2017年化學(xué)高考題分類解析考點22 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3)

高考試題分類解析PAGE考點23物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3)非選擇題1.（2017?乙卷?35）鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對應(yīng)的輻射波長為________nm(填標(biāo)號)。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8(2)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號是________,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________。K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低,原因是____________________。(3)X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在離子。離子的幾何構(gòu)型為________,中心原子的雜化形式為________________。(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu),邊長為a=0.446nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示。K與O間的最短距離為________nm,與K緊鄰的O個數(shù)為________。(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于________位置,O處于________位置。【命題意圖】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的知識,旨在考查學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)、雜化理論、晶體計算等知識的理解及應(yīng)用?！窘馕觥?1)紫色光波長范圍大約在380nm到440nm之間,故選A。(2)基態(tài)K原子中,最外層電子排布為4s1,核外電子占據(jù)的最高能層為第四層,符號是N,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為球形。K和Cr都屬于金屬晶體,Cr的價電子數(shù)多,半徑小,金屬鍵強,所以K的熔點、沸點等都比金屬Cr低。(3)根據(jù)計算公式,的價層電子對數(shù)=(7+2×1-1)/2=4,結(jié)構(gòu)如下:[I--I]+,中心碘原子形成了兩個σ鍵,有兩對孤電子對,因此雜化方式為sp3,構(gòu)型為V形。(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu),位于頂角的K和位于相鄰面心的O之間的距離最短,且剛好等于晶胞面對角線長度的一半,因此最短距離=a/2≈1.414×0.446/2≈0.315nm。求與K緊鄰的O個數(shù),即求頂角周圍面心的個數(shù),其實也就是面心立方密堆積的配位數(shù)12。(5)若將體心的位置設(shè)定為頂角,原本頂角的位置變成了體心,面心的位置變成了棱心。因此K位于體心位置,O位于棱心位置。答案:(1)A(2)N球形K原子半徑較大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱(3)V形sp3(4)0.31512(5)體心棱心2.(2017?丙卷?35)研究發(fā)現(xiàn),在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性,顯示出良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}:(1)Co基態(tài)原子核外電子排布式為________________。元素Mn與O中,第一電離能較大的是________,基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的是________。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為____________和____________。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點從高到低的順序為______________________,原因是______________________________________。(4)硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外,還存在____________________________________。(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm,則r(O2-)為________nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a'=0.448nm,則r(Mn2+)為________nm。【命題意圖】本題考查結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、位置關(guān)系的應(yīng)用,涉及核外電子排布規(guī)律、電負性、電離能、雜化理論、晶胞的有關(guān)計算等,難點是晶胞的計算?！窘馕觥?1)Co是27號元素,位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn與O中,由于O是非金屬元素而Mn是過渡元素,所以第一電離能較大的是O。O基態(tài)原子價電子排布式為2s22p4,所以其核外未成對電子數(shù)是2,而Mn基態(tài)原子價電子排布式為3d54s2,所以其核外未成對電子數(shù)是5,因此核外未成對電子數(shù)較多的是Mn。(2)CO2和CH3OH的中心原子碳原子的價層電子對數(shù)分別為2和4,所以CO2和CH3OH分子中碳原子的雜化形式分別為sp和sp3。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點從高到低的順序為H2O>CH3OH>CO2>H2,原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體,液體的沸點高于氣體;水分子中兩個氫原子都可以參與形成分子間氫鍵,而甲醇分子中只有一個羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵,所以水的沸點高于甲醇;二氧化碳的相對分子質(zhì)量比氫氣大,所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點較高。(4)硝酸錳是離子化合物,硝酸根和錳離子之間形成離子鍵,硝酸根中氮原子與3個氧原子形成3個σ鍵,硝酸根中有一個氮氧雙鍵,所以還存在π鍵。(5)因為O2-是面心立方最密堆積方式,面對角線是O2-半徑的4倍,即4r(O2-)=a,解得r(O2-)=≈0.148nm;MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),2[r(Mn2+)+r(O2-)]=a',即2[r(Mn2+)+0.148nm]=0.448nm,所以r(Mn2+)=0.076nm。答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇多;CO2與H2均為非極性分子,CO2的相對分子質(zhì)量較大,范德華力較大(4)離子鍵和π鍵(5)0.1480.076（2017?甲卷?35）圖（a）圖（b）(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu),其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。①從結(jié)構(gòu)角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為________,不同之處為________。(填標(biāo)號)A.中心原子的雜化軌道類型B.中心原子的價層電子對數(shù)C.立體結(jié)構(gòu)D.共價鍵類型②R中陰離子中的σ鍵總數(shù)為________個。分子中的大π鍵可用符號表示,其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù),n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為),則中的大π鍵應(yīng)表示為_______。③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為()N—H…Cl、________________、________________。(4)R的晶體密度為dg·cm-3,其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元,該單元的相對質(zhì)量為M,則y的計算表達式為________________________?！久}意圖】本題考查了原子的結(jié)構(gòu)、電子親和能、化學(xué)與分子結(jié)構(gòu)、晶體的計算等,意在考查考生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中相關(guān)知識的綜合應(yīng)用能力?！窘馕觥?1)氮原子位于第二周期第VA族,價電子是最外層電子,其價層電子排布式為2s22p3,所以其電子排布圖為。(2)同周期元素,從左到右非金屬性依次增大,原子核對電子的束縛能力增大,除氮原子外,其他原子得電子能力依次增大,得電子后形成的陰離子穩(wěn)定性逐漸增大,所以根據(jù)第一電子親和能的定義可知同周期元素的第一電子親和能自左向右依次增大;N的2p能級上有3個電子,處于半滿狀態(tài),屬于較穩(wěn)定狀態(tài),得電子能力相對較弱,因此第一電子親和能較同周期相鄰元素要低。(3)①根據(jù)圖(b),陽離子是和H3O+,中心原子是N,含有4個σ鍵,孤電子對數(shù)為(5-1-4×1)/2=0,價層電子對數(shù)為4,雜化類型為sp3,空間構(gòu)型為正四面體形;H3O+中心原子是O,含有3個σ鍵,孤電子對數(shù)為(6-1-3)/2=1,價層電子對數(shù)為4,雜化類型為sp3,空間構(gòu)型為三角錐形,因此相同之處為ABD項,不同之處為C項;②根據(jù)圖(b)中σ鍵總數(shù)為5個;根據(jù)信息,每個氮原子有且只有一個p軌道與環(huán)平面垂直,一個p軌道中有1個電子,外來的1個電子也進入這種p軌道中,因此π電子總數(shù)為1×5+1=6個,所以大π鍵可表示為;③根據(jù)圖(b)、H3O+中的H與、Cl-都可形成氫鍵,因此還有的氫鍵是(H3O+)O—H…N和()N—H…N。(4)根據(jù)密度的定義有,d=g·cm-3=g·cm-3,解得y==×10-21(或)。答案:(1)(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大N的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子(3)①ABDC②5Π③(H3O+)O—H…N()(NH)N—H…N(N)(4)(或×10-21)4.(2017·江蘇高考·21A)鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的制備需鐵、氮氣、丙酮和乙醇參與。(1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為________________________。(2)丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是________________,1mol丙酮分子中含有σ鍵的數(shù)目為________。(3)C、H、O三種元素的電負性由小到大的順序為____________________。

(4)乙醇的沸點高于丙酮,這是因為

______________________________。(5)某FexNy的晶胞如圖-1所示,Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x-n)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖-2所示,其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為________________?！久}意圖】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),意在考查學(xué)生對物質(zhì)結(jié)構(gòu)中基本概念的理解及掌握程度?！窘馕觥?1)Fe為26號,價層電子數(shù)為26-18=8,電子排布式為3d64s2,失去電子時,先失去4s上的2個電子,再失去3d上的一個電子,即為[Ar]3d5。(2)甲基上的碳原子為sp3雜化,羰基上的碳原子為sp2雜化。單鍵全為σ鍵,雙鍵中有一個π鍵,一個σ鍵,1mol丙酮中共含有9NA個σ鍵。(3)非金屬性O(shè)>C>H