专题18 物质结构与性质(选修)-2017年高考题和高考模拟题化学分项版汇编 Word版含解析

1．【2017新课标1卷】（15分）钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。A．404.4B．553.5C．589.2D．670.8E．766.5（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在+3I离子。+3I离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。【参考答案】（1）A（2）N球形K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱（3）V形sp3（4）0.31512（5）体心棱心2017年高考试题，OF2属于V形，因此+3I几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp3；（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为20.4462nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，可知K处于体心，O处于棱心。【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识，以填空或简答方式考查，常涉及如下高频考点：原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。只有掌握这些，才可以更好的解决物质结构的问题。2．【2017新课标2卷】（15分）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）。回答下列问题：（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为_____________。（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的E1呈现异常的原因是__________。（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。（填标号）A．中心原子的杂化轨道类型B．中心原子的价层电子对数C．立体结构D．共价键类型②R中阴离子5N中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号nm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（如苯分子中的大π键可表示为66），则5N中的大π键应表示为____________。③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为(+4NH)N−H…Cl、____________、____________。（4）R的晶体密度为dg·cm−3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。【答案】（1）（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子（3）①ABDC②565③(H3O+)O-H…N(5N)(+4NH)N-H…N(5N)（4）3321A602(10)adNadMM或【解析】（1）N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是；电子对数为(6−1−3)/2=1，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形，因此相同之处为ABD，不同之处为C；②根据图(b)，5N中σ键总数为5个，5N的大Π键应表示为65；③根据图(b)，还有的氢键是：(H3O+)O-H…N(5N)、(+4NH)N-H…N(5N)；（4）根据密度的定义有，d=73(10)AyMNag/cm3，解得y=73(10)AdaNM=3602adM。【名师点睛】本题考查化学选修3《物质结构与性质》的相关知识，以填空或简答方式考查，常涉及如下高频考点：原子结构与元素的性质(基态微粒的电子排布式、电离能及电负性的比较)、元素周期律；分子结构与性质(化学键类型、原子的杂化方式、分子空间构型的分析与判断)；晶体结构与性质(晶体类型、性质及与粒子间作用的关系、以晶胞为单位的密度、微粒间距与微粒质量的关系计算及化学式分析等)。只有对基础知识积累牢固，这类问题才能比较容易解决；在做题过程中一定要注意审清楚问题问的是什么，如本题（1）问的是电子排布图，而不是电子排布式，另一个注意书写规范，如氢键的表示。3．【2017新课标3卷】（15分）研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a'=0.448nm，则r(Mn2+)为________nm。【答案】（1）1s22s22p63s23p63d74s2或3d74s2OMn（2）spsp3（3）H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大（4）离子键和π键（或键）（5）0.1480.076（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2OCH3OHCO2H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r(O2－)=2a，解得r(O2－)=20.4204nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2r(O2－)+2r(Mn2+)，则r(Mn2+)=(0.448nm-2×0.148nm)/2=0.076nm。【名师点睛】物质结构的考查，涉及电子排布式、第一电能能比较、杂化理论、化学键及分子间作用力和晶胞的计算等。其中杂化形式的判断是难点，具体方法是：先计算中心原子价电子对数，价电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数）。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。4．【2017江苏卷】铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。（1）Fe3+基态核外电子排布式为____________________。（2）丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______________，1mol丙酮分子中含有σ键的数目为______________。（3）C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。（4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________。（5）某FexNy的晶胞如题21图−1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x−n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题21图−2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。【答案】（1）3d5或1s22s22p63s23p63d5（2）sp2和sp39mol（3）HCO（4）乙醇分子间存在氢键（5）Fe3CuN【名师点睛】本题考查了简单离子的基态核外电子排布式、简单分子中σ键的数目、C原子的原子轨道杂化类型、短周期常见元素的电负性比较、分子间氢键对物质性质的影响、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等有关物质结构的主干知识，同时还考查了物质所含能量的高低对物质稳定性的影响。要求我们要重视基础知识的掌握和应用，会用均摊法分析晶体的组成。均摊法确定晶胞中原(离)子数目及晶体化学式。对于平行六面体晶胞而言，用均摊法计算的依据是：①处于顶点的微粒，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有1/8属于该晶胞；②处于棱上的微粒，同时为4个晶胞所共享，每个微粒有1/4属于该晶胞；③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有1/2属于该晶胞；④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞。5．【武昌区2017届5月调研】铁及其氧化物是日常生活生产中应用广泛的材料。请回答下列问题：（l）基态铁原子的价电子轨道表达式为__________。（2）铁元素常见的离子有Fe2+和Fe3+，稳定性Fe2+_______Fe2+（填“大于”或“小于”)，原因是________________。（3）纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解，NH4+的结构式为______（标出配位键），空间构型为_________，其中氮原子的杂化方式为_______；与ClO4-互为等电子体的分子或离子有__________（任写两种）。（4）金属铁晶体原子采用________堆积．铁晶体的空间利用率为______（用含π的式子表示）。（5）某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。则该权化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为_______（填最简整数比）；己知该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则品胞参数a为_______nm（用含d和NA的代数式表示）。【答案】小于Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5，Fe3+的3d能级为半满状态较稳定。正四面体形sp3杂化CCl4、PO43-（其他合理答案均可）体心立方381:2:473823210ANd2017届高考模拟试题，（3）纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解，NH4+的结构式为，空间构型为正四面体形，其中氮原子的价层