2024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第11题 物质结构与性质综合题.pdf
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1、第第 11 题物质结构与性质综合题题物质结构与性质综合题复习建议:4 课时(题型突破 2 课时习题 2 课时)1.(2022全国甲卷)2008 年北京奥运会的“水立方”,在 2022 年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:(1)基态 F 原子的价电子排布图(轨道表示式)为_。(2)图 a、b、c 分别表示 C、N、O 和 F 的逐级电离能 I 变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是_(填标号),判断的根据是_;第三电离能的变化图是_(填标号)。(3)固态
2、氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构_。(4)CF2=CF2和 ETFE 分子中 C 的杂化轨道类型分别为_和_;聚 四 氟 乙 烯 的 化 学 稳 定 性 高 于 聚 乙 烯,从 化 学 键 的 角 度 解 释 原 因_。(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X 代表的离子是 _;若 该 立 方 晶 胞 参 数 为 a pm,正 负 离 子 的 核 间 距 最 小 为_pm。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-12024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第11题物质结
3、构与性质综合题答案(1)(2)图 a同一周期第一电离能有增大的趋势,但由于N 元素的 2p 能级为半充满状态,因此 N 元素的第一电离能较 C、O 两种元素高图 b(3)(4)sp2sp3CF 的键能大于聚乙烯中 CH 的键能,键能越大,化学性质越稳定(5)Ca234a 解析(1)F 为第 9 号元素,其电子排布为 1s22s22p5,则其价电子排布图为。(2)C、N、O、F 四种元素在同一周期,同一周期第一电离能有增大的趋势,但由于 N 元素的 2p 能级为半充满状态,因此 N 元素的第一电离能较 C、O 两种元素高,因此 C、N、O、F 四种元素的第一电离能从小到大的顺序为 CON一氯乙烯
4、一氯乙炔Cl 参与形成的一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1大 键越多,形成的 CCl 键的键长越短(3)CsCl CsCl为 离 子 晶 体,ICl为 分 子 晶 体 (4)电 解 质 NA(504 1012)32解析(1)F 的原子序数为 9,其基态原子电子排布式为 1s22s22p5,1s22s22p43s1为基态氟原子 2p 能级上的 1 个电子跃迁到 3s 能级上,属于氟原子的激发态,a 正确;1s22s22p43d2,核外共 10 个电子,不是氟原子,b 错误;1s22s12p5,核外共 8个电子,不是
5、氟原子,c 错误;1s22s22p33p2为基态氟原子 2p 能级上的 2 个电子跃迁到 3p 能级上,属于氟原子的激发态,d 正确;而同一原子 3p 能级的能量比 3s能级的能量高,因此能量较高的是 1s22s22p33p2。(2)一氯乙烯的结构式为,碳原子采取 sp2杂化,因此 C 的一个 sp2杂化轨道与 Cl 的 3px轨道形成 CCl 键。C 的杂化轨道中 s 成分越多,形成的 CCl 键越强,CCl键的键长越短,一氯乙烷中碳采取 sp3杂化,一氯乙烯中碳采取 sp2杂化,一氯乙炔中碳采取 sp 杂化,sp 杂化时 s 成分多,sp3杂化时 s 成分少,同时 Cl 参与形成的大 键越
6、多,形成的 CCl 的键长越短,一氯乙烯中 Cl 的 3p 轨道与 C 的 2p轨道形成 3 中心 4 电子的大 键(43),一氯乙炔中 Cl 的 3p 轨道与 C 的 2p 轨道形成 2 个 3 中心 4 电子的大 键(43),因此三种物质中 CCl 键长的顺序为一氯乙烷一氯乙烯一氯乙炔。(3)CsICl2发生非氧化还原反应,各元素化合价不变,生成无色晶体和红棕色液体,则无色晶体为 CsCl,红棕色液体为 ICl,而 CsCl 为离子晶体,熔化时克服的是离子键,ICl 为分子晶体,熔化时克服的是分子间作用力,因此 CsCl 的熔点比 ICl 高。(4)由题意可知,在电场作用下,Ag不需要克服
7、太大阻力即可发生迁移,因此 AgI 晶体是优良的离子导体,在电池中可作为电解质;每个晶胞中含碘离子的个数为 81812 个,依据化学式 AgI 可知,银离子个数也为 2 个,晶胞的物质的量 nNNAmol2NA mol,晶胞体积 Va3 pm3一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(5041012)3 m3,则 AgI 晶体的摩尔体积 VmVn(504 1012)3 m32NA molNA(504 1012)32 m3mol1。3.(2021全国甲卷)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态
8、阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题:(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si 的价电子层的电子排布式为_;单晶硅的晶体类型为_。SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si 采取的杂化类型为_。SiCl4可发生水解反应,机理如下:含 s、p、d 轨道的杂化类型有:dsp2、sp3d、sp3d2,中间体 SiCl4(H2O)中Si 采取的杂化类型为_(填标号)。(2)CO2分子中存在_个 键和_个键。(3)甲醇的沸点(64.7)介于水(100)和甲硫醇(CH3SH,7.6)之间,其原因是_。(4)我国科学家发明了高选择性的二氧
9、化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方 ZrO2晶胞如图所示。Zr4离子在晶胞中的配位数是_,晶胞参数为 a pm、a pm、c pm,该晶体密度为_gcm3(写出表达式)。在 ZrO2中掺杂少量 ZnO 后形成的催化剂,化学式可表示为 ZnxZr1xOy,则 y_(用 x 表达)。答案(1)3s23p2原子晶体(或共价晶体)sp3(2)22(3)甲醇和水均能形一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1成分子间氢键,而甲硫醇不能,且水比甲醇的氢键多(4)84 918 16NAa2c 10302x解
10、析(1)基态硅原子 M 层有 4 个电子,分别填充于 3s 和 3p 能级轨道中,则基态硅原子价电子排布式为 3s23p2。单质硅熔、沸点高,硬度大,是原子(共价)晶体。SiCl4的中心原子硅原子周围有 4 对成键电子对,则 Si 采取 sp3杂化。由中间体SiCl4(H2O)的结构可知,Si 原子周围有 5 对成键电子对,故该杂化轨道含 1 个 s杂化轨道、3个p杂化轨道和1个d杂化轨道,则Si采取的杂化类型为sp3d。(2)CO2分子的结构为 O=C=O,则 1 个 CO2分子中含 2 个 键和 2 个 键。(3)甲醇的结构简式是 CH3OH,1 个甲醇分子可形成 1 个分子间氢键,而 1
11、 个 H2O 分子可形成 2 个分子间氢键,水中氢键比例比甲醇高,故水的沸点比甲醇高,甲硫醇中不存在氢键,其沸点最低。(4)以 ZrO2晶胞结构的上面面心的 Zr4为研究对象,将晶体结构向上由 1 个晶胞延长为 2 个晶胞,可观察到与该 Zr4距离最近的 O2有 8 个,则 Zr4的配位数为 8。该晶胞中含 8 个 O2,Zr4个数为 8186124(个),则 1 个晶胞的质量为4 918 16NA g,1 个晶胞的体积为 a2c1030 cm3,则该晶体的密度为4 918 16NAa2c 1030 gcm3。该晶体中,Zr 为4 价,Zn为2 价,O 为2 价,由化合物中各元素化合价代数和为
12、 0 可得,2x4(1x)2y0,解得 y2x。4.(2021全国乙卷)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:(1)对于基态 Cr 原子,下列叙述正确的是_(填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为Ar3d54s1B.4s 电子能量较高,总是在比 3s 电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中提供电子对形成配位键的原子是_,中心离子的配位数为_。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教
13、辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(3)Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中配体分子 NH3、H2O 以及分子 PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。PH3中 P 的杂化类型是_。NH3的沸点比 PH3的_,原因是_。H2O 的键角小于 NH3的,分析原因:_。(4)在金属材料中添加 AlCr2颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构,如图所示。处于顶角位置的是_原子。设 Cr 和Al 原子半径分别为 rCr和 rAl,则金属原子空间占有率为_%(列出计算表达式)。答案(1)AC(2)N、O、Cl6(3)sp3高NH3分子间存在氢键H2O、NH3分子中
14、的 O 原子、N 原子均为 sp3杂化,其中心原子的孤电子对数分别为 2、1,由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力,因此孤电子对数越多,键角越小(4)铝2 43r3Al4 43r3Cra2c100解析(1)轨道处于半充满状态时体系总能量低,基态 Cr 原子核外电子排布式为Ar3d54s1,A 正确;由量子力学的基本理论可知,4s 轨道的电子也会出现在离核较近的位置,B 错误;铬的电负性比钾的大,对键合电子的吸引力比钾的大,C正确。(2)当共价键中共用的电子对是由其中一个原子(离子)独自提供,另一个原子(离子)提供空轨道时,就形成配位键,观察该物质的化学式可知,该配合物
15、中提供电子对形成配位键的原子为 N、O、Cl,中心离子的配位数为 6。(3)由题图可知,PH3的中心原子 P 形成 3 个 键电子对和 1 个孤电子对,则其杂化方式为一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1sp3。NH3、PH3均为分子晶体,但 NH3分子间存在氢键,故 NH3沸点更高。H2O、NH3分子中的 O 原子、N 原子均为 sp3杂化,其中心原子的孤电子对数分别为 2、1,由于孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力,因此孤电子对数越多,键角越小。(4)由题图可知,1 个晶胞中所含灰球的个数
16、为 81812(个),白球的个数为 81424(个),已知该物质的化学式为 AlCr2,故灰球代表铝原子,位于顶角和体心,白球代表铬原子,位于棱上和晶胞内。由题给晶胞图可知,该晶胞的体积为 a2 c,则金属原子空间占有率晶胞内微粒总体积晶胞体积100%,即2 43r3Al4 43r3Cra2c100%。考情预测:预计 2023 年高考仍会借助新科技、新能源为背景,考查原子核外电子排布式(图)、电离能、电负性、键、键、杂化方式、分子或离子的空间构型(价层电子对互斥理论)、化学键及氢键、晶体结构特点及微粒间作用力、晶体的熔、沸点比较及晶胞的计算,特别是对空间想象能力和计算能力的考查,是近几年的考查
17、重点,复习时加以重视!智能点一基态原子的核外电子排布表示方法举例电子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu:Ar3d104s1价电子排布式Fe:3d64s2电子排布图(或轨道表示式)O:微练 1高考题组合练。(1)(2020全国卷)基态 Ti 原子的核外电子排布式为_。(2)(2021湖南卷)基态硅原子最外层的电子排布图为_。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(3)(2021海南卷)基态锰原子的价层电子排布式为_。(4)(2021天津卷)基态 Fe 原子的价层电子排布式为_。(5)(
18、2021广东卷)基态硫原子价电子排布式为_。答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2(2)(3)3d54s2(4)3d64s2(5)3s23p4智能点二电离能、电负性及其应用1.电离能的应用判断元素金属性的强弱电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱判断元素的化合价如果某元素的 In1In,则该元素的常见化合价为n,如钠元素 I2I1,所以钠元素的化合价为12.电负性的应用微练 2高考题组合练。(1)(2020全国卷)CaTiO3组成元素的电负性大小顺序是_。(2)(2020全国卷)NH3BH3分子中,与 N 原子相连的 H 呈正电性(H),与 B 原子相连的 H 呈负
19、电性(H),电负性大小顺序是_。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(3)(2021海南卷)第一电离能的大小:C_O(填“大于”或“小于”)。(4)(2021湖南卷)H、C、N 的电负性由大到小的顺序为_。(5)(2021山东卷)O、F、Cl 电负性由大到小的顺序为_。答案(1)OTiCa(2)NHB(3)小于(4)NCH(5)FOCl智能点三中心原子杂化类型和分子空间构型的判断分子(A 为中心原子)中心原子孤电子对数中心原子杂化方式分子构型示例0sp直线形BeCl2、CO2、HCN1sp2V 形SO2、O3AB2
20、2sp3V 形H2O、H2S0sp2平面三角形BF3、CH2O、SO3AB31sp3三角锥形NH3、H3O、PCl3AB40sp3正四面体形CH4、NH4、SO24微练 3高考题组合练。(1)(2020全国卷)有机碱 CH3NH3中,N 原子的杂化轨道类型是_。(2)(2020全国卷)NH3BH3分子中,NB 化学键称为_键,其电子对由_提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH36H2O=3NH4B3O369H2,B3O36的结构如图所示:一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1在该反应中,B 原子的杂化轨
21、道类型由_变为_。(3)(2021海南卷)CO23中碳原子的杂化轨道类型是_,写出一种 CO23与具有相同空间结构的1 价无机酸根离子的化学式_。(4)(2021河北卷)已知 KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为_,其中 P 采取_杂化方式,与 PO34电子总数相同的等电子体的分子式为_。(5)(2021山东卷)Xe 是第五周期的稀有气体元素,与 F 形成的 XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为_,下列对 XeF2中心原子杂化方式推断合理的是_(填标号)。A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d答案(1)sp3(2)配位Nsp3sp2(3)sp2NO3(4)
22、sp3SiF4、SO2F2等(5)5D智能点四大 键的判断1.含义在一个具有平面(或直线)结构的多原子分子中,如果彼此相邻的 3 个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道,那么这些轨道可以相互重叠,形成多中心 键。这种不局限在两个原子之间的 键称为离域 键,或共轭大 键,简称大 键。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-12.大 键的形成条件这些原子多数处于同一平面上这些原子有相互平行的 p 轨道形成大 键的条件p 轨道上的电子总数小于 p 轨道数的 2 倍3.大 键表示符号nm,m 表示相
23、互平行的 p 轨道的数目,n 表示相互平行的 p 轨道里的电子数。理论计算证明 n2m 时可形成大 键,解题时可作为验证大 键书写正误的方法。4.实例1,3丁二烯(H2C=CHCH=CH2)4 个碳原子均采用 sp2杂化。这些杂化轨道相互重叠,形成 键分子骨架,故所有原子处于同一平面。每个碳原子还有一个未参与杂化的 p 轨道,垂直于分子平面,每个 p 轨道里面有一个电子,故丁二烯分子中存在一个“4 轨道 4 电子”的 pp 大 键。表示符号为 44。5.常见的大 键分子(离子)C6H6(苯)CO2O3N3大 键6643(2 个)4343(2 个)分子(离子)NO3CO23大 键646465示例
24、 1SO2分子中的大键表示为_。答案43解析(1)计算大 键中的电子数,思维流程为:一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(2)再书写大 键的表示符号,SO2分子中形成大 键 p 轨道数为 3,则表示符号为 43。微练 4经 X 射线衍射测得化合物 R(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,五氮阴离子盐的晶体结构,其局部结构如图所示。R 中阴离子 N5中的 键总数为_个。分子中的大 键可用符号 nm表示,其中 m 代表参与形成大 键的原子数,n 代表参与形成大 键的电子数(如苯分子中的大 键可表示为 66),则 N5
25、中的大 键应表示为_。答案565解析由题图可知,R 中阴离子 N5中有 5 个 NN,所以 N5中的 键总数为 5个;N5中的大 键中含有 5 个 N 原子,所以参与形成大 键的原子数为 5,每个N 原子形成 2 个 键,还有一对孤电子对,每个 N 原子提供 1 个电子形成大 键,一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1从外界得到的 1 个电子也参与形成大 键,故参与形成大 键的电子数为 6,则N5中的大 键应表示为 65。智能点五结构决定性质解释原因类简答题1.孤电子对对键角的影响(BP成键电子对,LP孤电子对)分子
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