题型集训39 物质结构与性质两年高考真题演练1．(2022·课标全国Ⅰ，37)碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中，共价键的类型有______________________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。2．(2022·课标全国Ⅱ，37)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________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为________。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________(填分子式)，原因是_________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为________________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为________________________________________________________________________。(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a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________。\n3．(2022·课标全国Ⅱ，37)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________(填化学式)。(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是________________________________________________________________________。\n题型集训39 物质结构与性质一年模拟试题精练1.(2022·潍坊质检)短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外层电子排布式为ms1，B元素的原子价电子排布式为ns2np2，C元素位于第二周期且原子中p能级与所有s能级电子总数相等，D元素原子的L层的p能级中有3个未成对电子。(1)C元素原子基态时的价电子排布式为________，若A元素为非金属元素，A与C形成的化合物中的共价键属于________键(填“σ”或“π”)。(2)当n＝2时，B的最简单气态氢化物的分子构型为________，中心原子的杂化方式为________，BC2属于________分子(填“极性”或“非极性”)，当n＝3时，B与C形成的晶体属于________晶体。(3)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，B元素的原子价电子排布式为3s23p2，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________________________________________(填元素符号)。(4)右图为C元素与钛、钙元素形成的某晶体结构中的最小重复单元，该晶体中每个钛原子周围与它最近且距离相等的钙离子有________个，该晶体的化学式为___________________________。2．(2022·云南省统测)前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，已知：X原子的2p轨道为半充满状态；Y原子的L层有2个未成对电子；Z与Y位于同主族；W的＋2价简单离子核外电子层排布与Ar原子相同；R原子的d轨道上有3个空轨道。请回答下列问题：(1)R原子的基态电子排布式为______________________________。(2)X、Y原子的第一电离能大小顺序为________。(用元素符号表示)(3)X的常见单质分子结构中σ键数目为___________________。(4)Z的最高价氧化物对应水化物的酸根离子空间构型为________________________，中心原子的杂化轨道类型为________________________。(5)某矿物晶体由Y、W、R三种元素组成，其晶胞结构如图所示。则该矿物的化学式为___________________________，若已知该晶胞的边长为acm，则该晶胞的密度为________g/cm3。(用含a、NA的代数式表示)3．(2022·长春质检)以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点。回答下列问题：(1)基态镓原子的核外电子排布式为________________________。\n(2)氮所在主族中第一电离能最大的元素是________________________________________________________________________(填元素符号，下同)，镓所在主族中电负性最大的元素是________。(3)传统的氮化镓制备方法是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应，该反应的化学方程式为_______________________________________。(4)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，氮化镓中氮原子与镓原子之间以________相结合，氮化镓属于________晶体。(5)如图是氮化镓的晶胞模型：①氮化镓中镓原子的杂化方式为________，氮原子的配位数为________。②氮化镓为立方晶胞，氮化镓的密度为ρg·cm－3。列式计算氮化镓晶胞边长的表达式：a＝________cm。4．(2022·邯郸市模拟)氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、储氢合金、金属氢化物等。(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。①Ti2＋基态的电子排布式可表示为___________________。②BH的空间构型是_______________________________(用文字描述)。(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2＋3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是______(多选)。A．NH3分子中N原子采用sp3杂化B．相同压强时，NH3沸点比PH3高C．[Cu(NH3)4]2＋离子中，N原子是配位原子D．CN－的电子式为[∶C⋮⋮N∶]－(3)2022年，Yoon等人发现Ca与C60(分子结构如下图甲)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。①C60晶体易溶于苯、CS2，C60是________分子(填“极性”或“非极性”)。②1molC60分子中，含有σ键数目为_________________________。(4)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如上图乙所示，已知该晶体的密度为ag·cm－3，则晶胞的体积为________cm3(用a、NA表示)。\n参考答案题型集训39 物质结构与性质【两年高考真题演练】1.解析 (1)基态14C原子核外电子排布式为1s22s22p2，2个s轨道分别存在1对自旋相反的电子，2p轨道上的2个电子自旋方向相同。(2)碳原子有4个价电子，不易得电子也不易失电子，故键型以共价键为主。(3)CS2与CO2互为等电子体，结构式为S===C===S，分子中含2个σ键、2个π键，因此碳原子采用sp杂化。与CS2互为等电子体的分子或离子，与其具有相同空间构型和键合形式，可用如下两种方法寻找其等电子体，一是同主族替换，如CO2、COS，二是“左右移位、平衡电荷”，如SCN－、OCN－等。(4)Fe(CO)5的熔沸点低，为分子晶体。(5)①由图可知，石墨烯中每个碳被3个六元环所共有，每个六元环占有的碳原子数为6×＝2。②金刚石晶体中每个碳原子被12个环所共有。六元环呈船式或椅式结构，最多有4个原子共平面。答案 (1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp杂化 CO2、COS、SCN－、OCN－等(4)分子 (5)①3 2 ②12 42.解析 由C元素原子核外电子总数是最外层电子数的3倍可知，C是磷元素；由A2－和B＋具有相同的电子构型，且A、B原子序数小于15可知，A是氧元素，B是钠元素；A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大，C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，因此D是氯元素。(1)元素的非金属性O>Cl>P，则电负性O>Cl>P，Na是金属，其电负性最小；P的电子数是15，根据构造原理可写出其核外电子排布式。(2)氧元素有O2和O3两种同素异形体，相对分子质量O3>O2，范德华力O3>O2，则沸点O3>O2。A和B的氢化物分别是H2O和NaH，所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3分子中P含有一对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立体构型为三角锥形，中心原子P的杂化轨道类型为sp3杂化。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2对孤电子对，其价层电子对数为4，因此其立体构型为V形；根据电子守恒和质量守恒可写出Cl2与湿润的Na2CO3反应的化学方程式。(5)根据化合物F的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：N(O)＝8×＋6×＝4，钠原子全部在晶胞内，N(Na)＝8，因此F的化学式为Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有8个，即晶胞中A原子的配位数为8；晶胞参数即晶胞的棱长a＝0.566nm，晶体F的密度＝＝＝2.27g/cm3。答案 (1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大，范德华力较大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3杂化(4)V形 4 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O 8 ＝2.27g/cm33.解析 根据题意经推断可知，a、b、c、d、e依次为H、N、O、S、Cu。(1)根据同周期和同主族元素第一电离能的变化规律和N原子的价层电子结构特点(2p轨道半充满)，可知，N、O、S的第一电离能大小顺序为I(N)>I(O)>I\n(S)；Cu的价层电子排布式为3d104s1，其价层电子轨道示意图为(2)H与N、O、S形成的二元化合物分别为NH3、N2H4、H2O、H2O2、H2S。其中NH3分子呈三角锥形；中心原子的杂化方式为sp3杂化；根据分子结构式可知，分子中只含极性共价键的有：NH3、H2O、H2S，既含极性键又含非极性键的分子有N2H4和H2O2。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO4、H2SO3，其中HNO2和HNO3分子中的中心原子的价层电子对数为＝3，H2SO4和H2SO3为＝4；SO呈四面体结构，SO呈三角锥结构。(4)晶胞中O原子的个数为8×＋1＝2，Cu原子个数为4，两种原子个数比Cu∶O＝2∶1，其化学式为Cu2O。铜离子的电荷数为＋1。(5)H、N、O、S、Cu这五种元素形成离子个数比为1∶1型离子化合物中，呈四面体结构的阴离子只有SO；由图2知该阳离子为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，其中存在的化学键类型有共价键和配位键，由于H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱，故该化合物加热时先失去H2O。答案 (1)N (2)sp3 H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3 H2SO3(4)＋1(5)SO 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱【一年模拟试题精练】1.解析 短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外层电子排布式为ms1，则A位于ⅠA族，B元素的原子价电子排布式为ns2np2，B属于ⅣA族，C元素位于第二周期且原子中p能级与所有s能级电子总数相等，其原子核外电子排布式为1s22s22p4，故C为氧元素，D元素原子的L层的p能级中有3个未成对电子，则D元素原子电子排布式为1s22s22p3，故D为氮元素。(1)A位于ⅠA族，若A元素为非金属元素，则A为氢元素，与氧元素的化合物为H2O、H2O2，化合物中的共价键为σ键。(2)当n＝2时，B为碳元素，其最简单气态氢化物分子式为CH4，为正四面体结构，其中心原子杂化方式为sp3杂化；BC2为CO2，CO2为直线形结构，分子中正负电荷中心重合，属于非极性分子，当n＝3时，B为Si元素，与氧元素形成的化合物为SiO2，属于原子晶体。(3)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，A为锂元素，B元素的原子价电子排布式为3s23p2，B为硅元素，同周期元素第一电离能从左往右总体上呈增大趋势，非金属性越强其第一电离能越大，但N元素原子2p能级容纳3个电子，为半充满状态，则N元素的第一电离能高于O元素，故四种元素第一电离能大小顺序为：N＞O＞Si＞Li。(4)由晶胞图可知，每个钛原子周围与它最近且距离相等的钙离子位于体心，故与Ti原子最近且距离相等的钙离子有8个，根据均摊法可知，处于顶角的原子同时为8个晶胞所共有，每个原子有1/8属于该晶胞，处于棱上的原子，同时被4个晶胞所共有，\n每个原子有1/4属于该晶胞；处于体心位置的原子则完全属于该晶胞，所以N(Ca)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶∶＝1∶1∶3，该晶体的化学式为CaTiO3。答案 (1)2s22p4 σ (2)正四面体 sp3 非极性 原子(3)N＞O＞Si＞Li (4)8 CaTiO32.解析 由题干信息可知，X、Y、Z、W、R五种元素分别为N、O、S、Ca、Ti。(2)由于N的2p轨道处于半充满状态，结构稳定，故其第一电离能大于O。(3)N的常见单质为N2，两个氮原子间通过三键相结合，其中含有1个σ键和2个π键。(4)S的最高价氧化物对应水化物的酸根离子为SO，中心硫原子有4对成键电子，故其空间构型为正四面体形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。(5)由晶胞的结构示意图，根据“均摊法”可确定该矿物的一个晶胞中含有3个O、1个Ca和1个Ti，其化学式为CaTiO3，由晶胞边长可知该晶胞的体积为a3cm3，一个晶胞的质量为136g/NA，则该晶胞的密度为136/(a3NAg)/cm3。答案 (1)[Ar]3d24s2 (2)N>O (3)1 (4)正四面体 sp3 (5)CaTiO3 136/(a3NA)3.解析 (1)Ga核外有31个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，电负性也逐渐减小，因此氮所在主族中第一电离能最大的为N。Ga所在主族中，电负性最大的为B。(3)根据原子守恒配平化学方程式。(4)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，则氮化镓为原子晶体，Ga原子与N原子之间以共价键相结合。(5)①1个Ga与4个N形成共价键，Ga无孤电子对，则杂化类型为sp3杂化。一个N周围有4个Ga，N的配位数为4，②该晶胞中Ga的个数为8×＋1＝2，N的个数为4×＋1＝2。以该晶胞为研究对象，则ρ×a3＝，a＝cm。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(2)N B (3)GaCl3＋NH3GaN＋3HCl (4)共价键 原子 (5)①sp3杂化 4 ②4.解析 (1)①Ti2＋的核外电子排布式，先写Ti原子核外电子排布式，再由外向内失电子。②BH中B原子价层电子对数为4，sp3杂化，空间正四面体构型。(2)A项，NH3分子中N原子价层电子对数为1＋3＝4，N原子sp3杂化，正确；B项，NH3分子间能形成氢键，沸点比PH3高，正确；C项，NH3是配体，N原子是配位原子，正确；D项，CN－与N2是等电子体，结构相似，正确。(3)①CS2是非极性溶剂，根据相似相溶原理，C60是非极性分子。②每个碳原子与另外三个碳原子相连，形成3个σ键，每个碳原子占有1/2，1molC60中σ键为90mol。(4)MgH2晶胞中占有2个Mg、4个H原子，ρ＝＝＝＝＝a，V＝cm3。答案 (1)①1s22s22p63s23p63d2或[Ar]3d2 ②正四面体(2)ABCD(3)①非极性 ②90NA(或90×6.02×1023或5.418×1025)\n(4)
