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專題16　物質結構與性質綜合題
一、基礎練習
1.硒化鋅是一種重要的半導體材料，其晶胞結構如圖甲所示，乙圖為該晶胞沿z軸方向在平面的投影，已知晶胞邊長為，阿伏加德羅常數的值為，下列說法錯誤的是
A．位于元素周期表的區
B．基態原子核外有18種不同空間運動狀態的電子
C．A點原子的坐標為，則B點原子的坐標為
D．該晶體密度為
【答案】C【解析】A．Zn的價層電子排布式為3d104s2，位于元素周期表的ds區，A正確；B．基態原子核外排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4，電子的空間運動狀態數=電子所占原子軌道數，s、p、d原子軌道數分別為1、3、5，所以基態原子核外有1+1+3+1+3+5+1+3=18種不同空間運動狀態的電子，B正確；C．A點原子坐標為(0，0，0)，由圖乙可知，B點原子的坐標為，C錯誤；D．該晶胞中，位于晶胞內部的Zn原子個數為4，位于頂點和面心的Se原子個數為，則，D正確； 故選C。
2.下列物質中屬于分子晶體，而且既含σ鍵又含π鍵的是
A．KSCN B．CO2 C．H2O2 D．Al(OH)3
【答案】B【解析】A．KSCN屬于離子晶體，故A不符合題意；B．CO2屬于分子晶體，結構式為O=C=O，含有σ鍵和π鍵，故B符合題意；C．H2O2屬于分子晶體，結構式為H-O-O-H，只含有σ鍵，故C不符合題意；D．氫氧化鋁的結構式為，只含有σ鍵，故D不符合題意；答案為B。
3.金屬鈦(Ti)與氮形成的某種化合物常被用作高溫結構材料和超導材料。研究表明，用Al代替其中部分的Ti可提升耐磨性5倍以上，摻雜Al后的晶胞結構如圖所示。已知該晶體屬立方晶系，阿伏加德羅常數的值為。下列說法正確的是
A．b點原子的分數坐標為
B．摻雜Al后，晶體中
C．氮化鈦晶胞中，Ti原子位于N原子形成的八面體空隙中
D．已知最近的兩個N原子之間的距離為，則氮化鈦晶體的密度為
【答案】C【解析】A ．b點原子的分數坐標為，A錯誤；B．結合晶胞結構，Ti為12×=3，Al為1，N為8×+6×=4，晶體中，B錯誤；C．由晶胞結構可知，鈦原子位于氮原子構成的八面體空隙中，C正確；D．最近的兩個N原子之間的距離為，則晶胞邊長為cnm，氮化鈦晶體中Ti為12×+1=4，N為8×+6×=4，則化學式為TiN，密度為=，D錯誤；故選C。
4.氮、氧分別是空氣中和地殼中含量最多的兩種元素。下列說法正確的是
A．電負性：N>O B．活潑性：
C．第一電離能：N>O D．熔沸點：
【答案】C【解析】A．同周期從左向右電負性逐漸增大(稀有氣體除外)，即電負性：O＞N，故A錯誤；B．氮氣分子中氮氮之間存在三鍵，化學性質穩定，活潑性：O2＞N2，故B錯誤；C．N的價電子排布式為2s22p3，p能級處于半滿，能量低，O的價電子排布式為2s22p4，因此N的第一電離能大于O，故C正確；D．相對分子質量越大，范德華力越大，熔沸點越高，N2、O2分子間存在范德華力，氧氣的相對分子質量大于氮氣，即氧氣的熔沸點比氮氣高，故D錯誤；答案為C。
5.氮化硅(熔點1900℃)具有高強度、高韌性，常用作LED的基質材料，通過SiH4與NH3發生反應3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2制得。下列說法錯誤的是
A．鍵角：SiH4>NH3 B．SiH4穩定性強于NH3，可證明非金屬性N>Si
C．Si3N4屬于共價晶體 D．SiH4為由極性鍵構成的非極性分子
【答案】B【解析】A．孤電子對與鍵合電子對之間的斥力大于鍵合電子對與鍵合電子對之間的斥力，NH3的孤電子對數目多于SiH4的孤電子對數目，所以鍵角：SiH4>NH3，A項正確；B．SiH4的穩定性弱于NH3，非金屬性：N>Si，B項錯誤；C．Si3N4中N原子與Si原子之間通過共價鍵形成空間網狀結構，屬于共價晶體，C項正確；D．SiH4是正四面體結構，結構對稱，正負電荷中心重合，為非極性分子，SiH4中的Si-H是極性共價鍵，D項正確；答案選B。
6.(式量為M)是生物醫藥、太陽能電池等領域的理想苂光材料，其晶胞結構如圖所示，阿伏加德羅常數為。已知：原子中運動的電子有兩種相反的自旋狀態，一種自旋狀態用表示，與之相反的表示，稱為電子的自旋磁量子數。下列說法錯誤的是
A．的價層電子排布式為
B．基態S原子電子自旋磁量子數的代數和為1或
C．若A點的分數坐標為，則B點的分數坐標為
D．晶體的密度為
【答案】D【解析】A．位于第五周期ⅢA族、核外電子排布式為，A正確；B． 基態S原子電子排布式為，同一個軌道中電子自旋方向相反、電子自旋磁量子數的代數和為0，中有2個p電子位于同一個軌道、另2個電子分占兩個p軌道且自旋方向相同，則電子自旋磁量子數的代數和為1或-1，B正確；C． 由晶胞示意圖可知，若A點的分數坐標為，則B點的分數坐標為，C正確；D．晶胞中Cu有8個位于頂點、4個面心、1個晶胞內，個數為8×+4×+1=4，In有4位于棱上、6個在面心，個數為4×+6×=4，8個S位于晶胞內，則晶體的密度為，D不正確；答案選D。
7.下列關于CO2的說法不正確的是
A．CO2是由極性鍵形成的非極性分子 B．CO2分子中σ鍵與π鍵的數目比為1∶1
C．干冰中一個CO2分子周圍有8個緊鄰分子 D．CO2的大量排放可能引起溫室效應
【答案】C【解析】A．CO2中存在C=O極性鍵，CO2分子的空間構型為直線形，分子中正電中心和負電中心重合，CO2為非極性分子，A項正確；B．CO2的結構式為O=C=O，1個CO2分子中含2個σ鍵和2個π鍵，即CO2分子中σ鍵與π鍵的數目之比為1∶1，B項正確；C．干冰中的CO2之間只存在范德華力，干冰屬于面心立方晶胞，一個CO2分子周圍有12個緊鄰分子，C項錯誤；D．CO2的大量排放，阻止地球熱量的散失，從而可能引起溫室效應，D項正確；答案選C。
8.鈉的一種氧化物的晶胞如圖(“●”或“○”均表示一個簡單離子)。正確的是
A．該氧化物的化學式為Na2O2
B．晶胞中連接“○”與“●”的線段表示共價鍵
C．該晶體中“○”與“●”的核外電子排布相同
D．晶胞中與“○”最近且等距的“●”的數目為4
【答案】C
【解析】由晶胞圖知，黑色原子有8個在體內；白色原子有8個在體內，6個在面心，根據均攤法計算，可知白色原子和黑色原子個數比為1：2，故該氧化物為氧化鈉，且白色表示氧離子，黑色為鈉離子，據此回答。由分析知該氧化物為氧化鈉，A錯誤；B．氧化鈉為離子化合物且只含有離子鍵，即線段表示離子鍵，B錯誤；C．鈉離子和氧離子核外電子數均為10，最外層電子均為8，核外電子排布相同，C正確；D．由晶報圖知，晶報中與氧離子最近且等距離的鈉離子數目為8，D錯誤； 故選C。
9.鈉的一種氧化物的晶胞如圖(“●”或“○”均表示一個簡單離子)。正確的是
A．該氧化物的化學式為Na2O2
B．晶胞中連接“○”與“●”的線段表示共價鍵
C．該晶體中“○”與“●”的核外電子排布相同
D．晶胞中與“○”最近且等距的“●”的數目為4
【答案】C
【解析】由晶胞圖知，黑色原子有8個在體內；白色原子有8個在體內，6個在面心，根據均攤法計算，可知白色原子和黑色原子個數比為1：2，故該氧化物為氧化鈉，且白色表示氧離子，黑色為鈉離子，據此回答。由分析知該氧化物為氧化鈉，A錯誤；B．氧化鈉為離子化合物且只含有離子鍵，即線段表示離子鍵，B錯誤；C．鈉離子和氧離子核外電子數均為10，最外層電子均為8，核外電子排布相同，C正確；D．由晶報圖知，晶報中與氧離子最近且等距離的鈉離子數目為8，D錯誤； 故選C。
10.鐵觸媒是重要的催化劑，CO易與鐵觸媒作用導致其失去催化活性：Fe+5CO=Fe(CO)5；除去CO的化學反應為：[Cu(NH3)2]OOCCH3+CO+NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。
(1)Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，則Fe(CO)5的晶體類型是____。
(2)NH3的空間構型為____，NH3極易溶于水，除了因為NH3是極性分子外還因為____。
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的雜化類型是____，配位體中提供孤對電子的原子是____。
(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有形成____。
a.離子鍵 b.配位鍵 c.非極性鍵 d.σ鍵
(5)鐵和氨氣在640℃可發生置換反應，產物之一的晶胞結構如圖所示，寫出該反應的化學方程式____。若兩個最近的Fe原子間的距離為scm，阿伏伽德羅常數為NA，則該晶體的密度是____g cm-3。(列出計算式)
【答案】(1)分子晶體 (2) 三角錐形 NH3分子和H2O分子之間可形成氫鍵(3) sp3、sp2 N
(4)b、d （5） 8Fe+2NH32Fe4N+3H2
【解析】（1）Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，說明Fe(CO)5熔點低，類似于分子晶體，則Fe(CO)5的晶體類型是分子晶體；（2）價層電子對數=σ鍵電子對數+孤電子對數，NH3價層電子對數為3+(5-3×1)/2=4，NH3的空間構型為三角錐形；NH3分子和H2O分子之間形成氫鍵可增大NH3分子在水中的溶解度；（3）配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中-CH3中C，C原子形成了4個σ鍵，是sp3雜化，酯基中的碳形成3個σ鍵，一個π鍵，是sp2雜化，碳原子的雜化類型是sp3、sp2；配位體中提供孤對電子的原子是N；（4）用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有b.配位鍵、d.σ鍵；（5）晶胞中Fe為8×1/8+6×1/2=4，N為1，分子式為Fe4N，鐵和氨氣在640℃可發生置換反應，8Fe+2NH38Fe+2NH32Fe4N+3H22Fe4N+3H2；若兩個最近的Fe原子間的距離為scm，棱長為，=。
11.海底金屬軟泥是在海底覆蓋著的一層紅棕色沉積物，蘊藏著大量的金屬資源，如：鎳、鐵、銅、鋅、鉻等。回答下列問題：
(1)鉻在希臘文中的原意為“顏色”，三價鉻離子能夠生成美麗多色的絡合物。例如：紫色的、橙紅色的［］、灰綠色的。
①鉻位于元素周期表中_______區，中非金屬元素電負性最大是_______(填名稱)。
②請分析沸點：_______(填“>”“＜”或“=”)，并解釋原因_______。
(2)從原子結構角度分析(Fe)_______(Cr)(填“>”“＜”或“=”)，并解釋原因_______。
(3)我國科學家發明了高選擇性的二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑，其組成為ZnO/固溶體。四方晶胞如圖所示，晶胞邊長為a pm。晶胞中離子的個數為_______，該晶體密度為d ，則阿伏伽德羅常數可表示為_______。在中摻雜少量ZnO后形成的催化劑，化學式可表示為，則y=_______(用x表達)
【答案】(1) d； 氧元素； > 分子中存在氫鍵，會使分子升高；(2) ＜ 鉻的價電子排布為3d54s1，失去1個電子后，價層電子為3d5半充滿較穩定，Fe失去1個電子后為3d64s1，再失去電子相對較易；(3) 4； ； 2- x。
【解析】（1）鉻的原子序數為24，價電子排布式為：3d54s1，位于元素周期表的d區；鉻是金屬元素，氫為第一主族元素，碳和氧同周期，故電負性最大的為：氧元素，分子中存在氫鍵，會使分子升高，故沸點：>；（2）I2(鉻)大于I2 (Fe)的主要原因是鉻的價電子排布為3d54s1，失去1個電子后，價層電子為3d5半充滿較穩定，Fe失去1個電子后為3d64s1，再失去電子相對較易；（3）根據四方ZrO2晶胞圖知，利用均攤法，1個晶胞中含離子數，O2-數為8，晶胞體積為，故其密度為：，可得阿伏伽德羅常數可表示為：，根據化合物中各元素正、負化合價代數和為0，(+2)x+(+4)(1- x)+(-2)y=0，解得y=2- x。
二、真題練習
12.（2022·廣東卷）與S同族，基態硒原子價電子排布式為_______。
【答案】4s24p4
【解析】基態硫原子價電子排布式為3s23p4，Se與S同族，Se為第四周期元素，因此基態硒原子價電子排布式為4s24p4；
13.（2022·海南卷）基態O原子的電子排布式_______，其中未成對電子有_______個。
【答案】1s22s22p4或[He]2s22p4 2
【解析】O為8號元素，其基態O原子核外有8個電子，因此基態O原子的電子排布式為1s22s22p4或[He]2s22p4，其2p軌道有2個未成對電子，即O原子有2個未成對電子；
14.（2022·遼寧卷）短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大。基態X、Z、Q原子均有兩個單電子，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，Q與Z同主族。下列說法錯誤的是
A．X能與多種元素形成共價鍵 B．簡單氫化物沸點：
C．第一電離能： D．電負性：
【答案】B
【解析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，說明W為第三周期元素Al。短周期元素的基態原子中有兩個單電子，可分類討論：①為第二周期元素時，最外層電子排布為2s22p2或2s22p4，即C或O；②為第三周期元素時，最外層電子排布為3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q與Z同主族，結合原子序數大小關系可知，則X、Z、Q分別為C．O和S，則Y為N。A．X為C，能與多種元素(H、O、N、P、S等)形成共價鍵，A正確；B．Z和Q形成的簡單氫化物為H2O和H2S，由于H2O分子間能形成氫鍵，故H2O沸點高于H2S，B錯誤；C．Y為N，Z為O，N的最外層p軌道電子為半充滿結構，比較穩定，故其第一電離能比O大，C正確；D．W為Al，Z為O，O的電負性更大，D正確；故選B。
15.（2022·湖南卷）富馬酸亞鐵是一種補鐵劑。富馬酸分子的結構模型如圖所示：
①富馬酸分子中鍵與鍵的數目比為_______；
②富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為_______。
【答案】①11:3 ②O＞C＞H＞Fe
【解析】①由球棍模型可知，富馬酸的結構式為HOOCCH=CHCOOH，分子中的單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，則分子中σ鍵和π鍵的數目比為11：3。
②金屬元素的電負性小于非金屬元素，則鐵元素的電負性最小，非金屬元素的非金屬性越強，電負性越大，氫碳氧的非金屬性依次增強，則電負性依次增大，所以富馬酸亞鐵中四種元素的電負性由大到小的順序為O＞C＞H＞Fe。
16.（2022·遼寧卷）下列符號表征或說法正確的是
A. 電離： B. 位于元素周期表p區
C. 空間結構：平面三角形 D. 電子式：
【答案】C
【解析】是二元弱酸，電離分步進行，其一級電離方程式為，A錯誤；基態原子的價電子排布式是，最后一個電子填充在s能級，位于元素周期表s區，B錯誤；中心碳原子的價層電子對數為，故其空間結構為平面三角形，C正確；是離子化合物，電子式為，D錯誤；故選C。
17.（2022·山東卷） GaN、AlN屬于第三代半導體材料，二者成鍵結構與金剛石相似，晶體中只存在N-Al鍵、N-Ga鍵。下列說法錯誤的是
A. GaN的熔點高于AlN B. 晶體中所有化學鍵均為極性鍵
C. 晶體中所有原子均采取sp３雜化 D. 晶體中所有原子的配位數均相同
【答案】A
【解析】Al和Ga均為第ⅢA元素，N屬于第ⅤA元素，AlN、GaN的成鍵結構與金剛石相似，則其為共價晶體，且其與金剛石互為等電子體，等電子體之間的結構和性質相似。AlN、GaN晶體中，N原子與其相鄰的原子形成3個普通共價鍵和1個配位鍵。因為AlN、GaN為結構相似的共價晶體，由于Al原子的半徑小于Ga，N—Al的鍵長小于N—Ga的，則N—Al的鍵能較大，鍵能越大則其對應的共價晶體的熔點越高，故GaN的熔點低于AlN，A說錯誤；不同種元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵，故兩種晶體中所有化學鍵均為極性鍵，B說法正確；金剛石中每個C原子形成4個共價鍵（即C原子的價層電子對數為4），C原子無孤電子對，故C原子均采取sp３雜化；由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體，則其晶體中所有原子均采取sp3雜化，C說法正確；金剛石中每個C原子與其周圍4個C原子形成共價鍵，即C原子的配位數是4，由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體，則其晶體中所有原子的配位數也均為4，D說法正確。綜上所述，故選A。
18.（2022·浙江卷）回答下列問題：兩種有機物的相關數據如表：
物質 HCON(CH3)2 HCONH2
相對分子質量 73 45
沸點/℃ 153 220
HCON(CH3)2的相對分子質量比HCONH2的大，但其沸點反而比HCONH2的低，主要原因是______。
【答案】HCON(CH3)2分子間只有一般的分子間作用力，HCONH2分子間存在氫鍵，破壞一般的分子間作用力更容易，所以沸點低。
【解析】HCON(CH3)2分子間只有一般的分子間作用力，HCONH2分子間存在氫鍵，破壞一般的分子間作用力更容易，所以沸點低。
19.（2022·江蘇卷）下列說法正確的是（ ）
A. 金剛石與石墨烯中的夾角都為
B. 、都是由極性鍵構成的非極性分子
C. 鍺原子()基態核外電子排布式為
D. ⅣA族元素單質的晶體類型相同
【答案】B
【解析】金剛石中的碳原子為正四面體結構，夾角為109°28′，故A錯誤；的化學鍵為Si-H，為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子；的化學鍵為Si-Cl，為極性鍵，為正四面體，正負電荷中心重合，為非極性分子，故B正確；鍺原子()基態核外電子排布式為[Ar]，故C錯誤；ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨為混合晶體，而硅形成的晶體硅為共價晶體，故D錯誤；故選B。
20.（2022·湖北卷）某立方鹵化物可用于制作光電材料，其晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是（ ）
A. 的配位數為6 B. 與距離最近的是
C. 該物質的化學式為 D. 若換為，則晶胞棱長將改變
【答案】B
【解析】配位數為與其距離最近且等距離的F-的個數，如圖所示，位于體心，F-位于面心，所以配位數為6，A正確；與的最近距離為棱長的，與的最近距離為棱長的，所以與距離最近的是，B錯誤；位于頂點，所以個數==1，F-位于面心，F-個數==3，位于體心，所以個數=1，綜上，該物質的化學式為，C正確；與半徑不同，替換后晶胞棱長將改變，D正確；故選B。
21.（2022·全國乙卷）鹵素單質及其化合物在科研和工農業生產中有著廣泛的應用。回答下列問題：
（1）氟原子激發態的電子排布式有_______，其中能量較高的是_______。(填標號)
a. b. c. d.
（2）①一氯乙烯分子中，C的一個_______雜化軌道與Cl的軌道形成_______鍵，并且Cl的軌道與C的軌道形成3中心4電子的大鍵。
②一氯乙烷、一氯乙烯、一氯乙炔分子中，鍵長的順序是_______，理由：(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多，形成的鍵越強：(ⅱ)_______。
（3）鹵化物受熱發生非氧化還原反應，生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為_______。解釋X的熔點比Y高的原因_______。
（4）晶體中離子作體心立方堆積(如圖所示)，主要分布在由構成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下，不需要克服太大的阻力即可發生遷移。因此，晶體在電池中可作為_______。
已知阿伏加德羅常數為，則晶體的摩爾體積_______(列出算式)。
【答案】（1）ad d
（2）①sp2 σ ②一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔 Cl參與形成的大π鍵越多，形成的C-Cl鍵的鍵長越短
（3） CsCl CsCl為離子晶體，ICl為分子晶體 （4）電解質
【解析】
（1）F的原子序數為9，其基態原子電子排布式為1s22s22p5。1s22s22p43s1，基態氟原子2p能級上的1個電子躍遷到3s能級上，屬于氟原子的激發態，a正確；1s22s22p43d2，核外共10個電子，不是氟原子，b錯誤；1s22s12p5，核外共8個電子，不是氟原子，c錯誤；1s22s22p33p2，基態氟原子2p能級上的2個電子躍遷到3p能級上，屬于氟原子的激發態，d正確；
答案選ad；而同一原子3p能級的能量比3s能級的能量高，因此能量最高的是1s22s22p33p2，答案選d。
（2）①一氯乙烯的結構式為，碳為雙鍵碳，采取sp2雜化，因此C的一個sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C-Clσ鍵。
②C的雜化軌道中s成分越多，形成的C-Cl鍵越強，C-Cl鍵的鍵長越短，一氯乙烷中碳采取sp3雜化，一氯乙烯中碳采取sp2雜化，一氯乙炔中碳采取sp雜化，sp雜化時p成分少，sp3雜化時p成分多，因此三種物質中C-Cl鍵鍵長順序為：一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔，同時Cl參與形成的大π鍵越多，形成的C-Cl鍵的鍵長越短，一氯乙烯中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大π鍵( )，一氯乙炔中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成2套3中心4電子的大π鍵( )，因此三種物質中C-Cl鍵鍵長順序為：一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。
（3）CsICl2發生非氧化還原反應，各元素化合價不變，生成無色晶體和紅棕色液體，則無色晶體為CsCl，紅棕色液體為ICl，而CsCl為離子晶體，熔化時，克服的是離子鍵，ICl為分子晶體，熔化時，克服的是分子間作用力，因此CsCl的熔點比ICl高。
（4）由題意可知，在電場作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可發生遷移，因此α-AgI晶體是優良的離子導體，在電池中可作為電解質；每個晶胞中含碘離子的個數為8×+1=2個，依據化學式AgI可知，銀離子個數也為2個，晶胞的物質的量n=mol=mol，晶胞體積V=a3pm3=(504×10-12)3m3，則α-AgI晶體的摩爾體積Vm===m3/mol。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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