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專題3　物質結構與性質
(總分：76分)
一、選擇題：本題共13小題，共36分。第1～8題每小題2分，第9～13題每小題4分，每小題只有一個選項符合題目要求。
1．(2023·湖南卷)下列有關物質結構和性質的說法錯誤的是(　　)
[A]含有手性碳原子的分子叫作手性分子
[B]鄰羥基苯甲醛的沸點低于對羥基苯甲醛的沸點
[C]酰胺在酸或堿存在并加熱的條件下可發生水解反應
[D]冠醚(18 冠 6)的空穴與K＋尺寸適配，兩者能通過弱相互作用形成超分子
2．(2023·北京卷)下列事實不能通過比較氟元素和氯元素的電負性進行解釋的是(　　)
[A]F—F鍵的鍵能小于Cl—Cl鍵的鍵能
[B]三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
[C]氟化氫分子的極性強于氯化氫分子的極性
[D]氣態氟化氫中存在(HF)2，而氣態氯化氫中是HCl分子
3．(2024·泰安三模)下列化學用語正確的是(　　)
[A]基態22Ti原子的軌道表示式：
[B]用電子云輪廓圖表示H2中的σ鍵形成的示意圖：
[C]SO3的VSEPR模型：
[D]2 甲基 1 丁醇的鍵線式：
4．(2024·貴陽二模)肼(N2H4)常用作火箭發射推進劑。已知常溫下，生產N2H4的反應為2NH3·H2O＋NaClO===NaCl＋N2H4＋3H2O。下列說法正確的是(　　)
[A]N2H4是還原產物
[B]鍵角：>NH3
[C]沸點：H2O>NaClO
[D]H2O中心原子的價層電子對數為3
5．(2023·湖北卷)物質結構決定物質性質。下列性質差異與結構因素匹配錯誤的是(　　)
選項 性質差異 結構因素
[A] 沸點：正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 分子間作用力
[B] 熔點：AlF3(1 040 ℃)遠高于AlCl3(178 ℃升華) 晶體類型
[C] 酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)遠強于CH3COOH(pKa＝4.76) 羥基極性
[D] 溶解度(20 ℃)：Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 陰離子電荷
6．(2023·新課標卷)一種可吸附甲醇的材料，其化學式為[B(OCH3)4]3Cl，部分晶體結構如下圖所示，其中為平面結構。
下列說法正確的是(　　)
[A]該晶體中存在N—H…O氫鍵
[B]基態原子的第一電離能：C[C]基態原子未成對電子數：B[D]晶體中B、N和O原子軌道的雜化類型相同
7．(2024·河北名校聯盟二模)X、Y、Z與W形成的某種化合物是蛋白質代謝分解的終產物，結構如圖所示，工業上常用YW3和XZ2在一定條件下合成。下列判斷錯誤的是(　　)
[A]鍵角：YW3>XZ2　　　　　　 [B]電負性：W[C]原子半徑：X>Y>Z>W [D]價電子數：W8．(2024·太原二模) [C2F5B(CN)3]－是可以用來合成穩定的全氟硼烷室溫離子液體的
陰離子(結構如圖所示)，具有良好的熱穩定性及電化學穩定性。下列說法錯誤的是(　　)
[A]酸性：H3BO3[B]該陰離子中C原子有兩種雜化軌道類型
[C]基態原子的未成對電子數：N＞C＞B＞F
[D]該陰離子中所有原子均滿足8電子穩定結構
9．已知W、X、Y、Z均為短周期元素，常溫下，它們的最高價氧化物對應的水化物溶液(濃度均為0.01 mol·L-1)的pH和原子半徑、原子序數的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A]化合物X2Y2中含有極性共價鍵和非極性共價鍵
[B]簡單氣態氫化物的熱穩定性：Y＞W
[C]簡單離子半徑：Z＞Y＞W＞X
[D]這四種元素中，元素X的第一電離能最小
10．[X(YR2)3]4[T(ZXR3)4]3Cl是一種可吸附甲醇的材料，R、T、X、Y、Z為原子序數依次遞增且為不同主族的短周期非金屬元素，T、X、Y、Z位于同一周期且相鄰，其中[X(YR2)3]＋結構如圖。下列說法一定正確的是(　　)
[A]第一電離能：X[B]含氧酸的酸性：T[C][X(YR2)3]＋中X、Y原子均滿足8電子穩定結構
[D]該物質中含有離子鍵、配位鍵和極性鍵
11．(2024·酒泉二模)硒化鋅主要用于制造透紅外線材料及紅外線光學儀器，其晶胞結構如圖甲所示，已知晶胞參數為a nm，圖乙為晶胞的俯視圖。下列說法錯誤的是(　　)
[A]硒化鋅的化學式為ZnSe
[B]與Se距離最近且相等的Zn有4個
[C]晶胞中b原子和d原子的距離為a nm
[D]設阿伏加德羅常數的值為NA，硒化鋅晶體密度為g·cm-3
12．氧化石墨烯和還原石墨烯是兩種新型材料，由氧化石墨烯制備還原石墨烯的原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
[A]1個N2H4分子中含有σ鍵的數目為5
[B]氧化石墨烯中碳原子均為sp2雜化
[C]還原石墨烯中有三種不同的含氧官能團
[D]在水中的溶解度：還原石墨烯<氧化石墨烯
13．已知空間利用率是指構成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。下列有關說法不正確的是(　　)
　　　　　　
圖1　　　　　　　　　　　　　圖2
　　　　　　　　
圖3　　　　　　　　　　　　　圖4
[A]銅碘雜化團簇分子結構如圖1所示，分子間通過范德華力聚集在一起
[B]CaF2晶體的晶胞如圖2所示，標記為X的F－的分數坐標為
[C]H原子的電子云如圖3所示，H原子核外大多數電子在原子核附近運動
[D]金屬Cu為面心立方晶胞(如圖4所示)，其空間利用率約為74%
二、非選擇題：本題共2小題，共40分。
14．(18分)(2024·南充二模)乙醚是一種極易揮發的無色透明液體。乙醚長時間與空氣接觸時，逐漸生成過氧化乙醚[CH3CH2OCH(OOH)CH3]。Ti2(SO4)3、FeSO4、LiAlH4可除去過氧化乙醚?；卮鹣铝袉栴}：
(1)基態O＋、O、O－的第一電離能I1按由大到小排序為__________________。
(2)基態Ti3+還原過氧化乙醚時失去的是________軌道電子，從電負性角度判斷LiAlH4中H的化合價為________。的中心原子的雜化軌道類型為________。
(3)一個過氧化乙醚分子中，價層電子對數目為4的原子有____個。過氧化乙醚分子中的鍵能如下：
單鍵 C—C C—H C—O O—O O—H
鍵能/(kJ·mol-1) 346 411 358 207 459
造成O—O鍵能小于C—C鍵能的可能原因是______________________________。
(4)乙醚沸點為35.6 ℃，丙酸(CH3CH2COOH)沸點為141 ℃，兩者沸點差異較大的主要原因是_________________________________________________________。
(5)硫酸亞鐵的正交晶胞參數為a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°，晶胞沿c軸、a軸的投影圖見下，假設阿伏加德羅常數的值為NA。
硫酸亞鐵晶胞的摩爾質量為____________g·mol-1，晶體密度為________g·cm-3(列出算式)。
15．(22分)(2024·寶雞二模)硒(Se)被國內外醫藥界和營養學界尊稱為“生命的火種”，享有“長壽元素”“抗癌之王”“心臟守護神”“天然解毒劑”等美譽。硒在電子工業中可用作光電管、太陽能電池，硒元素形成的多種化合物也有重要作用。
(1)硒和硫同為第ⅥA族元素，基態硒原子的價層電子排布式為________。
(2)單質硒的熔點為221 ℃，其晶體類型為________。
(3)與硒元素相鄰的同周期元素是砷和溴，則這三種元素的第一電離能由小到大的順序為________(用元素符號表示)。
(4)SeO2分子中Se原子的雜化軌道類型為________；的空間結構是____________，寫出一種與互為等電子體的分子______________(寫化學式)。
(5)H2Se分子中含有的共價鍵是________(填“極性鍵”或“非極性鍵”)；H2Se水溶液比H2S水溶液的酸性強，原因是__________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)α AgI可用作固體離子導體，能通過加熱γ AgI制得。上述兩種晶體的晶胞示意圖如圖1所示(為了簡化，只畫出了碘離子在晶胞中的位置)。
①測定晶體結構最常用的儀器是________(填字母)。
A．質譜儀　　　　　 B．紅外光譜儀
C．核磁共振儀 D．X射線衍射儀
②γ AgI與α AgI晶胞的體積之比為________。
③測定α AgI中導電離子類型的實驗裝置如圖2所示，實驗測得支管a中AgI質量不變，可判定導電離子是Ag＋而不是I－，依據是_________________________
_____________________________________________________________________。專題過關驗收卷·專題3
1．A　[有手性異構體的分子叫手性分子，A說法錯誤；鄰羥基苯甲醛易形成分子內氫鍵，對羥基苯甲醛易形成分子間氫鍵，故前者沸點低于后者沸點，B說法正確；氨基和羧基發生取代反應生成酰胺鍵，酰胺在酸性條件和堿性條件下都可以發生水解反應，C說法正確；冠醚(18 冠 6)的空腔直徑為260～320 pm，與K＋(直徑276 pm)尺寸適配，二者之間通過弱相互作用形成超分子，D說法正確。]
2．A　[A．F原子半徑小，電子云密度大，兩個原子間的斥力較強，F—F鍵不穩定，因此F—F鍵的鍵能小于Cl—Cl鍵的鍵能，與電負性無關；B．氟的電負性大于氯的電負性。F—C鍵的極性大于Cl—C鍵的極性，使F3C—的極性大于Cl3C—的極性，導致三氟乙酸的羧基中的羥基極性更大，更容易電離出氫離子，酸性更強；C．氟元素的電負性大于氯元素的電負性，F—H鍵的極性大于Cl—H鍵的極性，導致HF分子極性強于HCl；D．氟元素的電負性大于氯元素的電負性，與氟原子相連的氫原子可以與另外的氟原子形成分子間氫鍵，因此氣態氟化氫中存在(HF)2。]
3．B　[A．基態22Ti原子的價層電子排布式為3d24s2，軌道表示式為，A錯誤；B．H的1s能級為球形，兩個氫原子形成氫氣時，是兩個1s能級的原子軌道相互靠近重疊，形成s s σ鍵，B正確；C．SO3中心原子S的價層電子對數為3＋(6－2×3)＝3，無孤電子對，VSEPR模型是平面三角形，與圖不相符，C錯誤；D．2 甲基 1 丁醇的鍵線式：，D錯誤。]
4．B　[A．NH3·H2O中N元素的化合價為－3價，N2H4中N元素的化合價為－2價，N元素的化合價升高，發生氧化反應，N2H4為氧化產物，故A錯誤；中心原子N的價層電子對數為4＋(5－1－4×1)＝4，沒有孤電子對，NH3中心原子N的價層電子對數為3＋(5－3×1)＝4，有1個孤電子對，由于孤電子對的排斥作用大，導致NH3的鍵角更小，故B正確；C．NaClO為離子晶體，微粒間的相互作用是離子鍵，H2O為分子晶體，微粒間的相互作用是分子間作用力，分子間作用力較弱，一般熔、沸點的關系為離子晶體>分子晶體，因此沸點為NaClO>H2O，故C錯誤；D．H2O的中心原子O的價層電子對數為2＋(6－2×1)＝4，故D錯誤。]
5．D　[正戊烷、新戊烷均為分子晶體，分子間存在分子間作用力，正戊烷分子為直鏈結構，分子間作用力大，沸點高，A匹配正確；AlF3為離子晶體，而AlCl3為分子晶體，熔點較低，二者熔點不同主要是因為晶體類型不同，B匹配正確；三氟乙酸的酸性遠強于乙酸，因為氟原子為吸電子基團，使三氟乙酸分子中羧基上的羥基極性更大，更易電離出氫離子，C匹配正確；碳酸根離子很容易和水分子形成氫鍵，而碳酸氫根離子則更易形成分子內氫鍵，分子內氫鍵的形成阻礙了與水分子形成分子間氫鍵，從而降低了NaHCO3的溶解度，而與陰離子電荷無關，D匹配錯誤。]
6．A　[根據題圖分析中的—NH2的H與中的O形成氫鍵，即圖中虛線為N—H…O氫鍵，A正確；同周期主族元素第一電離能從左到右呈增大趨勢，但由于N原子的價層電子排布式為2s22p3，2p軌道為半充滿的穩定結構，第一電離能大于C和O，故第一電離能：C7．A　[結合物質結構和各元素形成的化學鍵，推知X為C、Y為N、Z為O、W為H，據此解答。A．根據分析，X為C，Y為N，Z為O，W為H，NH3為三角錐形結構，CO2為直線形結構，鍵角：NH3N>O>H，C項正確；D．H元素基態原子價電子數為1，C、N、O分別為4、5、6，故價電子數：H8．C　[A．元素非金屬性越強，對應的最高價含氧酸酸性越強，非金屬性：B9．D　[由題圖可推知，W為N，X為Na，Y為S，Z為Cl?；衔颴2Y2為Na2S2，為離子化合物，硫原子之間為非極性共價鍵和Na＋之間是離子鍵，A錯誤；非金屬性越強，簡單氣態氫化物熱穩定性越強，簡單氣態氫化物的熱穩定性W＞Y，B錯誤；電子層數越多，原子或離子的半徑越大，電子層數相同時，核電荷數越大，對核外電子的吸引能力越強，半徑越小，N3-、Na＋、S2-、Cl－的半徑大小為S2-＞Cl－＞N3-＞Na＋，即Y＞Z＞W＞X，C錯誤；四種元素中Na最容易失去最外層電子，元素X的第一電離能最小，D正確。]
10．D　[R、T、X、Y、Z為原子序數依次遞增且為不同主族的短周期非金屬元素，T、X、Y、Z位于同一周期且相鄰，則R為H，根據[X(YR2)3]＋的結構，Y能形成三個鍵，考慮是第ⅤA族元素，則T、X、Y、Z只能分別是B、C、N、O；A．同一周期主族元素，從左到右，第一電離能呈增大趨勢，N的2p能級電子半充滿，較穩定，故第一電離能高于同周期相鄰元素，則第一電離能從小到大正確順序為X11．C　[在甲圖中，Zn在晶胞內部，有4個，Se在8個頂點和6個面心，根據“均攤法”計算為×8＋×6＝4，硒化鋅的化學式為ZnSe，據此回答。A．由題給晶胞結構可知硒化鋅的化學式為ZnSe，A正確；B．與Se距離最近且相等的Zn有4個，B正確；C．晶胞中b原子和d原子的距離為面對角線的一半，即a nm，C錯誤；D．硒化鋅晶體密度為＝ g·cm-3＝g·cm-3，D正確。]
12．B　[N2H4的結構式是，1個N2H4分子中含有σ鍵的數目為5, A正確；氧化石墨烯含有雙鍵碳、單鍵碳，碳原子雜化方式為sp2、sp3雜化， B錯誤；還原石墨烯含有—OH、—COOH、三種不同的含氧官能團， C正確；氧化石墨烯中含有的羥基數大于還原石墨烯，在水中的溶解度：還原石墨烯＜氧化石墨烯，D正確。]
13．C　[范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它的本質是正負電荷間的相互吸引，它使得許多物質能以一定的凝聚態存在，則銅碘雜化團簇分子是分子間通過范德華力聚集在一起，A項正確；根據CaF2晶體的晶胞圖示可知，標記為X的F－的分數坐標為，B項正確； H原子為單電子體系，核外只有1個電子，電子云圖中的黑點不是指大多數電子在原子核附近運動，C項錯誤；面心立方最密堆積，空間利用率為×100%≈74%，D項正確。]
14．解析：(1)基態O－失去1個電子轉化為基態O，基態O再失去1個電子生成基態O＋，基態O的價層電子排布為2s22p4，基態O＋的價層電子排布為2s22p3，基態O－的價層電子排布為2s22p5，基態O＋較穩定，基態O比基態O－難失電子，可知第一電離能：O＋>O>O－。
(2)基態Ti3+的簡化電子排布式為[Ar]3d1；其還原過氧化乙醚時失去的是3d軌道電子，LiAlH4中H的電負性大于Li、Al，因此顯－1價；的中心原子Al的價層電子對數為4，采用sp3雜化軌道。
(3)過氧化乙醚分子中連接單鍵的C、O原子的價層電子對數均為4，共7個；單鍵O原子存在2個孤電子對，相鄰兩個O原子上的孤電子對互相排斥，使得O—O鍵長增長，鍵能減小。
(4)乙醚分子間無氫鍵，而丙酸分子間有氫鍵，導致丙酸的沸點高于乙醚。
(5)由晶胞投影可知Fe2+位于頂點和面心，個數為8×＋6×＝4，結合化學式可知也有4個，硫酸亞鐵晶胞的摩爾質量為4M(FeSO4)＝608 g·mol-1，晶體密度為×1030g·cm-3。
答案：(每空2分)(1)O＋>O>O－
(2)3d　－1　sp3
(3)7　相鄰兩個O原子上的孤電子對互相排斥
(4)乙醚分子間無氫鍵，而丙酸分子間有氫鍵
(5)608　×1030
15．解析：(1)由硒元素和硫元素同為第ⅥA族元素可知，基態硒原子的價層電子排布式為4s24p4。
(2)由熔點可知，單質硒屬于熔點低的分子晶體。
(3)同周期主族元素，從左到右第一電離能呈增大趨勢，砷原子的4p軌道為較穩定的半充滿結構，元素的第一電離能大于同周期相鄰元素，則第一電離能由小到大的順序為Se(4)二氧化硒分子中硒原子的價層電子對數為3，硒原子的雜化方式為sp2雜化；亞硒酸根離子中硒原子的價層電子對數為4、孤電子對數為1，離子的空間結構為三角錐形；硒酸根離子與四氯化碳、四氯化硅的原子個數都為5、價電子數都為32，互為等電子體。
(5)硒化氫分子是只含有極性共價鍵的共價化合物，硒原子的半徑大于硫原子，H—Se更容易斷裂，硒化氫在溶液中更容易電離出氫離子，所以硒化氫水溶液比硫化氫水溶液的酸性強。
(6)①測定晶體和非晶體的最佳方法為X射線衍射法，則測定晶體結構最常用的儀器是X射線衍射儀，故選D。
②由晶胞結構可知，γ AgI晶胞中碘化銀的個數為8×＋6×＝4，α AgI晶胞中碘化銀的個數為8×＋1＝2，設碘化銀的摩爾質量為M，γ AgI和α AgI晶胞的體積分別為a和b，由晶胞的質量公式可得：＝7.0a和＝6.0b，則＝＝，故答案為12∶7。
③由圖2可知，支管a中與直流電源正極相連的銀電極為陽極，銀失去電子發生氧化反應生成銀離子，支管b中與直流電源負極相連的銀電極為陰極，銀離子得到電子發生還原反應生成銀，實驗測得支管a中碘化銀質量不變，說明支管a中銀離子向支管b中移動，所以實驗中導電離子是銀離子而不是碘離子。
答案：(每空2分)(1)4s24p4　(2)分子晶體　(3)Se

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