高中化学选修三习题附答案

第II卷（非选择题）评卷人得分、综合题：共4题每题15分共60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（Ti3N）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TiCL为原料，经过一系列反应可以制得 TisM和纳米TiO2（如图1）。 二叩唔｝ 4衲KtR图］如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：1112I3I415电离能/kJ-mol1738145177331054013630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TiOz是一种应用广泛的催化剂， 纳米TiOz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图3图3（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NTi之间的最近距离为apm,则该氮化钛的密度为gcm一3（冲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⑸科学家通过X—射线探明KCl、MgOCaOTiN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、CaOTiN三种体熔点由高到低的离子晶体数据如下：KCl、CaOTiN三种体熔点由高到低的离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJ•mol-7867153401离子晶顺序为【答案】（1）3d24s2(2)Mg12(3)7O>N>C(4)12(5)TiN>CaO>KCl【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：Mg12;(3)化合物甲的分子中采取Sp2杂化的碳原子由苯环上的6个碳原子和竣基中的一个，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、Z。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>C⑷由晶胞结构可知，N原子位于立方体晶月的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8X+6X=4,该晶胞中Ti原子数为：12X+1=4,晶胞质量为m=x4+X4=,晶胞中NTi之间的最近距离为立方体边长的一半，所以立方体边长为 2apm,则晶胞的体积V=(2ax10-10)3cm5,所以晶体的密度p==;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，Ca—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、WRQ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与丫同一主族，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(ZX)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W,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)。N3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pg-cm3,阿伏加德罗常数为N,则两个最近的W离子间距离为nm(用含p、的计算式表示)O5a+

【答案】(1)1s2【答案】(1)1s22s22P63s23p2为分子晶体；sp2、sp3;平面三角形;SiO2；SiO2为原子晶体,CO2(4)2Cu+8NH3+Q+2H2O 2[Cu(NH3》]2++4OH; (5)Na 2Q4; 立方体； X107【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af算等。X、丫、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、叱成的有机物CO(NH)2中CN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CO和SiOz,沸点较高的是SQ2；SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体；(4)将Q(Cu)单质的粉末加入到ZX(NHJ的浓溶液中，并通入Q,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+8NH+Q+2HO 2[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NaQNa+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x107nm【备注】无3.[化学一选修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)』Ac的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根CHCO漪写为Ac)。反应方程式为：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH^=[Cu(NH3)3CO]Ac①请写出基态C+离子的价电子排布式。②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NH应为(填“极性”或“非极性”)分子。③醋酸分子(CHCOOH)的两个碳原子的杂化方式分别是。④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XY,晶胞结构如图所示，其中 6个丫原子(O)用阿拉伯数字16标注。①已知1、2、3、4号丫原子在晶胞上、下面上。则5、6号丫原子均在晶胞(填“侧面”或“内部”)。②根据以上信息可以推知，XY晶体的熔沸点(填“>”"=”或“<”)固态氨的熔沸点③若该晶胞的边长为anm\密度为pg/cm3,XY的摩尔质量为Mg/mol,则阿伏加德罗常数为。【答案】（1）①3d10 ②N^O>H氮原子的2P轨道为半充满结构，相对稳定，氧与氢比较，氧原子核电荷数大，非金属性强，难失电子，极性 ③sp3sp2 ④acd （2）①内部 ②〉 ③【解析】本题考查了物质结构与性质。 （1）①Cu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。②氨水溶液中含有N>。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>Ho③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，竣基中C原子形成3个b键，杂化轨道数为3,采用sp2杂化。④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）①X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XY可知，该晶胞中含有4个Y,又1、2、3、4号丫原子在晶胞的上下面上，则实际为2个丫原子，则5、6号丫原子均在晶胞内部。②XY晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以 XY晶体的熔沸点比固态氨高。③一个晶胞中含有2个XY,XM的摩尔质量为Mg/mol,则晶胞的质量为g,若该晶胞的边长为anni,则晶胞的体积为=a3x10-21加，晶胞的密度为pg/cm3,则=a3x10-21,解得N=。【备注】无（1）四种物质互称为。写出碳原子的基态电子排布图⑵试比较：第一电离能I1（C）、IMN）、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。⑷C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 pg-cm-3,试计算碳原子的半径为pm（用含p式子表示，不必化简）【答案】⑷低(1)同素异形体:工 K 药口口【答案】⑷低(1)同素异形体:工 K 药口口EZB金刚石是原子晶体，而足球烯为分子晶体 (5)⑵Ii(N)>Ii(O)>Ii(C)(3)ABEsp2碳是6号元素，根据构造原理可知碳的基态电子排布图为:回回EL[t]]；(2)根据元素(1)金刚石、(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;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Ii(N)>Ii(O)>Ii(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，设晶月边长为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+8x+6x=8,由=,彳导a=2x, a=8r,：r=a=。【备注】无.已知：AB、CD、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； DE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、1817、2745、11575;C与F能形成原子数目比为1：3、熔点为190C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。⑵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o(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N,该化合物晶体的密度为ag-cm-3,其晶胞的边长为cm⑷在1.01X105Pa、TiC时，气体摩尔体积为 53.4L•mol-1,实验测得Q的气态密度为5.00g•L-1,则此时Q的组成为【答案】(1)8;平面三角形；is22s22p63s23p5;[Cu(NH3"2+(4)Al2Cl6(2)NaCl的熔点高于SiCl4,因为NaCl是离子晶体，(4)Al2Cl6【解析】本题考查了物质的结构和性质。 A、B、C、DE、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。RE原子核外的M层中均有两个未成对电子，则 D的M层为3s23p2,则D是Si元素。E的M层为3s23p4,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OF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WA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190c的化合物Q,说明F为-1价，即F为Cl元素，Q是A1C13。(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(6-3X2)=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CiT与A的简单氢化物NH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8X=1个。铜在棱边，含有的个数为12X=3个，即化学式为CqN。设边长为xcm,则XN=1,解得x=。(4)根据M=xV=5.00g/LX53.4L/mol=267g/mol,是AlCl3相对分子质量的=2倍，所以其化学式为A12C16O【备注】无.第四周期过渡元素MnFe、Ti可与C、K。形成多种化合物。(1)下列叙述正确的是。(填字母)HCHOT水分子间能形成氢键HCHG口CO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7t键，苯是非极性分子D.CO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电离能/kJ-mol1I171775912150915611332482957Mn元素价电子排布式为，气态MrT再失去一个电子比气态Fe"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。（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CNT氧化成CNO,再在酸性条件下CNO继续被NaClO氧化成N2和CO。①H、ON、。四种元素的电负性由小到大的顺序为。②与CNO互为等电子体微粒的化学式为（写出一种即可）。③氟酸（HOCN是一种链状分子，它与异氟酸（HNCO瓦为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氟酸的结构式。【答案】（1）AD （2）3d54s2;MnT转化为MR+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Fe"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）①!^C<NKO②CO、N2CKSCN③N=5O^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b键，每个碳氢键含有一个b键，所以苯分子中一共含有 12个b键和1个大冗键，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CO晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低， 故D正确。（2）25号元素镒，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Md+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3d24s：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 4X+2=4个，Ti原子个数为1+8X=2,所以化学式为TiO2o（6）①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HCNO四种元素的电负性由小到大的顺序为 H<C<N<O。②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 CO（N2。）、SCN等。③氟酸（HOCN尾一种链状分子，它与异氟酸（HNCO瓦为同分异构体，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，所以氟酸的结构式【备注】无评卷人得分三、推断题：共1题每题15分共15分7.—化学一一选修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