1、1章末高考真题演练1(2018全国卷)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：回答下列问题：(1)基态 Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_，基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(2)根据价层电子对互斥理论，H 2S、SO 2、SO 3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。(3)图 a 为 S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_形，其中共价键的类型有_种；固体三氧化硫中存在如图 b 所示的三聚分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为_。(5)FeS
2、2晶体的晶胞如图 c 所示。晶胞边长为 a nm、FeS 2相对式量为 M，阿伏加德罗常数的值为 NA，其晶体密度的计算表达式为_gcm 3 ；晶胞中 Fe2 位于S 所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。22答案 (1) 哑铃(纺锤) (2)H 2S (3)S 8相对分子质量大，分子间范德华力强 (4)平面三角 2 sp 3 (5) 1021 a4MNAa3 22解析 (1)基态 Fe 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的2电子排布图(轨道表达式)为 ；基态 S 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4，则电子占据的最高
3、能级是 3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。(2)根据价层电子对互斥理论可知 H2S、SO 2、SO 3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是 2 4、2 3、3 3，因此中心原子价层电6 122 6 222 6 232子对数不同于其他分子的是 H2S。(3)S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于 S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，根据(2)中分析可知中心原子含有的价层电子对数是 3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有 2 种，即 键、 键
4、；固体三氧化硫中存在如图 b 所示的三聚分子，该分子中 S 原子形成 4 个共价键，因此其杂化轨道类型为 sp3。(5)根据晶胞结构可知含有 Fe2 的个数是 12 14，S 个数是 8 6 4，14 22 18 12晶胞边长为 a nm、FeS 2相对式量为 M，阿伏加德罗常数的值为 NA，则其晶体密度的计算表达式为 gcm3 1021 gcm3 ；晶胞中 Fe2 位于 SmV 4MNA a10 7 3 4MNAa3所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为 a nm。22222(2018全国卷节选)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：(1)Zn
5、原子核外电子排布式为_。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成，第一电离能 I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。(3)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO 3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO 3中，阴离子空间构型为_，C 原子的杂化形式为_。(4)金属 Zn 晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为 a cm，高为 c cm，阿伏加德罗常数的值为 NA，Zn 的密度为_gcm3 (列出计算式)。3答案 (1)Ar3d 104s2或 1s22s22p63s23p63d104s2(2)大于 Zn 核
6、外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)平面三角形 sp 2(4)六方最密堆积(A 3型) 656NA634 a2c解析 (1)Zn 是第 30 号元素，所以核外电子排布式为Ar3d 104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。(2)Zn 的第一电离能大于 Cu 的第一电离能，原因是 Zn 的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。(3)碳酸锌中的阴离子为 CO ，根据价层电子对互斥理论，其中心原子 C 的价电子对23数为 3 3，所以空间构型为平面三角形，中心 C 原子的杂化形式为 4 32 22sp2杂化。(4)由图可知，堆积方式为六方最密堆积
7、。为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是 6 个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为 12 2 36 个，所以该结构的质量为 g。该六棱柱的底面为正六边形，16 12 665NA边长为 a cm，底面的面积为 6 个边长为 a cm 的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为 6 a2 cm2，高为 c cm，所以体积为 6 a2c cm3。所以密34 34度为 gcm3 。665NA634a2c656NA634 a2c3(2017全国卷)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)元素 K 的焰
8、色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_nm(填标号)。A404.4 B553.5 C589.2 D670.8 E766.5(2)基态 K 原子中，核外电子占据最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_。K 和 Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属 K 的熔点、沸点等都比金属 Cr 低，原因是_。4(3)X 射线衍射测定等发现，I 3AsF6中存在 I 离子。I 离子的几何构型为 3 3_，中心原子的杂化形式为_。(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a0.446 nm，晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心位置，
9、如图所示。K 与 O 间的最短距离为_nm，与 K 紧邻的 O 个数为_。(5)在 KIO3晶胞结构的另一种表示中，I 处于各顶角位置，则 K 处于_位置，O处于_位置。答案 (1)A (2)N 球形 K 原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 (3)V 形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心解析 (1)紫色光对应的辐射波长范围是 400430 nm(此数据来源于物理教材 人教版 选修 34)。(2)基态 K 原子占据 K、L、M、N 四个能层，其中能量最高的是 N 能层。N 能层上为 4s电子，电子云轮廓图形状为球形。Cr 的原子半径小于 K 且其价电子数较多，则 Cr 的金属
10、键强于 K，故 Cr 的熔、沸点较高。(3)I 的价层电子对数为 4，中心原子杂化轨道类型为 sp3，成键电子对数 37 2 12为 2，孤电子对数为 2，故空间构型为 V 形。(4)K 与 O 间的最短距离为 a 0.446 nm0.315 nm；由于 K、O 分别位于晶胞的22 22顶角和面心，所以与 K 紧邻的 O 原子为 12 个。(5)根据 KIO3的化学式及晶胞结构可画出 KIO3的另一种晶胞结构，如图，可看出 K 处于体心，O 处于棱心。4(2017全国卷)研究发现，在 CO2低压合成甲醇反应(CO 23H 2=CH3OHH 2O)中，5Co 氧化物负载的 Mn 氧化物纳米粒子催
11、化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)Co 基态原子核外电子排布式为_。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是_，基态原子核外未成对电子数较多的是_。(2)CO2和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为_和_。(3)在 CO2低压合成甲醇反应所涉及的 4 种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_。(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO 3)2中的化学键除了 键外，还存在_。(5)MgO 具有 NaCl 型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍射实验测得 MgO 的晶胞参数为 a0.420 nm，则 r(O2 )为_nm。MnO
12、 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为 a0.448 nm，则 r(Mn2 )为_nm。答案 (1)1s 22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d 74s2) O Mn(2)sp sp 3(3)H2OCH3OHCO2H2 H 2O 与 CH3OH 均为极性分子，H 2O 中氢键比甲醇多；CO 2与 H2均为非极性分子，CO 2分子量较大，范德华力较大(4)离子键和 键( 键)64(5)0.148 0.076解析 (1)Co 是 27 号元素，其基态原子核外电子排布式为Ar3d 74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素 Mn 与 O 中，由于 O 是非金属元素而 Mn
13、 是金属元素，所以 O 的第一电离能大于 Mn 的。O 基态原子核外电子排布式为 1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而 Mn 基态原子核外电子排布式为Ar3d 54s2，其核外未成对电子数是 5，因此 Mn 的基态原子核外未成对电子数比 O 的多。(2)CO2和 CH3OH 的中心原子 C 的价层电子对数分别为 2 和 4，所以 CO2和 CH3OH 分子中C 原子的杂化形式分别为 sp 和 sp3。(4)硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中 N 原子与 3 个氧原子除形成 3 个 键，还存在 键( 键)。64(5)因为 O2 采用面心立方最密堆积方式，面对角线
14、是 O2 半径的 4 倍，即 4r(O2 )a，解得 r(O2 )0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此 2r(Mn2 )22 r(O2 )0.448 nm，所以 r(Mn2 )0.076 nm。5(2017江苏高考)铁氮化合物(Fe xNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。6(1)Fe3 基态核外电子排布式为_。(2)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为_。(3)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为_。(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_。(5)某 FexNy的晶胞如图
15、 1 所示，Cu 可以完全替代该晶体中 a 位置 Fe 或者 b 位置 Fe，形成 Cu 替代型产物 Fe(x n)CunNy。Fe xNy转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图 2 所示，其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为_。答案 (1)Ar3d 5或 1s22s22p63s23p63d5 (2)sp 2和 sp3 9 mol (3)HCO (4)乙醇分子间存在氢键 (5)Fe 3CuN解析 (1)Fe 位于元素周期表的第四周期族内左起第 1 列，基态 Fe 原子的价层电子排布式为 3d64s2。基态原子失电子遵循“由外向内”规律，故 Fe3 基态核外电子排布式为Ar3d5或 1s
16、22s22p63s23p63d5。7(2) 中的 C 原子含有 3 个 键，该原子的杂化轨道类型为 sp2。CH 3中的 C 原子含有 4 个 键，该原子的杂化轨道类型为 sp3。1 个丙酮分子含有的 键数：4219，故 1 mol 丙酮分子含有 9 mol 键。(3)因非金属性 HCO，故电负性：HCO。(4)乙醇比丙酮相对分子质量小，但乙醇沸点高，原因在于氢键和范德华力之别。乙醇含有羟基决定了乙醇分子间存在氢键，丙酮的 O 原子在羰基中，丙酮不具备形成氢键的条件，丙酮分子间只存在范德华力。氢键比范德华力强得多。(5)能量低的晶胞稳定性强，即 Cu 替代 a 位置 Fe 型晶胞更稳定。每个晶
17、胞均摊 Fe 原子数：6 3，Cu 原子数：8 1，N 原子数是 1，则 Cu 替代12 18a 位置 Fe 型产物的化学式为 Fe3CuN。6(2016全国卷)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态 As 原子的核外电子排布式_。(2)根据元素周期律，原子半径 Ga_As，第一电离能 Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为_，其中 As 的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于 1000 ，GaCl 3的熔点为 77.9 ，其原因是_。(5)GaAs 的熔点为 1238 ，密度为 gcm3
18、 ，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与 As 以_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa gmol1 和 MAs gmol1 ，原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。答案 (1)Ar3d 104s24p3(或 1s22s22p63s23p63d104s24p3)(2)大于 小于 (3)三角锥形 sp 3(4)GaF3为离子晶体，GaCl 3为分子晶体(5)原子晶体 共价 100%4 10 30NA r3Ga r3As3 MGa MAs解析 (1)As 为 33 号元素，位于元素周期表第
19、四周期第A 族，故其基态原子的核外电子排布式为Ar3d 104s24p3或 1s22s22p63s23p63d104s24p3。8(2)Ga 和 As 同属第四周期元素，且 Ga 原子序数小于 As，则原子半径 Ga 大于 As，第一电离能 Ga 小于 As。(3)AsCl3中 As 元素价电子对数为 4，As 的杂化方式为 sp3杂化，含有 1 对孤电子对，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(5)GaAs 为原子晶体，Ga 和 As 之间以共价键键合。该晶胞中原子个数：Ga 为 4 个，As 为 8 6 4 个，晶胞中原子所占体积为 ( r r )4 pm3；则 GaAs 晶胞中18 12
20、 43 3Ga 3As原子的体积占晶胞体积的百分率为100%43 r3Ga r3As 410 304 MGa MAs NA 100%。4 10 30NA r3Ga r3As3 MGa MAs7(2016四川高考)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 是一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍，R 是同周期元素中最活泼的金属元素，X 和 M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z 的基态原子 4s 和3d 轨道半充满。请回答下列问题：(1)R 基态原子的电子排布式是_，X 和 Y 中电负性较大的是_(填元素符号)。(2)X 的氢化
21、物的沸点低于与其组成相似的 M 的氢化物，其原因是_。(3)X 与 M 形成的 XM3分子的空间构型是_。(4)M 和 R 所形成的一种离子化合物 R2M 晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是_(填离子符号)。(5)在稀硫酸中，Z 的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化 M 的一种氢化物，Z 被还原为3 价，该反应的化学方程式是_。答案 (1)1s 22s22p63s1或Ne3s 1 Cl (2)H2O 分子间存在氢键，H 2S 分子间无氢键 (3)平面三角形 (4)Na (5)K2Cr2O73H 2O24H 2SO4=K2SO4Cr 2(SO4)33O 27H 2O解析 由题意可知 M 为
22、O，R 为 Na，X 为 S，Y 为 Cl，Z 为 Cr。(3)XM3为 SO3，其分子中中心原子的价层电子对数为 3，无孤电子对，故分子的空间构9型为平面三角形。(4)由题图可知 个数为 8 6 4， 个数为 8，R 2M 为 Na2O，故黑球代表18 12Na 。(5)Cr 的最高价含氧酸的钾盐(橙色)为 K2Cr2O7，氧元素的氢化物中能被 K2Cr2O7氧化的为 H2O2。8(2016江苏高考)Zn(CN) 42 在水溶液中与 HCHO 发生如下反应：4HCHOZn(CN) 42 4H 4H 2O=Zn(H2O)42 4HOCH 2CN(1)Zn2 基态核外电子排布式为_。(2)1 m
23、ol HCHO 分子中含有 键的数目为_ mol。(3)HOCH2CN 分子中碳原子轨道的杂化类型是_。(4)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为_。(5)Zn(CN)42 中 Zn2 与 CN 的 C 原子形成配位键。不考虑空间构型，Zn(CN) 42 的结构可用示意图表示为_。答案 (1)1s 22s22p63s23p63d10(或Ar3d 10) (2)3 (3)sp 3和 sp (4)NH 2(5)解析 (1)先写锌原子基态核外电子排布式Ar3d 104s2，再由外向内失 2 个电子，得Zn2 基态核外电子排布式为Ar3d 10。 (2)甲醛分子结构为 ， 键数为 3。(3)HOCH
24、2CN 可表示为 HOCH2CN，分子中两个碳原子分别为 sp3、sp 杂化。(4)等电子体可以用“左右移位、平衡电荷”判断，与 H2O 互为等电子体的阴离子为NH 。 210(5)Zn2 提供空轨道，CN 中碳原子提供孤电子对形成配位键。9(2015全国卷)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态 14C 原子中，核外存在_对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_。(3)CS2分子中，共价键的类型有_，C 原子的杂化轨道类型是_，写出两个与 CS2具有相同空间构型和键合形式
25、的分子或离子_。(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物的熔点为 253 K，沸点为 376 K，其固体属于_晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：在石墨烯晶体中，每个 C 原子连接_个六元环，每个六元环占有_个C 原子。在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个 C 原子连接_个六元环，六元环中最多有_个 C 原子在同一平面。答案 (1)电子云 2 (2)C 有 4 个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定结构 (3) 键和 键 sp CO 2、SCN (或 COS 等)(4)分子 (5)3 2 12 4解析 (1)处于一定空
26、间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用“电子云”形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知，自旋相反的电子有 2 对。(3)CS2中 C 为中心原子，采用 sp 杂化，与 CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有 CO2、SCN 等。(4)Fe(CO)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。(5)由石墨烯晶体结构图可知，每个 C 原子连接 3 个六元环，每个六元环占有的 C 原子数为 62。观察金刚石晶体的空间构型，以 1 个 C 原子为标准计算，1 个 C 原子和134 个 C 原子相连，则它必然在 4 个六元环上，这 4 个 C 原子中每个 C 原子又和另外 3 个 C原子相连，必然又在另外 3 个六元环上，3412，所以每个 C 原子连接 12 个六元环；六元环中最多有 4 个 C 原子在同一平面。11
