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2019-2020年高考化學分類題庫 考點23 物質結構與性質（選修3） ．(xx安徽高考7)碳酸亞乙烯酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑,其結構如下圖。下列有關該物質的說法正確的是 ( ) A．分子式為C3H2O3 B．分子中含6個σ鍵 C．分子中只有極性鍵 D．8.6 g該物質完全燃燒得到6.72 L CO2 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)極性鍵是不同種原子間形成的共價鍵,非極性鍵是同種原子間形成的共價鍵; (2)σ鍵是電子云頭對頭重疊,π鍵是電子云肩并肩重疊。 【解析】選A。根據該物質的結構知其分子式為C3H2O3,A正確;碳碳雙鍵或碳氧雙鍵均含1個σ鍵和1個π鍵,單鍵全部是σ鍵,該物質含1個CO鍵、1個CC鍵、4個C—O鍵,2個C—H鍵,共8個σ鍵,B錯誤;同種原子形成的共價鍵是非極性鍵,即CC鍵是非極性鍵,C錯誤;由于沒有給出氣體所處的外界條件,不能求算CO2的體積,D錯誤。 【誤區(qū)提醒】涉及氣體體積的計算,一定要看外界條件,若沒有給出外界條件則無法根據物質的量或質量求算氣體的體積。 ．(xx四川高考5)設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是 ( ) A．2.0 gO與D2O的混合物中所含中子數為NA B．常溫常壓下4.4 g乙醛所含σ鍵數目為0.7NA C．標準狀況下,5.6 L CO2與足量Na2O2反應轉移的電子數為0.5NA D．50 mL 12 molL－1鹽酸與足量MnO2共熱,轉移的電子數為0.3NA 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)氧化還原反應中轉移電子的物質的量是指失去電子或者得到電子的物質的量; (2)根據兩原子間化學鍵的數目可以判斷化學鍵的類型。 【解析】選A。A選項中,O與D2O的相對分子質量均為20,中子數均為10,因此2.0 g該混合物中所含中子數為NA;B選項中,1個乙醛分子中存在的4個C—H鍵、1個C—C鍵是σ鍵,而CO鍵中的1個鍵是σ鍵,另一個鍵是π鍵,所以4.4 g乙醛即0.1 mol的乙醛中應含有0.6 mol的σ鍵,即σ鍵個數為0.6NA;C選項中,CO2與Na2O2發(fā)生如下反應:2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2↑,標準狀況下5.6 L即0.25 mol CO2應轉移0.25 mol電子,即轉移電子數為0.25NA;D選項中,隨著反應 進行,鹽酸的濃度下降,當達到一定的程度便不再反應,故轉移的電子數無法達 到0.3NA。 ．(xx四川高考8)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數相等;T的一種單質在空氣中能夠自燃。 請回答下列問題: (1)R基態(tài)原子的電子排布式是　 。 (2)利用價層電子對互斥理論判斷TU3的立體構型是　 。 (3)X所在周期元素最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是　　 (填化學式);Z和U的氫化物中沸點較高的是　　　　 (填化學式);Q、R、U的單質形成的晶體,熔點由高到低的排列順序是　 (填化學式)。 (4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒劑,反應可生成T的最高價含氧酸和銅,該反應的化學方程式是　 。 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)短周期元素是指前三周期元素; (2)可以通過求算價電子數目進而判斷物質的立體構型。 【解析】T的一種單質在空氣中能自燃,為磷元素;Z和U為短周期元素且為鹵族元素,原子序數又依次增大,因此分別為F和Cl;Q元素的原子序數大于9,且基態(tài)原子的s軌道電子和p軌道電子總數相等,其電子排布式為1s22s22p63s2,即為鎂元素;X與Z形成的化合物中Z為－1價,則X為＋4價,X為碳元素,X和R屬同族元素,則R為硅元素。 (1)可寫出電子排布式為1s22s22p63s23p2。 (2)已知TU3為PCl3,算出其雜化軌道數目為4,VSEPR模型為四面體結構,又因磷原子有一對孤電子對,所以其立體構型為三角錐形。 (3)X元素所在的第2周期由左到右元素非金屬性增強,可得到酸性最強的是HNO3;HF中由于含有氫鍵,其沸點高于HCl;各晶體熔點比較的一般規(guī)律為原子晶體>金屬晶體>分子晶體,可得出Si>Mg>Cl2。 (4)根據題干中所給信息,硫酸銅與白磷反應生成磷酸和銅:P4＋10CuSO4＋16H2O10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4。 答案:(1)1s22s22p63s23p2 (2)三角錐形 (3)①HNO3?、贖F　③Si、Mg、Cl2 (4)P4＋10CuSO4＋16H2O10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4 【誤區(qū)提醒】本題在進行元素推斷時容易將Q推斷成氧元素,原題中說“Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數相等”,但是前提條件是六種元素原子序數遞增,而Z元素為F,所以該元素的原子序數應該大于9,這種元素為鎂元素。 ．(xx安徽高考25)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。 (1)Si位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族。 (2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為 　 ; Cu的基態(tài)原子最外層有　　　　個電子。 (3)用“>”或“<”填空: 原子半徑 電負性 熔點 沸點 Al　　Si N　　O 金剛石　　晶體硅 CH4　　SiH4 (4)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖1),測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示,反應過程中有紅棕色氣體產生。 0～t1時,原電池的負極是Al片,此時,正極的電極反應式是 ,溶液中的H＋向　　　　極移動,t1時,原電池中電子流動方向發(fā)生改變,其原因是　 。 【解題指南】解答本題時應注意以下3點: (1)電子層數=周期序數,主族元素的最高正價=最外層電子數=主族序數; (2)原電池的正極發(fā)生還原反應,陽離子移向正極,電子由負極通過導線流向正極; (3)原子晶體的共價鍵鍵長與晶體熔沸點有關,鍵長短,熔沸點高。 【解析】(1)Si是14號元素,有3層電子,位于元素周期表的第3周期ⅣA族。 (2)N的核電荷數為7,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p3,Cu的4s軌道有1個電子。 (3)同周期由左向右元素原子半徑逐漸減小,即原子半徑Al>Si;同周期元素的電負性由左向右逐漸增大,則電負性:N　<　>　< (4)2H＋＋N＋e－NO2↑＋H2O　正　鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化,表面生成了氧化膜阻止了Al的進一步反應 ．(xx福建高考31)《物質結構與性質》科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為 　。 (2)下列關于CH4和CO2的說法正確的是　　　　(填序號)。 a.固態(tài)CO2屬于分子晶體 b.CH4分子中含有極性共價鍵,是極性分子 c.因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點低于CO2 d.CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp (3)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2。 ①基態(tài)Ni原子的電子排布式為　 , 該元素位于元素周期表中的第　　　　族。 ②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 　　　　molσ鍵。 (4)一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結構(如下圖所示)的水合物晶體,其相關參數見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。 　　參數 分子　　 分子直徑/nm 分子與H2O的 結合能E/kJmol－1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是　 。 ②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知上圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm,根據上述圖表,從物質結構及性質的角度分析,該設想的依據是 。 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)原子、分子和晶體結構與性質的關系的理解與應用; (2)配位鍵、分子間作用力的理解與應用。 【解析】(1)元素的非金屬性越強,其電負性就越大。在CH4和CO2所含的H、C、O三種元素中,元素的非金屬性由強到弱的順序是O>C>H,所以元素的電負性從小到大的順序為HN B．水溶性:CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3 C．沸點:HCl>HF D．晶格能:NaCl>MgO 【解析】(1)Cu是29號元素,基態(tài)銅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1;銅原子失去最外層1個電子和次外層1個電子得到Cu2＋,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d9。 (2)MgO中只有離子鍵,NaOH中既有離子鍵又有O—H極性共價鍵,CaCl2中只有離子鍵,(NH4)2SO4中既有離子鍵,又有N—H、S—O極性共價鍵,所以答案為B、D。 (3)分析結構簡式可得:分子中含有碳碳雙鍵,故既有σ鍵又有π鍵,A項正確;氧原子的非金屬性大于碳原子,故O—H鍵的極性大于C—H鍵,B項正確;該分子是極性分子,C項錯誤;該分子既可以形成分子間氫鍵,又可以形成分子內氫鍵,D項錯誤。 (4)手性分子是化學中結構上鏡像對稱而又不能完全重合的分子,連有四個不同原子或基團的碳原子稱為手性碳原子,HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,A項錯誤,N和CH4的空間構型都是正四面體,B項正確;BF3是平面三角形,苯是平面結構,C項正確;CO2是直線型分子,而H2O是V型分子,D項錯誤。 (5)第一電離能:N>O,A項錯誤;水溶性:乙醇大于乙醚,B項正確;HF分子間存在氫鍵,沸點大于無氫鍵的氯化氫,C項錯誤;離子所帶電荷數:Mg2＋>Na＋、O2－>Cl－,離子半徑:Mg2＋NaCl,D項錯誤。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9　(2)B、D (3)C、D　(4)B、C　(5)B ．(xx海南高考19)[選修3—物質結構與性質] Ⅰ.下列物質的結構或性質與氫鍵無關的是 ( ) A．乙醚的沸點 B．乙醇在水中的溶解度 C．氫化鎂的晶格能 D．DNA的雙螺旋結構 Ⅱ.釩(23V)是我國的豐產元素,廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。 回答下列問題: (1)釩在元素周期表中的位置為　　　　,其價層電子排布圖為　　　　。 (2)釩的某種氧化物的晶胞結構如圖1所示。晶胞中實際擁有的陰、陽離子個數分別為　　　　、　　　　。 (3)V2O5常用作SO2轉化為SO3的催化劑。SO2分子中S原子價層電子對數是　　　　對,分子的立體構型為　　　　;SO3氣態(tài)為單分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為　 ; SO3的三聚體環(huán)狀結構如圖2所示,該結構中S原子的雜化軌道類型為　　　　;該結構中S—O鍵長有兩類,一類鍵長約140 pm,另一類鍵長約160 pm,較短的鍵為　　　　(填圖2中字母),該分子中含有　　　　個σ鍵。 (4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到釩酸鈉(Na3VO4),該鹽陰離子的立體構型為　　　　;也可以得到偏釩酸鈉,其陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結構,則偏釩酸鈉的化學式為　　 　　。 【解題指南】解答本題時應注意以下兩點: (1)分子間作用力和氫鍵的理解與應用; (2)原子結構、分子結構和晶體結構與性質。 【解析】Ⅰ.乙醚分子間不存在氫鍵,乙醚的沸點與氫鍵無關,A符合題意;乙醇和水分子間能形成氫鍵,乙醇在水中的溶解度與氫鍵有關,B不符合題意;氫化鎂為離子化合物,氫化鎂的晶格能與氫鍵無關,C符合題意;DNA的雙螺旋結構與氫鍵有關,D不符合題意。 Ⅱ.(1)釩在元素周期表中的位置為第4周期ⅤB族,其價層電子排布式為3d34s2,價層電子排布圖為。 (2)分析釩的某種氧化物的晶胞結構利用切割法計算,晶胞中實際擁有的陰離子數目為41/2＋2=4,陽離子個數為81/8＋1=2。 (3)SO2分子中硫原子價電子排布式為3s23p4,價層電子對數是3對,分子的立體構型為V形;SO3氣態(tài)為單分子,該分子中硫原子的雜化軌道類型為sp2雜化;SO3的三聚體環(huán)狀結構如圖2所示,該結構中硫原子形成4個鍵,該結構中硫原子的雜化軌道類型為sp3雜化;該結構中S—O鍵長有兩類,一類如圖中a所示,含有雙鍵的成分鍵能大,鍵長較短,另一類為配位鍵,為單鍵,鍵能較小;由題給結構分析該分子中含有12個σ鍵。 (4)釩酸鈉(Na3VO4)中陰離子的立體構型為正四面體形;由圖3所示的無限鏈狀結構知偏釩酸鈉的化學式為NaVO3。 答案:Ⅰ.A、C Ⅱ.(1)第4周期ⅤB族　 (2)4　2 (3)3　V形　sp2雜化　sp3雜化　a　12 (4)正四面體形　NaVO3 ．(xx江蘇高考21) A．[物質結構與性質] 下列反應曾用于檢測司機是否酒后駕駛 2Cr2＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH (1)Cr3＋基態(tài)核外電子排布式為　　　　　　　　　　　;配合物[Cr(H2O)6]3＋中,與Cr3＋形成配位鍵的原子是　　　　(填元素符號)。 (2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為　　　　　;1 mol CH3COOH分子含有σ鍵的數目為　　　　　　。 (3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為　　　　　(填化學式);H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因為它們都是極性分子外,還因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解析】(1)Cr為24號元素,價電子為24－18=6,d軌道半滿狀態(tài)下較穩(wěn)定,則Cr的核外電子排布為[Ar]3d54s1,失去電子時,先失最外層上的電子,所以Cr3＋的核外電子排布為[Ar]3d3。H2O中的O含有孤電子對,所以O為配位原子。 (2)甲基中碳為sp3雜化,羧基中的碳為sp2雜化。單鍵全部為σ鍵,雙鍵中有一個π鍵和一個σ鍵,所以1 mol CH3COOH中含有7 molσ鍵。 (3)H2O中O的價電子數與F＋相等,所以H2O和H2F＋互為等電子體。H2O與CH3CH2OH之間可以形成分子間氫鍵,故兩者可以任意比例互溶。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3　O (2)sp3、sp2　7 mol或7NA (3)H2F＋　H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵 【誤區(qū)提醒】沒有正確判斷出CH3COOH中碳原子軌道雜化類型,CH3COOH中甲基中的碳原子有4個σ鍵,占據4個雜化軌道,為sp3雜化;羧基中的碳原子有3個σ鍵,1個π鍵,π鍵不占據雜化軌道,為sp2雜化。