选修3 《物质结构与性质》综合测试

选修3 《物质结构与性质》综合测试

时间：90分钟 满分：100分 (本卷包括12小题，共100分)

1．(8分)(2010·课标全国卷)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序数之和是W原子序数的5倍。在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二组分化合物中，由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。请回答下列问题：

(1)W元素原子的L层电子排布式为________，W3分子的空间构型为________。

(2)X单质与水发生主要反应的化学方程式为____________________________；

(3)化合物M的化学式为________，其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于

NaCl。M熔点较高的原因是________。将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂，用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的杂化方式有________，O—C—O的键角约为________；

(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X：Y：Z＝________；

(5)含有元素Z的盐的焰色反应为________色。许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是________。

24答案：2s2p V形

(2)2F2＋2H2O===4HF＋O2

32(3)MgO 晶格能大 sp和sp

120°

(4)3：1：1

(5)紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量

2．(8分)(2010·山东卷)碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。

(1)碳钠米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠________结合在一起。

(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为________。

(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br键的键角________120°(填“>”、“<”或“＝”)。

(4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶

4＋2胞结构是：Pb处于立方晶胞顶点，Ba

＋2－处于晶胞中心，O处于晶胞棱边中心。

2＋该化合物化学式为________，每个Ba

2－与________个O配位。

解析：本题以第ⅣA族元素为载体，考查考生对选修3《物质结构与性质》知识的综合应用能力。

(1)石墨晶体是混合型晶体，同一层内碳原子之间以共价键结合成正六边形结构，层与层之间通过范德华力结合，

2故碳纳米管中碳原子的杂化方式为sp

杂化，层与层之间靠范德华力结合。

(2)电负性越大，非金属性越强，即吸引电子对的能力越强，故电负性的大小关系为C>H>Si。

(3)在SnBr2分子中，中心原子Sn有

22对成键电子，1对孤对电子，采用sp

杂化，故键角小于120°。

2＋4＋(4)1个晶胞中有1个Ba，Pb的

112－个数为8×81，O的个数为12×4＝3，

2＋故化学式为BaPbO3。每个Ba与12个

2－O配位。

2答案：(1)sp 分子间作用力(或：范

德华力) (2)C>H>Si (3)< (4)BaPbO3 12

3．(8分)(2010·江苏卷)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。

2＋O2的电子式可表示为________；1 mol 2＋O2中含有的π键数目为________。 2－2＋(1)CaC2中C2与O2互为等电子体，

(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生

＋成CuC2红棕色沉淀。Cu基态核外电子

排布式为________。

(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C===CH—C≡N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是________；分子中处于同一直线上的原子数目最多为________。

(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶

体的相似(如右图所示)，但CaC2晶体中

2－哑铃形C2的存在，使晶胞沿一个方向拉

2＋长。CaC2晶体中1个Ca周围距离最近

2－的C2数目为________。

解析：本题主要考查电子式的有关知识及晶胞的有关计算，意在考查化合

物结构理论的综合运用能力。(1)等电子

2＋2－体结构相似，则O2的电子式与 C2相

似，为[∶O O∶]

＋2 mol π键，即2NA个π键；(2)Cu的基

态核外电子排布式为22626101s2s2p3s3p3d；(3)丙烯腈中碳碳双

2键上碳原子采用的是sp杂化，而C≡N

键上的碳原子采用sp杂化，碳碳双键是平面结构，而C≡N是直线形结构，丙

烯腈的结构为，所以在同一直线上的原子最多为3个。

2(4)如果晶胞按纵向拉长，则1个Ca

＋2－周围距离最近的C2为同一水平面上的4个。

答案：(1)[∶O O∶] 2NA 2262610(2)1s2s2p3s3p3d

2(3)sp杂化、sp杂化 3

(4)4

4．(8分)(2010·东北名校联考)Ⅰ.价电子(最外层电子)数和重原子(即比氢重的原子)数相同的分子(或离子)互称等电子体。等电子体的结构相似、物理性质2＋2＋2＋；1 mol O2中含有

相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体，下表为部分元素等电子体的分类和空间构型表：

根据上述信息，回答下列问题：

－(1)写出分子或离子的空间构型：IO3

2－________；SiO3________；

(2)由第一、二周期元素组成，与氧化性最强的单质分子互为等电子体的分子有N2H4、________、________(写两种)；

(3)根据题给信息分析，SiC与AlN硬度大，熔点高，它们物理性质相似的原因是________________________________________。

Ⅱ.(1)下列表示铜原子堆积方式的是________；

2(2)写出Cu

________；

(3)NH3分子中的N原子杂化轨道类型是________，写出在硫酸铜溶液中通入足量的NH3得到深蓝色溶液的离子方程式________。

答案：Ⅰ.(1)三角锥形 平面三角形

(2)H2O2 C2H6 (3)它们互为等电子体 ＋ 的电子排布式

Ⅱ.(1)D (2)1s2s2p3s3p3d 32＋2＋(3)sp Cu＋4NH3===[Cu(NH3)4]

5．(8分)(2010·东北名校联考)Ⅰ.(1)图表法、图象法是常用的科学研究方法。短周期某主族元素M的电离能情况如图A所示，则M元素位于周期表的第________族。

226269

(2)图B是研究部分同主族元素的氢

化物的沸点变化规律的图象，折线c可以表达出第________族元素的氢化物的沸点变化规律。某同学对某主族元素的氢化物的沸点变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b，你认为正确的是________(填“a”或“b”)，理由是________________________________________________________。

Ⅱ.人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测为钛(22Ti)，

它被誉为“未来世纪的金属”。在Ti的化合物中，可以呈现＋2、＋3、＋4三种化合价，其中以＋4价的Ti最为稳定。试回答下列问题：

(1)偏钛酸钡的热稳定性好，介电常

数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如右图，它的化学式是________；晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为________个。

3＋(2)已知Ti可形成配位数为6的配

合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但相关实验证明，两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：

a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；

b．分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；

c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的2/3。则绿色晶体配合物的化学式为________。

答案：Ⅰ.(1)ⅢA (2)ⅣA b E点表示的是水的沸点，其值高是由于水分子间存在氢键，所有氧族元素中其他元素的氢化物的沸点不会高于水

Ⅱ.(1)BaTiO3 6

(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O

6．(8分)(2010·潍坊模拟)(1)图1为元素X的前五级电离能的数值示意图。已知X的原子序数<20，请写出X基态原子的核外电子排布式________。

(2)A、B、C、D、E、F、G、H八种短周期元素，其单质的沸点如图2所示。

请回答：

①上述元素中，某些元素的常见单质所形成的晶体为分子晶体，这些单质分子中既含有σ键又含有π键的是________(填化学式)。

②已知D、F、G三种元素的离子具有跟E相同的电子层结构，则B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为(用相关元素符号表示)________。

③已知H的电负性为1.5，而氯元素的电负性为3.0，二者形成的化合物极易水解，且易升华。据此推测该化合物的化学键类型为________。

④原子序数比A小1的元素与D元素形成的化合物的空间构型为________，中心原子的杂化方式为________。

解析：(1)根据图1中X的前五级电离能，从其第三电离能开始突增，因此其最外层有两个电子，故X为Mg(注意Be原子只有4个电子，没有第五电离能)，其基态原子的核外电子排布式为

1s2s2p3s。(2)根据图2中元素单质的沸点，可知A～H为C～Al。①单质形成的晶体为分子晶体的有N2、O2、F2、Ne等，其中N2、O2中既含有σ键又含有π键。②B、C、D三种元素分别为N、O、F，第一电离能大小顺序为：F>N>O(注意N、O电离能反常)。③Al、Cl形成的化合物为 AlCl3，根据其化合物的物理性质，可以推断其含有共价键。④B和F形成的化合物BF3为平面三角形结构，

2中心原子B的杂化方式为sp。

2262答案：(1)1s2s2p3s (2)①N2、O2

②F>N>O ③极性共价键(或共价键，或

2共价键与配位键) ④平面三角形 sp

7．(8分)(2010·临沂质检)Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：

2262

回答下列问题：

(1)Mn元素基态原子的价电子排布式为________，比较两元素的I2、I3可知，

2＋2＋气态Mn再失去一个电子比气态Fe再失去一个电子难。对此，你的解释是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。

①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________________________________________________________________________。

②六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]中的

－配体CN中C原子的杂化轨道类型是

－________，写出一种与CN互为等电子

体的单质分子的路易斯结构式________。

(3)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________________________________________________________________________。

解析：(1)原子轨道处于全充满或半

充满时能量较低，较稳定，故25Mn的价

522＋3＋电子排布式为：3d4s；Fe转化为Fe

6时，3d能级由3d转变为较稳定的半充

52＋3＋满状态3d，而Mn转化为Mn时，3d

5能级却由较稳定的半充满状态3d转变

42＋为3d，所以气态Mn再失一个电子比2＋Fe难。(2)①形成配合物的中心原子要4－

能提供空轨道，而配体中的分子或离子

－应能够提供孤对电子；②配体CN中碳

氮以碳氮三键相连，为直线形结构，碳

－原子的杂化轨道类型为sp；CN为14电

子的离子，故与CO、N2等互为等电子体，但符合题意的是N2(因题中限定为单质分子)。(3)利用“均摊法”计算，面心立方晶胞中实际含有Fe原子的个数为8×1/8＋6×1/2＝4，体心立方晶胞中实际含有Fe原子的个数为8×1/8＋1＝2，故二者原子个数之比为2：1。

522＋答案：(1)3d4s 由Mn转化为

3＋5Mn时，3d能级由较稳定的3d半充满

4状态转变为不稳定的3d状态需要的能

2＋3＋量较多；而Fe转化为Fe时，3d能级

65由不稳定的3d状态转变为较稳定的3d

半充满状态需要的能量相对要少

(2)①具有孤对电子 ②sp： N ≡N：

(3)2：1

8．(8分)(2010·宁夏、银川摸底)H2O2的制备可采用如下4种方法：

方法一：BaO2＋H2SO4===BaSO4↓＋H2O2。

电解K2S2O8＋方法二：2KHSO4=====

H2↑；然后水解：K2S2O8＋2H2O===2KHSO4＋H2O2。

方法三：CH3CHOHCH3＋O2一定条件――→CH3COCH3＋H2O2。

方法四：乙基蒽醌法：

。

试回答相关问题：

(1)BaO2与CaO2两者中熔点较高的是________。BaO2的晶胞如图所示，该

2＋晶体中与每个Ba距离相等且最近的

2＋Ba共有________个。该晶体的晶胞结构与________相似。(选填“NaCl”、“CsCl”、“CaF2”)。

(2)KHSO4在熔融状态下的电离方程式为________，H2SO4的结构式可表示为HOSOOOH，由短周期元素构成的与

2－SO4互为等电子体的一价阴离子是________，已知H2S2O8分子中硫原子的

2－杂化类型与SO4中硫原子的杂化类型相

同，分子中还存在过氧键，试写出H2S2O8分子的结构式________________________________________。

(3)方法三得到的丙酮(CH3COCH3)分子中，共平面的原子最多有________个。

(4)上述四种方法中原子利用率最高的是________。

(5)H2O2与H2S的相对分子质量相近，但H2O2的水溶性和沸点明显大于(或高于)H2S，其主要原因是__________________________________________。

答案：(1)CaO2 12 NaCl

＋－(2)KHSO4(熔融)===K＋HSO4

－ClO4

HOSOOOOSOOOH

(3)6

(4)方法四

(5)H2O2与水分子间能形成氢键，故其溶解度大，H2O2分子间也能形成氢键，故其沸点高

9．(10分)氮元素可形成卤化物、叠氮化物及络合物等。

(1)NF3的空间构型为三角锥形，沸点为－129℃，可在铜催化作用下由F2和过量NH3反应得到。NF3属于________________晶体，写出制备NF3的化学反应方程式：________________________________________________________________________。

(2)氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸，它的

＋－酸性类似于醋酸，微弱电离出H和N3。

－①与N3互为等电子体的分子、离子

有：______、______(各举1例)，由此可

－推知N3的空间构型是______形。

3＋2②叠氮化物、氰化物能与Fe、Cu

＋3＋及Co等形成络合物，如：

4－Co[(N3)(NH3)5]SO4、[Fe(CN)6]。写出钴

原子在基态时的价电子排布式：________________________________________________________________________。

Co[(N3)(NH3)5]SO4中钴的配位数为

－________，CN中C原子的杂化类型是

________________________________________________________________________。

(3)化学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体，其中一种异构体具有水的可溶性，则此

种化合物是________(填“极性”、

“非极性”)分子。

(4)由叠氮化钠(NaN3)热分解可得纯N2：2NaN3(s)===2Na(l)＋3N2(g)，有关说法正确的是________(选填序号)。

A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小

B．第一电离能(I1)：N＞P＞S

C．钠晶胞结构如上图，该晶胞分摊

2个钠原子

D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小

解析：(1)根据NF3沸点较低判断，它为分子晶体，制备它的化学方程式为：

－Cu4NH3＋3F2=====NF3＋3NH4F。(2)①N3

含有22个电子，与N3互为等电子体的分子有CO2或N2O或CS2，离子有CNO－－－或SCN或OCN，等电子体的结构相

－似，则可知N3的空间构型为直线形；②

钴原子在基态时的价电子排布式为723d4s。Co[(N3)(NH3)5]SO4中钴的配位数

－为6，CN中C原子的杂化类型是sp杂

化。(3)根据它具有水溶性，而水分子是极性分子，故它也是极性分子。(4)A项，

＋＋由于Na半径小于K半径，故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能；B、C项正确；D项，氮气常温下很稳定是因为氮分子结构中存在氮氮叁键，键能很大。

Cu答案：(1)分子 4NH3＋3F2=====

NF3＋3NH4F

－(2)①N2O或CO2或CS2 SCN或－

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