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专题3　物质结构与性质
(总分：76分)
一、选择题：本题共13小题，共36分。第1～8题每小题2分，第9～13题每小题4分，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·湖南卷)下列有关物质结构和性质的说法错误的是(　　)
[A]含有手性碳原子的分子叫作手性分子
[B]邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
[C]酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应
[D]冠醚(18 冠 6)的空穴与K＋尺寸适配，两者能通过弱相互作用形成超分子
2．(2023·北京卷)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是(　　)
[A]F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
[B]三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
[C]氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
[D]气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子
3．(2024·泰安三模)下列化学用语正确的是(　　)
[A]基态22Ti原子的轨道表示式：
[B]用电子云轮廓图表示H2中的σ键形成的示意图：
[C]SO3的VSEPR模型：
[D]2 甲基 1 丁醇的键线式：
4．(2024·贵阳二模)肼(N2H4)常用作火箭发射推进剂。已知常温下，生产N2H4的反应为2NH3·H2O＋NaClO===NaCl＋N2H4＋3H2O。下列说法正确的是(　　)
[A]N2H4是还原产物
[B]键角：>NH3
[C]沸点：H2O>NaClO
[D]H2O中心原子的价层电子对数为3
5．(2023·湖北卷)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是(　　)
选项 性质差异 结构因素
[A] 沸点：正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 分子间作用力
[B] 熔点：AlF3(1 040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华) 晶体类型
[C] 酸性：CF3COOH(pKa＝0.23)远强于CH3COOH(pKa＝4.76) 羟基极性
[D] 溶解度(20 ℃)：Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 阴离子电荷
6．(2023·新课标卷)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中为平面结构。
下列说法正确的是(　　)
[A]该晶体中存在N—H…O氢键
[B]基态原子的第一电离能：C[C]基态原子未成对电子数：B[D]晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
7．(2024·河北名校联盟二模)X、Y、Z与W形成的某种化合物是蛋白质代谢分解的终产物，结构如图所示，工业上常用YW3和XZ2在一定条件下合成。下列判断错误的是(　　)
[A]键角：YW3>XZ2　　　　　　 [B]电负性：W[C]原子半径：X>Y>Z>W [D]价电子数：W8．(2024·太原二模) [C2F5B(CN)3]－是可以用来合成稳定的全氟硼烷室温离子液体的
阴离子(结构如图所示)，具有良好的热稳定性及电化学稳定性。下列说法错误的是(　　)
[A]酸性：H3BO3[B]该阴离子中C原子有两种杂化轨道类型
[C]基态原子的未成对电子数：N＞C＞B＞F
[D]该阴离子中所有原子均满足8电子稳定结构
9．已知W、X、Y、Z均为短周期元素，常温下，它们的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01 mol·L-1)的pH和原子半径、原子序数的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A]化合物X2Y2中含有极性共价键和非极性共价键
[B]简单气态氢化物的热稳定性：Y＞W
[C]简单离子半径：Z＞Y＞W＞X
[D]这四种元素中，元素X的第一电离能最小
10．[X(YR2)3]4[T(ZXR3)4]3Cl是一种可吸附甲醇的材料，R、T、X、Y、Z为原子序数依次递增且为不同主族的短周期非金属元素，T、X、Y、Z位于同一周期且相邻，其中[X(YR2)3]＋结构如图。下列说法一定正确的是(　　)
[A]第一电离能：X[B]含氧酸的酸性：T[C][X(YR2)3]＋中X、Y原子均满足8电子稳定结构
[D]该物质中含有离子键、配位键和极性键
11．(2024·酒泉二模)硒化锌主要用于制造透红外线材料及红外线光学仪器，其晶胞结构如图甲所示，已知晶胞参数为a nm，图乙为晶胞的俯视图。下列说法错误的是(　　)
[A]硒化锌的化学式为ZnSe
[B]与Se距离最近且相等的Zn有4个
[C]晶胞中b原子和d原子的距离为a nm
[D]设阿伏加德罗常数的值为NA，硒化锌晶体密度为g·cm-3
12．氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A]1个N2H4分子中含有σ键的数目为5
[B]氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化
[C]还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团
[D]在水中的溶解度：还原石墨烯<氧化石墨烯
13．已知空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中所占有的体积百分比。下列有关说法不正确的是(　　)
　　　　　　
图1　　　　　　　　　　　　　图2
　　　　　　　　
图3　　　　　　　　　　　　　图4
[A]铜碘杂化团簇分子结构如图1所示，分子间通过范德华力聚集在一起
[B]CaF2晶体的晶胞如图2所示，标记为X的F－的分数坐标为
[C]H原子的电子云如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动
[D]金属Cu为面心立方晶胞(如图4所示)，其空间利用率约为74%
二、非选择题：本题共2小题，共40分。
14．(18分)(2024·南充二模)乙醚是一种极易挥发的无色透明液体。乙醚长时间与空气接触时，逐渐生成过氧化乙醚[CH3CH2OCH(OOH)CH3]。Ti2(SO4)3、FeSO4、LiAlH4可除去过氧化乙醚。回答下列问题：
(1)基态O＋、O、O－的第一电离能I1按由大到小排序为__________________。
(2)基态Ti3+还原过氧化乙醚时失去的是________轨道电子，从电负性角度判断LiAlH4中H的化合价为________。的中心原子的杂化轨道类型为________。
(3)一个过氧化乙醚分子中，价层电子对数目为4的原子有____个。过氧化乙醚分子中的键能如下：
单键 C—C C—H C—O O—O O—H
键能/(kJ·mol-1) 346 411 358 207 459
造成O—O键能小于C—C键能的可能原因是______________________________。
(4)乙醚沸点为35.6 ℃，丙酸(CH3CH2COOH)沸点为141 ℃，两者沸点差异较大的主要原因是_________________________________________________________。
(5)硫酸亚铁的正交晶胞参数为a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°，晶胞沿c轴、a轴的投影图见下，假设阿伏加德罗常数的值为NA。
硫酸亚铁晶胞的摩尔质量为____________g·mol-1，晶体密度为________g·cm-3(列出算式)。
15．(22分)(2024·宝鸡二模)硒(Se)被国内外医药界和营养学界尊称为“生命的火种”，享有“长寿元素”“抗癌之王”“心脏守护神”“天然解毒剂”等美誉。硒在电子工业中可用作光电管、太阳能电池，硒元素形成的多种化合物也有重要作用。
(1)硒和硫同为第ⅥA族元素，基态硒原子的价层电子排布式为________。
(2)单质硒的熔点为221 ℃，其晶体类型为________。
(3)与硒元素相邻的同周期元素是砷和溴，则这三种元素的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。
(4)SeO2分子中Se原子的杂化轨道类型为________；的空间结构是____________，写出一种与互为等电子体的分子______________(写化学式)。
(5)H2Se分子中含有的共价键是________(填“极性键”或“非极性键”)；H2Se水溶液比H2S水溶液的酸性强，原因是__________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)α AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图1所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
①测定晶体结构最常用的仪器是________(填字母)。
A．质谱仪　　　　　 B．红外光谱仪
C．核磁共振仪 D．X射线衍射仪
②γ AgI与α AgI晶胞的体积之比为________。
③测定α AgI中导电离子类型的实验装置如图2所示，实验测得支管a中AgI质量不变，可判定导电离子是Ag＋而不是I－，依据是_________________________
_____________________________________________________________________。专题过关验收卷·专题3
1．A　[有手性异构体的分子叫手性分子，A说法错误；邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，故前者沸点低于后者沸点，B说法正确；氨基和羧基发生取代反应生成酰胺键，酰胺在酸性条件和碱性条件下都可以发生水解反应，C说法正确；冠醚(18 冠 6)的空腔直径为260～320 pm，与K＋(直径276 pm)尺寸适配，二者之间通过弱相互作用形成超分子，D说法正确。]
2．A　[A．F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F键不稳定，因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能，与电负性无关；B．氟的电负性大于氯的电负性。F—C键的极性大于Cl—C键的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强；C．氟元素的电负性大于氯元素的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子极性强于HCl；D．氟元素的电负性大于氯元素的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在(HF)2。]
3．B　[A．基态22Ti原子的价层电子排布式为3d24s2，轨道表示式为，A错误；B．H的1s能级为球形，两个氢原子形成氢气时，是两个1s能级的原子轨道相互靠近重叠，形成s s σ键，B正确；C．SO3中心原子S的价层电子对数为3＋(6－2×3)＝3，无孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，与图不相符，C错误；D．2 甲基 1 丁醇的键线式：，D错误。]
4．B　[A．NH3·H2O中N元素的化合价为－3价，N2H4中N元素的化合价为－2价，N元素的化合价升高，发生氧化反应，N2H4为氧化产物，故A错误；中心原子N的价层电子对数为4＋(5－1－4×1)＝4，没有孤电子对，NH3中心原子N的价层电子对数为3＋(5－3×1)＝4，有1个孤电子对，由于孤电子对的排斥作用大，导致NH3的键角更小，故B正确；C．NaClO为离子晶体，微粒间的相互作用是离子键，H2O为分子晶体，微粒间的相互作用是分子间作用力，分子间作用力较弱，一般熔、沸点的关系为离子晶体>分子晶体，因此沸点为NaClO>H2O，故C错误；D．H2O的中心原子O的价层电子对数为2＋(6－2×1)＝4，故D错误。]
5．D　[正戊烷、新戊烷均为分子晶体，分子间存在分子间作用力，正戊烷分子为直链结构，分子间作用力大，沸点高，A匹配正确；AlF3为离子晶体，而AlCl3为分子晶体，熔点较低，二者熔点不同主要是因为晶体类型不同，B匹配正确；三氟乙酸的酸性远强于乙酸，因为氟原子为吸电子基团，使三氟乙酸分子中羧基上的羟基极性更大，更易电离出氢离子，C匹配正确；碳酸根离子很容易和水分子形成氢键，而碳酸氢根离子则更易形成分子内氢键，分子内氢键的形成阻碍了与水分子形成分子间氢键，从而降低了NaHCO3的溶解度，而与阴离子电荷无关，D匹配错误。]
6．A　[根据题图分析中的—NH2的H与中的O形成氢键，即图中虚线为N—H…O氢键，A正确；同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但由于N原子的价层电子排布式为2s22p3，2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于C和O，故第一电离能：C7．A　[结合物质结构和各元素形成的化学键，推知X为C、Y为N、Z为O、W为H，据此解答。A．根据分析，X为C，Y为N，Z为O，W为H，NH3为三角锥形结构，CO2为直线形结构，键角：NH3N>O>H，C项正确；D．H元素基态原子价电子数为1，C、N、O分别为4、5、6，故价电子数：H8．C　[A．元素非金属性越强，对应的最高价含氧酸酸性越强，非金属性：B9．D　[由题图可推知，W为N，X为Na，Y为S，Z为Cl。化合物X2Y2为Na2S2，为离子化合物，硫原子之间为非极性共价键和Na＋之间是离子键，A错误；非金属性越强，简单气态氢化物热稳定性越强，简单气态氢化物的热稳定性W＞Y，B错误；电子层数越多，原子或离子的半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，对核外电子的吸引能力越强，半径越小，N3-、Na＋、S2-、Cl－的半径大小为S2-＞Cl－＞N3-＞Na＋，即Y＞Z＞W＞X，C错误；四种元素中Na最容易失去最外层电子，元素X的第一电离能最小，D正确。]
10．D　[R、T、X、Y、Z为原子序数依次递增且为不同主族的短周期非金属元素，T、X、Y、Z位于同一周期且相邻，则R为H，根据[X(YR2)3]＋的结构，Y能形成三个键，考虑是第ⅤA族元素，则T、X、Y、Z只能分别是B、C、N、O；A．同一周期主族元素，从左到右，第一电离能呈增大趋势，N的2p能级电子半充满，较稳定，故第一电离能高于同周期相邻元素，则第一电离能从小到大正确顺序为X11．C　[在甲图中，Zn在晶胞内部，有4个，Se在8个顶点和6个面心，根据“均摊法”计算为×8＋×6＝4，硒化锌的化学式为ZnSe，据此回答。A．由题给晶胞结构可知硒化锌的化学式为ZnSe，A正确；B．与Se距离最近且相等的Zn有4个，B正确；C．晶胞中b原子和d原子的距离为面对角线的一半，即a nm，C错误；D．硒化锌晶体密度为＝ g·cm-3＝g·cm-3，D正确。]
12．B　[N2H4的结构式是，1个N2H4分子中含有σ键的数目为5, A正确；氧化石墨烯含有双键碳、单键碳，碳原子杂化方式为sp2、sp3杂化， B错误；还原石墨烯含有—OH、—COOH、三种不同的含氧官能团， C正确；氧化石墨烯中含有的羟基数大于还原石墨烯，在水中的溶解度：还原石墨烯＜氧化石墨烯，D正确。]
13．C　[范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它的本质是正负电荷间的相互吸引，它使得许多物质能以一定的凝聚态存在，则铜碘杂化团簇分子是分子间通过范德华力聚集在一起，A项正确；根据CaF2晶体的晶胞图示可知，标记为X的F－的分数坐标为，B项正确； H原子为单电子体系，核外只有1个电子，电子云图中的黑点不是指大多数电子在原子核附近运动，C项错误；面心立方最密堆积，空间利用率为×100%≈74%，D项正确。]
14．解析：(1)基态O－失去1个电子转化为基态O，基态O再失去1个电子生成基态O＋，基态O的价层电子排布为2s22p4，基态O＋的价层电子排布为2s22p3，基态O－的价层电子排布为2s22p5，基态O＋较稳定，基态O比基态O－难失电子，可知第一电离能：O＋>O>O－。
(2)基态Ti3+的简化电子排布式为[Ar]3d1；其还原过氧化乙醚时失去的是3d轨道电子，LiAlH4中H的电负性大于Li、Al，因此显－1价；的中心原子Al的价层电子对数为4，采用sp3杂化轨道。
(3)过氧化乙醚分子中连接单键的C、O原子的价层电子对数均为4，共7个；单键O原子存在2个孤电子对，相邻两个O原子上的孤电子对互相排斥，使得O—O键长增长，键能减小。
(4)乙醚分子间无氢键，而丙酸分子间有氢键，导致丙酸的沸点高于乙醚。
(5)由晶胞投影可知Fe2+位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，结合化学式可知也有4个，硫酸亚铁晶胞的摩尔质量为4M(FeSO4)＝608 g·mol-1，晶体密度为×1030g·cm-3。
答案：(每空2分)(1)O＋>O>O－
(2)3d　－1　sp3
(3)7　相邻两个O原子上的孤电子对互相排斥
(4)乙醚分子间无氢键，而丙酸分子间有氢键
(5)608　×1030
15．解析：(1)由硒元素和硫元素同为第ⅥA族元素可知，基态硒原子的价层电子排布式为4s24p4。
(2)由熔点可知，单质硒属于熔点低的分子晶体。
(3)同周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，砷原子的4p轨道为较稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为Se(4)二氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，硒原子的杂化方式为sp2杂化；亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形；硒酸根离子与四氯化碳、四氯化硅的原子个数都为5、价电子数都为32，互为等电子体。
(5)硒化氢分子是只含有极性共价键的共价化合物，硒原子的半径大于硫原子，H—Se更容易断裂，硒化氢在溶液中更容易电离出氢离子，所以硒化氢水溶液比硫化氢水溶液的酸性强。
(6)①测定晶体和非晶体的最佳方法为X射线衍射法，则测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，故选D。
②由晶胞结构可知，γ AgI晶胞中碘化银的个数为8×＋6×＝4，α AgI晶胞中碘化银的个数为8×＋1＝2，设碘化银的摩尔质量为M，γ AgI和α AgI晶胞的体积分别为a和b，由晶胞的质量公式可得：＝7.0a和＝6.0b，则＝＝，故答案为12∶7。
③由图2可知，支管a中与直流电源正极相连的银电极为阳极，银失去电子发生氧化反应生成银离子，支管b中与直流电源负极相连的银电极为阴极，银离子得到电子发生还原反应生成银，实验测得支管a中碘化银质量不变，说明支管a中银离子向支管b中移动，所以实验中导电离子是银离子而不是碘离子。
答案：(每空2分)(1)4s24p4　(2)分子晶体　(3)Se

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