2017年全國(guó)高考化學(xué)試題---物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-專題匯編-含答案與解析

1、2017年全國(guó)高考化學(xué)試題 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 專題匯編1（12分）（2017江蘇-21）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?dú)?、丙酮和乙醇參與。（1）Fe3+基態(tài)核外電子排布式為 。（2）丙酮（CH3COCH3）分子中碳原子軌道的雜化類型是 ，1mol 丙酮分子中含有鍵的數(shù)目為 。 （3）C、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?。（4）乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮，這是因?yàn)?。（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（xn） CunNyFexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖

2、2 所示，其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為 。【答案】 Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5sp2和sp3 9NA HCO乙醇分子間存在氫鍵 Fe3CuN 【解析】（1）Fe的原子序數(shù)為26，F(xiàn)e3+基態(tài)核外電子數(shù)為23，且3d電子為半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知Fe3+基態(tài)核外電子排布式為Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5。故答案為：Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5；（2）CH3COCH3中單鍵均為鍵，雙鍵中含1個(gè)鍵，甲基上C形成4個(gè)鍵，C=O中C形成3個(gè)鍵，均為孤對(duì)電子，則羰基上C為sp2雜化，甲基上C為sp3雜化，1mol丙酮共有9mol鍵，數(shù)目為9

3、NA個(gè)。故答案為：sp2和sp3；9NA；（3）非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，則C、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镠CO。故答案為：HCO；（4）乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮，這是因?yàn)橐掖挤肿娱g存在氫鍵，導(dǎo)致沸點(diǎn)高。故答案為：乙醇分子間存在氫鍵；（5）由圖2可知，Cu替代a位置的Fe時(shí)能量較低，更穩(wěn)定，則Cu位于頂點(diǎn)，N（Cu）=81/8=1，F(xiàn)e位于面心，N（Fe）=61/28=3，N位于體心，則只有1個(gè)N，其化學(xué)式為Fe3CuN，故答案為：Fe3CuN?！究键c(diǎn)】 晶胞的計(jì)算 菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專題】 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu) 【點(diǎn)評(píng)】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，把握電子排布、電負(fù)性比較、雜化及化

4、學(xué)鍵、均攤法計(jì)算晶胞結(jié)構(gòu)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力和應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等。2.（2017新課標(biāo)-35）化學(xué)選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（15分）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?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）元素的焰色反應(yīng)呈紫色，其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為_（填標(biāo)號(hào)）。A. B. C. D. E.（2）基態(tài)原子中，核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_。和屬于同一周期，且核外最外層電子構(gòu)型相同，但金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬低，原是 。（3）射線衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn)，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）晶體是一種性能良好

5、的非線性光學(xué)材料，具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為，晶胞中、分別處于頂角、體心、面心位置，如圖所示，與間的最短距離為_，與緊鄰的個(gè)數(shù)為_。（5）在晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中，處于各頂角位置，則處于_位置，處于_位置?！敬鸢浮俊窘馕觥俊究键c(diǎn)】【答案】（1）A（2）N ； 球形； K的質(zhì)子數(shù)較少，半徑較大，原子核對(duì)最外層電子的束縛作用較Cr更弱，形成的金屬鍵較弱，導(dǎo)致熔沸點(diǎn)較低。（3）形 ； （4） ； 12（5）K：體心 ；O：棱心【解析】 紫色光在可見光中波長(zhǎng)最短。紫光的波長(zhǎng)范圍約為，故A正確。 是第四周期元素，核外有四層電子，所以占據(jù)的最高能層為N能層。 K的核外電子排布為，在N層只占據(jù)了軌道，為

6、球形。 對(duì)于金屬單質(zhì)，決定其熔沸點(diǎn)高低的主要因素是金屬鍵的強(qiáng)弱，在這里通過(guò)比較K與單質(zhì)中金屬鍵的強(qiáng)弱，會(huì)發(fā)現(xiàn)K的金屬鍵弱于，故熔沸點(diǎn)較低。 方法1：的中心原子為，有2對(duì)鍵電子對(duì)；中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)。由價(jià)層電子對(duì)互斥理論，價(jià)層電子總對(duì)數(shù)為，中心原子為雜化，由于孤電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形。 最近的K和O是晶胞中頂點(diǎn)的K和面心的O，其距離為邊長(zhǎng)的/2倍。故。從晶胞中可以看出，在一個(gè)晶胞中與頂點(diǎn)K緊鄰的O為含有該頂點(diǎn)的三個(gè)面面心的O，即為個(gè)。由于一個(gè)頂點(diǎn)的K被八個(gè)晶胞共用，故與一個(gè)K緊鄰的O有：（個(gè)）。 晶體以分別處于頂角、體心、面心位置的鄰近4個(gè)晶胞如圖a并對(duì)K、O作相應(yīng)編號(hào)。由圖a得

7、，以處于各頂角位置的晶胞如圖b。圖a圖b由圖b得，K處于體心位置，O處于棱心位置。【考點(diǎn)】電子層與電子的能量；金屬鍵與金屬的熔沸點(diǎn)高低關(guān)系；離子的幾何構(gòu)型；原子的核外電子排布與雜化軌道；晶胞的相關(guān)計(jì)算。【點(diǎn)評(píng)】本題涉及核外電子排布、雜化、晶胞的計(jì)算等知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目易錯(cuò)點(diǎn)為（3），注意價(jià)層電子對(duì)的判斷，難度中等。3（15分）（2017新課標(biāo)-35）我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl（用R代表）。回答下列問(wèn)題：（1）氮原子價(jià)層電子對(duì)的軌道表達(dá)式（電子排布圖）為 。（2）元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)負(fù)一價(jià)

8、離子時(shí)所放出的能量稱作第一電子親和能（E1）。第二周期部分元素的E1變化趨勢(shì)如圖（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是 ；氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是 。（3）經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽(yáng)離子的相同之處為 ，不同之處為 。（填標(biāo)號(hào)）A中心原子的雜化軌道類型 B中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C立體結(jié)構(gòu) D共價(jià)鍵類型R中陰離子N5中的鍵總數(shù)為 個(gè)。分子中的大鍵可用符號(hào)mn表示，其中m代表參與形成的大鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大鍵電子數(shù)（如苯分子中的大鍵可表示為66），則N5中的大鍵應(yīng)表示為 。圖（b）中虛線代表氫鍵，其

9、表示式為（NH4+）NHCl、 、 。（4）R的晶體密度為dgcm3，其立方晶胞參數(shù)為anm，晶胞中含有y個(gè)(N5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl單元，該單元的相對(duì)質(zhì)量為M，則y的計(jì)算表達(dá)式為 。【答案】 同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大 N的2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài)，相對(duì)穩(wěn)定，不易結(jié)合電子。 ABD， C 5NA 56 （H3O+）OHN、 （NH4+）NHN d(a107) 3NA/M?！窘馕觥浚?）氮原子價(jià)層電子為最外層電子，即2s22p3，則電子排布圖為，（2）元素的非金屬性越強(qiáng)，越易得到電子，則第一電子親和能越大，同周期從左到右核電

10、荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，從左到右易結(jié)合電子，放出的能量增大，N的最外層為半充滿結(jié)構(gòu)，較為穩(wěn)定，不易結(jié)合一個(gè)電子，故答案為：同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大，半徑逐漸減小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大；N的2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài)，相對(duì)穩(wěn)定，不易結(jié)合電子；（3）A陽(yáng)離子為H3O+和NH4+，NH4+中心原子N含有4個(gè)鍵，孤電子對(duì)數(shù)為（5-1-41）=0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，雜化類型為sp3，H3O+中心原子是O，含有3鍵，孤電子對(duì)數(shù)為（6-1-3/2=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，為sp3雜化；B由以上分析可知H3O+和NH4+中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為4；CNH4+為空間構(gòu)型為正四面體，H3O+為

11、空間構(gòu)型為三角錐形；D含有的共價(jià)鍵類型都為鍵。 兩種陽(yáng)離子的相同之處為ABD，不同之處為C；故答案為：ABD；C；根據(jù)圖（b）N5中鍵總數(shù)為5NA個(gè)，根據(jù)信息，N5有6個(gè)電子可形成大鍵，可用符號(hào)56表示，故答案為：5NA；56；O、N的非金屬性較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的OH、NH都可與H形成氫鍵，還可表示為（H3O+）OHN、（NH4+）NHN，故答案為：（H3O+）OHN、（NH4+）NHN；（4）由d=m/V=y/(NAM)/(a107) 3可知，y= d(a107) 3NA/M?！究键c(diǎn)】 晶胞的計(jì)算。菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專題】 元素周期律與元素周期表專題； 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)?！军c(diǎn)評(píng)】本題綜合考查核外電子排

12、布、元素周期律、軌道的雜化以及晶胞的計(jì)算、氫鍵等問(wèn)題，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目難度中等，易錯(cuò)點(diǎn)為（3），注意把握氫鍵的形成。4(15分) (2017新課標(biāo)-11)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(fù)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?wèn)題：（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(duì)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(diǎn)從高到低的順序?yàn)?，原因是 。（4）

13、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(shí)驗(yàn)測(cè)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?！敬鸢浮?s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2 O Mn sp sp3 H2OCH3OHCO2H2 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(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)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(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間

14、氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)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(diǎn)較高。鍵、離子鍵 (/4) 0.420 (/4) (/2) 0.448【解析】（1）Co是27號(hào)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Ar3d74s2元素Mn與O中，由于O元素是非金屬性而Mn是過(guò)渡元素，所以第一電離能較大的是O，O基態(tài)原子價(jià)電子為2s22p4，所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是2，而Mn基態(tài)原子價(jià)電子排布為3d54s2，所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是5，因此核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是Mn。故答案為：1s22s22p63s23p6

15、3d74s2或Ar3d74s2；O；Mn；（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別為2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。故答案為：sp；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(diǎn)從高到低的順序?yàn)镠2OCH3OHCO2H2，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(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)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(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)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(diǎn)較高，故答案為：H2OCH3OHCO2H2；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(diǎn)高于氣體；水分子中有兩個(gè)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(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；二氧化碳的相對(duì)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(diǎn)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N原子與3個(gè)氧原子形成3個(gè)鍵，硝酸根中有一個(gè)氮氧雙鍵，所以還存在鍵。故答案為：鍵、離子鍵；（5）因?yàn)镺2是面心立