2025届高考化学一轮复习第十一章物质结构与性质练习含解析新人教版

PAGEPAGE9第十一章物质结构与性质单元过关限时检测(50分钟，100分)第Ⅰ卷(选择题共42分)一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。每小题只有一个选项符合题意1．(2024·山东省试验中学高三诊断)前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简洁氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23︰16，同周期元素简洁离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是(C)A．简洁离子的半径：Y>Z>WB．最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Z>XC．W和T的单质混合加热可得化合物T2WD．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸[解析]由题意推断X元素位于其次周期，X的最简洁氢化物分子的空间构型为正四面体，该氢化物为CH4(甲烷)，即X为C；Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y在同周期中电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23︰16，推出该化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简洁离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al；T元素的价电子排布式为3d104s1，推出T元素为Cu。Y、Z、W简洁离子半径大小依次是r(S2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A错误；W、Z、X三种元素最高价氧化物对应水化物酸性强弱依次是H2SO4>H2CO3>Al(OH)3，故B错误；Cu与S在加热条件下发生反应，因为S的氧化性较弱，因此将Cu氧化至较低价态，得到的产物是Cu2S，反应的方程式为2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S，故C正确；S在足量的氧气中燃烧生成SO2，SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸为中强酸，故D错误。[易错警示]易错点是选项D，S和C不一样，S与氧气反应，无论氧气过量与否，生成的都是SO2，SO2转化成SO3，须要催化剂、高温条件。2．(2024·山东日照校际联考)下列各项叙述中，正确的是(C)A．基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s2和[Ar]4s2对应的元素同族B．钠原子核外电子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63d1，释放能量C．某基态原子的价电子排布式为4d15s2，它是第五周期ⅢB族元素，属于d区元素D．3s、3p能级上排满了电子且3d能级上未排电子的两原子对应的元素同周期[解析]本题以核外电子的排布为载体，考查元素推断、基态与激发态和周期表的分区等学问点，对学生整合化学信息的实力，体现了基础性和综合性的考查要求。基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s2的元素为锌元素，电子排布式为[Ar]4s2的元素为钙元素，两元素位于同周期，不同族，A错误；钠原子核外电子排布由1s22s22p63s1→1s22s22p63d1，Na从基态变为激发态，汲取能量，B错误；某基态原子的价电子排布式为4d15s2，对应元素为Y，它是第五周期ⅢB族元素，属于d区元素，C正确；基态3s、3p能级上排满了电子且3d能级上未排电子的两原子对应的元素同周期，非基态时不能确定，D错误。3．(2024·山东济宁月考)下列各微粒的电子排布式或电子排布图不符合能量最低原理的是(B)A．Fe2＋1s22s22p63s23p63d6B．Cu1s22s22p63s23p63d94s2C．FD．Na＋[解析]Fe2＋核外电子数为24，由能量最低原理，可知核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故A符合能量最低原理；若依据构造原理，29号元素Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d94s2，但事实上Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，这是因为3d能级为全充溢状态(即3d能级填充10个电子)时，能量相对较低，故B不符合能量最低原理；F原子最外电子层为第2能层，有7个电子，外围电子排布式为2s22p5，由能量最低原理、泡利原理与洪特规则可知，外围电子排布图为，故C符合能量最低原理；Na＋最外电子层为第2能层，有8个电子，外围电子排布式为2s22p6，由能量最低原理、泡利原理与洪特规则可知，Na＋外围电子排布图为，故D符合能量最低原理。4．(2024·山东济宁一中质量检测)镍能形成多种协作物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2－、正八面体形的[Ni(NH3)6]2＋等。下列说法正确的有(C)A．Ni(CO)4和[Ni(CN)4]2－中，镍元素均是sp3杂化B．NH3的空间构型为平面三角形C．CO与CN－互为等电子体，其中CO分子内σ键和π键个数之比为1︰2D．Ni2＋在形成协作物时，其配位数只能为4[解析][Ni(CN)4]2－的空间构型为正方形，中心原子的杂化方式为dsp2杂化，而Ni(CO)4为正四面体结构，中心原子为sp3杂化，故A错误；NH3的空间构型为三角锥形，故B错误；CO和CN－的价电子数均为10，且具有相同的原子数，二者互为等电子体，CO分子内含有1个σ键和2个π键，所以CO分子内σ键和π键个数之比为1︰2，故C正确；Ni2＋的价电子排布式为3d8，Ni2＋在形成协作物时，其配位数可以为4或6，故D错误。5．(2024·山东青岛上学期月考)常温常压下，某金属有机多孔材料(MOFA)对CO2具有超高的吸附实力，并能催化CO2与环氧丙烷的反应，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(C)A．物质a分子中碳原子和氧原子均实行sp3杂化B．b的一氯代物有3种C．a生成b的反应类型为取代反应，并有极性共价键形成D．该材料的吸附作用具有选择性，利用此法可削减CO2的排放[解析]a分子中C、O原子的价层电子对数都是4，依据杂化轨道理论推断C、O原子杂化类型为sp3杂化，故A正确；b分子中含有3种氢原子，所以b的一氯代物有3种，故B正确；a和二氧化碳发生加成反应生成b，故C错误；a和二氧化碳反应生成b，CO2是反应物，所以利用此法可削减CO2的排放，故D正确。6．(2024·江苏徐州一中高三月考)石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是(C)A．从石墨中剥离石墨烯须要破坏化学键B．石墨中的碳原子实行sp2杂化，每个sp2杂化轨道含eq\f(2,3)s轨道与eq\f(1,3)p轨道C．石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电，存在金属键D．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子[解析]本题考查混合晶体的性质及结构特点。石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯须要破坏分子间作用力，A项错误；石墨中的碳原子实行sp2杂化，每个sp2杂化轨道含eq\f(1,3)s轨道与eq\f(2,3)p轨道，B项错误；石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力，层内碳原子间存在共价键，石墨能导电，存在金属键，C项正确；每个C原子为3个碳环共用，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×eq\f(1,3)＝2，D项错误。7．(2024·湖南衡阳模拟)下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是(D)XYZWTA.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力D．依据元素周期律可以推想T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性[解析]W元素的核电荷数为X元素的2倍，所以X为氧元素，W为硫元素，Z为磷元素，Y为硅元素，T为砷元素。A项，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，X、W、Z的非金属性依次减弱，所以热稳定性依次减弱，错误；B项，硫在自然界中有游离态形式，错误；C项，二氧化硅是原子晶体，晶体熔化不须要克服分子间作用力，三氧化硫分子间存在分子间作用力，从液态变成气态，须要克服分子间作用力，错误；D项，因为砷处于金属和非金属的交界处，所以砷有半导体特性，三氧化二砷中砷是＋3价，处于中间价有氧化性和还原性，正确。第Ⅱ卷(非选择题共58分)二、非选择题：本题包括4小题，共58分8．(2024·山东威海模拟)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是O(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是O3(填分子式)，缘由是O3相对分子质量较大，分子间作用力大；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)C和D反应可生成组成比为1︰3的化合物E，E的立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。(4)化合物D2A的立体构型为V形，中心原子的价层电子对数为4，单质D与潮湿的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋CO2＋2NaCl)。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为Na2O；晶胞中A原子的配位数为8；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)eq\f(4×62g·mol－1,0.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3。[解析]依据题目条件，可推出A、B、C、D分别为O、Na、P、Cl。(1)电负性最大的为O，P的核外电子排布为1s22s22p63s23p3。(2)单质A有O2、O3两种同素异形体，相对分子质量大的，分子间作用力也大，沸点高。A、B的氢化物分别为H2O、NaH，晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。(3)E为PCl3，P含有一对孤电子对，价层电子对数为4，立体构型为三角锥形，中心原子P的杂化类型为sp3杂化。(4)Cl2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对，孤电子对数＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，故价层电子对数为4，分子的立体构型为V形。依据得失电子守恒配平化学方程式得2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2。(5)晶胞中O2－为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Na＋为8个，则化学式为Na2O。以顶点氧原子为中心，与氧原子距离相等且最近的钠原子的个数为8，则氧原子的配位数为8。晶体F的密度为eq\f(4×62g·mol－1,0.566×10－7cm3×6.02×1023mol－1)＝2.27g·cm－3。9．(2024·山东等级考模拟)非线性光学晶体在信息、激光技术，医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X＝Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题：(1)C、O、Si三种元素电负性由大到小的依次为O>C>Si；第一电离能I1(Si)>I1(Ge)(填“>”或“<”)。(2)基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)；SiO2、GeO2具有类似的晶体结构，其中熔点较高的是SiO2，缘由是二者均为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si—O键长小于Ge—O键长，SiO2键能更大，熔点更高。(3)如图为硼酸晶体的片层结构，其中硼的杂化方式为sp2。H3BO3在热水中比冷水中溶解度显著增大的主要缘由是热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。CsSiB3O7属于正交晶系(长方体形)。晶胞参数为apm、bpm、cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中全部Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为4。CsSiB3O7的摩尔质量为Mg·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，则CsSiB3O7晶体的密度为eq\f(4M,abcNA)×1030g·cm－3(用代数式表示)。[解析](1)电负性的改变规律为同周期从左向右渐渐增大，同主族由上至下渐渐减小，所以电负性O>C>Si；第一电离能的改变规律为同族元素由上至下渐渐减小，因此I1(Si)>I1(Ge)。(2)Ge原子位于第四周期ⅣA族，因此原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)；SiO2、GeO2均为原子晶体，Ge原子半径大于Si，Si—O键长小于Ge—O键长，SiO2键能更大，熔点更高。(3)B原子最外层有3个电子，与3个—OH形成3个共价键，因此为sp2杂化。热水破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。(4)原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子位于晶胞的yz面上，原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5，0.8，0)的Cs原子位于晶胞xy面上，原子分数坐标为(0,0.7，1.0)及(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个；代入晶胞密度求算公式可得：ρ＝eq\f(ZM,NAV)＝eq\f(4×M,NA×abc×10－30)＝eq\f(4M,abcNA)×1030(g·cm－3)。10．(2024·广东中山高三检测)钙钛矿(主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简洁、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。(1)基态钛原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，若钙原子核外有7种能量状态的电子，则钙原子处于激发(填“基”或“激发”)态，氧元素所在周期第一电离能由小到大的前三种元素依次是Li<B<Be(填元素符号)。(2)硅能形成一系列硅氢化合物，如SiH4、Si2H6、Si2H4、Si3H6等，其中硅烷广泛应用于微电子、制造太阳能电池。①上述分子中硅原子存在sp2杂化的是Si2H4、Si3H6，属于正四面体的是SiH4。②硅烷链长度远小于烷烃，最可能的缘由是原子半径Si>C，Si—Si长度大于C—C，键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链，硅烷同系物熔、沸点的改变规律可能是随着相对分子质量的增大而上升。(3)CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示：则与A距离最近且相等的X有12个，M的坐标是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))；若晶胞参数是rpm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是eq\f(1.36×1032,r3NA)g·cm－3。[解析](1)钛是22号元素，电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级，即电子有6种能量状态，现在有7种能量状态，说明它处于激发态。从左到右，第一电离能呈增大趋势，Be的2s能级全充溢是稳定状态，故电离能由小到大的前三种元素是Li<B<Be。(2)硅原子最外层有4个电子，乙硅烯、丙硅烯分子中均有硅原子形成了3个σ键，故二者分子中均有硅原子为sp2杂化。甲硅烷分子中硅为sp3杂化，是正四面体结构。原子半径Si>C，Si—Si键长度大于C—C键，Si—Si键键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链。硅烷同系物组成结构相像，随着分子中硅原子数目的增加，熔、沸点渐渐上升。(3)视察晶胞图可知，顶点A紧邻等距离最近的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3×4＝12个。M位于体心，故其坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。依据均摊原理知，X是氧，一个晶胞中含有一个“CaTiO3”，晶胞的体积是1×10－30r3cm3，由此可求出晶体的密度为eq\f(1.36×1032,r3NA)g·cm－3。11．(2024·海南海口四中检测)氢原子是最轻的原子，人们曾预言它可能是全部元素之母。学习物质结构与性质，回答下列问题：(1)太阳中的主要化学元素是氢和氦。(2)氢负离子(H－)基态电子排布式为1s2。(3)下列改变：H－(g)=H(g)＋e－汲取的能量为73kJ·mol－1，H(g)=H＋(g)＋e－汲取的能量为1311kJ·mol－1，则氢负离子(H－)的第一电离能为73kJ·mol－1。(4)几种碱金属氢化物的部分性质如下表所示：氢化物LiHNaHKH密度/(g·cm－3)0.781.43分解温度/℃850425400从化学结构的角度回答说明，分解温度LiH>NaH>KH的缘由均为离子晶体，阳离子离子半径Li＋<Na＋<K＋，晶格能LiH>NaH>KH，离子键越强，分解温度越高。(5)水溶液中有H3O＋、H5Oeq\o\al(＋,2)、H9Oeq\o\al(＋,4)等微粒的形式。H3O＋中，中心原子的杂化类型是sp3，请画出H5Oeq\o\al(＋,2)的结构式：。当用高能射线照耀液态水时，水分子便以一种新的方式电离，如图所示写出高能射线照耀水的总反应的离子方程式(n＋2)H2Oeq\o(→,\s\up7(射线))e(H2O)eq\o\al(－,n)＋·OH＋H3O＋。(6)氢化铝钠(NaAlH4)等复合氢化物是重要的有机还原剂。NaAlH4晶胞结构如图所示，NaAlH4晶体中，与Na＋紧邻且等距的AlHeq\o\al(－,4)有8个，设阿伏加德罗常数为NA，则晶体的密度为eq\f(108×1021,a3NA)g·cm－3。(7)在立方晶胞中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1,1,1)晶面。如图则该立方晶胞体中(1,1,1)晶面共有8个。[