四物质结构与性质-2022届新高考化学一轮复习非选择题规范解题训练

2022届新高考化学一轮复习非选择题规范解题

训练

(4)物质结构与性质

1.为了纪念元素周期表诞生150周年，联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。

(1)碑化线(GaAs)是优良的半导体材料，基态As原子的价电子排布式为,电负

性：Ga(填“大于”或“小于"，下同)As,第一电离能：AsSeo

⑵有机铁肥三硝酸六尿素合铁(III),化学式为［Fe(H2NCONH2)6］(NO3)3。

①尿素分子中C原子的杂化方式是。

②根据价层电子对互斥理论推测NO］的空间构型为。

⑶Cu2c122co2耳。是一种配合物，其结构如图甲所示：

OCClco

\/\/

CuCu

/\/\

H,OClOH2

甲

①与CO互为等电子体的阴离子是(写出一种)。

②用“一”标出图甲中的配位键。

(4)钙钛矿(主要成分是CaTiC^)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高。CaTiCX,的晶胞

为立方晶胞，结构如图所示:

则与A距离最近且相等的X有个，M的坐标是；若晶胞参数是

rpm,名为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是g/cn?。

2.我国科学家在二氧化钠(CeO2)稳定的钉(Ru)簇多相催化剂界面酸碱催化的研究中取得了新

进展：实现了在无酸添加条件下，以低碳分子为原料，一步高效催化转化生成新的C—C键和C—0

键，如CH30H+CH2=CH2+CO->CH3CH2COOCH3。

(1)已知基态锦原子价层电子排布式为4P5』6s2。锦原子失去(填能级符号)上

的电子而形成Ce?+,锌原子N能层上电子共有种能量状态，与氧元素相邻(左右及

正下方)的四种元素第一电离能由大到小的顺序为。

(2)丙酸甲酯中碳原子的杂化轨道类型为，上述反应式中涉及的有机物属

于平面分子的是；甲醇能与水以任意比例互溶的主要原因是

(3)与乙烷相比，乙烯的化学性质很活泼，其原因是。

(4)钉的一种氧化物的晶胞结构如图所示，则①处原子的坐标为,该氧化物化学

式为,若该氧化物的摩尔质量Mg/mol,阿伏加德罗常数的数值为,则晶体密

度为(列出计算式)。

3.近年来，我国科学工作者经过不断探索，发现将钳(Pt)以原子级分散在面心立方结构的碳化铝

(a-MoC)上制备的催化剂可用于甲醇的液相重整，可实现氢气的低温制备和存储。回答下列问题:

(1)已知基态销原子的价层电子排布式为5d96d,则基态伯原子0能层的电子的运动状态共

有;化学反应中钳原子优先失去(填能级符

号)上的电子。在钻以原子级分散的过程中需要克服(填作用力类型)。

(2)反应CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)中，含有极性键的非极性分子

是；(填化学式)；CH30H中碳、氧原子的杂化轨道类型分别

是;水分子的立体构型是。已知常温常压下H?。

的沸点是100℃,CHQH的沸点是64.7℃,导致这种差异的主要原因是

(3)碳化铝具有耐高温、耐磨等性质，则其晶体类型是-铝与硫形成的

某种化合物X的晶体有类似于石墨的层状结构，其单层结构如图1所示，则X晶体中金属原子个数

所占的百分数为；X的摩氏硬度为主要原因可能

是。

(4)钳的一种氧化物的晶胞结构如图2所示。若晶胞参数为apm、bpm,则该氧化物的密度

为gvm-3(用NA表示阿伏力口德罗常数的值)。

用2

4.锂离子电池正极的常用材料有LiCoO?、LiNiO?、LiFePC)4等。回答下列问题：

(1)基态锂原子核外电子的空间运动状态有种；基态Ni?+核外电子排布式为

(2)LiFePC>4中各主族元素的电负性大小顺序为；PO；中磷原子的杂化方式为

LiFePOa属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐。

由n个磷氧四面体形成的一类磷酸根离子(片段如图1所示)的通式为(用n

代表磷原子数)；1mol该类磷酸根离子中，。键的数目为(义为阿伏加德

罗常数的值)。

{£?•磷原子

0找原子

图1

(3)已知r(Fe2+)为62pm,为66pm。在隔绝空气条件下分别加热FeCU,和CoCO；,实

验测得FeCO,的分解温度低于COCO3，原因是。

(4)氧化保晶胞如图2所示，晶胞边长为anm,晶胞中。2.位于Ni?+所形成的正八面体的体心，

该正八面体的边长为nm。氧离子和保离子(均看成球体，其半径分别为xpm、ypm)

在二维平面里可形成“单层分子”，其最小重复结构单元在空间呈长方体(如图3所示)，则离子

在长方体内的空间利用率为(用含x、y的代数式表示)。

5.我国汉代器物上用的颜料被称为“中国紫”、“中国蓝”，直到近年来人们才研究出来其成分分

别为BaCuSiQi。、BaCuSizC^。合成''中国蓝"、“中国紫”的原料有BaCC^、Ci^OH)2cO3和SiO2。

回答下列问题：

(1)基态Ci?+核外有种不同运动状态的电子，有个能级。

(2)Ba、Cu、Si、。四种元素中第一电离能最大的是=

(3)如图为晶态二氧化硅和非晶态二氧化硅X-衍射粉末图谱，表示晶态二氧化硅图谱的

是(填“A”或"B”)o

2051°3035

(4)现代文物分析发现“中国蓝”中含有微量硫元素。若硫元素来自一种阴离子是正四面体结构

的天然领矿，则最可能的钢矿的主要成分的化学式是。

(5)合成“中国蓝”的原料中用CaCOs代替BaCOs，可以得到“埃及蓝”。热分解温度

(填“高于”“低于”或“等于")BaCO,,请解释原因

(6)Si。？晶体的晶胞结构如图所示，晶胞中有个Si原子；已知Si。？晶体的密度为

dg.cnr3,阿状加德罗常数的值为名，则晶胞中最近的两个硅原子间的距离为nm(列式表

示)。

6.黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是工业炼铜的主要原料。回答下列问题：

(1)CuFeS2中的铁元素以二价铁的形式存在，基态Fe2+的价电子排布图为。

(2)高温下灼烧黄铜矿，CuFeS?发生的反应之一为：

高温

2CuFeS2+7O2-------CuSO4+CuO+Fe2O3+3SO2。

①在灼烧过程中产生了绿色火焰，这是因为(填字母)。

A.铜元素原子的电子从基态跃迁至激发态时发出绿色的光

B.铜元素原子的电子从激发态跃迁至基态时发出绿色的光

C.硫元素原子的电子从基态跃迁至激发态时发出绿色的光

D.铁元素原子的电子从激发态跃迁至基态时发出绿色的光

②SO?属于极性分子，与SO2互为等电子体的由短周期元素组成的分子是;请用物质

结构相关知识解释SO2属于极性分子的原因_______________o

③SO1中S原子的杂化轨道类型是。

(3)CuFeS2的晶胞如图所示，已知晶胞参数a=Z?=0.524nm,1号和2号原子间距离为0.366nm。

CuFeS2的晶胞中每个Fe原子周围距离最近的S原子有个；若用NA表示阿伏加德罗常

数的值，则晶体密度为ggmr3(列式即可)。

7.前四周期元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，X、Y、Z位于短周期，基态X、Z原子的最

外层电子数等于电子层数的2倍，短周期基态原子中Y的未成对电子数最多且其单质在常温常压

下呈气态，基态R原子的3d、4s能级上共填充7个电子，W的氢氧化物在空气中由白色变成灰绿

色，最终变为红褐色。请回答下列问题：

(1)基态W原子的价层电子排布式为

(2)R和W的第一电离能、第二电离能和第三电离能的数据如下：

元素-1-1-1

4/(kJ,mol)I2/(kJ•mol)I3/(kJ•mol)

R717.31509.93248

W762.51561.92953

/3(R)>Z3(W)的主要原因是__________________________

(3)X、Y、Z分别与氧元素组成的酸根离子中，中心原子采用sp2杂化且没有(任写

两种，填离子符号)；立体构型呈三角锥形的是(填离子符号)。

⑷(XY)?分子中每个原子最外层均达到8电子结构。ImoKXY)?分子含molJi键。

据报道，科学家合成了一种熔点和硬度均超过金刚石的材料，化学式类型

是，构成该晶体的微粒间的作用力类型是。

(5)[W(XY)6『中W和XY两种微粒之间的化学键类型为,该化学键能够形成

的原因是o

(6)Y和W组成的一种晶胞如图所示(白球代表肌黑球代表Y)。已知该晶体密度为dg.cnr3,

六棱柱底边长为xcm,即代表阿伏加德罗常数的值，则该六棱柱的高

为cm(只列出计算式)。

8.回答下列问题：

(1)Mo处于第五周期VIB族，其基态价电子排布式是,其电子占据的最高能层

符号是o

(2)第VA族元素N和P,其中PCL能形成一种离子型晶体，该晶体中两种离子的空间构型分别为

正四面体和正八面体，则该晶体的阳离子和阴离子分别为;但是不存在NCL，其

原因是O

(3)乙二胺NH2-CH2-CH2-NH2可以与Cu形成配合物

[CU(NH2-CH2-CH2-NH2)2Cl2]ci-HC1-2H2O,其配离子结构如图所示，中心离子的配位数

为,配合物晶体中可能存在的化学键有

C.非极性共价键D.配位键

E.氢键F.金属键

(4)有机物咪嗖其结构为，Imol咪嗖中。键个数为.,咪嗖分子中存在的“离

域五键”可表示为.□【多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平

行的P轨道，则P轨道电子可在多个原子间运动，形成“离域口键”(或大m键)。大口键可用n；

表示，其中小根分别代表参与形成大m键的原子个数和电子数，如苯分子中大”键表示为n：】

(5)金属Mg的晶胞结构如图所示，以A为坐标原点，3、E、C的坐标分别为

B(l,0,0)>E(0,l,0)>C(0,0,l),则D点的坐标为。

答案以及解析

L答案：(1)4s24P3；小于；大于

(2)①sp2；②平面三角形

①CN-或C)(任写一种)；②

/111、1.36xlO32

（4）12；（—---------

3

222rNA

解析：(1)As是33号元素，核外有33个电子，基态碑(As)原子的电子排布式为

Is22s22P63s23P634°4s24P3,所以价电子排布式为4s24P?；同周期元素，从左到右电负性逐渐增大,

则电负性：Ga小于As；第一电离能与原子核外电子排布有关，当电子在能量相当的轨道上形成全

空、半满、全满时，原子的能量较低，第一电离能较大，因为As原子最外层4P轨道为半充满状态,

则第一电离能：As大于Se。

(2)①尿素分子中C原子形成3个。键和1个n键，杂化方式是sp2。②根据价层电子对互斥理

论，NO；的中心原子N的价层电子对数为3+gx(5+l-3x2)=3,孤电子对数为0,杂化方式是sp,,

推测出NO,的空间构型为平面三角形。

(3)①原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，则与C0互为等电子体的阴离子为CN-

或C7。②在Ci!。?淳CO二耳。中，每个Cu原子能与其他原子形成3个配位键，CO、H2O>C「各

提供孤对电子，亚铜离子提供空轨道，因此配位键图示为

OC\、/Cl\Zco

/,Cu\/Cu\」o

H2OClOH2

(4)观察晶胞图知，与A紧邻且等距离的X位于晶胞的三个平面，即横平面、正平面和侧平面，

将每个平面扩展，则每个平面中距离A最近的X均有4个，故共有3X4=12个；M位于体心，故

其坐标为(1,---);根据均摊法知，X是氧，一个晶胞中含有一个"CaTiOs"，晶胞的体

222

积是1x10-3。/cnP,由此可求出其密度为曾竺:g/cn?。

2.答案：（1）6s；4；F>N>O>S

23

(2)sp、sp；CH2=CH2；甲醇分子中含有0一H键，能与水形成分子间氢键，增大了分子间亲

和力

(3)乙烯分子中存在键能较小的“键，口键易断裂

(LLRU。，；器"g/cm3

(4)

2

222abNA

解析：(1)化学反应中过渡元素首先失去最外能层上的电子,故锦原子失去6s上的电子后形成Ce2+o

当铺原子4f能级上有电子时，表明其4s、4p、4d上均充满了电子，同一能级电子能量相等，故共

4种能量状态。根据第一电离能大小递变规律及第VA族的特殊性知，N、0、F、S四种元素第一电

离能由大到小的顺序为F>N>0>So

(2)丙酸甲酯中有3个碳原子形成了4个。键、1个碳原子形成了1个“键，故其杂化轨道类

型有sp?、sp?两种。乙烯分子中碳原子为sp,杂化，故乙烯是平面分子；甲醇分子中存在0—H键,

它可与水形成分子间氢键，从而使其与水以任意比例互溶。

(3)乙烯分子中存在碳碳口键而乙烷分子中没有，迎键键能较小，易断裂，故乙烯化学性质较

活泼。

(4)图中①处原子中尤=y=z=2,故坐标为(!，»依均摊原理知，晶胞中有2个Ru、

222

2

4个0,化学式为RUG)?,一个晶胞的质量为xMg,设晶胞体积为lO⑷a为cn?,故密度为

2X1030M,

—；-----g/cm3o

2

abNA

3.答案：(1)17；6s；金属键

2

(2)CO2；sp\sp；V形；等物质的量的水、甲醇，前者分子间形成的氢键数目比后者多

(3)原子晶体；33.3%;层与层之间是靠范德华力结合在一起的

2.27xlO32

(4)

2

-ab-NA

解析：(1)基态销原子5d轨道上有9个电子，表明其5s、5P轨道上均充满了电子，故基态钳原

子的。能层(第五能层)共有17个电子。金属单质中，原子依靠金属键结合在一起，因此柏以原

子级分散过程中需要克服金属键。

(2)CO2是含有极性键的非极性分子。甲醇分子中碳原子形成了4个。键，为sp?杂化；氧原子形

成了2个。键，另有2个孤电子对，也是sp?杂化。水分子中的氧原子为sp?杂化，且含2个孤电子

对，故水分子的立体构型为V形。对于等物质的量的水、甲醇，前者分子间形成的氢键数目比后者

多，故H2。的沸点较高。

(3)由碳化铝具有耐高温、耐磨的性质知其沸点高、硬度大，故其属于原子晶体。观察X的单层

结构示意图知，每个铝原子与6个硫原子成键，而每个硫原子与3个铝原子成键，故X晶体中硫原

子与铜原子的个数比为2:1,铝原子个数所占的百分数为33.3%„由石墨质软及层与层之间靠范德

华力结合在一起知，X硬度小的主要原因可能也是层与层之间靠范德华力结合。

(4)由题图2并结合均摊法知，一个晶胞中含有一个Pt原子、两个0原子，该氧化物的化学式为

PtO2,一个晶胞质量为。x227g,一个晶胞体积为10-30x*/6cm3,故该氧化物的密度为

32

2.27xlO_3

-j=----------g・cm

4.答案：(1)2；Is22s22P63s23P63d8(或[Ar]3d')

(n+2)-

(2)0>P>Li;sp3杂化；[^O3n+1]；4ng/

(3)Fe?+的半径小于C(?+,Fe?+与CO：中的氧离子结合能力强，CO：容易分解

(4)在72a；兀—(尤——〜力^4x100%

23xg(x+y)2

解析：(1)电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态锂原子核外电子分占2

个轨道，有2种空间运动状态。基态Ni"是基态Ni原子失去2个电子后得到的粒子，故其核外电

子排布式为Is22s22P63s23P63d8。

(2)PO；中磷原子的价层电子对数=彳=4,故磷原子的杂化方式为sp3杂化。按图示方式截取

磷酸根离子的结构，中间P原子连接的4个0原子中，2个0原子完全属于该P原子，另外2个0

原子分别连接另外2个P原子，故属于该P原子的0原子数为2+2><工=3,属于左右两边的2个P

2

原子的0原子数为3x2+2x^=7,故若这类磷酸根离子中含n个P原子，则0原子个数为3〃+1,

2

又。元素的化合价为-2,P元素的化合价为+5,故该离子所带电荷为-2x(3"+l)+5〃=-(〃+2),

这类磷酸根离子的通式为。键的数目可按一个磷原子周围有4个。键进行推算。

(4)Ni?+所形成的正八面体的边长为两个最近Ni?+的距离，即面对角线长的一半，为且anm。

2

以题图3所给结构为例，用均摊法可求出题图3所给结构中有10个Ni?+和10个O?-，这些离子占

有的体积为10x——xpm3；CP一半径大于Ni2+半径，故长方体的体积为

3

50(x+y)x2点(x+y)x2xpm3=40.xg(x+y)2pm3,所以离子在长方体内的空间利用率为

3

兀(尤3+y)

—---------^xlOO%„

3xg(x+y)

5.答案：(1)27；6

(2)0

(3)A

(4)BaSO4

(5)低于；钙离子半径小于钢离子半径，Ca?+与CO：中的氧离子的结合能力强，使CO；容易分

解

(6)8；

dxNA

解析：(1)基态Ci?+核外有27种不同运动状态的电子，有6个能级。

(2)Ba、Cu、Si、0四种元素中第一电离能最大的是0。

(3)晶态二氧化硅X-衍射粉末图谱中可看到分立的斑点或者谱线，表示晶态二氧化硅图谱的应

是Ao

(4)若硫元素来自一种阴离子是正四面体结构的天然钢矿，该阴离子为SO3则最可能的领矿的

主要成分为硫酸钢。

(5)碳酸盐的热分解是晶体中的阳离子结合碳酸根离子中的氧，使碳酸根离子分解为二氧化碳分

子的结果。钙离子半径小于领离子半径，Ca2+与CO；中的氧离子的结合能力强，使CO；容易分解,

因此碳酸钙的热分解温度较低。

(6)由题图可知，二氧化硅晶体的晶胞中，Si原子的个数为8XU+6XL+4=8,0原子的个数为

82

16；该晶胞中最近的两个硅原子间的距离为晶胞体对角线长的四分之一，晶胞边长为

?但幽义1。7nm,最近的两个硅原子间的距离为走xJIHlExio7nm。

\dxNA4^dxNA

3d

6.答案：(1)IA|||IA||||

(2)①B；②O3；SO?分子中的中心原子S为sp2杂化，分子为V形结构，正负电中心不重合；③

Sp3

⑶4；,4x184x10〃__________

22

2^(0.366x2)2-0.524xO.524WA

解析：(1)基态Fe原子的价电子排布式是3d64s2,由此可推出基态Fe?+的价电子排布图为

3d

tilt|t|t|t°

(2)①在灼烧过程中，铜原子的电子由激发态跃迁至基态时发出绿色的光，故B正确。

②SO2分子的价层电子总数是18,与SO2互为等电子体的由短周期元素组成的分子是O3；由于SO?

分子中的中心原子S为s/杂化，分子为V形结构，正负电中心不重合，故其为极性分子。③SO：

中的S原子价层电子对数是4,采取sp3杂化。

(3)由CuFeS2的晶胞图可知，每个Fe原子周围距离最近的S原子有4个；分析题给晶胞图可知，

一个CuFeS2晶胞中含有4个Cu、4个Fe、8个S,晶胞的高为2xJ(0.366x2)2—0.5242皿,故晶

在〜群m4x184x10"_

体归度。=二二/,----------ggpm3-

22

V27(0.366x2)-0.524x0.524“NA

7.答案:(1)3d64s2

(2)Mn?+的3d轨道有5个电子，达到半充满稳定结构，Fe?+的3d轨道有6个电子，失去一个电

子相对容易

(3)NO；、CO：、C2(3j(任写两种)；SO；

(4)4；原子晶体；共价键

(5)配位键；CN能提供孤电子对，Fe3+有空轨道，所以二者之间可以形成配位键

56x6+14x2

⑹",3百.

N卜xdx———x2

解析：依题意，短周期元素中原子最外层电子数是电子层数2倍的元素为C、S,则X为C,Z为S；

短周期元素解题思路中未成对电子数最多的元素是N、P,都有3个未成对电子，常温常压下呈气

态的为氮气，则Y为N；基态R原子的价层电子排布式为3d54s"则R为Mn；氢氧化亚铁在空气

中由白色变成灰绿色，最终变成红褐色的氢氧化铁，则W为Fe。

(1)基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2。

(2)根据洪特规则分析第三电离能大小。Mr?+的核外电子排布式为[Ar]3d5,3d轨道达到半充满

稳定结构，Fe?+的核外电子排布式为[Ar]3d6,失去一个电子相对容易，故镒的第三电离能大于铁

的第三电离能。

⑶在NO.NO',CO,、JO：、SO；、SO：中，NO；、CO。C2O1中N和C均采用sp2杂化且

没有孤电子对；SO；中S采用sp3杂化，立体构型呈三角锥形。

(4)(CN)2的结构式为N=C-C三N,1个碳氮三键中含有2个n键，故1mol(CN%分子中含有

4moin键。C3N4的熔点和硬度均高于金刚石，说明它是原子晶体，晶体中微粒间通过共价键结合。

(5)Fe3+与CN之间可以形成配位键，因为CN提供孤电子对，Fe?+有空轨道，所以二者可以形

成配位键。

(6)该晶胞中12个铁原子位于六棱柱顶点、2