2021年高考化学三轮复习：物质结构与性质

物质结构与性质

1.下列有关描述不正确的是

A.用杂化轨道理论解释CH,的正四面体空间构型

B.用周期律与周期表解释反应2C+SiOJ®_2C0t+Si

2----------

c.用平衡移动原理解释钟乳石的形成过程

D.用洪特规则解释Fe＞与Fe＞稳定性

【答案】B

4-1x4_

【解析】A.CH中C的价层电子对数=4+c3,采用sp3杂化，因此CH为正四面体，

424

可以用杂化轨道理论解释CH的正四面体空间构型，故A正确；B.上述反应能发生反应是

4

因为产物中有气体CO生成，使平衡向右移动，不能用周期律与周期表解释，故B错误；C.钟

乳石的形成过程中的主要化学反应为CaCO+HO+CO^Ca(HCO),在温度较低，二氧化碳

32232

浓度较大时使得反应①的平衡正向移动，使得岩石中的碳酸钙溶解，在温度较高时反应①的

平衡逆向移动，又生成碳酸钙沉淀，如此往复，形成钟乳石，可以用平衡移动原理解释钟乳

石的形成过程，故C正确；I).铁原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63dMs2,Fez+的电子排

布式为Is22s22P63s23P必小，Fes+的电子排布式为Is22s22P63s23P63d”根据洪特规则，3d5中的

5个电子排布在5个轨道中，为半充满结构，均为稳定，因此稳定性Fe2，＜Fe»,可以用洪特

规则解释Fez+与Fe3♦稳定性，故D正确；故选B。

2.下列说法中正确的是

A.HF、HC1、HBr的热稳定性与熔沸点均依次减小

B.N、0、F的电负性和第一电离能均依次增大

C.F-、Cl-、I-的还原性和水解程度均依次越大

D.NaCl、KC1、CsCl的晶格能和熔点均依次减小

【答案】D

【解析】A.HF、HC1、HBr的热稳定性依次减小，但是，由于HF分子间存在氢键，故

其熔沸点最高，A不正确；B.N、0、F的电负性依次增大，但是，由于N的2P轨道是较稳

定的半充满状态，故其第一电离能高于0,B不正确；C.F-、Cl-、I-的还原性依次越大，

但是，只有F-能够水解，C不正确；D.NaCLKC1、CsCl均为离子晶体，由于其阳离

子半径依次增大，其离子键的强度依次减小，故其晶格能和熔点均依次减小，D正确。综上

所述，相关说法中正确的是D。

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3.BF与一定量的水形成(110)・BF,一定条件下(HO)•BF可发生如图转化，下列说法中

3223223

正确的是

FrF'■

c婚化(279.2K)„urAu_f

H式)…H—O-B-F，结晶一r时吁HO-Br-F

HFLF

A.(HO)•BF熔化后得到的物质属于离子晶体

223

B.(H0)•BF分子间存在着配位键和氢键

223

C.BF是仅含极性共价键的非极性分子

3

D.基态B原子核外电子的空间运动状态有5种

【答案】C

【解析】A.从题干给定的转化可以看出，(HO)・BF熔化后得到的物质为

223

*F­

+

£H3O]HO-&-F,虽然其由阴、阳离子构成，但其为液体，故其不属于离子晶体，

,F.

故A不正确；B.(HO)・BF分子间的H0与H0之间形成氢键，分子中0原子提供孤电子对，

22322

B原子提供空轨道，0与B原子之间存在配位键，但分子间不存在配位键，故B错误；C.BF

3

采用的是spz杂化类型，空间构型为平面三角形，结构对称，是仅含B-F极性共价键的非极

性分子，故C正确；D.基态B原子核外电子排布式为Is22s?2pi,占据的原子轨道为3个，

其空间运动状态应有3种，故D错误；答案选C。

4.短周期元素X、Y、Z原子序数依次增大，X元素基态原子有2个未成对电子，丫元素基态

原子的核外P电子数比s电子数少1个，Z的一种超原子Z.具有40个价电子，下列说法错

误的是()

A.XO,的空间构型为平面三角形

B.简单离子半径：Y<Z

C.Y。；中心原子的杂化方式为sp2杂化

D.化合物ZY的结构与X的某种单质的结构相似

【答案】B

【解析】X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，Z的一种超原子Z”具有40个价电子，

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40-1C

则Z的价电子数为不-=3个，Z为A1元素，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少

1个，Y为N元素，X元素基态原子有2个未成对电子，X为C元素。

.4+2-3x2.

A.C02的中心原子的价电子对数为3+---=3,不含孤电子对•，采用sp,杂化，空间

32

构型为平面三角形，A选项正确；B.N3与AL-的核外电子层数相同，而N的核电荷数小于

5+l-3x2G

AL则离子半径：NQAlm,B选项错误；C.N0的中心原子的价电子对数为o3+---=3,

32

不含孤电子对，采用SP2杂化，C选项正确；D.化合物ZY为A1N,是原子晶体，属于类金

刚石氮化物，与C的单质金刚石结构相似，D选项正确；答案选B。

5.硫代硫酸钠(NaS0)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式为：

223

AgBr+2Na,S.,0=Nat[Ag(S0()+NaBr。下列说法正确的是

A.基态Br原子中电子的空间运动状态有35种

B.[Ag(SO)N-中含有离子键、共价键、配位键

232

C.S02-中心原子S的杂化方式为SP3

23

D.非金属元素S、0、Br中电负性最大的是Br

【答案】C

【解析】A.Br为35号元素,核外电子排布式为Is22s22P63sz3P63dH>4s24P5,其内层轨道全部

占满，共占据14个轨道，4s能级一个轨道全部占满，4P能级3个轨道也占满，所以共有

14+1+3=18种空间运动状态的电子，故A错误；B.[Ag(Sp?》中存在Ag，和S,O：之间的配

位键，S原子和0原子之间的共价键，但不存在离子键，故B错误；C.SO2-与S02.原子总

234

数相同，价电子总数相同，所以中心S原子的杂化方式相同，S02.中心S原子价层电子对数

4

为4+6+2；二3,所以为sp3杂化，故C正确；D.非金属性越强，元素的电负性越大，非

金属性0最强，所以电负性最大的是0元素，故D错误；故答案为C。

6.X、Y、Z、IV是短周期同一周期的主族元素，原子序数依次增大；基态X的价电子轨道表

示式为向[?[且口'Z最外层电子数是其次外层电子数的3倍；四种元素与锂组成的

化合物结构如图(箭头表示配位键)。下列说法正确的是

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A.四种元素中第一电离能最大的是Z

B.Y和Z形成的化合物常温下均易溶于水

C.X的最高价氧化物的水化物是一种强酸

D.Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点：前者高于后者

【答案】D

【解析】根据题干中，基态x的价电子轨道表示式为向用肯口，Z最外层电子数是其次

外层电子数的3倍，推出Z是0,又原子序数依次增大，故X是B,在根据四种元素与锂组

成的化合物中Y原子周围形成了四个化学键，故Y是C,再根据X、Y、Z、W是短周期同一

周期的主族元素，故W为F。

A.根据同一周期从左往右第一电离能呈增大趋势，第H与HI、V与VI反常，故四种元素

AAAA

中第一电离能最大的是肌故A错误；B.Y和Z形成的化合物有CO和CO,常温下均难溶于

2

水，故B错误；C.X的最高价氧化物的水化物即硼酸，是弱酸，故C错误；I）.Z和W分别

与氢元素形成的10电子化合物分别为H0和HF,由于H0分子中的0原子能与周围H0分子

222

中的两个H原子生成两个氢键，HF分子中的F原子只能形成一个氢键，一般氢键越多，熔

沸点越高，所以H0熔沸点高，故D正确；本题答案为：D

2

7.三氟化硼乙醛络合物［BFjOlCH、）,］是一种有机催化剂，测定其中BF、的含量时涉及

的反应为2BF+6HO+3Ca（NO）—3CaF+2HBO+6HNO.下列说法错误的是

32322333

（）

A.BFO（CH）中B的杂化方式是sp2

3252

B.NO；的空间构型为平面三角形

C.&0、H,BO：均可形成分子间氢键

D.CaF^晶体中每个Ca2+周围有8个F-

【答案】A

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BFO（CH,）,中B原子采用sp3杂化（

【解析】A.H、BC）3中B为Sp2杂

化’故A错误；B.N。芳心原子价层电子对数"〒=3,N原子上无孤对电子，空间

构型为平面三角形，故B正确；C.和3BO3中均存在0-H,分子间可形成氢键，故

C正确；D.在萤石结构中，Ca2+的配位数为8,F-的配位数为4,故D正确；故答案选A。

8.下面的排序不正确的是（）

A.金属Cu中Cu原子堆积方式为面心立方最密堆积，每个Cu原子的配位数均为12

B.晶体的熔点：SiOCCl>P>S0

442

C.酸性:HC10>HC10>HC10

43

D.晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI

【答案】B

【解析】A.在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层

上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，

对于铜原子也是如此，选项A不符合题意；B.一般来说晶体的熔点：原子晶体>离子晶体

>分子晶体，碳化硅为原子晶体，故熔点最高，白磷常温下为固体，四氯化碳为液体，二氧

化硫为气体，则晶体的熔点SiC>P>CC1>S0,选项B符合题意；C.同一种元素的含

442

氧酸，非羟基氧越多，酸性越强;HC10、HC10、HC10非羟基氧分别为3、2、0故酸性顺序

■13

为：HC10>HC10X1C10,选项C不符合题意；D、离子半径F-CClYBr-CI，故离子

43

键强度NaF>NaCl>NaBr>NaI,故晶格能NaF>NaCl>NaBr>NaI,选项D不符合题意；答

案选B。

9.天然硅酸盐组成复杂，其阴离子基本结构单元大多是叫四面体。在

【答案】C

【解析】如图结构所示，将左边结构补全会形成两个环，被两个环共用的氧原子左边有7

个，右边有7个共14个，独立成个体的氧原子共有10个（上边有5个，下边有5个），同时

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每个环都有独立的硅原子，则Si：0=(4+4X0.5)：(14X0.5+10)=6：17,这样，每个环所

包含的0有17个硅有6个，再根据Si+4,0-2的化合价，其结构式的通式为(Si0)小-，

617n

C正确；答案为C。

10.下列关于物质结构的命题中，错误的项数有()

①CHfOOH分子中碳原子的杂化类型有SP2和spa两种

②元素Ge位于周期表第四周期IVA族，核外电子排布式为[Ar]4s24P2,属于p区

③非极性分子往往具有高度对称性，如BF、PCI、HO、C0这样的分子

35222

④NaO、NaO、NaHSO晶体中的阴、阳离子个数比均为1：2

2224

⑤Cu(0H)是一种蓝色絮状沉淀，既能溶于硝酸、也能溶于氨水，是两性氢氧化物

2

⑥氨水中大部分NH与H0以氢键(用“一.”表示)结合成NH・H0分子，根据氨水的性质

3232

H

可知NH•H0的结构式可记为：H4…11-<>

32II

HH

⑦HF沸点高于HCL是因为HC1共价键键能小于HF

⑧可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键

A.4项B.5项C.6项D.7项

【答案】B

【解析】①甲基中，碳原子价层电子对个数=。键个数+孤电子对个数=4+0=4,所以为spa杂

化，-COOH中，碳原子价层电子对个数=3+0=3,形成3个。键，无孤对电子，采取spz杂化，

①正确；②Ge位于第四周期IVA族,Ge为32号元素，原子核外电子排布式为[Ar]3出。4sMp2,

属于P区元素，②错误；③HQ结构不对称，属于极性分子，③错误；

④NaO每有2个Na+,就有1个02r阴阳离子个数比为1：2,NaO每有2个Na,,就有1个

222

02-,阴阳离子个数比为1：2,NaHSO晶体中为Na•和HSO.,阴阳离子个数比为1：1,④

244

错误；⑤Cu(OH)属于碱能溶于硝酸，但Cu(OH)能溶于氨水，是因为Cu(OH)和氨水反应生

222

成络合离子，属于络合反应，Cu(OH).,无两性，⑤错误；⑥氢键应形成于X-H-Y形式中，X、

Y必须是N、0,F元素之一，这样NH•!!0的结构式有两种可能：HN-'H-O-IKHN-H'-'OH,

32322

由于NH•H0可电离出NH+和OH,前者合理，⑥正确；⑦HF和HC1属于分子晶体，由于

324

HF中存在H—F…H这样的相互作用，即氢键，使得HF沸点高于HC1,⑦错误：⑧0可以形

成氢键，因此可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键，⑧正确；综上所述，共5项错误，

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答案选B。

11.亚铁氟化钾(K[Fe(CN)])双称黄血盐，用于检验Fe3r也用作实验的防结剂。检验三价

46

铁发生的反应为：K[Fe(CN)]+FeCl=KFe[Fe(CN)]I(滕氏蓝)+3KCl,回答问题:

1636

(1)基态Fe3+电子填充的最高能级符号为。

(2)K[Fe(CN)]中的作用力除离子键和共价键外，还有。含有12mol。键的

16

KFe[Fe(CN)]的物质的量为___________mol。

6

(3)黄血盐中N原子的杂化方式为;C、N、O的第一电离能由大到小的排序为,

与CN互为等电子体的分子是,离子是o

(4)Fe、Na、K的晶体结构如图所示。

①钠的熔点比钾更高，原因是。

②Fe原子半径是rem,阿伏加德罗常数为N、，铁的相对原子质量为a,则铁单质的密度是

g/cm3o

【答案】(l)3d(2)配位键1(3)spN>O>CN,C：(4)①K和Na的

3^a

价电子数相同，但Na原子半径小于K原子半径，所以Na金属键更强，熔点更高②点一

32Nrs

A

【解析】(l)Fe原子核外有26个电子，失去3e得到Fes+,基态Fe3+的核外电子排布式为

Is22s22P63s23P63d$或[Ar]3d力电子填充的最高能级为3d,故答案为：3d；

(2)K[Fe(CN)]是离子化合物，存在离子键，其中Fe(CN)4含有共价键和配位键，即化学键

466

为离子键、配位键和共价键；1个Fe(CN)4-中含有6个配位键，CN■中含有C三N,1个C三N

6

中含有1个。键、2个兀键，即1个Fe(CN)4-中含有12个。键，所以含有12mol。键的

6

K[Fe(CN)的物质的量为Imol,故答案为：配位键；1；

-I6

,.4+1-1X3

(3)CN■中中心原子C的价层电子对数=1+--——=2,即CN在JVSEPR模型为直线型，

采用sp杂化；同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但是第HA族、

第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以C、N、0第一电离能大小顺序为N>O>C；

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CN含有2个原子，价电子数为10,与CN互为等电子体的分子有氮气，离子有C：,故答案

为：sp杂化；N>O>C；N；C2-；

22

(4)①K和Na都为金属晶体，Li原子半径小于Na原子半径，对核外电子的吸引能力更强，

金属键更强，熔点更高；故答案为：K和Na的价电子数相同，但Na原子半径小于K原子半

径，所以Na金属键更强，熔点更高；

4r64r3

②设晶胞的边长为x,则4r=J^x,则*=用1cm，晶胞体积V=x3cm3=wiCBP,该晶胞

2a

12mN

中Fe原子数为8乂不+1=2,1n(晶胞)=卅=三一义的晶胞密度P=▽=64；3g/ctn^

ON

A邛

3擀

故答案为:

32Nr332Nr3

12.铝、锌、铁在人类生产和生活中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题:

(1)Fez，电子排布式为，Zn的基态原子能级最高的电子的电子云轮廓图形状为。

(2)已知A1的第一电离能为578kJ,molMg的第一电离能为740kJ,moli,请解释Mg

的第一电离能比Al大的原因一。

(3)Zn2,可形成[Zn(NH)]SO络合物，lmol[Zn(NH)上配离子中含。键mol,其阴离子中

36436

心原子的杂化方式是一，叫的沸点高于PHM原因是」

(4)已知Zn*等过渡元素离子形成的水合离子的颜色如下表所示：

离子SC3+CeFe2・Zn21

水合离子的颜色无色绿色浅绿色无色

请根据原子结构推测Sc"、Zn”的水合离子为无色的原因：_。

(5)FeCl中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl的结构式为

33

,其中Fe的配位数为

(6)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图所示。六棱柱底边边长为xcm,高为

ycm,N为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为—g-cnw(列出计算式即可)。

A

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司1司2

【答案】(1)[Ar]3d6球型

(2)Mg的电子排布式为[Ne]3s2,Al的电子排布式为[Ne]3s23pI,镁的3s处于全满

状态，较稳定不易失去一个电子，铝的最外层为3p—易失去一个电子形成稳定结构

(3)24spa氨分子之间形成分子间氢键

(4)3d轨道上没有未成对电子(或3d轨道全空或全满状态)

(6x56+14x2)

【解析】(1)铁为26号元素，基态原子电子排布式为[Ar]3d64s2,所以Fez电子排布式为

[Ar]3dZn为30号元素，基态原子能级最高的电子为4s上的2个电子，所有电子云轮廓

图形状为球形，故答案为：[Ar]3d6球形；

(2)Mg的电子排布式为[Ne]3s2,Al的电子排布式为[Ne]3s23p>,镁的3s处于全满状态，

较稳定，不易失去一个电子，铝的最外层为3p.,易失去一个电子形成稳定结构，所以A1原

子的第一电离能比Mg大，故答案为：Mg的电子排布式为[Ne]3s2,Al的电子排布式为

[Ne]3s23pi,镁的3s处于全满状态，较稳定不易失去一个电子，铝的最外层为3p—易失

去一个电子形成稳定结构；

(3)[Zn(NH?J2♦中每个N原子形成3个氮氢。键，与Zn?+形成1个配位键，配位键也属

于。键，所以Imol该离子中。键为24mo1；阴离子为SO2-，根据价层电子对互斥理论，

4

，(6-4?2+2)，

其中心原子$的价电子对为4+-----------=4对，所以中心S为sp3杂化。NH分子中N

Z3

原子的电负性强，原子半径小，使得N—H键的极性增强而表现一定的电性，分子之间能够

形成氢键，而PH分子中P半径大，电负性小，则不能形成分子间氢键，只存在范德华力，

3

氢键的作用力强于范德华力，所以沸点NH,大于PH」故答案为：24spa氨分子之间形成

分子间氢键；

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（4）Scs*的外围电子排布式为[Ar]3do、Cm的外围电子排布式为[Ar]3d3、Fez.电子排布式

为[Ar]3d6、Zn?，的外围电子排布式为[Ar]3dM对比四种离子的外围电子排布式可知，其

水合离子的颜色与3d轨道上的单电子有关，故答案为：3d轨道上没有未成对电子（或3d轨

道全空或全满状态）；

（5）Fe能够提供空轨道，而C1能够提供孤电子对，故FeCl分子双聚时可形成配位键。

3

由常见A1C1的双聚分子的结构可知FeCl的双聚分子的结构式为，其中Fe的

33（J，Y

配位数为4,故答案为：4；

c<Y/xci

（6）由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算：

六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的铁原子

为12x-+2x-+3xl=6N原子位于六棱柱内部，所以该六棱柱中的氮原子为2个，

62

（6x56+14x2）

该结构的质量为-----N-------8,该六棱柱的底面为正六边形，边长为xcm,底面的面

A

积为6个边长为xcm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积

为6芯/加,高为ycm,所以体积为6xJ5x2ycm3。所以密度为：

44

(6x56+14x2)(6x56+14x2)

p二巴二——尸三——，故答案为：——华一

*6乂¥乂”加3

13.中科院大学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展，该研究中涉及的物质有

Ni-BaH/AlFe-KO-AlCs—Ru/MgO等，相关研究成果发表于《自然

能源》上.

请回答下列问题：

（1）基态Fe原子的外围电子排布式为,Cs元素位于周期表中

的______区。

（2）元素的第一电离能：MgAl（填“>”或“<”）。H、N、0元素的电负性由大到小

的顺序为（用元素符号表示）。

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（3）NH分子中中心原子的杂化方式为，其空间立体构型为，与NH

33

互为等电子体的粒子是（填粒子符号，任写一种）

（4）已知MgO的熔点为2852℃,CaO的熔点为2572℃,MgO的熔点高于CaO的原因是

（5）研究发现，只含Ni、Mg和C三种元素的晶体也具有超导性，该晶体的晶胞结构如图所

示:

“11

②已知该晶胞中a原子的坐标参数为（1,0,0）,b原子的坐标参数为（］,2，0）,则c原子

的坐标参数为o

③已知该晶体的密度为Pg/ciw,阿伏伽德罗常数的值为N，则晶胞中Ni原子、Mg原子

A

之间的最短距离为cm。

【答案】（1）3d64s2；s；（2）>；0>N>H；（3）sp3；三角锥形；

H3O+等；（4）二者属于离子晶体，Mg2+的半径小于Ca2+,MgO的晶格能大于CaO；

⑸①6；②弓，叱）；③《酒,

【解析】（1）基态Fe原子的核电荷数是26,所以核外也应该有26个运动状态不同的电子。

基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2；Cs元素属于碱金属元素第6周期第IA族，位于

周期表中的s区，故答案为：3d64s2；s；

（2）元素的第一电离能与元素的金属性有关，但Mg的最外层为全充满状态，电子能量最低，

所以第一电离能Mg>Al.元素的电负性与元素的非金属性变化规律相似，故H、N、0元素

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的电负性由大到小的顺序为0>N>H,故答案为：>;0>N>H:

（3）NH,分子是由极性共价键所形成的极性分子，N原子杂化后的4个sp，轨道中，有一

个杂化轨道已经有了一对成对电子不能再结合H原子，只能利用另外3个spa轨道上的3个

单电子结合3个H原子形成三个N-N键，而孤对电子对这三个键有较强的排斥作用，所以

NH,分子构型为三角锥型，其中心原子的杂化方式为sp3杂化；NH3为io电子分子，所以

等电子体是H,O+,故答案为：sP3；三角锥形；H3O+等