2019全国高考化学选修3物质结构与性质专题备考综合题百题精炼含答案

2019全国高考化学选修3物质结构与性质专题备考综合题百题精炼学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、（本题共100道小题）1.晶体硅是制备太阳能电池板的主要原料，电池板中还含有硼、氮、钛、钻、钙等多种化学物质。

请回答下列问题：（1）第二周期元素的电负性按由小到大的顺序排列，B元素排在第__________位。

（2）硅酸根有多种结构形式，一种无限长链状结构如图1所示，其化学式为____________，Si原子的杂化类型为__________________。

（3）N元素位于元素周期表_____________区；基态N原子中，核外电子占据最高能级的电子云有____个伸展方向。

（4）[Co(NH3)6]3+的几何构型为正八面体形，Co在中心。

①[Co(NH3)6]3+中，1个Co提供_______________个空轨道。

②若将[Co(NH3)6]3+中的两个NH3分子换成两个Cl-，可以形成_________种不同的结构形式。

（5）—种由Ca、Ti、O三种元素形成的晶体的立方晶胞结构如图2所示。

①与Ti紧邻的Ca有___________________个。

②若Ca与O之间的最短距离为α pm，阿伏加德罗常数的值为N A，则晶体的密度ρ=__________________g· cm-3(用含α、N A的代数式表示)。

答案及解析：1.(1)3 (2)SiO32- [或(SiO3)n2n-] sp3 (3) p 3(4)①6 ②2 (5)①8 ②解析：(1)元素的非金属性越强，元素的电负性数值越大，同一周期，从左到右，元素的非金属性逐渐增强，电负性数值逐渐增大，第二周期元素的电负性按由小到大的顺序排列，B元素排在第3位，故答案为：3；(3)N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，位于元素周期表的p区；基态原子中能量最高的电子，处于2p能级，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形，故答案为：p；3；(4)①1个Co离子有6个NH3分子作配体，每个配体提供1对孤对电子，故1个Co离子需要提供6个空轨道，故答案为：6；②由信息[Co(NH3)6]3+的几何构型为正八面体形，Co在中心可以推知，如果两个NH3分子换成两个Cl-，可以替换邻位和对位，共有两种不同的结构形式，故答案为：2；(5)①根据均摊法可知，O位于边上，其数目为：12×=3，Ca位于体心，其数目为1，Ti位于顶点，其数目为8×=1，故该矿物的化学式为：CaTiO3，由晶胞结构可知，与1个Ca紧邻的Ti有8个，根据二者的数目比为1:1，与1个Ti紧邻的Ca也有8个，故答案为：8；②根据晶胞结构可知，Ca与O之间的最短距离为面对角线的一半，则晶胞棱长为pm=×10-10cm，则晶胞的密度=g/cm3=g/cm3，故答案为：。

2.金属钛性能优越，被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”。

（1）Ti基态原子的价层电子排布图为_______________________。

（2）钛能与B、C、N、O等非金属元素形成稳定的化合物。

电负性：C________(填“＞”或“＜”，下同)B；第一电离能：N________O，原因是____________________________________。

（3）月球岩石——玄武岩的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)。

FeTiO3与80%的硫酸反应可生成TiOSO4。

SO42-的空间构型为_________形，其中硫原子采用_________杂化，写出SO42-的一种等电子体的化学式：____________________________。

（4）Ti的氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐CaTiO3，CaTiO3的晶体结构如图1所示(Ti4＋位于立方体的顶点)。

该晶体中，Ti4+和周围________个O2-相紧邻。

（5）铁晶胞的结构如图2所示，如果晶胞边长为a，铁原子半径为r，则该晶体中铁原子的空间利用率为________________。

答案及解析：2.(1)(2)＞＞ N原子中的2p轨道处于半充满状态，更稳定(3)正四面体 sp3 ClO4-等(4) 12(5)解析：（1）Ti为22号元素，其原子的基态电子排布式为[Ar]3d24s2，所以其价电子排布图为。

（2）同周期元素从左向右电负性逐渐增大，所以C大于B。

N的2p能级中有3个电子，恰好是其半满的稳定结构，所以使N的第一电离能反常增大，使第一电离能N大于O。

（3）根据价层电子对互斥理论，硫酸根离子的中心原子（S）最外层有6个电子，配位的O不提供电子，但是带有2个负电，所以最外层有8个电子，相当于4个电子对。

空间构型为正四面体，中心原子S做sp3杂化。

其等电子体，应该选择原子数相同，电子数相等的离子，所以可以是ClO4-、PO43-等。

（4）Ti4+位于立方体的顶点，所以有8×1/8=1个，根据化学式得到晶胞中的Ca2+也应该有1个，所以其位于晶胞的体心，那么O2-一定位于晶胞的面心。

从图1得到，与Ti4+紧邻的O2-应该是该晶胞的面心。

我们可以将晶胞进行平移，假设平移后新的晶胞中，Ca2+位于顶点，则此时Ti4+位于体心，O2-位于棱心，则Ti4+和周围12条棱的棱心上的12个O2-相紧邻。

（5）由图2，晶胞边长为a，则体对角线长为，因为体对角线上的三个原子相切，所以，即。

晶胞中有两个铁原子（8×1/8+1×1=2），其体积为，晶胞体积为a3，所以空间利用率为。

3.[化学——选修3]物质结构与性质X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素.其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子;X、Z中未成对电子数均为2;U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素;W的内层电子全充满,最外层只有1个电子.请回答下列问题:(1)X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是____________(用元素符号表示,下同).(2)写出W的价电子排布图__________________________________。

(3)根据等电子体原理,可知化合物XZ的结构式是____________．(4)X、Y、Z的最简单氢化物的键角从大到小的顺序是_______________(用化学式表示),原因是__________________________________________________。

(5)由元素Y与U元素组成的化合物A,晶胞结构如图所示(黑球表示Y原子,白球表示U原子),请写出化合物A的化学式_____________,其中Y元素的杂化方式是____________．(6)U的晶体属立方晶系,其晶胞边长为405pm,密度是2.70g/cm3,通过计算确定其晶胞的类型__________(填简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积)(已知:4053=6.64×107)答案及解析：3.(1) (2) (3) (4) 3种氢化物的中心原子价层电子对数均为4,VSEPR模型均为正四面体形,但中心原子的孤电子对数依次增大,导致键角变小 (5) AlN sp3 (6)面心立方最密堆积试题分析：X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素，其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为N元素；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素，则U为Al；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N、Al之间，X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为C元素、Z 为O元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于Al，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为Cu元素。

（1）铝元素在周期表中的位置是第三周期 IIIA族；同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞O＞C；（2）W为Cu元素，价电子排布式为3d104s1，价电子排布图为：；（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，电子式为；（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，3种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：CH4＞NH3＞H2O；（5）晶胞中N原子数目为4，Al原子数目为8×1/8+6×1/2=4，故该化合物化学式为AlN，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3；（6）设晶胞中Al原子数目为N（Al），则N（Al）×27/6.02×1023g=（405×10-10）3×2.70g/cm3，解得N（Al）=4.00，所以其晶胞的类型面心立方密堆积。

4.钾和碘的相关化合物在化工医药材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题:(1)基态K原子中，核外电子的空间运动状态共____种，占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为________。

(2)K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同。

第一电离能比较:K____(填“>”或“<”)Cr，金属键强度比较:K________(填“>”或“<")Cr.(3)IO3-离子的立体构型的名称为_____，中心原子的杂化方式为________.(4)HIO4的酸性强于HIO3,其原因为_________(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，晶胞如图所示。

晶胞的棱长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，K与I间的最短距离为_______nm,与K紧邻的O的个数为______。

阿伏加德罗常数的值为6.02×1023，列式计算晶体的密度为_________g/cm3. (不必计算结果)答案及解析：4.(1)10 球形 (2)< < (3)三角锥形 sp3杂化(4)HIO4中I的正电性更高，导致I－O－H中O的电子向I偏移，更容易电离出H+，酸性更强(5)nm 或0.386 nm 12解析：（1）基态K原子的电子排布为1s22s22p63s23p64s1，所以核外电子的空间运动状态共10种，核外电子占据的最高能层为N；K原子最外层4s轨道电子云轮廓为球形；(2)由于K原子的半径比较大而且价电子数较少，第一电离能比较:K<Cr，金属键强度比较:K<Cr。

（3）I3+的中心碘原子的价层电子对数为，所以I3+离子的价电子对构型为正四面体，但是由于孤对电子的存在，其立体构型为三角锥形型；中心原子采用sp3杂化杂化。