江苏省普通高等学校2017年高三化学招生考试资源练习：专题十三 物质结构和性质、实验化学(选考)

专题十三物质结构和性质、实验化学(选考)
一、物质结构与性质
1. (2015·安徽卷改编)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。

(1) Si位于元素周期表第________周期________族。

(2) N的基态原子核外电子排布式为__________________；Cu的基态原子最外层有________个电子。

(3) 用“＞”或“＜”填空：
2. (2015·福建卷改编)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

(1) CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为__________________。

(2) 下列关于CH4和CO2的说法正确的是____________(填字母)。

a. 固态CO2属于分子晶体
b. CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
c. 因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2
d. CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
(3) 在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的电子排布式为______________，该元素位于元素周期表中的第________族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________mol σ键。

3. (2015·浙江卷改编)
(1) Cu2＋的电子排布式是________________。

(2) 下列物质中既有离子键又有共价键的是____________(填字母)。

A. MgO
B. NaOH
C. CaCl2
D. (NH4)2SO4
(3) 关于下列分子的说法不正确的是________(填字母)。

A. 既有σ键又有π键
B. O—H键的极性强于C—H键的极性
C. 是非极性分子
D. 该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键
(4) 下列说法正确的是________(填字母)。

A. HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3
都是手性分子
B. NH＋4和CH4的空间构型相似
C. BF3与都是平面形分子
D. CO2和H2O都是直线形分子
(5) 下列有关性质的比较，正确的是________(填字母)。

A. 第一电离能：O＞N
B. 水溶性：CH3CH2OH＞CH3CH2OCH2CH3
C. 沸点：HCl＞HF
D. 晶格能；NaCl＞MgO
4. (2015·山东卷改编)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

(1) 下列关于CaF2的表述正确的是________(填字母)。

a. Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用
b. F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2
c. 阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同
d. CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
(2) CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________________________(用离子方程式表示)，已知AlF3－6在溶液中可稳定存在。

(3) F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为____________________。

(4) F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。

ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。

5. (2016·吉林五校联考改编)在元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、
C、D、E、F中，A与其余五种元素既不同周期也不同主族，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，C的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，D原子核外电子有8种不同的运动状态，E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，F元素的基态原子最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。

(1) 写出基态E原子的价电子排布式：________。

(2) B、C、D三元素第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)；A与C 形成CA3型分子，分子中C原子的杂化类型为________，分子的立体结构为________；C 的单质与BD化合物是等电子体，据等电子体的原理，写出BD化合物的电子式________；A2D由液态形成晶体时密度减小，其主要原因是________________________________________________(用文字叙述)。

(3) 已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式________________。

6. (2015·四川卷)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。

X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p 轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。

回答下列问题：
(1) R基态原子的电子排布式是______________。

(2) 利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是______________。

(3) X 所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z 和U 的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q 、R 、U 的单质形成的晶体；熔点由高到低的排列顺序是________(填化学式)。

(4) CuSO 4溶液能用作T 4中毒的解毒剂，反应可生成T 的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是______________________________。

7. (2015·全国卷Ⅱ改编) A 、B 、C 、D 为原子序数依次增大的四种元素，A 2－和B ＋具有
相同的电子构型；C 、D 为同周期元素，C 核外电子总数是最外层电子数的3倍；D 元素最外层有一个未成对电子。

回答下列问题：
(1) 四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C 原子的核外电子排布式为______________。

(2) 单质A 有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是____________________________________________；A 和B 的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。

(3) C 和D 反应可生成组成比为1∶3的化合物E ，E 的立体构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。

(4) 化合物D 2A 的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D 与湿润的Na 2CO 3反应可制备D 2A ，其化学方程式为____________________。

(5) A 和B 能够形成化合物F ，其晶胞结构如下图所示，F 的化学式为____________；晶胞中A 原子的配位数为________________。

8. (2015·烟台一模)电石(CaC 2)发生如下反应合成尿素[CO(NH 2)2]，可进一步合成三聚氰胺：
CaC 2――→N 2△CaCN 2――→H 2O NH 2CN ――→H 2O CO(NH 2)2―→(三聚氰胺)
(1) CO(NH 2)2分子中含有σ键的个数为____。

CaCN 2中阴离子为CN 2－2，与CN 2－2离子互
为等电子体的分子的化学式为__________，可推知CN 2－2的空间构型为____________。

(2) 三聚氰胺在动物体内可转化为三聚氰酸( )，三聚氰酸分子中N 原子采取____________杂化。

三聚氰胺与三聚氰酸的分子相互之间通过____________结合，在肾脏内易形成结石。

(3) 是电石的晶胞示意图，则一个晶胞中含有____________个Ca 2＋
，研究
表明，C2－2的存在使晶胞呈长方体，该晶胞中一个Ca2＋周围距离相等且最近的C2－2有____________个。

二、实验化学
9. (2015·重庆卷) ClO2与Cl2的氧化性相近。

在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。

某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。

(1) 仪器D的名称是________。

安装F中导管时，应选用图2中的____________。

(2) 打开B的活塞，A中发生反应：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。

为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。

(3) 关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是________。

(4) 已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为______________________，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是________。

(5) 已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示，若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂是______________，原因是____________________________________________________。

10. (2015·全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。

草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。

草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。

回答下列问题：
(1) 甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。

装置C中可观察到的现象是______________，由此可知草酸晶体分解的产物中有________。

装置B的主要作用是________。

(2) 乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置
A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、____________。

装置H反应管中盛有的物质是________________。

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________。

(3) 设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强：________________________________________________________________________ ________。

②草酸为二元酸：________________________________________________________________________ ________。

专题十三物质结构和性质、实验化学(选考)
1. (1) 3ⅣA(2) 1s22s22p31(3) ＞＜＞＜
解析：(1) Si是14号元素，有3层电子，位于元素周期表的第3周期ⅣA族。

(2) N的核电荷数为7，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3，Cu的4s轨道有1个电子。

(3) 同周期由左向右元素原子半径逐渐减小，即原子半径Al＞Si；同周期元素的电负性由左向右逐渐增大，则电负性：N＜O；C—C键的键长比Si—Si键短，则C—C键比Si—Si键牢固，金刚石的熔点大于硅；组成与结构相似的物质，相对分子质量大的分子间作用力大，沸点高，即CH4＜SiH4。

2. (1) H、C、O(2) a、d(3) ① 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ② 8
解析：(1) 元素的非金属性越强，其电负性就越大。

在CH4和CO2所含的H、C、O三种元素中元素的非金属性由强到弱的顺序是O＞C＞H，则元素的电负性从小到大的顺序为H＜C＜O。

(2) a项，固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体，正确；b项，在CH4分子中含有C—H极性共价键，由于该分子中各个共价键空间排列对称，是正四面体形的分子，该分子是非极性分子，错误；c项，CH4和CO2都是由分子构成的分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，与分子内的化学键的强弱无关，错误；d项，CH4分子中碳原子形成的都是σ键，碳原子的杂化类型是sp3杂化，而CO2分子中碳原子与两个氧原子分别形成了两个共价键，一个σ键，一个π键，碳原子的杂化类型是sp杂化，正确。

(3) ① 28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，该元素位于元素周期表的第4周期第Ⅷ族。

② Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，在每个配位体中含有一个σ键，在每个配位体与中心原子之间形成一个σ键，则1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。

3. (1) 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2) BD(3) CD
(4) BC(5) B
解析：(1) Cu是29号元素，基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；铜原子失去最外层1个电子和次外层1个电子得到Cu2＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。

(2) MgO中只有离子键，NaOH中既有离子键又有O—H极性共价键，CaCl2中只有离子键，(NH4)2SO4中既有离子键，又有N—H、S—O极性共价键，故选BD。

(3) 分析结构简式可知：A项，分子中含有碳碳双键，故既有σ键又有π键，正确；B项，氧原子的非金属性大于碳原子，故O—H键的极性大于C—H键，正确；C项，该分子是极性分子，错误；D项，该分子既可以形成分子间氢键，又可以形成分子内氢键，错误。

(4) A项，手性分子是化学中结构上镜像对称而又不能完全重合的分子，连有四个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子，HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，错误；B项，NH＋4和CH4的空间构型都是正四面体，正确；C项，BF3是平面三角形，苯是平面结构，正确；D项，CO2是直线形分子，而H2O是V形分子，错误。

(5) A项，第一电离能：N＞O，错误；B项，水溶性：乙醇大于乙醚，正确；C项，HF分子间存在氢键，沸点大于无氢键的氯化氢，错误；D项，离子所带电荷数：Mg2＋＞Na＋、O2－＞Cl－，离子半径：Mg2＋＜Na＋、O2－＜Cl－，晶格能的大小与离子所带电荷数成正比，与离子半径成反比，故晶格能：MgO＞NaCl，错误。

4. (1) bd(2) Al3＋＋3CaF2===3Ca2＋＋AlF3－6
(3) V形sp3(4) 低
解析：(1) 离子之间不只有静电吸引作用，还有静电排斥作用；由于离子所带的电荷相同，F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的晶格能大于CaCl2，故熔点高；晶体的构型还与离子
的大小有关，阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF 2晶体构型相同；CaF 2中的化学键为离子键，熔融状态下可以电离出自由移动的离子，故CaF 2在熔融状态下能导电。

(2) CaF 2
难溶于水，但可与Al 3＋形成AlF 3－6，其反应的离子方程式为Al 3＋＋3CaF 2===3Ca 2＋＋AlF 3－6。

(3) OF 2分子中1个氧原子与2个氟原子形成2个σ键，氧原子还有两对孤对电子，则氧原子的杂化方式为sp 3，空间构型为V 形。

(4) 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，故ClF 3的熔、沸点比BrF 3的低。

5. (1) 3d 54s 1 (2) C ＜O ＜N sp 3 三角锥形
水形成晶体时，每个水分子与4个水分子形成氢键，构成空间正四面体网状结构，水分子空间利用率低，密度反而减小 (3) Cu 2O
解析：在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A 、B 、C 、D 、E 、F 中，B 的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则B 为碳元素，D 原子核外电子有8种不同的运动状态，则D 为氧元素，C 的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，且C 的原子序数小于D ，则C 为氮元素，E 的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，其原子外围电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，则E 为铬元素，F 元素的基态原子最外能层只有一个电子，其他能层均已充满，则F 原子外围电子排布为3d 104s 1，F 为铜元素，A 与其余五种元素既不同周期也不同主族，故A 为氢元素。

(1) E 为铬元素，基态E 原子的价电子排布为3d 54s 1。

(2) C 、O 、N 元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但N 元素原子2p 能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：C ＜O ＜N ；A 与C 形成NH 3型分子，分子中N 原子形成3个N —H 、含有1对孤对电子，故N 原子杂化类型为sp 3，分子的立体结构为三角锥形；C 的单质为N 2，与化合物CO 互为等电子体，二者结构相似，CO 分子中C 原子与O 原子之间形成三对共用电子对，故CO 的电子式为；H 2O 形成晶体时，每个水分子与4个水分子形成氢键，构成空间正四面体网状结构，水分子空间利用率低，密度反而减小。

(3) 根据晶胞的结
构图可知，晶胞中含有氧原子数为1＋8×18
＝2，铜原子数为4，则该化合物的化学式为Cu 2O 。

6. (1) 1s 22s 22p 63s 23p 2 (2) 三角锥形 (3) ① HNO 3 ② HF ③ Si 、Mg 、Cl 2 (4) P 4＋10CuSO 4＋16H 2O===10Cu ＋4H 3PO 4＋10H 2SO 4
解析：T 的一种单质在空气中能自燃，为磷元素；Z 和U 为短周期元素且为卤族元素，原子序数又依次增大，因此分别为F 和Cl ；Q 元素的原子序数大于9，且基态原子的s 轨道电子和p 轨道电子总数相等，其电子排布式为1s 22s 22p 63s 2，即为镁元素；X 与Z 形成的化合物中Z 为－1价，则X 为＋4价，X 为碳元素，X 和R 属同族元素，则R 为硅元素。

(1) 可写出电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 2。

(2) 已知TU 3为PCl 3，算出其杂化轨道数目为4，VSEPR 模型为四面体结构，又因磷原子有一对孤电子对，其立体构型为三角锥形。

(3) X 元素所在的第2周期由左到右元素非金属性增强，可得到酸性最强的是HNO 3；HF 中由于含有氢键，其沸点高于HCl ；各晶体熔点比较的一般规律为原子晶体＞金属晶体＞分子晶体，可得出Si ＞Mg ＞Cl 2。

(4) 根据题干中所给信息，硫酸铜与白磷反应生成磷酸和铜：P 4＋10CuSO 4＋16H 2O===10Cu ＋4H 3PO 4＋10H 2SO 4。

7. (1) O 1s 22s 22p 63s 23p 3(或[Ne]3s 23p 3) (2) O 3 O 3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体 (3) 三角锥形 sp 3 (4) V 形 4 2Cl 2＋2Na 2CO 3＋H 2O===Cl 2O ＋
2NaHCO3＋2NaCl(5) Na2O8
解析：A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型，则A是O，B是Na；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C 是P；D元素最外层有一个未成对电子，则D是氯元素。

(1) 非金属性越强，电负性越大，四种元素中电负性最大的是O；P的原子序数为15，其电子排布式为1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)。

(2) 氧元素有氧气和臭氧两种单质，由于臭氧的相对分子质量较大，范德华力大，沸点高；A和B的氢化物为H2O和NaH，晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。

(3) C 和D形成的物质为PCl3，其中P含有一对孤电子对，其价层电子对数是4，其立体构型为三角锥形，中心原子为sp3杂化。

(4) 化合物Cl2O的中心原子O含有2对孤电子对，价层电子对数为4，其立体构型为V形，Cl2和碳酸钠反应的化学方程式为2Cl2＋2Na2CO3＋
H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl。

(5) 根据晶胞结构可知氧原子的个数＝8×1
8＋6×
1
2＝4，
Na全部在晶胞中，共计是8个，则F的化学式为Na2O。

以顶点氧原子为中心，与氧原子距离最近的钠原子的个数是8个，即晶胞中A原子的配位数为8。

8. (1) 7CO2或N2O直线形
(2) sp3氢键(3) 4 4
解析：(1) 根据CO(NH2)2分子的结构，结合单键为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，叁键含有1个σ键和2个π键分析；根据等电子体的概念确定与CN2－2互为等电子体的分子，根据二氧化碳的空间构型确定CN2－2离子的空间构型。

(2) 根据价层电子对互斥理论确定尿素的VSEPR模型，根据模型确定其杂化方式；氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。

(3) 该晶胞中顶点占1/8，棱上占1/4，面心占1/2，体心占1，Ca2＋为8×1/8＋6×1/2＝4；根据图象，晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca2＋周围距离相等且最近的C2－2只有同一平面内的4个。

9. (1) 锥形瓶b(2) 慢(3) 吸收Cl2(4) 4H＋＋5ClO－2===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O验证是否有ClO2生成(5) 稳定剂Ⅱ稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析：(1) 根据仪器特征，仪器D的名称是锥形瓶；根据操作分析，F装置应是Cl2和KI反应，故长管进气，短管出气，选b。

(2) 为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，滴加稀盐酸的速度要慢。

(3) F装置中若有Cl2，则发生Cl2＋2KI===2KCl＋I2，淀粉遇碘变蓝，而F 中溶液的颜色不变，则装置C的作用是吸收Cl2。

(4) 在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为4H＋＋5ClO－2===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O；在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是验证是否有ClO2生成。

(5) 根据图3可知，稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度，故稳定剂Ⅱ效果较好。

10. (1) 有气泡产生，澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰二氧化碳的检验(2) ①F、D、G、H、D、I CuO(或氧化铜)② H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3) ①向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍
解析：(1) 草酸中只有碳、氢、氧三种元素，生成的可能产物中能用澄清石灰水检验的只能是二氧化碳，现象是有气泡产生，石灰水变浑浊，添加冷凝装置是防止草酸进入石灰水和其反应生成沉淀。

(2) 检验一氧化碳时应先除去二氧化碳并检验是否除净，故先通入氢氧化钠和石灰水溶液，再除去水蒸气(通过无水氯化钙)，最后通过灼热氧化铜和石灰水溶液并
检验产物，如果前面二氧化碳除净，后面有二氧化碳生成，则证明有一氧化碳。

(3) ①证明草酸的酸性比碳酸强，只要验证草酸和碳酸氢钠或碳酸钠反应生成二氧化碳即可，即向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。

②验证草酸是二元酸，只要证明1 mol草酸需要2 mol氢氧化钠即可，即用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍。