1、1专题 45 物质结构与性质一、选择题1 最近媒体报道了一些化学物质，如爆炸力极强的 N5、结构类似白磷的 N4、比黄金还贵的 18O2、太空中的甲醇气团等。下列说法中，正确的是 ( )A 18O2和 16O2是两种不同的核素B将 ag 铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，铜丝变红，质量小于 agCN 4为正四面体结构，每个分子中含有 6 个共价键，键角为 10928D2N 5=5N2是化学变化【答案】D2 我国科学家研制出一中催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHOO 2催 化 剂CO2H 2O。下列有关说法正确的是A该反应为吸热反应 BCO 2分子中的化学键为非极性键C
2、HCHO 分子中既含 键又含 键 D每生成 1.8 g H2O 消耗 2.24 L O2【答案】C【解析】该反应在室温下 可以进行，故该反应为放热反应，A 项错误；二氧化碳结构为 CO，为极性键，B 项错误；甲醛中，含有碳氧双键，故期中既含有 键又含有 键，C 项正确；氧气的体积，并没有标明状况，故不一定为 2.24 L，D 项错误。 3 以 M 原子为中心形成的 MX2Y2分子中，X、Y 分别只以单键与 M 结合，下列说法正确的是 ( )AM 只能是碳、X 、 Y 只能是氢和氯B若 MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体C若 MX2Y2分子空间构型为四面体形，则有二种同分异构体D
3、若 MX2Y2分子空间构型为四面体形，则无同分异构体【答案】D【解析】从化学式 MX2Y2可以看出：M 可能为4 价，故 M 既能是碳，也可能是硅，A 项错误；B、C 项的前题与结论正好相反，均错误、D 项正确。24 下列说法中正确的是( )A烯中 C = C 的键能是乙烷中 CC 的键能的 2 倍B氮气分子中含有 1 个 键和 2 个 键CNO 键的极性比 CO 键的极性大DNH 中 4 个 NH 键的键能不相同【答案】D5 关于原子轨道的说法不正确的是( )A中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子，其几何构型不一定相同Bsp 杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个 s 轨道和一个 p 轨
4、道混合起来形成的一组能量相近的新轨道C凡 AB3型的共价化合物，其中心原子 A 均采用 sp2杂化轨道成键D乙烯与氢气反应会变成乙烷，碳原子的杂化类型由 sp2杂化变为 sp3杂化【答案】C【解析】NH 3属于 AB3型，但 N 原子属于 sp3杂化轨道成键。6 AB 型的化学式形成的晶体结构情况多种多样。如图所示的几种结构中最有可能是分子晶体的是( )A BC D【答案】C【解析】从、的结构上看，构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体或原子晶体的结构特点，而、的结构没有这种特点，该结构可看成 是一个分子，形成晶体时为分子晶体。7 x、y 为两种元素的原子，x 的阴离子与 y 的
5、阳离子具有相同的电子层 结构，由此可知( )3A. x 的原子半径大于 y 的原子半径B. x 的电负性大于 y 的电负性 C. x 的氧化性大于 y 的氧化性 D. x 的第一电离能小于 y 的第一电离能【答案】B【解析】x 的阴离子与 y 的阳离子具有相同的电子层结构，则 y 原子比 x 原子多一个电子层，y 原子半径大，A 项错误；x 是非金属，y 是金属，非金属的电负性大于金属的电负性，B 项正确；y 单质无氧化性，C 项错误；x 是非金属，y 是金属，非金属的第一电离能大于金属的第一电离能，D 项错误。8 下列对一些实验事实的理论解释正确的是( )选项 实验事实 理论解释A N 原子
6、的第一电离能大于 O 原子 N 原子 2p 能级半充满B CO2为直线形分子 CO2分子中 C= = O 之间的夹角为 10928C 金刚石的熔点低于石墨 金刚石是分子晶体，石墨是原子晶体D HF 的沸点高于 HCl HF 的相对分子质量小于 HCl【答案】A9(2018上海八校联考) 原子数、价电子总数相同的微粒互称等电 子体，等电子体具 有相同的结构特征。已知硝酰阳离子 NO 与 XO2分子互为相同结构的等电子体，则元素 X 可能为ACl BSi CC DS【解析】NO 的价电子总数为 56217，符合条件的 X 可以为 C 或 Si，但 SiO2为原子晶体，不含分子。【答案】C10 下表
7、列出了某短周期元素 R 的各级电离能数据(用 I1、 I2表示，单位为 kJmol1 )。I1 I2 I3 I4 R 740 1 500 7 700 10 500 下列关于元素 R 的判断中一定正确的是( )AR 的最高正价为3 价BR 元素位于元素周期表中第A 族CR 元素的原子最外层共有 4 个电子4DR 元素基态原子的电子排布式为 1s22s2【答案】B【解析】由表中数据 I3I2知其最高正价为 2 价，R 元素位于A 族，最外层有 2 个电子，R 不一定是 Be元素。 11 (2018南昌模拟)CH 、CH 3、CH 都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( ) 3 3A它们
8、互为等电子体，碳原子均采取 sp2杂化BCH 与 NH3、H 3O 互为等电子体，几何构型均为正四面体形 3CCH 中的碳原子采取 sp2杂化， 所有原子均共面 3DCH 与 OH 形成的化合物中含有离子键 3【答案】C12 X、Y、Z、W 是短周期元素，X 元素原子的最外层未达到 8 电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y 元素原子最外电子层上 s、p 电子数相等；Z 元素2 价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W 元素原子的 M 层有 1 个未成对的 p 电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是A.X 元素的氢化物的水溶液显碱性B.Z 元素的离子半径大于 W 元素的离子半径
9、C.Z 元素的单质在一定条件下能与 X 元素的单质反应D.Y 元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点【答案】C【解析】根据题意，Z 元素为 Mg，Y 元素原子最外电子电子排布为 ns2np2，是 C 或 Si，X 为 N 或 O，W 为 Al或 Cl，N 的氢化物的水溶液显碱性，但 O 的氢化物的水溶液显中性或弱酸性，A 错误，Al 3 的半径比 Mg2小，B 错误；氮气、氧气均能与镁反应，C 正确；CO 2形成的晶体熔沸点低，D 错误。13 某一化合物的分子式为 AB2，A 属A 族元素，B 属A 族元素，A 和 B 在同一周期，它们的电负性值分别为 3.44 和 3.98，已知 AB2
10、分子的键角为 103.3。下列推断不正确的是( )AAB 2分子的空间构型为“V”形BAB 键为极性共价键，AB 2分子为非极性分子CAB 2与 H2O 相比，AB 2的熔点、沸点比 H2O 的低DAB 2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而 H2O 分子间能形成氢键5【答案】B【解析】根据 A、B 的电负性值及所处位置关系，可判断 A 元素为 O，B 元素为 F，该分子为 OF2。OF 键为极性共价键。因为 OF2分子的键角为 103.3，OF 2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。14 下列有关物质结构和性质的说法中，正确的是( )A. 元素非金属性 ClS 的实验依据是酸性 HCl
11、H 2SB. 碳元素的电负性小于氧元素，每个 CO2分子中有 4 个 键C. 同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构一定相同D. Na、Mg、Al 三种元素，其第一电离能由大到小的顺序为 MgAlNa【答案】D【解析】选项 A 的实验依据应是元素最高价氧化物的水化物的酸性 HClO4H 2SO4；选项 B，每个 CO2分子中有 2 个 键；选项 C，同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构不一定相同，如 Na 和 Cl 。15 下列描述中正确的是( )A. CS2为 V 形的极性分子 B. ClO 的空间构型为平面三角形 3C. SF6中有 6 对完全相同的成键电子对D. SiF
12、4和 SO 的中心原子均为 sp3杂化23【答案】CD16 在硼酸B(OH) 3分子中，B 原子与 3 个羟基相连，其晶体具有与石墨 相似的层状结构。则分子中 B 原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )Asp，范德华力 Bsp 2，范德华力Csp 2，氢键 Dsp 3，氢键【答案】C【解析】由石墨的晶 体结构知 C 原子为 sp2杂化，故 B 原子也为 sp2杂化，但由于 B(OH)3中 B 原子与 3 个羟基相连，羟基间能形成 氢键，故同层分子间的主要作用力就为氢键。17 高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为 0 价，部分为2 价。如下图所示为超氧化钾晶体
13、的一个晶胞，则下列说法正确的是( )6A超氧化钾的化学式为 KO2，每个晶胞含有 4 个 K 和 4 个 O 2B晶体中每个 K 周围有 8 个 O ，每个 O 周围有 8 个 K 2 2C晶体中与每个 K 距离最近的 K 有 8 个D晶体中与每个 K 距离最近的 K 有 6 个【答案】A【解析】由题中的晶胞结构知：有 8 个 K 位于顶点，6 个 K 位于面心，则晶胞中含有的 K 数为 4(个)；有 12 个 O 位于棱上，1 个 O 处于中心，则晶胞中含有 O 数为：(818) (612) 2 2 212 14(个)，所以超氧化钾的化学式为 KO2；晶体中每个 K 周围有 6 个 O ，每
14、个 O 周围有 6 个14 2 2K ，晶体中与每个 K 距离最近的 K 有 12 个。18 在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用 d 表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量( q)有关，一般用偶极矩( )来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即 dq。下列说法正确的是( )ACS 2分子中 0B偶极矩的大小顺序为：邻硝基氯苯间硝基氯苯对硝基氯苯 C实验测得 (PF3)1.03 可知，PF 3分子是平面三角构型D治癌药 Pt(NH3)2Cl2的一种异构体 0，其在水中的溶解性较小【答案】A二、非选择题19 (2018湖北襄阳调研
15、)用黄铜矿(主要成分是 CuFeS2)生产粗铜的反应原理如下：7(1)已知在反应、中均生成相同的气体分子，该气体具有漂白性。请分别写出反应、的化学方程式_、_。(2)基态铜原子的核外电子排布式为_，硫、氧元素相比，第一电离能较大的是_。(3)反应和生成的气体分子的中心原子的杂化类型是_，分子的空间构型是_。(4)C、Si 为同一主族的元素，CO 2和 SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。CO 2中 C 与 O 原子间形成 键和 键，SiO 2中 Si 与 O 原子间不形成上述 键。从原子半径大小的角度分析，为何 C、O 原子间能形成，而 Si、O 原子间不能形成上述 键_。(5)Cu2
16、O 的晶胞结构如图所示，该晶胞的边长为 a cm，则 Cu2O 的密度为_gcm 3 (用 NA表示阿伏加德罗常数的数值)。【答案】(1)2Cu 2S3O 2 2Cu2O2SO 2 2Cu 2OCu 2S 6CuSO 2= = = = = = = = = = (2)1s22s22p63s23d104s1或Ar3d 104s1 O(3)sp2 V 形 (4)Si 的原子半径较大，Si、O 原子间距离较大，pp 轨道“肩并肩”重叠程度较小，不能形成上述稳定的 键(5)288NAa320 (2018江西盟校联考)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的
17、A 和 B 单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知 A 和 B 为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示： 电离能(kJ/mol) I1 I2 I3 I4A 932 1 821 15 390 21 7718B 738 1 451 7 733 10 540(1)某同学根据上述信息，推断 B 的核外电子排布如图所示，该同学所画的电 子排布图违背了_。(2)ACl2分子中 A 的杂化类型为_。(3)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C 60可用作储氢材料。已知金刚石中的 CC 的键长为 154.45 pm，C 60中 CC 的键长为 145140 pm，有同学据此认为 C60的熔
18、点高于金刚石，你认为是否正确_，并阐述理由_。(4) 科学家把 C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式_，该物质的 K 原子和 C60分子的个数比为_。(5)继 C60后，科学家又合成了 Si60、N 60，C、Si、N 原子电负性由大到小的顺序是_，NCl 3分子的 VSEPR 模型为_。Si 60分子中每个硅原子只跟相邻的 3 个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足 8 电子稳定结构，则 Si60分子中 键的数目为_。 【答案】(1)能量最低原理 (2)sp 杂化(3)否 C 60为分子晶体，熔化时破坏的是
19、分子间作用力，无需破坏共价键(4)4s1 31(5)NCSi 正四面体 30电负性顺序为 NCSi；NCl 3中心原子价层电子对数为 4，VSEPR 模型为正四面体；Si 的价电子数为 4，每个硅原子只跟相邻的 3 个硅原子相连，且最外层满足 8 电子稳定结构，所以每个 Si 原子周围只有 1 个9 键，且 2 个 Si 原子共用 1 个 键，所以 Si60分子中 键的数目为(601) 30。1221 (2018日照模拟)下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。(1)A、B、C 原子的第一电离能由小到大的顺序是_(用元素符号表示)；Q 3 的核外电子排布式为_。(2)写出
20、与 BC 互为等电子体的分子_(只写一种)，1 mol BC 中含有的 键数目为_。 2 2(3)B 形成的气态氢化物的沸点高于 E 形成的气态氢化物的沸点，原因是_。(4)化合物甲由 B、D 两元素组成，已知甲是 一种重要的结构材料，硬度大，耐磨损，晶胞如图 1 所示，甲的晶体中 B、D 两种元素原子的杂化方式均为_。(5)法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林贝格尔因在巨磁电阻效应(GMR 效应)研究方面的成就而获得诺贝尔物理 【答案】(1)ONC (2)CH 4、H 2O、NH 3(写出 2 种即可)(3) 极性 N H3分子间能形成氢键而 AsH3不能 (4)1s22s22p63s2
21、3p63d24s2 (5)大10(6)LaNi5 cm3MNAd23(2018江苏信息卷) 某催化剂中含有的活性组分为 Ni、Cu 和 Zn 的化合物，可用于二氧化碳加氢制取甲醚。甲醚是乙醇的同分异构体，其熔点141.5 ，沸点24.9 ，在加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。(1)写出活性组分 NiO 中 Ni2 基态核外电子排布式_。(2)下图是 Cu 的某种氧化物的晶胞结构示意图，氧的配位数为_。(3)乙醇的沸点比甲醚高，其主要原因是_。(4)甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。(5)储氢材料化合物 A 是乙烷的等电子体，其相对分子质量为 30.8，且 A 是由第二周期两种氢化物形成的化合物。加热 A 会缓慢释放 氢气，同时 A 转化为化合物 B，B 是乙烯的等电子体。化合物 A 的结构式为_(若含有配位键，要求用箭头表示)，1 mol 化合物 B 中 键的数目是_。【答案】(1)1s 22s22p63s23p63d8 (2)4(3)乙醇分子之间形成氢键 (4)sp 2(5) 5 NA(或 56.021023)说明应是碳原子前后的原子代替其形成的，所以应是 BH3NH3，结构为 。再根据 B 是乙烯的等电子体，进而推出 B 的结构为 。每份 B 中，所有 BH 键和 NH 键均属于 键，B = N 中含有 1 个 键和 1 个 键，即共有 5 个 键。
