第一部分 专题二十五物质的结构与性质一、选择题1．(2022·上海十三校第二次联考)描述硅原子核外电子运动说法错误的是( )A．有4种不同的伸展方向B．有14种不同运动状态的电子C．有5种不同能量的电子D．有5种不同的运动范围解析：硅的电子排布式是1s22s22p63s23p2，原子核外有s、p两种电子云，s电子云有1种伸展方向，p电子云有3种伸展方向，共有4种不同的伸展方向，A正确；原子核外有14个电子，每个电子的运动状态都不相同，所以有14种不同运动状态的电子，B正确；核外电子分布在5个能级上，所以有5种不同能量的电子，C正确；核外电子排布在3个电子层上，因此有3种不同的运动范围。D错误。答案：D2．(2022·武汉起点调研)在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列电子排布图正确的是( )解析：本题考查原子的核外电子排布和轨道表示式的书写。核电荷数为26的Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d有5个轨道，只有1个轨道排满两个电子，且自旋方向相反，其他4个轨道各排1个电子，4s轨道排满2个电子，且自旋方向相反，即C项正确。书写轨道表示式需遵循泡利原理和洪特规则等。即每个轨道排两个电子时自旋方向相反，电子排在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。答案：C3．(2022·河北冀州中学测试)下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4解析：本题主要考查原子轨道杂化的类型。A项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错误；B项中均为sp3杂化，B项正确；C项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错误；D项中C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错误。答案：B4．(2022·云南师大附中测试)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下。\n下列有关胆矾说法正确的是( )A．所有氧原子都采用sp3杂化B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去解析：本题主要考查物质的结构、原子的杂化方式、电子排布式等知识。端点的原子不杂化，而图示结构的SO中含有端点氧原子，A项不正确；氢键不是化学键，B项不正确；Cu2＋为Cu失去最外层的两个电子，Cu2＋的价电子排布式为3d9，C项不正确；由图结构可知，胆矾中有1个水分子与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个水分子与Cu2＋以配位键结合，较难失去，D项正确。答案：D5．(2022·安徽蚌埠质检)乌头酸是一种重要的增味剂，结构如下所示，下列有关它的说法正确的是( )A．乌头酸分子中只有σ键B．乌头酸分子中既有极性键又有非极性键C．只能形成两种盐D．1mol该物质与足量钠反应时可得到33.6LH2解析：乌头酸分子中既有单键又有双键，所以既有σ键又有π键，A错误；乌头酸分子中既有碳氢极性键、碳氧极性键、氧氢极性键，还有碳碳非极性键，B正确；乌头酸分子中含有三个羧基，不只形成两种盐，C错误；1mol该物质与足量钠反应时可得到1.5molH2，但未指明气体是在标准状况下，故其体积不一定是33.6L，D错误。答案：B6．(2022·浙江台州调研)短周期元素X、Y、Z、W、M的原子序数依次增大，X、Z同主族，Z、W、M同周期，其中X与Y能形成两种物质，且常温下均为液体。W的氧化物既能溶于强碱溶液，又能溶于X、M形成的水溶液。已知W与M形成的物质在178℃时升华。下列说法不正确的是( )\nA．Z、W、M的原子半径由大到小的顺序为Z>W>MB．M分别与Z、W形成的物质的晶体类型相同C．X2Y2易溶于X2Y中，是由于X2Y2与X2Y能形成分子间氢键D．将Z2Y在空气中加热可得到Z2Y2解析：由题中信息可分析出，X为氢元素，Y为氧元素，Z为钠元素，W为铝元素，M为氯元素，Na、Al、Cl为同周期元素，原子半径由大到小的顺序应为Na>Al>Cl，即Z>W>M，A正确；M与Z形成的物质为NaCl，其晶体类型是离子晶体，M与W形成的物质为AlCl3，其晶体类型是分子晶体，二者晶体类型不同，B不正确；H2O2与H2O能形成分子间氢健，所以H2O2易溶于H2O中，C正确；Na2O2比Na2O稳定，将Na2O在空气中加热可生成Na2O2，D正确。答案：B二、填空题7．(2022·江苏单科)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O―→4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH(1)Cr3＋基态核外电子排布式为__________________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号。)(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________；1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为________。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为______________。解析：(1)Cr为24号元素，铬原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)；与Cr3＋形成配位键的应为有孤对电子的氧原子。(2)甲基(—CH3)中的碳原子轨道杂化类型为sp3，羧基(—COOH)中的碳原子轨道杂化类型为sp2；一个CH3COOH分子中有六个单键均为σ键，还含有一个碳氧双键，碳氧双键中含一个σ键、一个π键，共含7个σ键。(3)等电子体必须满足原子个数和电子个数均相等；H2O与CH3CH2OH中均含羟基(—OH)，可形成氢键。答案：(1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) O(2)sp3和sp2 7mol(或7×6.02×1023)(3)H2F＋ H2O和CH3CH2OH之间可以形成氢键8．(2022·福建福州质检)Ⅰ.镁条在空气中燃烧主要发生以下三个反应：2Mg＋O22MgO 3Mg＋N2Mg3N22Mg＋CO22MgO＋C(1)基态氮原子核外电子的轨道表示式为______________________________。(2)上述三个反应中所涉及的非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为________。\n(3)MgO的晶体结构模型如图所示，若MgO晶体密度为ρg/cm3，图示中a＝________cm。Ⅱ.Mg3N2溶于水发生反应：Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3·H2O(4)氨水中各种微粒间不涉及的作用力是________(填选项序号)。A．离子键 B．共价键 C．配位键D．金属键 E．氢键 F．范德华力(5)在一定条件下将NH3与CO2混合可制得尿素[CO(NH2)2]，一个尿素分子中σ键的数目为________。(6)向硫酸铜溶液中逐渐通入过量氨气，然后加入适量乙醇，溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体。关于该晶体下列说法中正确的是________。A．加入乙醇的目的是降低溶剂的极性，促使[Cu(NH3)4]SO4晶体析出B．该配合物晶体中，N是配位原子，NH3为三角锥形，配位数是4C．配离子内N原子排列成为平面正方形，可见Cu2＋是sp3杂化D．向该晶体的水溶液中加入浓BaCl2溶液有白色沉淀生成解析：(2)三个反应中所涉及的非金属元素是C、N、O，同周期元素从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但要注意N、O原子间第一电离能的反常情况。(3)根据均摊法可以算出，一个Mg0晶胞中含有4个Mg2＋和4个O2－，即一个晶胞中有4个MgO，而a是晶胞立方体的边长，则ρ＝，a＝cm。(4)氨水中存在NH3、H2O、NH3·H2O三种分子和NH、OH－、H＋三种离子，分子内存在共价键，分子间存在范德华力和氢键，NH内存在共价键和配位键。(5)尿素的结构简式是，单键都是σ键，双键中有一个是σ键，所以一个尿素分子中σ键的数目是7个。答案：(1)(2)N>O>C\n(3)或(4)AD (5)7 (6)ABD9．(2022·河南洛阳统考)已知元素X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。X原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；Z原子L电子层上有2对成对电子，R＋核外有3个电子层且各层均处于全满状态。请回答下列问题：(1)R基态原子的外围电子排布式为________，其基态原子有________种能量不同的电子。(2)元素X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为(用元素符号表示)________。(3)与XYZ－互为等电子体微粒的化学式为________(写出一种即可)，XYZ－的中心原子的杂化方式为________杂化。(4)R2＋与NH3形成的配离子中，提供孤对电子的原子是________。(5)已知Z、R能形成两种化合物，其晶胞如图所示，甲的化学式为________，乙的化学式为________；高温时，甲易转化为乙的原因为______________________________。若甲晶体中—个晶胞的边长为apm，则甲晶体的密度为________g/cm3(写出含a的表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。解析：先结合原子结构及元素周期表知识确定X、Y、Z、R四种元素，即可完成设问(1)、(2)，再结合分子结构及晶体结构的有关知识完成设问(3)～(5)。X原子核外电子有6种不同的运动状态，则X原子核外有6个电子，故X原子是C；Z原子的L电子层上有2对成对电子，应为2p4，故Z为O；根据原子序数递增知Y是N；R＋核外有3个电子层且各层均处于全满状态，分别有2、8、18个电子，故R是Cu。(1)Cu的基态原子的外围电子排布式为3d104s1，核外电子分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7个能级，因此其基态原子有7种能量不同的电子。(2)同周期第一电离能由左向右呈增大的趋势，第ⅤA族元素原子的p能级是半充满状态，它们的第一电离能比相邻元素大，故第一电离能C<O<N。(3)与CNO－互为等电子体的微粒有CO2、N2O、SCN－等，互为等电子体的物质结构相似，CO2的结构是直线形，C原子采取sp杂化，因此CNO－的中心原子的杂化方式为sp杂化。(4)N原子有孤对电子，Cu2＋有空轨道，即N提供孤对电子。(5)根据均摊法可知甲含Cu原子4个，O原子8×＋4×＋2×＋1＝4，化学式为CuO；乙含Cu原子4个，O原子8×＋1＝2，化学式为Cu2O，CuO易转变为Cu2O，是因为Cu2\nO中Cu的3d能级是全充满状态，而原子处于全充满、半充满、全空时是稳定结构。1个甲中含CuO4个，质量为g，晶胞体积为(a×10－10)3cm3，所以密度是g/cm3。答案：(1)3d104s1 7(2)C<O<N(3)CO2、N2O、SCN－等(写出任意一种即可) sp(4)N(5)CuO Cu2O Cu2O中Cu的3d能级为全充满状态，较稳 10．(2022·江西六校3月联考)前四周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次增大，其中A和B同周期，固态的AB2能升华；C和E原子都有一个未成对电子，C＋比E－少一个电子层，E原子得到一个电子后3p轨道全充满；D最高价氧化物中D的质量分数为40%，且核内质子数等于中子数；F为红色单质，有F＋和F2＋两种离子。回答下列问题：(1)元素电负性：D________E(填“>”“<”或“＝”)；(2)A、C单质熔点：A________C(填“>”“<”或“＝”)；(3)AE4中A原子杂化轨道方式为________杂化，其固态晶体类型为________；(4)F的核外电子排布式为________；向F的硫酸盐中逐滴加入氨水先产生沉淀，后沉淀溶解为深蓝色溶液，加入乙醇会析出蓝色晶体，该晶体中F与NH3之间的化学键为________；(5)氢化物的沸点B比D高的原因是______________________________；(6)元素X的某价态阴离子Xn－中所有电子正好充满K和L电子层，CnX晶体的最小结构单元如图所示。该晶体中阳离子和阴离子个数比为________，晶体中每个Xn－被________个等距离的C＋包围。解析：根据题干中信息可分析出A是碳元素，B是氧元素，C是钠元素，D是硫元素，E是氯元素，F是铜元素。(1)硫元素的非金属性弱于氯元素，则电负性D<E。(3)CCl4中碳原子的价层电子对数是4，且不含有孤对电子，所以碳原子杂化轨道方式为sp3杂化，其固态晶体类型为分子晶体。(4)根据核外电子排布规律可知铜的核外电子排布式为[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)；向F的硫酸盐中逐滴加入氨水先产生沉淀，沉淀是氢氧化铜，氢氧化铜能溶解在氨水中生成配合物，因此该晶体中铜与NH3之间的化学键为配位键。(5)由于水分子间存在氢键，增大了分子间作用力，所以氧化物的沸点是H2O高于H2\nS。(6)根据晶胞结构可知阳离子个数是12×＝3，阴离子个数是8×＝1，所以该晶体中阳离子和阴离子个数比为3∶1，晶体中每个Xn－被6个等距离的C＋包围，即上下左右前后各1个。答案：(1)< (2)>(3)sp3 分子晶体(4)[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1) 配位键(5)水分子间存在氢键，增大了分子间作用力(6)3∶1 6
