第15讲物质的结构与性质-高考化学二轮总复习习题

第15讲物质的结构与性质一、选择题(每小题只有一项符合题目要求)1.(2021·辽宁模考三)下列说法错误的是(A)A.CH4分子球棍模型：B.基态Si原子价电子排布图：C.第一电离能：N>O>CD.石墨质软的原因是其层间作用力微弱解析：C原子的半径大于H原子，因此CH4分子的球棍模型为，A错误；基态Si原子价电子排布式为3s23p2，排布图为，B正确；N原子的2p轨道处于半满状态，因此其第一电离能最大，则第一电离能：N>O>C，C正确；在石墨中，同层的C原子以共价键结合，而每层之间以范德华力结合，其层间作用力微弱，层与层之间可以滑动，因此较为松软，D正确。2.下列各项叙述正确的是(C)A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态B.价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素C.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2解析：镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，A错误；价电子排布为5s25p1的元素，位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，B错误；所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，C正确；24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，D错误。3.(2021·广东肇庆期末)下列说法正确的是(B)A.所有的共价键都具有方向性B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的低C.在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D.基态磷原子的价电子排布图表示为，违反了泡利原理解析：不是所有的共价键都有方向性，如s­sσ键不具有方向性，故A错误；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，故B正确；同一层即同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，故C错误；P的价电子排布式为3s23p3，价电子排布图(轨道表达式)为，图示违反了洪特规则，故D错误。4.某致病基因突变物质的结构简式如图。下列相关分析正确的是(A)A.电负性：C<N<OB.该分子中σ键与π键数目之比为4∶2C.该分子所有原子处于同一平面D.该分子的加聚产物为解析：同周期主族元素，随着原子序数的增大，电负性增大，所以电负性：C<N<O，A正确；根据结构简式可知，该分子中σ键9个，π键2个，二者数目之比为9∶2，B错误；N原子与周围的氢原子不在同一平面上，C错误；加聚后主链为—CH2—CH—，D错误。5.(2021·内蒙古赤峰期末)下列说法中错误的是(D)A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱与化学键强弱有关B.三硫化磷(P4S3)分子结构如图，1molP4S3分子中含有9mol共价键C.丙烯腈（）分子中，碳原子的杂化方式有sp3、sp2D.CO的结构可以表示为，所以CO分子中有一个π键是配位键解析：非金属性：F＞Cl＞Br＞I，元素的非金属性越强，形成的氢化物共价键的键能越大，对应的氢化物越稳定，故A正确；根据图知，该分子中含有6个P—S、3个P—P，则该分子中含有9个共价键，所以1molP4S3分子中含有9mol共价键，故B正确；连接碳碳双键的碳原子采用sp2杂化、连接N原子的碳原子采用sp杂化，故C错误；根据图知，上面的π键由O原子提供孤对电、C原子提供空轨道，所以上面的π键是配位键，故D正确。6.氯化硼的熔点为－107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解，下列有关叙述正确的是(C)A.氯化硼液态时能导电而固态时不导电B.氯化硼中心原子采用sp杂化C.氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子D.其分子立体构型类似NH3解析：由氯化硼的熔点和沸点可知氯化硼的晶体类型为分子晶体，由于分子中键与键之间的夹角为120°，说明氯化硼的分子立体构型为平面正三角形，中心原子采用sp2杂化，为极性键形成的非极性分子，NH3的立体构型为三角锥形。7.金属晶体中金属原子有三种常见的堆积方式：六方最密堆积(镁型)、面心立方最密堆积(铜型)和体心立方堆积(钾型)，图a、b、c分别代表这三种晶胞的结构，其晶胞内金属原子个数比为(B)A.11∶8∶4B.3∶2∶1C.9∶8∶4D.21∶14∶9解析：a中原子个数＝12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋3＝6，b中原子个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，c中原子个数＝1＋8×eq\f(1,8)＝2，所以其原子个数比是6∶4∶2＝3∶2∶1。8.(2021·辽宁抚顺期末)2020年12月，南京理工张根课题组在共价有机框架——有机分子笼动态转换方面取得最新研究进展。甲烷和水分子形成的一种笼结构如下图所示。与之相似，某天然有机分子笼晶体中，44个水分子构成6个“笼”，每个“笼”的中心有且仅有1个分子填充，现有5个“笼”的中心由甲烷分子填充，另1个“笼”的中心由水分子填充，关于该有机分子笼的叙述中，正确的是(A)A.该有机分子笼的化学式为CH4·9H2OB.该晶体中H2O分子之间通过极性共价键结合C.由CH4分子的比例模型可知1molCH4分子含有的σ键数目为4NAD.H2O分子立体构型为V形，是非极性分子解析：在“可燃冰”晶体中，每6个笼由44个H2O分子构成框架，其中容纳5个CH4分子和1个H2O分子，可判断每6个笼共45个H2O分子和5个CH4分子；所以晶体中有45个水分子，5个CH4分子，故A正确；H2O分子之间存在氢键和范德华力，分子间不存在极性共价键，共价键只存在分子内，故B错误；是CH4分子的球棍模型，甲烷的比例模型为，故C错误；H2O分子立体构型为V形，分子结构不对称，正电中心与负电中心不重合，则为极性分子，故D错误。二、不定项选择题(每小题有一个或者两个选项符合题目要求)9.测知氯化钠晶体中相邻的Na＋与Cl－的距离为acm，该晶体密度为dg·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为(C)A.eq\f(0.585,4a3d)B.eq\f(58.5,8a3d)C.eq\f(58.5,2a3d)D.eq\f(117,a3d)解析：1个NaCl的晶胞中所包含的Na＋与Cl－数目并不是1个而是4个，即1个NaCl晶胞的体积实际上是4个Na＋和4个Cl－共同所占的体积。由NaCl晶胞示意图可知1个Na＋与1个Cl－共同占有的体积为V＝eq\f(1,4)×(2acm)3＝2a3cm3，由等式NA·d·V＝58.5，可得NA＝eq\f(58.5,2a3d)。10.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构，受热易分解，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)，则下列有关说法中不正确的(D)A.硼酸晶体属于分子晶体B.硼酸分子的稳定性与氢键无关C.1molH3BO3晶体中含有3mol氢键D.B原子杂化轨道的类型sp2，层间的H3BO3分子通过共价键相连解析：硼酸与石墨有相似的层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键相连，受热易分解，所以硼酸晶体属于分子晶体，故A正确；分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关，熔、沸点与氢键有关，故B正确；1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，故C正确；B只形成了3个单键，没有孤电子对，价层电子对数为3，所以采取sp2杂化，同层分子间的主要作用力是范德华力，故D错误。11.(2021·湖北新高考适应性考试)在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。下列说法正确的是(CD)A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和OB.该配离子中铜离子的配位数是3C.基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H解析：根据其结构可知，该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键，而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键，A错误；根据配离子的结构可知，铜离子的配位数为4，B错误；根据铜原子的电子排布式可知，基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1，C正确；根据同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小的趋势可知，该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H，D正确。12.(2021·宁夏银川校级期末)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述不正确的是(B)A.WZ形成的晶体为离子晶体B.元素第一电离能的顺序为X＜Z＜YC.Y的最高价氧化物的水化物是中强酸D.该新化合物中原子均满足8电子稳定结构解析：经分析可知，W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素，WZ为NaCl，NaCl为离子化合物，其形成的晶体为离子晶体，故A正确；第三周期元素中，随着原子序数的递增，元素第一电离能呈增大趋势，则元素第一电离能的顺序为X＜Y＜Z，故B错误；Y的最高价氧化物的水化物为磷酸，磷酸中强酸，故C正确；结合图示可知，钠离子最外层8个电子，Si原子形成4个共价键，P原子形成2个共价键，且得到W的1个电子，Cl原子形成1个共价键，所以该新化合物中各原子均满足8电子稳定结构，故D正确。三、非选择题13.X、Y、Z、W为原子序数递增的短周期主族元素，Y的简单气态氢化物的水溶液呈弱碱性，Z元素无正价，且基态原子有2个未成对电子，基态W原子价层电子排布式为nsn－1npn－1，X与W为同主族元素。基态R原子M能层全充满且核外有且仅有1个未成对电子。请回答下列问题：(1)基态R原子的核外电子排布式为________________。R单质晶体晶胞的堆积方式为____________________，晶胞的空间利用率为________。(2)X、Y、Z三种元素的第一电离能由小到大的顺序为__________(填元素符号)。(3)YF3分子中Y的杂化类型为________。该分子的立体构型为____________。(4)Y的气态氢化物在水中可形成氢键，其氢键最可能的形式为______(填字母)。(5)X的某气态氧化物的相对分子质量为44，分子中的大π键可用符号Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则其气态氧化物中的大π键应表示为________，其中σ键与π键数目之比为________。(6)R元素与Y元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表R原子)，若该晶体的密度为ρg·cm－3，则该晶胞的边长是__________(NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1面心立方最密堆积74%(2)C<O<N(3)sp3三角锥形(4)B(5)Πeq\o\al(4,3)1∶1(6)eq\r(3,\f(206,NA·ρ))cm解析：X、Y、Z、W为原子序数递增的短周期主族元素，Y的简单气态氢化物的水溶液呈弱碱性，Y为N；Z元素无正价，且基态原子有2个未成对电子，Z为O；基态W原子价层电子排布式为nsn－1npn－1，则n＝3，W为Si，X与W为同主族元素，则X为C；基态R原子M能层全充满且核外有且仅有1个未成对电子，价层电子排布为3d104s1，R为Cu。(1)基态Cu原子的核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d104sl。铜晶体晶胞的堆积方式为面心立方最密堆积，晶胞的空间利用率为74%。(2)同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但N原子的2p轨道为半充满，较为稳定，第一电离能大于O，C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C<O<N。(3)NF3分子中N原子上有1对孤电子对，价层电子对数为4，采用sp3杂化，分子的立体构型为三角锥形。(4)氨气在水中可形成氢键，其氢键最可能的形式为是氨气分子中N原子与水分子中的H原子形成氢键。(5)C的某气态氧化物的相对分子质量为44，该氧化物为二氧化碳，分子中的大π键可用符号Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则其气态氧化物中的大π键应表示为Πeq\o\al(4,3)，二氧化碳分子中含有2个CO，其中σ键与π键数目之比为1∶1。(6)根据晶胞中微粒个数的分配方法计算，晶胞中含有N原子的数目为8×eq\f(1,8)＝1，Cu原子的数目为12×eq\f(1,4)＝3，故化学式为Cu3N，1mol晶胞的质量为206g，所以该晶胞的边长＝eq\r(3,\f(206g,NA·ρg·cm－3))＝eq\r(3,\f(206,NA·ρ))cm。14.(2021·湖南新高考适应性考试)第ⅤA族元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。(1)①P4S3常用于制造火柴，P和S的第一电离能较大的是________。②As4S4俗称雄黄，其中基态As原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。③P、S、As电负性由大到小的顺序是____________。(2)NH3、PH3、AsH3中沸点最高的是________，其主要原因是__________________________。(3)①白磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5，其中气态PCl3分子的立体构型为__________。②研究发现固态PCl5和PBr5均为离子晶体，但其结构分别为eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(PCl4))＋eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(PCl6))－和eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(PBr4))＋Br－，分析PCl5和PBr5结构存在差异的原因是____________________________________________。(4)锑酸亚铁晶胞如图所示，其晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，则：①锑酸亚铁的化学式为__________。②晶体的密度为__________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。答案：(1)①P②3d104s24p33③S>P>As(2)NH3NH3分子间存在氢键(3)①三角锥形②Br－半径较大，无法形成[PBr6]－(4)①Fe(SbO3)2②eq\f(792,abc×10－21NA)解析：(1)①P元素3p能级轨道半满，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能较大的是P。②As元素为33号元素，位于第四周期第ⅤA族，原子核外电子排布为[Ar]3d104s24p3；核外有4p轨道上3个未成对电子。③非金属性：S>P>As，所以电负性：S>P>As。(2)PH3、AsH3分子间只存在范德华力，而NH3分子间还存在氢键，所以NH3沸点最高。(3)①PCl3中心P原子价层电子对数为3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，不含孤电子对，所以立体构型为三角锥形。②Br－半径较大，而Cl－半径较小，所以P周围可以容纳6个Cl－，而无法容纳6个Br－，无法形成[PBr6]－。(4)①据图可知一个晶胞中含有Sb原子的个数为8×eq\f(1,4)＋2＝4，O原子的个数为4×eq\f(1,2)＋10＝12个，Fe2＋的个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，所以锑酸亚铁的化学式为Fe(SbO3)2。②晶胞的质量为eq\f(122×4＋16×12＋56×2,NA)g＝eq\f(792,NA)g，晶体的体积为abcnm3＝abc×10－21cm3，所以晶体的密度为eq\f(\f(792,NA)g,abc×10－21cm3)＝eq\f(792,abc×10－21NA)g·cm3。15.微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是_____________________________________。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为__________。(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体，其能自发地呈现多面体外形，这种性质称为晶体的__________。(3)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为__________。②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是______，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子__________(填化学式)。(4)以硼酸(H3