1、考案11 第十一章物质结构与性质 单元过关限时检测 (50 分钟，100 分) 第卷(选择题共 42 分) 一、选择题：本题共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。每小题只有一个选项符合题意 1(2021山东省实验中学高三诊断)前四周期元素 X、Y、Z、W、T 的原子序数依次增 大，Y、Z、W 位于同一周期，X 的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y 在同周期 中电负性最小，二元化合物 E 中元素 Y 和 W 的质量比为 2316，同周期元素简单离子中， 元素 Z 形成的离子半径最小；T 元素的价电子排布式为 3d104s1。下列说法正确的是(C) A简单离子的半径：YZW B最高价氧
2、化物对应水化物的酸性：WZX CW 和 T 的单质混合加热可得化合物 T2W DW 的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸 解析由题意推断 X 元素位于第二周期， X 的最简单氢化物分子的空间构型为正四面 体，该氢化物为 CH4(甲烷)，即 X 为 C；Y、Z、W 位于同一周期，原子序数依次增大，即 Y、Z、W 位于第三周期，Y 在同周期中电负性最小，推出 Y 为 Na，二元化合物 E 中元素 Y 和 W 的质量比为 2316，推出该化合物为 Na2S，即 W 为 S，同周期元素简单离子中， 元素 Z 形成的离子半径最小，即 Z 为 Al；T 元素的价电子排布式为 3d104s1，推
3、出 T 元素为 Cu。Y、Z、W 简单离子半径大小顺序是 r(S2 )r(Na)r(Al3)，故 A 错误；W、Z、X 三种 元素最高价氧化物对应水化物酸性强弱顺序是 H2SO4H2CO3Al(OH)3，故 B 错误；Cu 与 S 在加热条件下发生反应，因为 S 的氧化性较弱，因此将 Cu 氧化至较低价态，得到的产物是 Cu2S， 反应的方程式为 2CuS= Cu2S， 故 C 正确； S 在足量的氧气中燃烧生成 SO2， SO2 溶于水后生成 H2SO3，亚硫酸为中强酸，故 D 错误。 易错警示易错点是选项 D，S 和 C 不一样，S 与氧气反应，无论氧气过量与否，生 成的都是 SO2，SO
4、2转化成 SO3，需要催化剂、高温条件。 2(2021山东日照校际联考)下列各项叙述中，正确的是(C) A基态原子核外电子排布式为Ar3d104s2和Ar4s2对应的元素同族 B钠原子核外电子排布由 1s22s22p63s11s22s22p63d1，释放能量 C某基态原子的价电子排布式为 4d15s2，它是第五周期B 族元素，属于 d 区元素 D3s、3p 能级上排满了电子且 3d 能级上未排电子的两原子对应的元素同周期 解析本题以核外电子的排布为载体，考查元素推断、基态与激发态和周期表的分区 等知识点，对学生整合化学信息的能力，体现了基础性和综合性的考查要求。基态原子核外 电子排布式为Ar3
5、d104s2的元素为锌元素，电子排布式为Ar4s2的元素为钙元素，两元素位 于同周期，不同族，A 错误；钠原子核外电子排布由 1s22s22p63s11s22s22p63d1，Na 从基态 变为激发态，吸收能量，B 错误；某基态原子的价电子排布式为 4d15s2，对应元素为 Y，它 是第五周期B 族元素，属于 d 区元素，C 正确；基态 3s、3p 能级上排满了电子且 3d 能级 上未排电子的两原子对应的元素同周期，非基态时不能确定，D 错误。 3(2021山东济宁月考)下列各微粒的电子排布式或电子排布图不符合能量最低原理的 是(B) AFe2 1s22s22p63s23p63d6 BCu1s
6、22s22p63s23p63d94s2 CF DNa 解析Fe2 核外电子数为 24，由能量最低原理，可知核外电子排布式 为 1s22s22p63s23p63d6，故 A 符合能量最低原理；若按照构造原理，29 号元素 Cu 的电子排布式 为 1s22s22p63s23p63d94s2，但实际上 Cu 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，这是因为 3d 能级为全充满状态(即 3d 能级填充 10 个电子)时， 能量相对较低， 故 B 不符合能量最低原理； F 原子最外电子层为第 2 能层，有 7 个电子，外围电子排布式为 2s22p5，由能量最低原理、 泡利原理与洪特
7、规则可知，外围电子排布图为，故 C 符合能量最低原理； Na 最外电子层为第 2 能层，有 8 个电子，外围电子排布式为 2s22p6，由能量最低原理、泡 利原理与洪特规则可知， Na 外围电子排布图为 ， 故 D 符合能量最低原理。 4(2021山东济宁一中质量检测)镍能形成多种配合物如正四面体形的 Ni(CO)4和正方 形的Ni(CN)42 、正八面体形的Ni(NH3)62等。下列说法正确的有( C) ANi(CO)4和Ni(CN)42 中，镍元素均是 sp3杂化 BNH3的空间构型为平面三角形 CCO 与 CN 互为等电子体，其中 CO 分子内键和键个数之比为 12 DNi2 在形成配合
8、物时，其配位数只能为 4 解析Ni(CN)42 的空间构型为正方形， 中心原子的杂化方式为 dsp2杂化， 而 Ni(CO)4 为正四面体结构， 中心原子为 sp3杂化， 故 A 错误； NH3的空间构型为三角锥形， 故 B 错误； CO 和 CN 的价电子数均为 10，且具有相同的原子数，二者互为等电子体，CO 分子内含有 1 个键和 2 个键，所以 CO 分子内键和键个数之比为 12，故 C 正确；Ni2 的价电子排 布式为 3d8，Ni2 在形成配合物时，其配位数可以为 4 或 6，故 D 错误。 5(2021山东青岛上学期月考)常温常压下，某金属有机多孔材料(MOFA)对 CO2具有
9、超高的吸附能力，并能催化 CO2与环氧丙烷的反应，其工作原理如图所示。下列说法错误 的是(C) A物质 a 分子中碳原子和氧原子均采取 sp3杂化 Bb 的一氯代物有 3 种 Ca 生成 b 的反应类型为取代反应，并有极性共价键形成 D该材料的吸附作用具有选择性，利用此法可减少 CO2的排放 解析a 分子中 C、O 原子的价层电子对数都是 4，根据杂化轨道理论判断 C、O 原子 杂化类型为 sp3杂化，故 A 正确；b 分子中含有 3 种氢原子，所以 b 的一氯代物有 3 种，故 B 正确；a 和二氧化碳发生加成反应生成 b，故 C 错误；a 和二氧化碳反应生成 b，CO2是反 应物，所以利用
10、此法可减少 CO2的排放，故 D 正确。 6(2021江苏徐州一中高三月考)石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只 有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是(C) A从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 B石墨中的碳原子采取 sp2杂化，每个 sp2杂化轨道含 2 3s 轨道与 1 3p 轨道 C石墨属于混合晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石 墨能导电，存在金属键 D石墨烯中平均每个六元碳环含有 3 个碳原子 解析本题考查混合晶体的性质及结构特点。石墨晶体中，层与层之间的作用力为分 子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，A 项错
11、误；石墨中的碳原子采取 sp2杂化，每个 sp2杂化轨道含 1 3s 轨道与 2 3p 轨道，B 项错误；石墨属于混合晶体，层与层之 间存在分子间作用力，层内碳原子间存在共价键，石墨能导电，存在金属键，C 项正确；每 个 C 原子为 3 个碳环共用，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为 61 32，D 项错 误。 7(2021湖南衡阳模拟)下表为元素周期表的一部分，其中 X、Y、Z、W 为短周期元素， W 元素的核电荷数为 X 元素的 2 倍。下列说法正确的是(D) X YZW T A.X、W、Z 元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增 BY、Z、W 元素在自然界中均不能以游
12、离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的 酸性依次递增 CYX2晶体熔化、液态 WX3气化均需克服分子间作用力 D 根据元素周期律可以推测 T 元素的单质具有半导体特性， T2X3具有氧化性和还原性 解析W 元素的核电荷数为 X 元素的 2 倍，所以 X 为氧元素，W 为硫元素，Z 为磷 元素，Y 为硅元素，T 为砷元素。A 项，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，X、W、Z 的非金属性依次减弱，所以热稳定性依次减弱，错误；B 项，硫在自然界中有游离态形式， 错误；C 项，二氧化硅是原子晶体，晶体熔化不需要克服分子间作用力，三氧化硫分子间存 在分子间作用力，从液态变成气态，需要克服分子间作用力，错
13、误；D 项，因为砷处于金属 和非金属的交界处，所以砷有半导体特性，三氧化二砷中砷是3 价，处于中间价有氧化性 和还原性，正确。 第卷(非选择题共 58 分) 二、非选择题：本题包括 4 小题，共 58 分 8(2021山东威海模拟)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；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O(填元素符号)，其中 C 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)。 (2)单质 A 有两种同素异形体，其
14、中沸点高的是O3(填分子式)，原因是O3相对分 子质量较大，分子间作用力大；A 和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为分子晶体和 离子晶体。 (3)C 和 D 反应可生成组成比为 13 的化合物 E，E 的立体构型为三角锥形，中心 原子的杂化轨道类型为sp3。 (4)化合物 D2A 的立体构型为V 形，中心原子的价层电子对数为4，单质 D 与 湿润的 Na2CO3反应可制备 D2A，其化学方程式为2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O 2NaHCO32NaCl(或 2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)。 (5)A 和 B 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a0.566
15、 nm，F 的化学 式为Na2O；晶胞中 A 原子的配位数为8；列式计算晶体 F 的密度(gcm 3) 462 gmol 1 0.56610 7cm36.021023 mol 12.27 gcm 3 。 解析根据题目条件，可推出 A、B、C、D 分别为 O、Na、P、Cl。 (1)电负性最大的为 O，P 的核外电子排布为 1s22s22p63s23p3。 (2)单质 A 有 O2、O3两种同素异形体， 相对分子质量大的， 分子间作用力也大， 沸点高。 A、B 的氢化物分别为 H2O、NaH，晶体类型分别为分子晶体、离子晶体。 (3)E 为 PCl3，P 含有一对孤电子对，价层电子对数为 4，立
16、体构型为三角锥形，中心原 子 P 的杂化类型为 sp3杂化。 (4)Cl2O 中的中心原子为 O，O 有 2 对键电子对，孤电子对数1 2(621)2，故价 层电子对数为 4，分子的立体构型为 V 形。根据得失电子守恒配平化学方程式得 2Cl2 Na2CO3=Cl2O2NaClCO2。 (5)晶胞中 O2 为 81 86 1 24， Na 为 8 个， 则化学式为 Na2O。 以顶点氧原子为中心， 与氧原子距离相等且最近的钠原子的个数为 8，则氧原子的配位数为 8。晶体 F 的密度为 462 gmol 1 0.56610 7cm36.021023 mol 12.27 gcm 3。 9(2021
17、山东等级考模拟)非线性光学晶体在信息、激光技术，医疗、国防等领域具有 重要应用价值。我国科学家利用 Cs2CO3、XO2(XSi、Ge)和 H3BO3首次合成了组成为 CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题： (1)C、O、Si 三种元素电负性由大到小的顺序为OCSi；第一电离能 I1(Si) I1(Ge)(填“”或“CSi；第一电离能的变化规律为同族元素由上至下逐渐减小，因此 I1(Si)I1(Ge)。 (2)Ge 原 子 位 于 第 四 周 期 A 族 ， 因 此 原 子 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或Ar3d104s24p2)
18、； SiO2、 GeO2均为原子晶体， Ge 原子半径大于 Si， SiO 键长小于 GeO 键长，SiO2键能更大，熔点更高。 (3)B 原子最外层有 3 个电子，与 3 个OH 形成 3 个共价键，因此为 sp2杂化。热水破 坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。 (4)原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的 Cs 原子位于晶胞体内，原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及 (1.0,0.3,0.5)的 Cs 原子位于晶胞的 yz 面上，原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5，0.8，0)的 Cs 原子位于晶胞 xy 面上，原子分数坐标为(0,0
19、.7，1.0)及(1.0,0.7,1.0)(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的 Cs 原子位于晶胞平行于 y 轴的棱上，利用均摊法可计算该晶胞中共含 Cs 原子 4 个；代入晶胞 密度求算公式可得： ZM NAV 4M NAabc10 30 4M abcNA10 30(gcm3)。 10(2021广东中山高三检测)钙钛矿(主要成分是 CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简 单、成本低、效率高，引起了科研工作者的广泛关注，科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代 硅基太阳能电池的统治地位。 (1)基态钛原子的电子排布式为Ar3d24s2，若钙原子核外有 7 种能量状态的电子， 则钙原子处于激发(
20、填“基”或“激发”)态，氧元素所在周期第一电离能由小到大的前 三种元素依次是LiBC，SiSi 长度大于 CC， 键能较小， 键的稳定性较差， 不利于形成长链， 硅烷同系物熔、 沸点的变化规律可能是随 着相对分子质量的增大而升高。 (3)CaTiO3的晶胞为立方晶胞，结构如下图所示： 则与 A 距离最近且相等的 X 有12个，M 的坐标是 1 2， 1 2， 1 2；若晶胞参数是 r pm，NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度是 1.361032 r3NA gcm 3。 解析(1)钛是 22 号元素，电子排布式为Ar3d24s2。基态钙原子的 20 个电子分占 6 个不同的能级，即电子有
21、6 种能量状态，现在有 7 种能量状态，说明它处于激发态。从左到 右，第一电离能呈增大趋势，Be 的 2s 能级全充满是稳定状态，故电离能由小到大的前三种 元素是 LiBC，SiSi 键长度大于 CC 键，SiSi 键键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链。 硅烷同系物组成结构相似，随着分子中硅原子数目的增加，熔、沸点逐渐升高。 (3)观察晶胞图可知，顶点 A 紧邻等距离最近的 X 位于晶胞的三个平面，即横平面、正 平面和侧平面，将每个平面扩展，则每个平面中距离 A 最近的 X 均有 4 个，故共有 34 12 个。M 位于体心，故其坐标为 1 2， 1 2， 1 2 。根据均摊原理知，X
22、是氧，一个晶胞中含有一 个“CaTiO3”，晶胞的体积是 110 30 r3cm3，由此可求出晶体的密度为1.3610 32 r3NA gcm 3。 11 (2021海南海口四中检测)氢原子是最轻的原子， 人们曾预言它可能是所有元素之母。 学习物质结构与性质，回答下列问题： (1)太阳中的主要化学元素是氢和氦。 (2)氢负离子(H )基态电子排布式为 1s2。 (3)下列变化：H (g)=H(g)e吸收的能量为 73 kJmol1，H(g)=H(g)e吸收的能 量为 1 311 kJmol 1，则氢负离子(H)的第一电离能为 73 kJmol 1 。 (4)几种碱金属氢化物的部分性质如下表所示
23、： 氢化物LiHNaHKH 密度/(gcm 3) 0.781.43 分解温度/850425400 从化学结构的角度回答说明，分解温度 LiHNaHKH 的原因均为离子晶体，阳离子 离子半径 Li NaNaHKH，离子键越强，分解温度越高 。 (5)水溶液中有 H3O 、H5O 2、H9O 4等微粒的形式。H3O 中，中心原子的杂化类型是 sp3，请画出 H5O 2的结构式：。当用高能射线照射液态水时，水 分子便以一种新的方式电离，如图所示写出高能射线照射水的总反应的离子方程式(n 2)H2O 射线 e(H2O) nOHH3O 。 (6)氢化铝钠(NaAlH4)等复合氢化物是重要的有机还原剂。N
24、aAlH4晶胞结构如图所示， NaAlH4晶体中，与 Na 紧邻且等距的 AlH 4有8个，设阿伏加德罗常数为 NA，则晶体的 密度为 1081021 a3NA gcm 3。 (7)在立方晶胞中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1,1,1)晶面。 如图则该立方晶 胞体中(1,1,1)晶面共有8个。 解析(1)太阳中含量最丰富的元素是氢，其次是氦元素，故太阳中的主要化学元素是 氢和氦。 (2)H 原子核内只有 1 个质子，氢负离子(H )核外有 2 个电子，则 H的基态电子排布式 为 1s2。 (3)H (g)=H(g)e吸收的能量为 73 kJmol1，则氢负离子(H)的第一电离能为 73
25、 kJmol 1。 (4)LiH、NaH、KH 三种晶体均为离子晶体，由于离子核外电子层数越多，离子半径越 大，阳离子的离子半径：Li NaNaHKH，晶格能越大，离子键就越强，晶体分解温度就越 高，所以分解温度 LiHNaHKH。 (5)H3O 中，中心 O 原子的杂化类型是 sp3杂化；H5O 2可看作是 H3O 与 H2O 通过氢键 形成的离子，所以 H5O 2的结构式是。根据图示可得高能射线照射水的 总反应的离子方程式为(n2)H2O 射线 e(H2O) nOHH3O 。 (6)根据晶胞结构图可知，与 AlH 4紧邻且等距的 Na 有 8 个。晶胞中 AlH 4数目为 1 81 84 1 24，Na 数目为 61 24 1 44，则与 Na 紧邻且等距的 AlH 4有 8 个；NaAlH4 晶胞质量为 454 NA g，晶胞密度m V 454 NA g a10 7 cm22a10 7 cm 10810 21 a3NA gcm 3。 (7)在题给(1,1,1)晶面中，是通过晶胞上面一个顶点，下面 2 个顶点形成的。上面共有 4 个这样顶点，可形成 4 个这样的晶面；同样，若该晶面通过上面 2 个顶点和下面一个顶点， 也可以形成 4 个这样的晶面，因此共可以形成 8 个这样的晶面。
