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高中化学选修三——物质结构与性质高考题&奥赛题华师11化4陈博殷

①高考题——原子结构与性质1、(2013•广东)元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如下表所示,其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸则下列判断正确的是()A.非金属性:Z<T<XB.R与Q的电子数相差26C.气态氢化物稳定性:R<T<QD.最高价氧化物的水化物的酸性:T>Q①高考题——原子结构与性质答案:BD解析:R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,R为F,由元素在周期表中的位置可知,T为Cl,Q为Br,X为S,Z为AA:Z为Ar元素,最外层为稳定结构,金属性与非金属性在同周期中最弱,同周期自左而右金属性减弱,故非金属性Z<X<T,故A错误;B:R为F元素,Q为Br元素,原子序数相差26,故B正确;C:同主族自上而下,非金属性减弱,故非金属性F>Cl>Br,非金属性越强,气态氢化物越稳定,故稳定性HF>HCl>HBr,故C错误;D:同主族自上而下,非金属性减弱,故非金属性Cl>Br,非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,故酸性:T>Q,故D正确;①高考题——原子结构与性质2、(2012•广东)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是()A.原子半径:Z>Y>XB.气态氢化物的稳定性:R>WC.WX3和水反应形成的化合物是离子化合物D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

①高考题——原子结构与性质答案:BD解析:为短周期元素,有两种元素既有+4价,又有-4价,故前一种元素为碳,后一种元素为硅,故R为Si元素,X的化合价为-2价,没有正化合价,故X为O元素,Y的化合价为+1价,处于ⅠA族,原子序数大于O元素,故Y为Na元素,Z为+3价,为Al元素,W的化合价为+6、-2价,故W为S元素

A:同周期随原子序数增大,原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径Na>Al>O,即Y>Z>X,故A错误;

B:虽然非金属性S>Si,但SiH4的分解温度比H2S高,较稳定,故B正确;

C:SO3与H2O化合生成H2SO4,H2SO4是共价化合物,故C错误;

D:NaOH与Al(OH)3能发生反应:NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,故D正确;①高考题——原子结构与性质3、(2011•广东)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲和乙形成的气态氢化物的水溶液呈碱性,乙位于第VA族,甲和丙同主族,丁的最外层电子数和电子层数相等,则正确的是()A.原子半径:丙>丁>乙B.单质的还原性:丁>丙>甲C.甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物D.乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应①高考题——原子结构与性质答案:BD解析:短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲和乙形成的气态氢化物的水溶液呈碱性,乙位于第VA族,则甲为H元素,乙为N元素,形成的化学物为氨气,甲和丙同主族,则丙为Na元素,丁的最外层电子数和电子层数相等,应为Al元素A:Na与Al位于第三周期,原子半径Na>Al,N位于第二周期,原子半径Na>Al>N,故A正确;

B:Na的金属性比Al强,对应单质的还原性Na>Al,故B错误;

C:Na对应的氧化物为离子化合物,故C错误;

D:Al(OH)3为两性氢氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应,所以乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应,故D正确.

①高考题——原子结构与性质4、(2011•海南)四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示,其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍.

请回答下列问题:

(1)元素Z位于周期表中第

周期,

族;

(2)这些元素的氢化物中,水溶液碱性最强的是

(写化学式);

(3)XW2的电子式为

(4)Y的最高价氧化物的化学式为

(5)W和Y形成的一种二元化合物具有色温效应,其相对分子质量在170~190之间,且W的质量分数约70%.该化合物的化学为

①高考题——原子结构与性质解析&答案(1)Z为P,原子核外有3个电子层,最外层电子数为5,应位于周期表第三周期第ⅤA族,故答案为:三;ⅤA;

(2)这些元素的氢化物中,水溶液碱性最强NH3,故答案为:NH3

(3)XW2为CS2,为共价化合物,S和C之间存在S=C键,和CO2结构相似,电子式为

,故答案为;

(4)Y为N元素,最高化合价为+5价,则对应的氧化物为N2O5,故答案为:N2O5;

(5)Y为N元素,W为S元素,形成的化合物中S的质量分数为70%,则S和N原子个数比为1:1,其相对分子质量在170~190之间,设化学式为(SN)x,当x=4时,(32+14)×4=184,满足相对分子质量在170~190之间,故答案为:S4N4.

:②高考题——分子结构与性质5、(2012•上海)PH3一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P-H键键能比N-H键键能低.下列判断错误的是()A.PH3分子呈三角锥形B.PH3分子是极性分子C.PH3沸点低于NH3沸点,因为P-H键键能低D.PH3分子稳定性低于NH3分子,因为N-H键键能高②高考题——分子结构与性质答案:C解析:本题考查空间结构、氢键、键能与性质关系等,比较基础,注意C选项中常见具有氢键的物质

A:PH3分子结构和NH3相似,NH3是三角锥型,故PH3也是三角锥型,故A正确;

B:PH3分子结构是三角锥型,正负电荷重心不重合,为极性分子,故B正确;

C:NH3分子之间存在氢键,PH3分子之间为范德华力,氢键作用比范德华力强,故NH3沸点比PH3高,故C错误;

D:P-H键键能比N-H键键能低,故N-H更稳定,化学键越稳定,分子越稳定,故D正确;

②高考题——分子结构与性质6、(2012•江苏)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO).

(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2

和Mn(NO3)2

溶液中加入Na2CO3

溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4.

①Mn2+基态的电子排布式可表示为

②NO3-的空间构型是(用文字描述)

(2)在铜锰氧化物的催化下,CO

被氧化为CO2,HCHO

被氧化为CO2

和H2O.

①根据等电子体原理,CO

分子的结构式为②H2O

分子中O

原子轨道的杂化类型为③1mol

CO2

中含有的σ键数目为(3)向CuSO4

溶液中加入过量NaOH

溶液可生成[Cu

(OH)4]2-不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为②高考题——分子结构与性质答案:1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5);平面三角形;C≡O;sp3

;2×6.02×1023个(或2mol);解析:

(1)①Mn的原子序数为25,根据能量最低原理可写出Mn的基态原子的电子排布式,进而可确定Mn2+基态的电子排布式;

②利用加成电子对互斥模型判断;

(2)①根据N2与CO为等电子体,结合等电子体结构相似判断;

②根据中心原子形成的δ键和孤电子对数判断杂化类型;

③据CO2的结构式O=C=O判断;

(3)[Cu(OH)4]2-中与Cu2+与4个OH-形成配位键.②高考题——分子结构与性质7、(2011•安徽)科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示).已知该分子中N-N-N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是()A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键B.分子中四个氧原子共平面C.该物质既有氧化性又有还原性D.15.2g该物质含有6.02×1022个原子②高考题——分子结构与性质答案:BD解析:根据信息中该分子中N-N-N键角都是108.1°及N(NO2)3的结构应与氨气相同,则分子中四个氮原子不共平面,利用元素的化合价来分析其性质,利用是否同种元素之间形成共用电子对来分析极性键.

A:N(NO2)3是一种共价化合物,N、O原子之间形成的化学键是极性键,故A错误;

B:根据题干信息知该分子中N-N-N键角都是108.1°,推知分子中4个氮原子在空间呈四面体型,所以分子中四个氧原子不可能共平面,故B错误;

C:该分子中的氮元素为+3价,+3价氮既有氧化性又有还原性,故C正确;

D:N(NO2)3的相对分子质量为152,15.2gN(NO2)3为0.1mol,该物质的分子中所含原子为1NA即6.02×1023个原子,故D错误.②高考题——分子结构与性质8、(2011•山东)氧是地壳中含量最多的元素

(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为

个.

(2)H2O分子内O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为

,沸点比

高,原因是

(3)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用

杂化H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大,原因是

(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,已知CaO的密度为ag•cm-3,NA表示阿伏家的罗常数,则CaO晶胞的体积为

cm3.

②高考题——分子结构与性质解析&答案(1)氧元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,4个电子在三个轨道中排布,故未成对电子数为2个,故答案为:2;

(2)共价键的键能大于氢键的作用力,氢键的作用力还大于范德华力,故H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、分子间的范德华力;含分子间氢键的物质的沸点大于分子内氢键物质的沸点,因此原因是前者易形成分子间氢键,后者易形成分子内氢键.

故答案为:O-H键、氢键、范德华力;

形成分子内氢键,而

形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大;

②高考题——分子结构与性质(3)H3O+价层电子对模型为四面体,氧原子采取sp3杂化.

H2O中O原子有两对孤对电子,H3O+中O原子有一对孤对电子,因为孤电子对间的排斥力>孤电子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力,导致H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大.故答案为:sp3;H2O中O原子有两对孤对电子,H3O+中O原子有一对孤对电子,排斥力较小

③高考题——晶体结构与性质9、(2010•湖北)下列判断错误的是()A.熔点:Si3N4>NaCl>SiI4B.沸点:NH3>PH3>AsH3C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4D.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3③高考题——晶体结构与性质答案&解析A、Si3N4为原子晶体,NaCl为离子晶体,SiI4为分子晶体,一般来说,不同晶体的熔点高低按照原子晶体>离子晶体>分子晶体的顺序,故有Si3N4>NaCl>SiI4,故A正确;

B、NH3含有氢键,沸点最高,PH3和AsH3不含氢键,沸点的高点取决于二者的相对分子质量大小,相对分子质量越大,沸点越高,应为AsH3>PH3,故顺序为NH3>AsH3>PH3,故B错误;

C、元素的非金属性越强,其对应的最高价氧化物的水化物的酸性就越强,由于非金属性Cl>S>P,所以最高价氧化物的水化物的酸性的强弱顺序为:HClO4>H2SO4>H3PO4,故C正确;

D、元素的金属性越强,其对应的最高价氧化物的水化物的碱性就越强,由于金属性Na>Mg>Al,所以最高价氧化物的水化物的碱性的强弱顺序为:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故D正确.③高考题——晶体结构与性质10、(2009•广东)铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂.

(1)Cu位于元素周期表第I

B族.Cu2+的核外电子排布式为(2)右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,可确定该晶胞中阴离子的个数为(3)胆矾CuSO4•5H2O可写成[Cu(H2O4)]SO4•H2O,其结构示意图如下:

③高考题——晶体结构与性质下列说法正确的是()

A.在上述结构示意图中,所有氧原子都采用sp3杂化

B.在上述结构示意图中,存在配位键、共价键和离子键

C.胆矾是分子晶体,分子间存在氢键

D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去

(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子.已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是(5)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因

③高考题——晶体结构与性质答案&解析(1)Cu(电子排布式为:[Ar]3d104s1)Cu2+的过程中,参与反应的电子是最外层的4s及3d上各一个电子,故Cu2+离子的电子排布式是为:[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9,答案为:[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9;

(2)从图中可以看出阴离子在晶胞有四类:顶点(8个)、棱上(4个)、面上(2个)、体心(1个),根据立方体的分摊法,可知该晶胞中阴离子数目为:8×1/8+4×1/4+2×1/2+1=4故答案为:4;(3)A.在上述结构示意图中,所有氧原子都是饱和氧原子,所以都采用sp3杂化,故A正确;

B.在上述结构示意图中,存在O→Cu配位键,H-O、S-O共价键和Cu、O离子键,故B正确;

C.胆矾是五水硫酸铜,胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的,属于离子晶体,故C错误;③高考题——晶体结构与性质D.由于胆矾晶体中水两类,一类是形成配体的水分子,一类是形成氢键的水分子,结合上有着不同,因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物,故D正确.

(4)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以NH3中共用电子对偏向N,而在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子。故答案为:F的电负性比N大,N-F成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子(5)由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高.

故答案为:高;Cu2O与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带的电荷数也相同,但O2-半径比S2-半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高.

③高考题——晶体结构与性质11、(2008•海南)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的()A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8Y12

③高考题——晶体结构与性质答案&解析Z处于晶胞中心的原子被一个晶胞占有,X处于顶点上的原子被8个晶胞占有,Y处于棱上的原子被4个晶胞占有,故晶胞中含有Z原子的数目为1、含有X原子的数目为8×1/8=1、含有Y原子的数目为12×1/4==3,所以Z、X、Y的原子个数比是1:1:3,所以其化学式为ZXY3,

故选A③高考题——晶体结构与性质12、(2010•湖北)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A.最小的环上,有3个Si原子和3个O原子B.最小的环上,Si和O原子数之比为1:2C.最小的环上,有6个Si原子和6个O原子D.存在四面体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶角③高考题——晶体结构与性质根据二氧化硅晶体中结构单元判断硅、氧原子的位置关系,二氧化硅的最小环上含有6的氧原子和6个硅原子,据此分析解答.解析&答案:A.最小的环上,有6个Si原子和6个O原子,故A错误;

B.最小的环上,有6个Si原子和6个O原子,所以最小的环上碳氧原子数之比为1:1,故B错误;

C.最小的环上,有6个Si原子和6个O原子,故C正确;

D.二氧化硅晶体中存在四面体结构单元,每个硅原子能构成四个共价键,每个氧原子能形成2个共价键,Si处于中心,O处于4个顶角,故D错误.

故选C.③高考题——晶体结构与性质13、(2009•上海)在通常条件下,下列各组物质的性质排列正确的是()A.熔点:CO2>KCl>SiO2B.水溶性:HCl>H2S>SO2C.沸点:乙烷>戊烷>丁烷D.热稳定性:HF>H2O>NH3③高考题——晶体结构与性质解析&答案A.不同晶体的熔点:原子晶体>离子晶体>分子晶体,则SiO2>KCl>CO2,故A错误;

B.H2S微溶于水,而HCl和SO2都易溶于水,故B错误;

C.相对分子质量越大,分子间作用力越大,则烷烃的沸点越高,则有戊烷>丁烷>乙烷,故C错误;

D.非金属性:F>O>N,元素的非金属性越强,氢化物的稳定性越大,则热稳定性:HF>H2O>NH3,故D正确.

故选D.

③高考题——晶体结构与性质14、(2011•四川)下列推论正确的()A.SiH4的沸点高于CH4,可推测PH3的沸点高于NH3B.NH4+为正四面体,可推测出PH4+也为正四面体结构C.CO2晶体是分子晶体,可推测SiO2晶体也是分子晶体D.C2H6是碳链为直线型的非极性分子,可推测C3H8也是碳链为直线型的非极性分子③高考题——晶体结构与性质解析&答案A、SiH4和CH4都属于分子晶体,影响分子晶体的沸点高低的因素是分子间作用力的大小,相对分子质量越大,分子间作用力越大,NH3分子间存在氢键,沸点反常偏高大于PH3,故A错误;

B、N、P是同主族元素,形成的离子NH4+和PH4+结构类似都是正四面体构型,故B正确;

C、CO2是分子晶体,而SiO2是原子晶体,故C错误;

D、C2H6中两个-CH3对称,是非极性分子,而C3H8是锯齿形结构,是极性分子,故D错误;

故选B.④奥赛题——原子结构与性质15、(2013广东省赛)已知X、Y、Z均为主族元素,Z元素的核电荷数比Y的小8;X原子最外层只有1个电子;Y原子的M电子层有2个未成对电子;Z原子的最外层p轨道上有一对成对电子。则由这三种元素组成的化合物的化学式可能为()。A.X4YZ4B.X2YZ3C.XYZ4D.X2Y2Z3解析:由Y原子的M电子层有2个未成对电子,可知Y为Si或S,由Z元素的核电荷数比Y的小8,最外层p轨道上有一对成对电子,可知Y为S,Z为O。X原子最外层只有1个电子,可能为H、Li、Na,YZ3可以为SO32-、2Z3可以为S2O32-答案:BD④奥赛题——原子结构与性质16、(2012广东省赛)2005年1月,美国科学家宣布,发现了铝的“超级原子”结构——Al13和Al14。已知这类“超级原子”最外层电子数之和为40时处于相对稳定状态。下列说法中,正确的是()A.Al13与Al14互为同位素B.Al13中Al原子间通过离子键结合C.Al14最外层电子数之和为42,性质与ⅡA族元素原子的相似D.Al13和Al14都具有较强的还原性,容易失去电子生成阳离子答案:C

解析:Al13与Al14互为同素异形体,原子间以共价键结合。Al13与ⅦA族元素相似,

Al14与ⅡA族元素相似。Al13最外3*

13

=

39,

现在要40

1个。所以得到一个为﹣1价,同理Al14容易得到两个电子。答案:C④奥赛题——原子结构与性质④奥赛题——原子结构与性质17、(2011广东省赛)下列有关氢化物的说法中,正确的是()A.酸性强弱:HF>HCl>HBr>HIB.热稳定性顺序:SiH4>CH4>NH3

C.氢化镁的电子式为:D.等物质的量的D2O与H2O所含质子数相等解析:酸性强弱:HF<HCl<HBr<HI;N、C同周期,N在右边,所以NH3稳定性大于CH4;C、Si同主族,C在上方,故CH4的稳定性大于SiH4。氢化镁的电子式为答案:D⑤奥赛题——分子结构与性质18、(2013全国竞赛省级赛区)Bi2Cl82-离子中铋原子的配位数为5,配体呈四角锥型分布,画出该离子的结构并指出Bi原子的杂化轨道类型。答案:铋原子的配位数为5,Cl只有8个,固有两个Cl被两个Bi共用Bi2Cl82-的结构:Bi原子的杂化轨道类型:sp3d2⑤奥赛题——分子结构与性质19、(2010全国竞赛省级赛区)写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:[(C6H5)IF5]

(C6H5)2Xe[I(C6H5)2]+解析:[(C6H5)IF5]-:孤电子对数=(7+1-5-1)/2=1,杂化轨道数=1+5+1=7,杂化类型为sp3d3杂化;(C6H5)2Xe:孤电子对数=(8-2)/2=3,杂化轨道数=3+2=5,杂化类型为sp3d杂化;[I(C6H5)2]+孤电子对数=(7-1-2)/2=2,杂化轨道数=2+2=4,杂化类型为sp3杂化答案:⑤奥赛题——分子结构与性质20、(2009全国竞赛省级赛区)(1)分别画出BF3和N(CH3)3的分子构型,指出中心原子的杂化轨道类型。

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