（福建專用）2014版高三化學(xué) 專題檢測(cè)卷（十四） 專題七 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（含解析）

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(45分鐘100分)1.(12分)(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷)硅是重要的半導(dǎo)體材料,構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)。回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為,該能層具有的原子軌道數(shù)為、電子數(shù)為 。(2)硅主要以硅酸鹽、等化合物的形式存在于地殼中。(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其中原子與原子之間以相結(jié)合,其晶胞中共有8個(gè)原子,其中在面心位置貢獻(xiàn)個(gè)原子。(4)單質(zhì)硅可通過(guò)甲硅烷(SiH4)分解反應(yīng)來(lái)制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(5)碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示,簡(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：化學(xué)鍵CCCHCOSiSiSiHSiO鍵能/(kJ·mol-1)356413336226318452硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多,原因是 。(6)在硅酸鹽中,Si四面體通過(guò)共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無(wú)限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根,其中Si原子的雜化形式為,Si與O的原子數(shù)之比為,化學(xué)式為。2.(14分)中國(guó)古代四大發(fā)明之一黑火藥,它在爆炸時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為2KNO3+3C+S=A+N2+3CO2(已配平)(1)除S外,上列元素的電負(fù)性從大到小依次為。在生成物中,A的晶體類型為,含極性共價(jià)鍵的分子的中心原子軌道雜化類型為。已知CN-與N2互為等電子體,推算HCN分子中鍵與鍵數(shù)目之比為 。(2)原子序數(shù)小于36的元素Q和T,在周期表中既處于同一周期又位于同一族,且原子序數(shù)T比Q多2。T的基態(tài)原子外圍電子(價(jià)電子)排布為 ,Q2+的未成對(duì)電子數(shù)是。(3)若某金屬單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如下圖甲所示,其晶胞特征如下圖乙所示,原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如下圖丙所示。則晶胞中該原子的配位數(shù)為,該單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為四種基本堆積方式中的。3.(10分)(2013·廈門質(zhì)檢).雙氰胺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖。(1)雙氰胺的晶體類型為。(2)雙氰胺所含元素中,(填元素名稱)元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多。(3)雙氰胺分子中鍵和鍵數(shù)目之比為。.硼的最簡(jiǎn)單氫化物乙硼烷球棍模型如右圖,由它制取硼氫化鋰的反應(yīng)為2LiH+B2H6=2LiBH4(4)乙硼烷分子中硼原子的雜化軌道類型為。(5)B為正四面體結(jié)構(gòu),LiBH4中硼原子和氫原子之間的化學(xué)鍵為(填序號(hào))。A.離子鍵B.金屬鍵C.氫鍵D.配位鍵E.極性鍵F.非極性鍵(6)根據(jù)以上反應(yīng)判斷,其中涉及元素的電負(fù)性從小到大的順序?yàn)?(填元素符號(hào))。(7)碳的最簡(jiǎn)單氫化物是CH4,而硼的最簡(jiǎn)單氫化物不是BH3,其原因?yàn)?。4.(14分)(2013·石家莊一模)氮化鈦(Ti3N4)為金黃色晶體,由于具有令人滿意的仿金效果,越來(lái)越多地成為黃金裝飾的替代品。以TiCl4為原料,經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng),可以制得Ti3N4和納米TiO2,請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)為置換反應(yīng),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。TiCl4分子中4個(gè)氯原子不在同一平面上,則TiCl4的空間構(gòu)型為。(2)元素周期表中鈦元素位于第周期第族。與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子的外圍電子排布式為;Ti3N4中鈦元素的化合價(jià)為。(3)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,納米TiO2催化的一個(gè)實(shí)例如下：化合物甲的分子中采取sp2雜化的碳原子個(gè)數(shù)為,化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)椤?4)有一種氮化鈦晶體的晶胞如圖所示,該氮化鈦晶胞中含有個(gè)氮原子,晶胞中N、Ti之間的最近距離為apm,則該氮化鈦的密度為 g·cm-3(NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,只列算式)。5.(14分)(2013·南平二模)信息一：鉻同鎳、鈷、鐵等金屬可以構(gòu)成高溫合金、電熱合金、精密合金等,用于航空、宇航、電器及儀表等工業(yè)部門。信息二：氯化鉻酰(CrO2Cl2)是鉻的一種化合物,常溫下該化合物是暗紅色液體,熔點(diǎn)為-96.5,沸點(diǎn)為117,能和丙酮(CH3COCH3)、四氯化碳、CS2等有機(jī)溶劑互溶。(1)鉻(24號(hào)元素)原子的基態(tài)電子排布式為 。(2)CH3COCH3分子中含有個(gè)鍵,含有個(gè)鍵。(3)固態(tài)氯化鉻酰屬于晶體,丙酮中碳原子的雜化方式為,二硫化碳屬于(填“極性”或“非極性”)分子,分子中含有(填“極性”或“非極性”)鍵。(4)K也是鉻的一種化合物,該化合物屬于離子化合物,其中除含離子鍵、共價(jià)鍵外,還含有鍵。(5)金屬鉻的晶胞如圖所示,一個(gè)晶胞中含有  個(gè)鉻原子。6.(18分)(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷)前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的價(jià)電子層中未成對(duì)電子均只有1個(gè),并且A-和B+的電子數(shù)相差為8;與B位于同一周期的C和D,它們價(jià)電子層中的未成對(duì)電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)D2+的價(jià)層電子排布圖為。(2)四種元素中第一電離能最小的是,電負(fù)性最大的是(填元素符號(hào))。(3)A、B和D三種元素組成的一個(gè)化合物的晶胞如圖所示。該化合物的化學(xué)式為;D的配位數(shù)為;列式計(jì)算該晶體的密度g·cm-3。(4)A-、B+和C3+三種離子組成的化合物B3CA6,其中化學(xué)鍵的類型有;該化合物中存在一個(gè)復(fù)雜離子,該離子的化學(xué)式為 ,配位體是 。7.(18分)(2013·泉州質(zhì)檢)原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第14周期,其中A原子核是一個(gè)質(zhì)子;B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),B與C可形成正四面體形分子,D原子外圍電子排布為3d104s1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)這四種元素中電負(fù)性最大的是(填元素符號(hào),下同),第一電離能最小的是;(2)C所在的主族元素氣態(tài)氫化物中,沸點(diǎn)最低的是(填化學(xué)式);(3)B元素可形成多種單質(zhì),其中“只有一層原子厚”的物質(zhì),被公認(rèn)為目前世界上已知的最薄、最堅(jiān)硬、傳導(dǎo)電子速度最快的新型材料,該材料晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示,其原子的雜化類型為 ;(4)D的醋酸鹽晶體局部結(jié)構(gòu)如右圖,該晶體中含有的化學(xué)鍵是(填選項(xiàng)序號(hào));極性鍵非極性鍵配位鍵金屬鍵(5)某學(xué)生所做的有關(guān)D元素的實(shí)驗(yàn)流程如下圖：D單質(zhì)棕色的煙綠色溶液藍(lán)色沉淀藍(lán)色溶液黑色沉淀請(qǐng)書寫第步反應(yīng)的離子方程式： 。答案解析1.【解析】(1)基態(tài)硅原子中,電子占據(jù)的最高能層為第三層,符號(hào)為M,該能層中有3個(gè)能級(jí)：3s、3p和3d,3s能級(jí)有1個(gè)原子軌道,3p能級(jí)有3個(gè)原子軌道,3d能級(jí)有5個(gè)原子軌道,所以該能層具有的原子軌道數(shù)為9,填充的電子數(shù)為4。(2)硅在自然界中主要以硅酸鹽和二氧化硅等化合物的形式存在于地殼中。(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體,其中原子與原子之間以硅硅共價(jià)鍵相結(jié)合,其晶胞中共有8個(gè)原子,其中在面心位置的有6個(gè)原子,每個(gè)面心原子貢獻(xiàn)二分之一,所以6個(gè)面心原子對(duì)該晶胞貢獻(xiàn)3個(gè)原子。(4)根據(jù)題意：工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2。(5)分析表格中CC鍵、CH鍵、SiSi鍵、SiH鍵的鍵能,可以得出：CC鍵和CH鍵較強(qiáng),所形成的烷烴穩(wěn)定,而硅烷中SiSi鍵和SiH鍵的鍵能較低,易斷裂,導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以生成,所以硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多。分析表格中CH鍵、CO鍵、SiH鍵、SiO鍵的鍵能,可以得出：CH鍵的鍵能大于CO鍵,CH鍵比CO鍵穩(wěn)定,而SiH鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于SiO鍵,所以SiH鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的SiO鍵,所以SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物。(6)題干圖(b)為一種無(wú)限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根,其中每個(gè)硅原子和4個(gè)氧原子形成四面體結(jié)構(gòu),所以硅原子的雜化形式為sp3,Si與O的原子數(shù)之比為13,化學(xué)式為-,其中一個(gè)為鍵,2個(gè)為鍵,所以HCN中有2個(gè)鍵,2個(gè)鍵。(2)根據(jù)題意可知Q和T為族元素,又知原子序數(shù)T比Q多2,所以Q是Fe,T是Ni,Ni的基態(tài)原子外圍電子排布為3d84s2,Fe2+有4個(gè)未成對(duì)電子。(3)根據(jù)甲圖可知該原子的堆積方式是面心立方最密堆積,根據(jù)乙圖可知其配位數(shù)是12。答案：(1)O>N>C>K離子晶體sp雜化11(2)3d84s24(3)12面心立方最密堆積3.【解析】(1)分子晶體能用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示,故雙氰胺的晶體類型為分子晶體。(2)H、C、N基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)分別為1、2、3。(3)雙氰胺分子中鍵數(shù)為9,鍵數(shù)為3,二者之比為31。(4)硼原子以四條鍵與氫原子成鍵,其雜化軌道類型為sp3。(5)硼原子最外層有3個(gè)電子,B中硼原子與3個(gè)氫原子形成極性鍵,與1個(gè)H-形成配位鍵,但成鍵后,4個(gè)共價(jià)鍵等同,故B為正四面體結(jié)構(gòu),應(yīng)選D、E。(6)LiBH4中Li為+1價(jià),B為+3價(jià),H為-1價(jià),故三者的電負(fù)性從小到大的順序?yàn)長(zhǎng)i<B<H。(7)碳原子最外層有四個(gè)電子,CH4中碳原子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),硼原子最外層有三個(gè)電子,BH3中硼原子只有6個(gè)電子,不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。答案：(1)分子晶體(2)氮(3)31(4)sp3(5)D、E(6)Li<B<H(7)CH4中碳原子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),而BH3中硼原子只有6個(gè)電子,不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)4.【解析】(1)Mg與TiCl4發(fā)生置換反應(yīng),則產(chǎn)物為MgCl2和Ti。(2)元素周期表中鈦元素位于第4周期第B族,根據(jù)鈦的外圍電子排布式3d24s2,可知Zr的外圍電子排布式為4d25s2。Ti3N4中,N顯-3價(jià),則鈦元素的化合價(jià)為+4價(jià)。(3)化合物甲中苯環(huán)和羰基碳原子均為sp2雜化,因此采用sp2雜化的碳原子數(shù)為7。化合物乙中采取sp3雜化的原子有C、N、O,第一電離能N>O>C。(4)氮化鈦晶胞中氮原子數(shù)為×8+×6=4,鈦原子數(shù)為1+×12=4,因此該晶胞的化學(xué)式為TiN。答案：(1)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2正四面體(2)4B4d25s2+4(3)7N>O>C(4)4 5.【解析】(1)鉻為24號(hào)元素,屬于第4周期第B族,所以可以很快地寫出其基態(tài)電子排布式。(2)CH3COCH3分子結(jié)構(gòu)式為,羰基中含有1個(gè)鍵,分子中含有2個(gè)CC鍵、6個(gè)CH鍵、1個(gè)CO鍵。(3)通過(guò)氯化鉻酰常溫下的熔沸點(diǎn)、溶解性可知其屬于分子晶體。丙酮中含有兩種碳原子,甲基碳原子雜化方式與甲烷碳原子相同,為sp3雜化;羰基碳原子為sp2雜化。四氯化碳是非極性分子,二硫化碳也是非極性分子,其分子中只含極性鍵。(4)K是配位化合物,其中肯定含有配位鍵。(5)晶胞中顯示的是9個(gè)原子,但8個(gè)位于晶胞頂點(diǎn),每個(gè)頂點(diǎn)上的原子屬于8個(gè)晶胞,故屬于該晶胞的只有;晶胞內(nèi)的原子完全屬于該晶胞,因此一個(gè)晶胞中含有2個(gè)鉻原子。答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1或(3d54s1)(2)19(3)分子甲基碳原子sp3、羰基碳原子sp2非極性極性(4)配位(5)2【解題技巧】化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系1.只含非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì),如I2、N2、P4、金剛石、晶體硅等。2.只含有極性共價(jià)鍵的物質(zhì)：一般是不同種非金屬元素構(gòu)成的共價(jià)化合物,如HCl、NH3、SiO2、CS2等。3.既有極性鍵又有非極性鍵的物質(zhì),如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6(苯)等。4.只含有離子鍵的物質(zhì)：活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如Na2S、NaCl、K2O、NaH等。5.既有離子鍵,又有非極性鍵的物質(zhì),如Na2O2、CaC2等。6.既有離子鍵,又有極性鍵的物質(zhì),如NaOH、NaHS、Ca(ClO)2等。7.既有離子鍵,又有極性鍵和非極性鍵的物質(zhì),如Na2S2O3、Na2C2O4等。8.既有離子鍵,又有共價(jià)鍵和配位鍵的物質(zhì),如NH4Cl、PH4I等。9.由強(qiáng)極性鍵構(gòu)成但又不是強(qiáng)電解質(zhì)的物質(zhì),如HF。10.只含有非極性共價(jià)鍵,而無(wú)范德華力的物質(zhì)是原子晶體的單質(zhì),如金剛石、晶體硅等。11.只含有極性共價(jià)鍵,而無(wú)范德華力的物質(zhì)是原子晶體的化合物,如SiO2、SiC等。12.不含化學(xué)鍵的物質(zhì),是稀有氣體(單原子分子),如Ar、Xe等。6.【解析】由題目信息可以推出：A為F,B為K,C為Fe,D為Ni。(1)D2+的價(jià)電子排布圖為。(2)K的4s軌道只有1個(gè)電子,失電子能力比較強(qiáng),鐵元素的4s軌道有2個(gè)電子,3d軌道有6個(gè)電子,鎳元素的4s軌道有2個(gè)電子,3d軌道有8個(gè)電子,故這四種元素中第一電離能最小的元素是K,一般來(lái)說(shuō),元素的非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性就越大,所以這四種元素中電負(fù)性最大的元素是F。(3)由題干晶胞示意圖可以看出,晶胞中氟原子位置：棱上16個(gè),面上4個(gè),體內(nèi)2個(gè),故每個(gè)晶胞平均占有氟原子個(gè)數(shù)為16×1/4+4×1/2+2=8;鉀原子的位置：棱上8個(gè),體內(nèi)2個(gè),故每個(gè)晶胞平均占有鉀原子個(gè)數(shù)為8×1/4+2=4;鎳原子的位置：頂點(diǎn)8個(gè),體心1個(gè),故每個(gè)晶胞平均占有鎳原子個(gè)數(shù)為8×1/8+1=2。所以這三種原子個(gè)數(shù)比為KNiF=428=214,故該化合物的化學(xué)式為K2NiF4;該化合物是離子晶體,配位數(shù)是指一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目,由圖可以看出Ni的配位數(shù)是6。由密度公式知該晶體的密度為m/V=(39×4+59×2+19×8)/(NA×400×400×1 308×10-30)g·cm-33.4 g·cm-3。(4)這三種離子形成的化合物為K3FeF6,它是一種離子化合物,所以其中化學(xué)鍵的類型有離子鍵和配位鍵,復(fù)雜離子為3-,配位體是F-。答案：(1)(2)KF(3)K2NiF46g·cm-33.4(4)離子鍵、配位鍵3-F-7.【解析】A原子核是一個(gè)質(zhì)子,則A為H;B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即有6個(gè)電子,則B為C;B與C可形成正四面體形分子且A、B、C、D分別處于第14周期,則C只能為Cl;D原子外圍電子排布為3d104s1,則D為Cu。(1)H、C、Cl、Cu四種元素中,電負(fù)性最大的應(yīng)是Cl,第一電離能最小的應(yīng)是金屬元素Cu。(2)HF分子間含有氫鍵,沸點(diǎn)最高,HCl、HBr、HI的沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高。(3)碳原子與另外三個(gè)碳原子相連,且形成平面結(jié)構(gòu),碳原子的雜化類型為sp2。(4)由結(jié)構(gòu)圖可知該醋酸銅晶體中含有極性鍵、非極性鍵和配位鍵。(5)分析實(shí)驗(yàn)流程圖可知：Cu與Cl2反應(yīng)生成CuCl2,藍(lán)色沉淀為Cu(OH)2,藍(lán)色溶液為Cl2,黑色沉淀則為CuS。據(jù)此可寫出離子方程式為2+H2S+2H2O=CuS+2N+2NH3·H2O答案：(1)ClCu(2)HCl(3)sp2(4)(5)2+H2S+2H2O=CuS+2N+2NH3·H2O