高三化学一轮复习物质结构与性质元素周期律专题训练

物质结构与性质元素周期律一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。1.含有N3-、N5+的材料Pb(N3)2、N5A.Pb属于d区元素B.基态As原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为3∶2C.N3D.基态F原子中,核外电子的空间运动状态有9种2.氨硼烷(NH3BH3)和乙烷的结构相似,含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。下列说法错误的是()A.H、B、N三种元素中,电负性最大的是NB.根据对角线规则,B、Si最高价氧化物对应的水化物均为二元酸C.氨硼烷中N采取sp3杂化,B采取sp3杂化D.NH3BH3属于分子晶体,晶体中存在的化学键有极性键和配位键3.铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}俗称赤血盐,遇Fe2+发生反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3Fe3[Fe(CN)6]2↓,生成深蓝色沉淀,常用于检验Fe2+。下列有关铁及其化合物的说法正确的是()A.Fe元素位于元素周期表的第ⅦB族B.基态Fe2+价层电子排布式为3d54s1C.铁氰化钾中提供空轨道形成配位键的是Fe3+D.若铁氰化钾受热分解产物之一的晶胞结构如图所示,则其化学式为Fe4C34.(2023湖北名校联考)联氨(NH2—NH2)是一种绿色无污染的还原剂,NH2—NH2分子可能有以下两种不同的构象,沿N—N键轴方向的投影如图所示。下列说法错误的是()A.NH2—NH2中N原子杂化方式为sp3B.实验测得NH2—NH2分子的极性很大,则其结构为构象bC.NH2—NH2的沸点高于CH3—CH3的沸点D.NH2—NH2中的键角∠N—N—H小于H2O2中的键角∠O—O—H5.化合物M可用于口腔清洁,其结构式如图所示。已知W、X、Y、Z是原子序数依次增大的前20号主族元素,W与Z、X与Y分别同主族。下列说法错误的是()Z+[]A.M与乙醇的消毒原理相同B.简单离子的半径:Y>Z>XC.元素的电负性:X>Y>WD.ZW仅含离子键,可与H2O发生反应6.叶蜡石是一种重要的化工原料,化学式为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X的离子与ZW含有相同的电子数,基态Y原子最高能层s、p能级的电子数相等。下列说法错误的是()A.简单离子半径:X<ZB.Y的最高价氧化物的水化物是弱酸C.Z、W两种元素组成的化合物中,仅含极性共价键D.X的最高价氧化物的水化物是医用胃酸中和剂的一种7.离子液体是指由体积较大的阴、阳离子组成,并且在室温或接近室温下呈液态的盐,也称为低温熔融盐。离子液体的优点有难挥发,良好的导电性,可作溶剂、电解质、催化剂等。1正丁基3甲基咪唑六氟磷酸盐是一种离子液体。结构简式如图,下列关于该物质的叙述正确的是()或A.该新型化合物含有的C、N、P元素均为sp3杂化B.1正丁基3甲基咪唑六氟磷酸盐属于含共价键的离子化合物C.有关元素的第一电离能:F>N>C>HD.该新型化合物的组成元素全部位于元素周期表p区8.(2023福建晋江期中)三氟化氯(ClF3)是极强助燃剂,能发生自耦电离:2ClF3ClF4-+ClF2+,其分子的空间结构如图,下列推测合理的是A.ClF3分子的中心原子杂化轨道类型为sp2B.ClF3与Fe反应生成FeCl2和FeF2C.ClF3分子是含有极性键的非极性分子D.BrF3比ClF3更易发生自耦电离9.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如图所示。下列叙述错误的是()A.已知H3BO3在水溶液中发生H3BO3+H2OH++[B(OH4)],则H3BO3是一元弱酸B.六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子C.NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一,1molNH4BF4含有1mol配位键D.由B2O3可制备晶体硼,晶体硼的熔点为2573K,沸点为2823K,硬度大,属于共价晶体10.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(白球代表Fe,黑球代表Mg)。储氢时,H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为anm,NA表示阿伏加德罗常数的值。已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为(12,12,0)A.晶胞中Fe与Mg的配位数均为4B.位置C点的原子坐标参数为(34C.Mg与Fe之间的最近距离为64aD.储氢后的晶体密度为416(2a×111.(2023湖南娄底模拟)上海交通大学课题组在铑催化的区域成功实现对映选择性烯丙基膦化反应,如图所示(—Ph代表苯基,—Me代表甲基)。下列叙述正确的是()A.1mol丙在催化剂作用下最多能与5molH2发生加成反应B.等物质的量的甲、丙含手性碳原子数之比为1∶2C.乙、丙分子中P原子都是采取sp3杂化D.甲能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,且原理相同12.我国科学家使用某种电解液提高了水系锌锰电池的性能。该电解液中阴离子结构如图所示,其中W、X、Y、Z为原子半径依次增大的短周期元素,且最外层电子数之和为23。下列说法正确的是()[]A.元素的非金属性:X>Z>WB.该离子中X都满足8电子稳定结构C.最高价氧化物对应水化物的酸性Y强于ZD.W单质不能通过置换反应生成X单质13.(2023山东济宁二模)一种新型层状笼目结构超导体,AxVySbz(A=Cs,Rb,K)晶体结构如图所示。下列说法错误的是()A.同周期中,未成对电子数与基态V原子相同的元素有1种B.若A为Cs原子,则晶体的化学式为CsV3Sb5C.二维笼目平面内与Sb原子距离最近的V原子有3个D.原子1的分数坐标为(0,0,0),则体心V原子的分数坐标为(1214.(2022山东卷)Cu2xSe是一种钠离子电池正极材料,充、放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法不正确的是()A.每个Cu2xSe晶胞中Cu2+个数为4xB.每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2xSe晶胞,转移电子数为8C.每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1xD.当NayCu2xSe转化为NaCuSe时,每转移(1y)mol电子,产生(1x)molCu原子二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.(12分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(2)基态铜原子的核外电子排布式为。

(3)CuO在高温时分解为O2和Cu2O,请从阳离子的结构来说明在高温时,Cu2O比CuO更稳定的原因是

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Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有个铜原子。

(4)Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子:,该配离子中含有的化学键类型有(填字母)。

A.配位键 B.极性键C.离子键 D.非极性键(5)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含molσ键。

(6)某种磁性氮化铁的结构如图所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。正六棱柱底边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁的晶体密度为g·cm3(列出计算式)。

16.(15分)卤族元素是重要的非金属元素,用途广泛。回答下列问题:(1)卤族元素位于元素周期表区,其中电负性最大的是(填元素符号)。

(2)基态氟原子核外有种运动状态不同的电子,其中含有未成对电子的轨道形状为。

(3)化合物I3AsF6为离子化合物,其中阳离子(I3+)中心原子的杂化方式为。该晶体中不含有的化学键类型为(填选项a.配位键 b.金属键c.极性键 d.非极性键(4)由钾、氧、碘三种元素构成的晶体晶胞结构如图1所示。则该晶体的化学式为,晶体中位置与K+最近且等距离的O的个数为。

(5)有“点缺陷”的NaCl晶体可导电,其结构如图2所示。有人认为:高温下有“点缺陷”的NaCl晶体能导电,是因为Na+经过一个由3个Cl组成的最小三角形窗孔(如图3所示),迁移到另一空位而造成的。已知立方体边长a=282pm,粒子半径r(Na+)=115pm,r(Cl)=167pm,则r内为,该观点(填“正确”或“错误”)。(已知:2≈1.4,3≈1.7)

17.(16分)科学工作者合成的超导材料,具有良好的应用前景。回答下列问题:(1)镍元素位于元素周期表第列,基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比为。

(2)NH3在水中的溶解度是常见气体中最大的。NH3溶于水时,大部分NH3与H2O通过氢键结合形成NH3·H2O。根据氨水的性质推知NH3·H2O的结构式为。

a.b.c.d.(3)CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是(填“极性”或“非极性”)分子。

(4)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,呈正四面体结构。Ni(CO)4易溶于下列。

a.水b.CCl4c.C6H6(苯)d.NiSO4溶液(5)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水,而甲烷、甲酸甲酯难溶于水,试解释其原因:

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(6)在某种含镁、镍、碳3种元素的超导材料晶体中,镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中有两种八面体空隙,一种完全由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子共同构成,碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中,晶胞如图所示。①该晶体的化学式为。

②完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为,由镍原子和镁原子共同构成的八面体中镍原子和镁原子的数量比为。

③若取碳原子为晶胞顶点,则镍原子位于晶胞的位置。

18.(15分)近年来,我国工程建设自主创新能力实现大跨越,尤其在新材料研究方面有重大突破,回答下列问题:(1)钛是一种性能优良的结构材料,比钢轻、比铝硬。基态钛原子的价层电子排布式为;与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有种。

(2)铁能与三氮唑(结构见图甲)形成多种配合物。①1mol三氮唑中所含σ键的物质的量为mol;碳原子杂化方式是。

②三氮唑的沸点为260℃,与之结构相似且相对分子质量接近的环戊二烯(结构见图乙)的沸点为42.5℃,前者沸点较高的原因是。

(3)碳化钨是耐高温耐磨材料。图丙为碳化钨晶体的部分结构,碳原子嵌入金属的晶格间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙化合物。①在该结构中,每个钨原子周围距离其最近的碳原子有个。

②假设该部分晶体的体积为Vcm3,碳化钨的摩尔质量为Mg·mol1,密度为dg·cm3,则阿伏加德罗常数的值NA用上述数据可表示为。

③金属镁的晶体结构与碳化钨相似,金属镁的晶胞可用图丁表示,已知镁原子的半径为rpm,晶胞高为hpm,求晶胞中镁原子的空间利用率(用化简后含字母π、r和h的代数式表示)。

参考答案1.C解析铅元素的原子序数为82,价电子排布式为6s26p2,处于元素周期表的p区,故A项错误;砷元素的原子序数为33,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,则原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为10∶15=2∶3,故B项错误;等电子体具有相同的空间结构,N3-与二氧化碳分子的原子个数都为3,价层电子数都为16,互为等电子体,二氧化碳的空间结构为直线形,则N3-的空间结构也为直线形,故C项正确;核外电子的空间运动状态与原子轨道的数目相同,氟元素的原子序数为9,电子排布式为1s22s22p5,氟原子的原子轨道数目为5,则核外电子的空间运动状态有5种2.B解析H、B、N三种元素中,N对电子吸引力最强,电负性最大,A正确;B、Si符合对角线规则,最高价氧化物对应的水化物酸性相近,但硼酸是一元酸,硅酸是二元酸,B错误;氨硼烷分子中,B、N的价层电子对数均为4,故均采取sp3杂化,C正确;NH3BH3属于分子晶体,NH3BH3分子内N和H、B和H以极性共价键结合,N和B以配位键结合,D正确。3.C解析基态Fe价层电子排布式为3d64s2,则Fe元素位于元素周期表的第Ⅷ族,A项错误;基态Fe2+价层电子排布式为3d6,B项错误;铁氰化钾中铁呈+3价,基态Fe3+价层电子排布式为3d5,提供空轨道形成配位键的是Fe3+,C项正确;由晶胞结构可知,Fe原子处于晶胞顶点,晶胞中含有8×18=1个铁原子,C原子处于棱心、面心上,晶胞中含有C原子数目为4×14+2×12=2,则其化学式为FeC4.D解析NH2—NH2中每个N原子周围均形成了3个σ键,还有一个孤电子对,价层电子对数为4,故N的杂化方式为sp3杂化,A正确;构象a的正、负电中心重合,为非极性分子,而构象b分子结构不对称,正、负电中心不重合,为极性分子,B正确;NH2—NH2中存在分子间氢键,熔、沸点更高,C正确;两种分子中,N和O均为sp3杂化,而NH2—NH2中N原子的孤电子对数为1,而H2O2中O原子的孤电子对数为2,孤电子对数越多,对成键电子的斥力越大,键角越小,D错误。5.A解析W、X、Y、Z是原子序数依次增大的前20号主族元素,W与Z、X与Y分别同主族,W形成1个共价键,X形成2个共价键,Y形成6个共价键,Z形成+1价阳离子,则W为H,X为O,Y为S,Z为K。化合物M中含有过氧键,通过氧化性消毒,与乙醇的消毒原理不同,A项错误;电子层越多离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子的半径Y>Z>X,B项正确;同主族从上到下电负性减小,同周期主族元素从左向右电负性增大,则H、O、S三种元素电负性由大到小的顺序为O>S>H,C项正确;KH为离子化合物,仅含离子键,KH与H2O反应生成H2和KOH,D项正确。6.C解析短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X是Al元素;X的离子与ZW含有相同的电子数,则W是H元素、Z是O元素;基态Y原子最高能层s、p能级的电子数相等,则Y是Si元素。电子层数相同,质子数越多半径越小,则离子半径:Al3+<O2,A正确;Si的最高价氧化物的水化物是H2SiO3,属于弱酸,B正确;O、H两种元素组成的化合物中,H2O2既含有极性共价键又含有非极性共价键,C错误;Al的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝,氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,氢氧化铝能中和胃酸,D正确。7.B解析该新型化合物中存在碳碳双键,双键碳原子采取sp2杂化,A错误;1正丁基3甲基咪唑六氟磷酸盐含有阴、阳离子,属于离子化合物,离子内部含有共价键,属于含共价键的离子化合物,B正确;H的原子半径比较小,且其1s轨道为半充满稳定结构,第一电离能反常大,有关元素的第一电离能为F>N>H>C,C错误;该新型化合物的组成元素中,H位于s区,C、N、F、P位于p区,D错误。8.D解析三氟化氯中氯原子的价层电子对数为5,杂化方式不可能为sp2杂化,A错误;由三氟化氯是极强助燃剂可知,三氟化氯与铁反应生成氯化铁和氟化铁,B错误;由图可知,三氟化氯是结构不对称的三角锥形分子,属于含有极性键的极性分子,C错误;溴元素的电负性小于氯元素,溴氟键的极性强于氯氟键,则三氟化溴比三氟化氯更易发生自耦电离,D正确。9.C解析由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3+H2OH++[B(OH4)]可知,H3BO3是一元弱酸,A正确;金刚石晶胞是立方体,碳原子的位置在顶点、面心和体内,则金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×18+6×12+4=8,则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B,B正确;NH4BF4中,NH4+中含有氮氢配位键,BF4-中含有硼氟配位键,则1molNH4BF4含有2mol配位键,C错误;共价晶体具有很高的熔、沸点和很大的硬度,晶体硼的熔点为2573K,沸点为2823K,10.C解析根据晶胞结构示意图可知,距离镁原子最近且等距的铁原子有4个,即镁原子的配位数为4,距离Fe原子最近且等距的镁原子有8个,故Fe的配位数为8,A错误;根据题中所给信息,可以推测得知,位置C点的原子坐标参数为(34,34,34),B错误;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为anm,该晶胞参数为2anm,Mg与Fe之间的最近距离为体对角线的14,则Mg与Fe之间的最近距离为64anm,C正确;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,晶胞中H2的个数为1+12×14=4,铁原子的个数为4,Mg位于体内,Mg的个数为8,储氢后的晶体化学式为FeMg2H2,根据ρ=m11.C解析丙分子含5个苯环、2个碳碳双键,1mol丙能与17molH2催化加成,A项错误;1个甲分子含2个手性碳原子,1个丙分子也含2个手性碳原子,B项错误;杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对,乙、丙分子中的P原子都形成4个σ键(没有孤电子对),都采取sp3杂化,C项正确;甲含碳碳双键,与溴发生加成反应,含醇羟基、碳碳双键,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,其原理不同,D项错误。12.B解析根据阴离子结构及题目信息可知,W为F元素,X为O元素,Y为C元素,Z为S元素,最外层电子数之和为7+6+4+6=23;同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,故元素非金属性:W>X>Z,A错误;题给离子中O均满足8电子稳定结构,B正确;最高氧化物对应水化物酸性H2SO4>H2CO3,C错误;由于F2氧化性比氧气强,故可置换出O2:2F2+2H2O4HF+O2,D错误。13.A解析V是23号元素,基态V原子价层电子排布式为3d34s2,V的未成对电子数为3,同周期元素中价电子排布式为3d74s2的Co以及价电子排布式为4s24p3的As,均与其未成对电子数相同,共2种,A错误;由晶胞图可知,Cs原子位于顶点,个数为8×18=1,V位于面上和体内,个数为12×4+1=3,Sb位于棱上和体内,个数为14×4+4=5,所以晶体的化学式为CsV3Sb5,B正确;根据该晶胞结构可知,二维笼目平面内与Sb原子距离最近的V原子有3个,C正确;由该晶胞图可知,若原子1的分数坐标为(0,0,0),则体心V原子的分数坐标为(14.C解析由Cu2xSe晶胞结构可知,位于顶点和面心的硒离子个数为8×18+6×12=4,则位于体内的铜离子和亚铜离子的个数之和为4×(2x),设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b,则a+b=4×(2x),由化合价代数和为0可得2a+b=4×2,解得a=4x,A项正确;由题意可知,Na2Se转化为Cu2xSe的电极反应式为Na2Se+(2x)Cu2eCu2xSe+2Na+,由Na2Se晶胞结构可知,每个晶胞中含有4个Na2Se,因此每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2xSe晶胞,转移电子数为8,B项正确;由题意可知,Cu2xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2xSe+e+Na+NaCuSe+(1x)Cu,由NaCuSe晶胞结构可知,位于顶点和面心的硒离子个数为8×18+6×12=4,则每个晶胞中含有4个NaCuSe,因此晶胞中0价铜的个数为(44x),C项错误;由题意可知,NayCu2xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2xSe+(1y)e+(1y)Na+NaCuSe+(1x)Cu,所以每转移(1y)mol电子,产生(1x)molCu原子,D15.答案(1)X射线衍射(2)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(3)Cu2O中Cu+的3d轨道处于全充满的稳定状态,而CuO中Cu2+的3d轨道电子排布为3d9,不稳定16(4)ABD(5)10(6)728解析(1)通过X射线衍射可区分晶体、准晶体和非晶体。(2)29号元素Cu的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(3)Cu2O晶胞中氧原子数为4×1+6×12+8×18=8,由Cu2O中Cu和O的比例可知,该晶胞中含有铜原子个数为(4)Cu2+与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成配位键;在配位体H2N—CH2—CH2—NH2中C与C之间形成非极性键;不同元素的原子之间形成极性键,所以该配离子中存在的化学键类型有配位键、极性键、非极性键。(5)羰基铁中Fe与CO形成5个配位键,属于σ键,1个CO分子中形成1个σ键,故1molFe(CO)5分子中含10molσ键。(6)题图结构单元底面为正六边形,边长为acm,底面面积为6×12×acm×32acm=33×a22cm2;结构单元的体积V=33×a22cm2×ccm=33×ca22cm3,结构单元中含有氮原子数为2,含有的铁原子数为16×12+12×2+3=6,16.答案(1)pF(2)9哑铃形(3)sp3b(4)KIO312(5)65pm错误解析(1)卤族元素位于元素周期表的p区。同主族元素从上至下非金属性逐渐减弱,所以卤族元素中电负性最大的为F。(2)基态氟原子核外有9个电子,其核外电子运动状态有9种;其中2p轨道为含有未成对电子的轨道,p轨道是哑铃形。(3)碘的价层电子对数为12×(71×21)+2=4,由于中心原子只形成2个共价键,故其有2个孤电子对,则中心原子的杂化类型为sp3杂化;I3AsF6晶体中均为非金属元素,因此不含金属键,b(4)由图1可知,I的个数为1,O的个数为6×12=3,K+个数为8×18=1,所以该晶体的化学式为KIO3;与K+最近且等距离的氧原子个数为(5)该三角形窗孔为等边三角形,三角形的边长(D)即为立方体的面对角线,其长度为2×282pm,[r(Cl)+r内]cos30°=D2,r内≈65pm,r内<115pm,17.答案(1)103∶1(2)b(3)非极性(4)bc(5)甲醛、甲醇和甲酸都是极性分子,且都能与水分子形成分子间氢键,而甲烷是非极性分子难溶于水,甲酸甲酯与水不会形成氢键(6)①MgNi3C②1∶32∶1③棱中点解析(1)Ni是28号元素,在第四周期、第Ⅷ族的第三列,则镍元素位于元素周期表的第10列;其d轨道的电子排