(统考版)2023版高考化学一轮复习高考选考大题专练(一)

高考选考大题专练(一)物质结构与性质综合题1．如图是元素周期表的一部分：(1)写出元素①的元素符号________，与①同周期的主族元素中，第一电离能比①大的有________种。(2)基态锑(Sb)原子的价电子排布式为________。[H2F]＋[SbF6]－(氟酸锑)是一种超强酸，则[H2F]＋的立体构型为______，写出一种与[H2F]＋互为等电子体的分子________。(3)下列说法正确的是________(填字母)。a．N2H4分子中含5个σ键和1个π键b．基态P原子中，电子占据的最高能级符号为Mc．Sb位于p区d．升温实现液氨→氨气→氮气和氢气变化的阶段中，微粒间破坏的主要的作用力依次是氢键、极性共价键(4)GaN、GaP都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，熔点如下表所示，解释GaN、GaP熔点变化原因_________________________________________________________。________________________________________________________________________。物质GaNGaP溶点/℃17001480(5)GaN晶胞结构如图1所示，已知六棱柱底边边长为acm。①晶胞中Ga原子采用六方最密堆积方式，每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为________；②从GaN晶体中分割出的平行六面体如图2。若该平行六面体的体积为eq\r(2)a3cm3，GaN晶体的密度为________g·cm－3(用a、NA表示)。2．[2021·湖南卷][选修3：物质结构与性质]硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：(1)基态硅原子最外层的电子排布图为____________，晶体硅和碳化硅熔点较高的是__________(填化学式)；(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.7①0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是________(填化学式)，沸点依次升高的原因是________________________，气态SiX4分子的空间构型是________；②SiCl4与N－甲基咪唑()反应可以得到M2＋，其结构如图所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为________，H、C、N的电负性由大到小的顺序为____________，1个M2＋中含有________个σ键；(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。①己知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示________原子(填元素符号)，该化合物的化学式为________________________________；②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度ρ＝______g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。3．铁触媒是重要的催化剂，CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe＋5CO=Fe(CO)5；除去CO的化学反应方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。请回答下列问题：(1)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________，基态铁原子的价电子排布式为________。(2)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是________，Fe(CO)5在空气中燃烧后剩余固体呈红棕色，其化学方程式为____________________________________________。(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________，配体中提供孤对电子的原子是________________________________________________________________________。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有________形成。a．离子键b．配位键c．非极性键d．σ键(5)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为________(写出已化简的比例式即可)。4．碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题。(1)基态钒原子的结构示意图为________。(2)VOeq\o\al(\s\up11(3－),\s\do4(4))的中心原子上的孤电子对数为________，一个VOeq\o\al(\s\up11(3－),\s\do4(4))中含有________个σ键。(3)2­巯基烟酸氧钒配合物(图1中W)是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。①该药物中N原子的杂化方式是________________。②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。已知：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电子可在多个原子间运动，形成大π键。大π键可用eq\i\pr\in(m,n,)表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中的大π键表示为eq\i\pr\in(6,6,)。③下列微粒中存在大π键的是________(填字母)。A．O3B．SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))C．H2SD．NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))④CS2分子中大π键可以表示为________________。(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。偏钒酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为________________。(5)某六方硫钒化合物晶体的晶胞结构如图4所示(○表示V，●表示S)，该晶胞的化学式为VS。图3为该晶胞的俯视图。①请在图4中用○标出V原子的位置。②已知晶胞的密度为dg·cm－3，计算晶胞参数h＝________________cm。(列出计算式即可)5．[2021·广东卷][选修3：物质结构与性质]很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。(1)基态硫原子价电子排布式为__________。(2)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为__________________。(3)汞的原子序数为80，位于元素周期表第________周期第ⅡB族。(4)化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有________。A．在Ⅰ中S原子采取sp3杂化B．在Ⅱ中S元素的电负性最大C．在Ⅲ中C—C—C键角是180°D．在Ⅲ中存在离子键与共价键E．在Ⅳ中硫氧键的键能均相等(5)汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是________。(6)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为__________；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝________。③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为________g·cm－3(列出算式)。高考选考大题专练（一）1．解析：（3）N2H4分子的结构为，有4个N—Hσ键，一个N—Nσ键，故a错误；基态P原子中，核外电子排布为1s22s22p63s23p3，确定最高能级为3p，最高能层为M，故b错误；Sb最后排入的电子的能级为5p，根据元素周期表的分区确定Sb位于p区，故c正确；升温实现液氨→氨气→氮气和氢气变化的阶段中，升温实现液氨→氨气，由液态变成气态，微粒间破坏的主要作用力是氢键，氨气→氮气和氢气破坏的是极性共价键，故d正确。（5）①晶胞中Ga原子采用六方最密堆积方式，从图中可以看出上底面中心的Ga原子距离最近的Ga原子数目为6，体心下方有3个Ga原子，体心上方有3个Ga原子，共12个；②Ga原子数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，N原子数为4×eq\f(1,4)＋1＝2，V＝eq\r(2)a3cm3根据密度公式ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(NM,NAV)＝eq\f(2×84g·mol－1,NA×\r(2)×a3cm3)＝eq\f(84\r(2),NAa3)g·cm－3。答案：（1）As1（2）5s25p3V形H2O（3）cd（4）两者均属于原子晶体，半径N<P，键长Ga—N<Ga—P，键能Ga—N>Ga—P，故熔点前者高（5）①12②eq\f(84\r(2),NAa3)2．解析：（1）硅原子核外有14个电子，有1s、2s、2p、3s、3p五个能级，每个能级的电子数分别是2、2、6、2、2，则基态硅原子最外层的电子排布图为。晶体硅和碳化硅均为原子晶体，碳原子半径比硅原子半径小，则C—Si键键长比Si—Si键键长短，故碳化硅的熔点较高。（2）①0℃≈273K，由题表中的数据可知，只有SiCl4的熔点低于273K，沸点高于273K，则SiCl4在0℃时为液态。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，则分子间作用力依次增大，沸点逐渐升高。SiX4的中心原子Si周围的σ键电子对数＝4＋eq\f(1,2)×（4－1×4）＝4，无孤电子对，由VSEPR理论可知，其VSEPR模型与分子空间构型均为正四面体。②中甲基碳原子为饱和碳原子，是sp3杂化，碳碳双键中的碳原子为sp2杂化。短周期同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，且H的电负性比C小，故电负性由大到小的顺序是N>C>H。中1个基团有1个N—Si、4个N—C、1个N=C、1个C=C、6个C—H，共有13个σ键，4个基团，则含13×4＝52（个）σ键，另外还有2个Si—Cl键，故1个中含有σ键的数目为54个。（3）①由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,4)＋6×eq\f(1,2)＋3＝8（个）；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为1∶4，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。②1个晶胞的质量＝eq\f(24×8＋73×4＋16×16,NA)g＝eq\f(740,NA)g，1个晶胞的体积＝abc×10－21cm3，则晶体的密度ρ＝eq\f(\f(740,NA)g,abc×10－21cm3)＝eq\f(740×1021,abcNA)g·cm－3。答案：（1）SiC（2）①SiCl4SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大正四面体②sp2、sp3N>C>H54（3）①OMg2GeO4②eq\f(740×1021,abcNA)3．解析：（1）同周期由左向右元素的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA和第ⅤA族元素略大，因此C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。铁为26号元素，根据构造原理确定，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。（2）根据题意知Fe（CO）5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，熔点较低，则Fe（CO）5的晶体类型是分子晶体，Fe（CO）5在空气中燃烧生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为4Fe（CO）5＋13O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Fe2O3＋20CO2。（3）配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中，羧基中碳原子的杂化类型是sp2，甲基中碳原子的杂化类型是sp3，配体中提供孤对电子的原子是氮原子。（4）用[Cu（NH3）2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有配位键、σ键形成，选bd。（5）根据晶胞结构利用均摊法分析，面心立方晶胞中含有的铁原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，体心立方晶胞中含有的铁原子数目为8×eq\f(1,8)＋1＝2，实际含有的铁原子个数之比为2∶1。设铁原子半径为r，面心立方堆积晶胞的棱长为a1，则eq\r(2)a1＝4r，体心立方堆积晶胞的棱长为a2，则eq\r(3)a2＝4r，设铁原子质量为m（Fe），则两种铁晶体的密度之比为eq\f(\f(4m（Fe）,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(2))))\s\up12(3)),\f(2m（Fe）,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(3))))\s\up12(3)))＝4eq\r(2)∶3eq\r(3)。答案：（1）N＞O＞C3d64s2（2）分子晶体4Fe（CO）5＋13O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Fe2O3＋20CO2（3）sp2、sp3N（4）bd（5）2∶14eq\r(2)∶3eq\r(3)4．解析：（1）钒为23号元素，钒的原子结构示意图为：。（2）VOeq\o\al(\s\up11(3－),\s\do4(4))的中心原子为V，V上的孤电子对数为0，1个V原子与4个O原子结合形成化学键，所以一个VOeq\o\al(\s\up11(3－),\s\do4(4))中含有4个σ键。（3）①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键个数＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2杂化。②X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为X>Z>Y。③从已知信息来看，形成大π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3的空间构型为V形，SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))的空间构型为正四面体，H2S的空间构型为V形，NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))的空间构型为平面三角形。因此SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))一定不存在大π键，H2S中H原子没有p轨道，也不存在大π键，O3和NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))可以形成大π键。所以选AD。④CS2是直线形分子，又有p轨道，因此可以形成三原子四电子的大π键：eq\i\pr\in(3,4,)。（4）由题图2可知每个V与3个O形成阴离子，结合题意可知V的化合价为＋5，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。（5）①该晶胞的化学式为VS，结合题图4可知，一个该晶胞含有2个V原子和2个S原子，结合该晶胞的俯视图，可知V原子位于晶胞中八个顶点和竖直方向的四条棱上。②因为一个该晶胞中有2个VS，所以一个晶胞的质量为eq\f(2×（32＋51）,NA)g，根据题图3得到晶胞底面积为：a×eq\f(\r(3),2)anm2，所以晶胞的体积为a×eq\f(\r(3),2)a×（10－7cm）2×h，则dg·cm－3＝eq\f(\f(2×（32＋51）,NA)g,a×\f(\r(3),2)a×（10－7cm）2×h)，所以h＝eq\f(2×（32＋51）,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)cm。答案：（1）（2）04（3）①sp2②X>Z>YX中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解③AD④eq\i\pr\in(3,4,)（4）NH4VO3（5）①②eq\f(2×（32＋51）,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)5．解析：（1）硫为16号元素，基态硫原子的价电子排布式为3s23p4。（2）H2O分子间能形成氢键，H2S、CH4分子间均不存在氢键，H2O的沸点大于H2S、CH4；随着相对分子质量增大，氢化物的沸点逐渐增大，则沸点：H2S