng)，應(yīng)注意人們是根據(jù)電子的能量差異和主要運(yùn)動(dòng)區(qū)域的不同進(jìn)行電子層和原子軌道的劃分，并不代表所有的4s電子一定都比3s電子離核更遠(yuǎn)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，Cr與K同周期，按照同周期從左到右電負(fù)性逐漸增大的規(guī)律，Cr的電負(fù)性比鉀高，原子對鍵合電子的吸引力比鉀大，正確。本題正確答案為AC。（2）［Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中，Cr3＋是中心離子，NH3、H2O、Cl－是配體，故提供電子對形成配位鍵的原子是N、O、Cl，中心離子的配位數(shù)為6。 （3）根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，PH3中P的雜化類型是sp3雜化；N的電負(fù)性比P強(qiáng)，NH3分子間能形成氫鍵，故NH3的沸點(diǎn)比PH3的高；NH3分子中含有1個(gè)孤電子對，H2O分子中含有2個(gè)孤電子對，孤電子對間的斥力大于成鍵電子對間的斥力，故H2O的鍵角小于NH3。（4）通過觀察晶胞結(jié)構(gòu)，1個(gè)晶胞中共有9個(gè)黑球，其中8個(gè)位于頂點(diǎn)，1個(gè)位于體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中平均占有黑球數(shù)目為＝2；1個(gè)晶胞中共有10個(gè)白球，其中8個(gè)位于棱上，2個(gè)位于體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中平均占有白球數(shù)目為＝4。因此根據(jù)化學(xué)式AlCr2可知黑球代表Al，白球代表Cr。所以處于頂角位置的是Al原子。1個(gè)鋁原子的體積為πr3Al，1個(gè)鉻原子的體積為πr3Cr，則1個(gè)晶胞中金屬原子的總體積為2×πr3Al＋4×πr3Cr。1個(gè)晶胞的體積為a2c，則金屬原子空間占有率為。2．【答案】（1）3s23p4（2）H2O＞H2S＞CH4（3）六（4）AD（5）化合物Ⅲ（6）①晶胞是晶體微觀空間結(jié)構(gòu)里的一個(gè)基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，所有晶胞的形狀及其內(nèi)部原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列（包括取向）是完全相同的，所以晶胞的結(jié)構(gòu)應(yīng)是對稱的，圖b結(jié)構(gòu)不對稱，且由圖c可知，圖b中Sb、Hg原子取代位置除圖b外還有其他形式，故不是晶胞單元。②41:1:2③【解析】（1）基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為3s23p4。（2）H2S、CH4、H2O中由于H2O分子間存在氫鍵，其沸點(diǎn)最高；H2S比CH4相對分子質(zhì)量大，故H2S分子間存在的范德華力強(qiáng)，沸點(diǎn)高，故）H2S、CH4、H2O的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)镠2O＞H2S＞CH4。（3）根據(jù)汞的原子序數(shù)為80進(jìn)行分析，位于元素周期表第六周期第IIB族。（4）A項(xiàng)，根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，I中S原子采取sp3雜化，正確；B項(xiàng)，II中的元素為C、H、O、S、Hg，根據(jù)元素周期律及其所屬元素類型，電負(fù)性最大的元素為O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，Ⅲ中C原子采取sp3雜化，故C－C－C鍵角不能是180°，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)Ⅲ的組成和結(jié)構(gòu)，Ⅲ屬于鹽，與Na＋之間存在離子鍵，內(nèi)部C與H、C與C、C與S、S與H、S與O之間存在共價(jià)鍵，正確；E項(xiàng)，Ⅳ中硫氧之間形成的共價(jià)鍵有兩種：S＝O和S－O，故在Ⅳ中硫氧鍵的鍵能均相等是錯(cuò)誤的。本題正確答案選AD。（5）化合物Ⅲ屬于鈉鹽，水溶性較好。（6）①晶胞是晶體微觀空間結(jié)構(gòu)里的一個(gè)基本單元，在它的上下左右前后無隙并置地排列著無數(shù)晶胞，所有晶胞的形狀及其內(nèi)部原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列（包括取向）是完全相同的，所以晶胞的結(jié)構(gòu)應(yīng)是對稱的，圖b結(jié)構(gòu)不對稱，且由圖c可知，圖b中Sb、Hg原子取代位置除圖b外還有其他形式，故不是晶胞單元。②以底面上的Hg為研究對象，一個(gè)晶胞中與Hg最近的Sb的數(shù)目為2，與底面對稱的晶胞中也有2個(gè)與Hg距離最近的Sb，故X的晶體中與Hg距離最近的Sb的數(shù)目為4。從圖c可以看出，1個(gè)晶胞中有13個(gè)Ge原子，其中有8個(gè)位于頂點(diǎn)，4個(gè)位于面上，1個(gè)位于體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中平均占有Ge原子數(shù)目為＝4；1個(gè)晶胞中有10個(gè)Hg原子，其中有4個(gè)位于棱上，6個(gè)位于面上，則1個(gè)晶胞中平均占有Hg原子數(shù)目為＝4；1個(gè)晶胞中有8個(gè)Sb原子，均位于體內(nèi)，則1個(gè)晶胞中平均占有Sb原子數(shù)目為8。故Hg:Ge:Sb＝1:1:2。③根據(jù)②可知，1個(gè)晶胞中平均占有Ge原子數(shù)目為4、平均占有Hg原子數(shù)目為4、平均占有Sb原子數(shù)目為8，故1mol晶胞的質(zhì)量為4Mrg。根據(jù)圖c可知，1mol晶胞的體積這NAx2y×10－21cm3，則該晶體的密度＝g.cm－3。3．【答案】（1）4s24p2。（2）O＞P＞Zn＞K（3）KH＞H2O＞PH3KH屬于離子晶體，H2O、PH3屬于分子晶體，H2O分子間存在氫鍵，故熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镵H＞H2O＞PH3。（4）①4②棱和面【解析】（1）Ge位于元素周期表中第四周期ⅣA族，基態(tài)Ge原子的價(jià)電子排布式為4s24p2。（2）O、P為非金屬元素，K、Zn為同周期金屬元素，根據(jù)元素周期表中電負(fù)性的遞變規(guī)律，電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞P＞Zn＞K。（3）KH屬于離子晶體，H2O、PH3屬于分子晶體，H2O分子間存在氫鍵，故熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镵H＞H2O＞PH3。（4）①以晶胞中體心的Zn原子做為研究對象，與之相連的P原子有4個(gè)，故Zn的配位數(shù)為8。②根據(jù)晶胞的對稱性，以Ge為頂點(diǎn)的晶胞中，有4個(gè)Zn原子位于棱上，6個(gè)Zn原子位于面上。4．【答案】（1）1s22s22p63s23p63d84s2（2）Mg＜C＜OCO2CH4CH4、CO2和CH3OH均為分子晶體，但由于CH3OH分子間存在氫鍵，導(dǎo)致CH3OH沸點(diǎn)最高。（3）Ｃ分子晶體 （4）3.60.3012【解析】（1）鎳為28號元素，基態(tài)鎳原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2。（2）根據(jù)Mg、O和C在元素周期表中的位置的第一電離能的變化規(guī)律，第一電離能由小到大排序?yàn)镸g＜C＜O。CH4中碳原子雜化類型為sp3雜化、CO2中碳原子雜化類型為sp雜化、CH3OH中碳原子雜化類型為sp3雜化，故在上述三種物質(zhì)的分子中碳原子雜化類型不同于其他兩種的是CO2，立體構(gòu)型為正四面體的分子是CH4。CH4、CO2和CH3OH均為分子晶體，但由于CH3OH分子間存在氫鍵，導(dǎo)致CH3OH沸點(diǎn)最高。（3）CO分子中C和O均含有孤電子對，但O的電負(fù)性大于C，不容易給出電子，故CO做配體時(shí)，由碳原子提供孤電子對形成配位鍵。根據(jù)題目信息，Ni(CO)4屬于分子，在60~80℃時(shí)為氣體，故Ni(CO)4屬于分子晶體。 （4）觀察MgO的晶體結(jié)構(gòu)，1個(gè)晶胞中有8個(gè)O2－位于頂點(diǎn)，6個(gè)O2－位于面心，平均占有O2－數(shù)目為＝4；1個(gè)晶胞中有12個(gè)Mg2＋位于棱心，1個(gè)Mg2＋位于體心，平均占有Mg2＋數(shù)目為＝4，故1mol晶胞的質(zhì)量為4×(24＋16)＝160g。1mol晶胞的體積為NA×(0.42×10－7cm)3＝4.23NA×10－24cm3，所以MgO的密度為＝3.6g·cm－3。 通過觀察MgO的晶體結(jié)構(gòu)，相鄰Mg2＋之間的最短距離應(yīng)為位于體心的Mg2＋與位于棱心的Mg2＋間的距離，為nm＝0.30nm，以位于體心的Mg2＋為研究對象，周圍具有該距離的Mg2＋個(gè)數(shù)為12個(gè)。5．【答案】（1）正四面體分子晶體（2）NH3＞AsH3＞PH3AsH3＞PH3＞NH3NH3＞PH3＞AsH3（3）61（4）4(0.5,0.5,0)和(0.5,0,0.25)4【解析】（1）根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，SnCl4中的Sn原子采用sp3雜化方式，其分子空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)。SnCl4屬于共價(jià)化合物，常溫常壓下SnCl4為無色液體，故SnCl4固體為分子晶體。（2）NH3、PH3、AsH3均屬于分子晶體，其中NH3分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高；PH3與AsH3結(jié)構(gòu)相似，但PH3相對分子質(zhì)量小，分子間的范德華力弱，沸點(diǎn)低，故沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镹H3＞AsH3＞PH3。N、P、As在元素周期表中位于同一主族，非金屬性逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的還原性逐漸增強(qiáng)，故還原性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)锳sH3＞PH3＞NH3。當(dāng)中心原子種類不同（同主族），但雜化類型相同，且配原子相同時(shí)，中心原子的電負(fù)性越大，成鍵電子對更靠近中心原子，成鍵電子對間的斥力更大，鍵角更大。同主族元素，從上到下電負(fù)性減弱，即N、P、As電負(fù)性減弱，因此鍵角由大到小的順序?yàn)镹H3＞PH3＞AsH3。（3）通過觀察配合物的結(jié)構(gòu)，1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有6mol。根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，圖中①處的N原子為sp3雜化，②③④⑤⑥處的N原子為sp2雜化。（4）根據(jù)圖示的