高中化学选修三习题附答案

试卷第 1 页 总 9 页 外 装 订 线 学校 姓名 班级 考号 内 装 订 线 第第 II 卷 非选择题 卷 非选择题 评卷人得分 一 综合题 共一 综合题 共 4 题题 每题每题 15 分分 共共 60 分分 1 金属钛 Ti 被誉为 21 世纪金属 具有良好的生物相容性 它兼具铁的高强度和铝的低密度 其单质和化合 物具有广泛的应用价值 氮化钛 Ti3N4 为金黄色晶体 由于具有令人满意的仿金效果 越来越多地成为黄金 的代替品 以 TiCl4为原料 经过一系列反应可以制得 Ti3N4和纳米 TiO2 如图 1 如图中的 M 是短周期金属元素 M 的部分电离能如下表 I1I2I3I4I5 电离能 kJ mol 1738145177331054013630 请回答下列问题 1 Ti 的基态原子外围电子排布式为 2 M 是 填元素符号 该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积 配位数为 3 纳米 TiO2是一种应用广泛的催化剂 纳米 TiO2催化的一个实例如图 2 所示 化合物甲的分子中采取 sp2方 式杂化的碳原子有 个 化合物乙中采取 sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为 4 有一种氮化钛晶体的晶胞与 NaCl 晶胞相似 如图 3 所示 该晶胞中 N Ti 之间的最近距离为 a pm 则该 氮化钛的密度为 g cm 3 NA为阿伏加德罗常数的值 只列计算式 该晶体中与 N 原子距离相 等且最近的 N 原子有 个 5 科学家通过 X 射线探明 KCl MgO CaO TiN 的晶体与 NaCl 的晶体结构相似 且知三种离子晶体的晶 格能数据如下 KCl CaO TiN 三种离子 晶体熔点由高到低的顺序 为 答案 1 3d24s2 2 Mg 12 3 7 O N C 4 12 5 TiN CaO KCl 离子晶体NaClKClCaO 晶格能 kJ mol试卷第 2 页 总 9 页 解析 本题主要考查的是物质的结构和性质 1 Ti 位于第四周期 第 IVB 族 外围电子排布为 3d24s2 故 答案为 3d24s2 2 金属 M 的第三电离能远远大于第二电离能 所以 M 应为短周期第 IIA 族元素 又因 M 可 把 Ti 置换出来 所以 M 应为 Mg 其晶体堆积模型为六方最密堆积 配位数为 12 故答案为 Mg 12 3 化合物甲的分子中采取 Sp2杂化的碳原子由苯环上的 6 个碳原子和羧基中的一个 共 7 个 根据化合物乙的结 构可知 Sp3杂化的原子有羟基中的氧 氨基中的氮 碳链上的三个碳 C N O 都位于第二周期 原子序数 递增 电负性逐渐增大 所以它们的电负性关系为 O N C 故答案为 7 O N C 4 由晶胞结构可知 N 原子位于立方体晶胞的 8 个顶点 6 个面心 而 Ti 原子位于立方体晶胞的 12 个棱中点和 1 个体心 根据均 摊法可算出该晶胞中 N 原子个数为 8 6 4 该晶胞中 Ti 原子数为 12 1 4 晶胞质量为 m 4 4 晶 胞中 N Ti 之间的最近距离为立方体边长的一半 所以立方体边长为 2a pm 则晶胞的体积 V 2a 10 10 3 cm3 所以晶体的密度 以顶点的 N 原子为例 顶点的 N 原子离面心上的 N 原子距离最近 则与顶点 N 原子同层上的有 4 个晶胞中的 4 个面心上的 N 原子 同样上层 4 个 下层 4 个 共 12 个 故答案为 12 5 由表中数据可知 离子晶体所带电荷越大 晶格能也越大 KCl 中 离子都带 1 个单位的电荷 CaO 中离子 都带 2 个单位的电荷 TiN 中离子都带 3 个单位的电荷 所以晶格能 TiN CaO KCl 而晶格能越大 离子晶 体熔点越高 所以三种离子晶体熔点由高到低的顺序为 TiN CaO KCl 故答案为 TiN CaO KCl 备注 无 2 X Y Z W R Q 为前 30 号元素 且原子序数依次增大 X 是所有元素中原子半径最小的 Y 有三个 能级 且每个能级上的电子数相等 Z 原子单电子数在同周期元素中最多 W 与 Z 同周期 第一电离能比 Z 的低 R 与 Y 同一主族 Q 的最外层只有一个电子 其他电子层电子均处于饱和状态 请回答下列问题 1 R 核外电子排布式为 2 X Y Z W 形成的有机物 YW ZX2 2中 Y Z 的杂化轨道类型分别为 离子的立体构型是 3 Y R 的最高价氧化物的沸点较高的是 填化学式 原因是 4 将 Q 单质的粉末加入到 ZX3的浓溶液中 并通入 W2 充分反应后溶液呈深蓝色 该反应的离子方程式为 5 W 和 Na 的一种离子化合物的晶胞结构如图 该离子化合物为 填化学式 Na 的配位数为 距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为 已知该晶胞的密度为 g cm3 阿伏加德罗常数为 NA 则两个最近的 W 离子间距离为 nm 用含 NA的计算式表示 试卷第 3 页 总 9 页 外 装 订 线 学校 姓名 班级 考号 内 装 订 线 答案 1 1s22s22p63s23p2 2 sp2 sp3 平面三角形 3 SiO2 SiO2为原子晶体 CO2为分子晶 体 4 2Cu 8NH3 O2 2H2O2 Cu NH3 4 2 4OH 5 Na2O 4 立方体 107 解析 本题考查物质结构综合推断题 涉及原子核外电子排布 化合物中心原子的杂化 分子空间构型 晶胞的有关计算等 X Y Z W R Q 为前 30 号元素 且原子序数依次增大 X 是所有元素中原子半径 最小的 是 H 元素 Y 有三个能级 且每个能级上的电子数相等 电子排布式为 1s22s22p2 是 C 元素 Z 原 子单电子数在同周期元素中最多 是 N 元素 W 与 Z 同周期 第一电离能比 Z 的低 原子序数比 N 大 是 O 元素 R 与 Y 同一主族 是 Si 元素 Q 的最外层只有一个电子 其他电子层电子均处于饱和状态 是 Cu 元素 1 R Si 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2 2 X Y Z W 形成的有机物 CO NH2 2中 C N 的杂化轨 道类型分别为 sp2 sp3 离子中心原子 N 孤电子对数形成 3 个 立体构型是平面三角形 3 Y R 的最高价 氧化物分别是 CO2和 SiO2 沸点较高的是 SiO2 SiO2为原子晶体 CO2为分子晶体 4 将 Q Cu 单质的粉末加 入到 ZX3 NH3 的浓溶液中 并通入 O2 充分反应后溶液呈深蓝色 生成铜氨络离子 该反应的离子方程式为 2Cu 8NH3 O2 2H2O2 Cu NH3 4 2 4OH 5 该晶胞中钠离子位于晶胞体心 有 8 个 氧离子位于顶点 和面心 分摊 4 个 所以化学式为 Na2O Na 的配位数为 4 距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成 的几何体为立方体 晶胞体积为 则两个最近的 W 离子间距离为 107 nm 备注 无 3 化学 选修 3 物质结构与性质 在元素周期表中 除稀有气体外几乎所有元素都能氢形成氢化物 1 氨气属于共价型氢化物 工业常用氨气和醋酸二氨合铜 Cu NH3 2 Ac 的混合液来吸收一氧化碳 醋酸根 CH3COO 简写为 Ac 反应方程式为 Cu NH3 2 Ac CO NH3 Cu NH3 3CO Ac 请写出基态 Cu 离子的价电子排布式 氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为 理由是 其中 NH3 应为 填 极性 或 非极性 分子 醋酸分子 CH3COOH 中的两个碳原子的杂化方式分别是 生成物 Cu NH3 3CO Ac 中所含化学键类型有 填序号 a 离子键 b 金属键 c 共价键 d 配位键 2 某离子型氢化物化学式为 XY2 晶胞结构如图所示 其中 6 个 Y 原子 用阿拉伯数字 16 标注 已知 1 2 3 4 号 Y 原子在晶胞上 下面上 则 5 6 号 Y 原子均在晶胞 填 侧面 或 内部 根据以上信息可以推知 XY2晶体的熔沸点 填 或 解析 本题考查了物质结构与性质 1 Cu 元素为 29 号元素 原子核外由 29 个电子 故基态 Cu 离子的 价电子排布式为 3d10 氨水溶液中含有 N O H 三种元素 N 原子的 2p 轨道为半充满结构 相对稳定 O 与 H 比较 O 原子核 电荷数大 非金属性强 难失电子 故第一电离能由大到小的顺序为 N O H 甲基中 C 原子形成 4 个单键 杂化轨道数目为 4 采用 sp3杂化 羧基中 C 原子形成 3 个 键 杂化轨道数 为 3 采用 sp2杂化 铜离子与氨气之间存在配位键 氨气中 N 与 H 形成共价键 Cu NH3 3CO 与 Ac 之间是离子键 故该题选 abd 2 X 位于 8 个顶点和一个体心 晶胞中一共含有 2 个 X 由化学式 XY2可知 该晶胞中含有 4 个 Y 又 1 2 3 4 号 Y 原子在晶胞的上下面上 则实际为 2 个 Y 原子 则 5 6 号 Y 原子均在晶胞内部 XY2晶体为离子晶体 固态氨为分子晶体 所以 XY2晶体的熔沸点比固态氨高 一个晶胞中含有 2 个 XY2 XY2的摩尔质量为 Mg mol 则晶胞的质量为 g 若该晶胞的边长为 anm 则晶 胞的体积为 a3 10 21cm3 晶胞的密度为 g cm3 则 a3 10 21 解得 NA 备注 无 4 如图分别是金刚石 石墨 足球烯和碳纳米管的结构示意图 图中小黑点或小黑圈均代表碳原子 1 四种物质互称为 写出碳原子的基态电子排布图 2 试比较 第一电离能 I1 C I1 N I1 O 由大到小的顺序为 3 石墨中存在的作用力有 A 共价键 B 金属键 C 氢键 D 配位键 E 分子间作用力 石墨中碳原子采取的杂化方式是 4 C 的熔沸点比 A 填 高 或 低 原因是 5 金刚石晶胞结构如下图所示 若金刚石的密度为 g cm 3 试计算碳原子的半径为 pm 用含 式 子表示 不必化简 试卷第 5 页 总 9 页 外 装 订 线 学校 姓名 班级 考号 内 装 订 线 答案 1 同素异形体 2 I1 N I1 O I1 C 3 ABE sp2 4 低 金刚石是原子晶体 而足球烯为分子晶体 5 解析 本题考查同素异形体 核外电子排布 第一电离能 杂化方式等 晶胞的结构和计算等 1 金刚石 石墨 足球烯和碳纳米管都是碳的单质 根据结构示意图可以看出它们结构都不同 所以它们互为同素异形 体 碳是 6 号元素 根据构造原理可知碳的基态电子排布图为 2 根据 元素周期律可知同一周期元素第一电离能逐渐增大 但是 N 原子的最外层处于半满结构 比较稳定 所以第 一电离能最大 所以 I1 N I1 O I1 C 3 石墨是层状结构 在同一层内碳与碳之间形成 C C 单键 是 键 而在层与层之间是通过分子间作用力相结合 所以石墨中存在的作用力是 键和分子间作用力 故选 ABE 在层内每个碳与周围三个碳形成共价键 所以碳的杂化方式为 sp2 4 A 是金刚石 原子晶体 C 是足球烯为 分子晶体 所以 C 的沸点低 5 根据图 A 及题目中的描述 根据金刚石晶胞的结构图可知 金刚石晶胞是 面心立方堆积完之后还在四个四面体里有原子 也就是说在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子 并且 相切 所以体对角线长度就是碳原子半径的 8 倍 设晶胞边长为 a 碳原子的半径为 r 即 a 8r 碳原子的 质量 又 每个晶胞中含有碳原子个数 4 8 6 8 由 得 a 2 a 8r r a 备注 无 5 已知 A B C D E F G 七种元素的核电荷数依次增大 属于元素周期表中前四周期的元素 其中 A 原子在基态时 p 轨道半充满且电负性是同族元素中最大的 D E 原子核外的 M 层中均有两个未成对电子 G 原子核外价电子数与 B 相同 其余各层均充满 B E 两元素组成化合物 B2E 的晶体为离子晶体 C F 的 原子均有三个能层 C 原子的第一至第四电离能 KJ mol 1 分别为 578 1 817 2 745 11 575 C 与 F 能形成 原子数目比为 1 3 熔点为 190 的化合物 Q 1 B 的单质晶体为体心立方堆积模型 其配位数为 E 元素的最高价氧化物分子的立体构型是 F 元素原子的核外电子排布式是 G 的高价离子与 A 的简单氢化物形成 的配离子的化学式为 2 试比较 B D 分别与 F 形成的化合物的熔点高低并说明理由 3 A G 形成某种化合物的晶胞结构如图所示 若阿伏加德罗常数为 NA 该化合物晶体的密度为 a g cm 3 其 晶胞的边长为 cm 4 在 1 01 105 Pa T1 时 气体摩尔体积为 53 4 L mol 1 实验测得 Q 的气态密度为 5 00 g L 1 则此时 Q 的 组成为 答案 1 8 平面三角形 1s22s22p63s23p5 Cu NH3 4 2 2 NaCl 的熔点高于 SiCl4 因为 NaCl 是离子晶体 SiCl4是分子晶体 3 4 Al2Cl6 试卷第 6 页 总 9 页 解析 本题考查了物质的结构和性质 A B C D E F G 七种元素的核电荷数依次增大 属于元素 周期表中前四周期的元素 其中 A 原子在基态时 p 轨道半充满且电负性是同族元素中最大的 因此 A 是 N 元 素 D E 原子核外的 M 层中均有两个未成对电子 则 D 的 M 层为 3s2 3p2 则 D 是 Si 元素 E 的 M 层为 3s2 3p4 则 E 是 S 元素 B E 两元素组成化合物 B2E 的晶体为离子晶体 所以 B 为 IA 族的金属 则 B 是钠 元素 G 原子核外最外层电子数与 B 相同 则 G 的最外层电子数为 1 其余各层均充满 且 G 的原子序数最 大 因此 G 是铜元素 C F 的原子均有三个能层 因此 C F 在第三周期 C 的逐级电离能前三个数据接近 第四电离能突变 所以易失去三个电子 为第 A 族元素 则 C 是铝元素 C 与 F 能形成原子数目比为 1 3 熔点为 190 的化合物 Q 说明 F 为 1 价 即 F 为 Cl 元素 Q 是 AlCl3 1 金属钠的单质晶体为体心 立方堆积模型 其配位数为 8 E 元素的最高价氧化物分子是三氧化硫 其中心原子 S 原子含有的孤对电子对 数为 6 3 2 0 所以三氧化硫分子的立体构型是平面三角形 根据构造原理可知 Cl 元素原子的核外电子 排布式是 1s22s22p63s23p5 G 的高价离子 Cu2 与 A 的简单氢化物 NH3形成的配离子的化学式为 Cu NH3 4 2 2 B D 分别与 F 形成的化合物分别是氯化钠和四氯化硅 因为 NaCl 是离子晶体 SiCl4是分子晶体 所 以 NaCl 的熔点高于 SiCl4 3 根据晶胞的结构可知 N 原子在顶点 含有的个数为 8 1 个 铜在棱边 含 有的个数为 12 3 个 即化学式为 Cu3N 设边长为 x cm 则 NA 1 解得 x 4 根据 M V 5 00 g L 53 4 L mol 267 g mol 是 AlCl3相对分子质量的 2 倍 所以其化学式为 Al2Cl6 备注 无 6 第四周期过渡元素 Mn Fe Ti 可与 C H O 形成多种化合物 1 下列叙述正确的是 填字母 A HCHO 与水分子间能形成氢键 B HCHO 和 CO2分子中的中心原子均采用 sp2杂化 C 苯分子中含有 6 个 键和 1 个大 键 苯是非极性分子 D CO2晶体的熔点 沸点都比二氧化硅晶体的低 2 Mn 和 Fe 的部分电离能数据如下表 元 素MnFe I1717759 I215091561 电离能 kJ mol 1 I332482957 Mn 元素价电子排布式为 气态 Mn2 再失去一个电子比气态 Fe2 再失去一个电子难 其原因是 3 铁原子核外有 种运动状态不同的电子 4 根据元素原子的外围电子排布的特征 可将元素周期表分成五个区域 其中 Ti 属于 区 试卷第 7 页 总 9 页 外 装 订 线 学校 姓名 班级 考号 内 装 订 线 5 Ti 的一种氧化物 X 其晶胞结构如图所示 则 X 的化学式为 6 电镀厂排放的废水中常含有剧毒的 CN 离子 可在 X 的催化下 先用 NaClO 将 CN 氧化成 CNO 再在 酸性条件下 CNO 继续被 NaClO 氧化成 N2和 CO2 H C N O 四种元素的电负性由小到大的顺序为 与 CNO 互为等电子体微粒的化学式为 写出一种即可 氰酸 HOCN 是一种链状分子 它与异氰酸 HNCO 互为同分异构体 其分子内各原子最外层均已达到稳定 结构 试写出氰酸的结构式 答案 1 AD 2 3d54s2 Mn2 转化为 Mn3 时 3d 能级由较稳定的 3d5半充满状态转变为不稳定的 3d4状态 或 Fe2 转化为 Fe3 时 3d 能级由不稳定的 3d6状态转变为较稳定的 3d5半充满状态 3 26 4 d 5 TiO2 6 H C N O CO2 N2O SCN N C O H 解析 本题考查了物质的结构与性质 1 甲醛中含有羟基 由于氧元素的电负性大 所以甲醛与水可以形 成氢键 故 A 正确 二氧化碳为直线型分子 中心原子 C 原子为 sp 杂化 故 B 错 苯中碳碳键含有 6 个 键 每个碳氢键含有一个 键 所以苯分子中一共含有 12 个 键和 1 个大 键 故 C 错 常温下二氧化碳为 分子晶体 二氧化硅为原子晶体 所以 CO2晶体的熔点 沸点都比二氧化硅晶体的低 故 D 正确 2 25 号元 素锰 价电子个数为 25 18 7 价电子排布为 3d54s2 Mn2 转化为 Mn3 时 3d 能级由较稳定的 3d5半充满状 态转变为不稳定的 3d4状态 而铁为 26 号元素 价电子排布为 3d64s2 Fe2 转化为 Fe3 时 3d 能级由不稳定 的 3d6状态转变为较稳定的 3d5半充满状态 故气态 Mn2 再失去一个电子比气态 Fe2 再失去一个电子难 3 铁的核外电子数是 26 则铁原子核外有 26 种运动状态不同的电子 4 区的划分来自于按照构造原理最后填 入电子的轨道名称 Ti 是 22 号元素 其价电子排布式为 3d24s2 所以 Ti 元素位于 d 区 5 根据晶胞结构可 知 氧原子位于面心处与晶胞内 Ti 原子位于顶点处和体心处 则根据均摊原理可知 结构中氧原子的个数 为 4 2 4 个 Ti 原子个数为 1 8 2 所以化学式为 TiO2 6 非金属性越强 电负性越大 因此同周 期自左向右电负性逐渐增大 则 H C N O 四种元素的电负性由小到大的顺序为 H C N O 价电子 数与原子数分别都相等的互为等电子体 则与 CNO 互为等电子体微粒的化学式为 CO2 N2O SCN 等 氰酸 HOCN 是一种链状分子 它与异氰酸 HNCO 互为同分异构体 其分子内各原子最外层均已达到稳定结 构 因此分子中 C 与 N 形成三键 其余均是单键 所以氰酸的结构式 N C O H 备注 无 试卷第 8 页 总 9 页 评卷人得分 三 推断题 共三 推断题 共 1 题题 每题每题 15 分分 共共 15 分分 7 化学 选修 3 物质结构与性质 有 A B C D E 五种原子序数依次增大的元素 原子序数均小于 30 A 的基态原子 2p 能级有 3 个单电子 C 的基态原子 2p 能级有 1 个单电子 E 原子最外层有 1 个单电子 其次外层有 3 个能级且均排满电子 D 与 E 同周期 价电子数为 2 则 1 D 的元素符号为 A 的单质分子中 键的个数为 2 B 元素的氢化物的沸