1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题八化学键分子和晶体的结构与性质考点一化学键 分子间作用力1.(2022北京,7,3分)已知:H2+Cl2 2HCl。下列说法不正确的是()A.H2分子的共价键是s-s 键,Cl2分子的共价键是s-p 键H2在Cl2中燃烧B.燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状C.停止反应后,用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟D.可通过原电池将H2与Cl2反应的化学能转化为电能答案ACl2分子的共价键是p-p 键,A不正确;HCl气体与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,呈雾状,B正确;HCl与浓氨水挥发产生的NH3反应生成NH4Cl固体,
2、产生白烟,C正确;H2与Cl2的反应为自发进行的氧化还原反应,可设计成原电池,D正确。2.(2022北京,9,3分)由键能数据大小,不能解释下列事实的是()化学键CHSiHCOSiOCCSiSi键能/kJmol-1411318799358452346222A.稳定性:CH4SiH4B.键长:COC.熔点:CO2晶体硅答案CCH键键能大于SiH键键能,CH4更稳定;CO键键能大于CO键键能,键键长更短;金刚石和晶体硅均属共价晶体,CC键键能大于SiSi键键能,金刚石硬度更大;CO2属于分子晶体,SiO2属于共价晶体,CO2熔点较低,与键能大小无关,故选C。3.(2022海南,10,4分)(双选)
3、已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强。下列有关说法正确的是()A.HCl的电子式为H+Cl-B.ClCl键的键长比II键短C.CH3COOH分子中只有键D.ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH强答案BDHCl为共价化合物,A不正确;氯原子半径小于碘原子半径,则键长:ClCl”或“”),其原因是 。答案(1)(2)a、b、d1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(3)a、d三角锥形sp3(4)中形成分子内氢键,使其更难电离出H+解析(1)同一周期,从左到右,元素第一电离能的变化趋势是增大的。但是,由于N(
4、1s22s22p3)的p轨道为半满状态,所以N的第一电离能大于O(1s22s22p4)的第一电离能。(2)NH3、F2和NF3为分子晶体,NH4F为离子晶体,Cu为金属晶体。(3)水分子和分子间存在氢键和范德华力,水分子和分子内均存在共价键,B和O之间存在配位键。在H3O+中,O原子采取sp3杂化,空间构型为三角锥形;由的结构知B原子与O、F原子形成4个键,需4个杂化轨道,故B原子为sp3杂化。考点二分子结构与性质1.(2022湖北,11,3分)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为。下列关于该分子的说法正确的是()A.为非极性分子B.立体构型为正四面体形C.加热条件下会分解并放出N2D.分解产
5、物NPO的电子式为NPO答案CA项,磷酰三叠氮分子中的正、负电荷中心不重合,不是对称结构,是极性分子,错误;B项,磷酰三叠氮分子中含有三个PN键及一个P O键,则立体构型(空间结构)为四面体形,错误;C项,叠氮化物一般不稳定,加热条件下会分解并放出N2,正确;D项,分解产物NPO为共价化合物,则电子式为NPO,错误。2.(2022江苏,2,3分)少量Na2O2与H2O反应生成H2O2和NaOH。下列说法正确的是()A.Na2O2的电子式为Na+O2-Na+B.H2O的空间构型为直线形C.H2O2中O元素的化合价为-1D.NaOH仅含离子键答案CNa2O2的电子式为Na+OO2-Na+,A错误;
6、H2O分子中氧原子为sp3杂化,孤电子对数为2,则H2O的空间构型为V形,B错误;H2O2中氢、氧元素的化合价分别为+1、-1,C正确;NaOH中Na+与OH-之间为离子键,OH-中氧原子与氢原子之间为共价键,D错误。3.(2022浙江6月选考,26,4分)(1)乙醇的挥发性比水的强,原因是。(2)金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比NaH的强,原因是。答案答案(1)乙醇分子间形成氢键的数量比水分子间形成氢键的数量少,分子间作用力小(2)Na+半径小于K+,Na+与H-的离子键作用强,H-更难失电子,还原性更弱解析(1)分子间作用力越强,分子挥发性越弱。1 mol CH3CH2OH分子
7、间形成1 mol氢键,1 mol H2O分子间形成2 mol氢键,分子间作用力:CH3CH2OHH2O。(2) KH和NaH均为离子化合物,成键离子的半径越小、带电荷数越多,形成的离子键越强,则H-的还原性越弱。4.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为;NO3-的空间构型为(用文字描述)。(2)Fe2+基态核外电子排布式为。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为(填化学式)。(4)N2分子中键与键的数目比n()n()=
8、。(5)Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。Fe(NO)(H2O)52+结构示意图答案(1)sp3平面(正)三角形(2)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NO2-(4)12(5)解析本题考查原子轨道杂化类型、微粒的立体构型、核外电子排布式、等电子体、键与键、配位键等知识。(1)SO42-中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;NO3-的中心原子杂化类型为sp2,且键数与杂化轨道数相等,故NO3-的空间构型为平面(正)三角形。
9、(2)Fe2+基态核外电子排布式为Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体具有相同的原子数和价电子数,与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO2-。(4)N2的结构式为,故N2分子中n()n()=12。(5)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2+形成配位键,故结构示意图为 。知识归纳对于ABm型分子或ABmn+型离子立体构型的判断价层电子对数中心原子A杂化类型配位原子数空间构型4sp34正四面体3三角锥形2V形3sp23平面三角形2V形2sp2直线形5.(2016江苏单科,21A,12分)Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+Zn(CN)4
10、2-+4H+4H2O Zn(H2O)42+4HOCH2CNHOCH2CN的结构简式(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为 。(5)Zn(CN)42-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,Zn(CN)42-的结构可用示意图表示为。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NH2-(5)或 解析(1)基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d10
11、4s2,Zn原子失去4s轨道上的2个电子形成Zn2+,由此可写出Zn2+基态核外电子排布式。(2)HCHO的结构式为,则1 mol HCHO分子中含有3 mol 键。(3)HOCH2CN的结构式为,中的C原子采取sp3杂化,CN中的C原子采取sp杂化。(4)等电子体具有相同的原子数和相同的价电子数,与H2O分子互为等电子体的阴离子为NH2-。6.(2014天津理综,7,14分)元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题:(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是。a.原子半径和离子半径均减小b.金属性减弱,非金属性增强c.氧化物对应的水化物碱
12、性减弱,酸性增强d.单质的熔点降低(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为,氧化性最弱的简单阳离子是 。(3)已知:化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3类型离子化合物离子化合物离子化合物共价化合物熔点/2 8002 050714191工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是 ;制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是。(4)晶体硅(熔点1 410 )是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:Si(粗) SiCl4 SiCl4(纯) Si(纯)写出SiCl4的电子式:;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量,写出该反应的
13、热化学方程式:。(5)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是 。a.NH3b.HIc.SO2d.CO2(6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为11。写出该反应的化学方程式: 。答案(1)b(2)氩Na+(或钠离子)(3)MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本AlCl3是共价化合物,熔融态难导电(4)ClSiClClClSiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)H=+0.025a kJmol-1(5)b(6)4KClO3 KCl+3KClO4解析(1)a
14、项,S2-、Cl-的半径大于Na+、Mg2+、Al3+的半径;c项,最高价氧化物对应的水化物才是按原子序数的递增碱性减弱,酸性增强;d项,第三周期主族元素的单质的熔点是中间高、两头低。(2)第三周期中,原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素为氩;金属越活泼,其阳离子氧化性越弱。(3)MgO的熔点高,加热时不易熔化;制铝时是不能电解AlCl3的,因AlCl3是共价化合物,熔融态难导电。(4)1.12 kg纯硅的物质的量为40 mol,故每生成1 mol Si吸收的热量为140a kJ=0.025a kJ。(5) P2O5、H2SO4(浓)都是酸性干燥剂,所以NH3既不能用浓H2SO4干燥,也不
15、能用P2O5干燥。SO2虽然有还原性,但它不能被浓H2SO4氧化,故SO2既可以用浓H2SO4干燥,也可以用P2O5干燥。CO2是一种酸性氧化物,两种干燥剂都能用来干燥它。HI气体是能被浓H2SO4氧化的酸性气体,可用P2O5干燥。7.(2014四川理综,8,13分)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:(1)Y基态原子的电子排布式是;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是。(2)XY2-离子的立体构型是;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是。(3)Z
16、与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是。答案(13分)(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)21(4)2Cu+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O解析由题干信息可推出X、Y、Z、R分别为N、O、Mg、Cu。(1)氧元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4;Mg所在第三周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)NO2-离子呈V形结构,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O。(3)由晶胞示意图可知,阳离子位于8个顶点和体心,N(阳离
17、子)=1+818=2;阴离子在上、下两个面共有4个,内部有2个,N(阴离子)=412+2=4,阴离子和阳离子个数比为21。(4)由已知信息可知生成物中有Cu(NH3)42+,则离子方程式为2Cu+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O。8.(2013山东理综,32,8分)卤族元素包括F、Cl、Br等。(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是。(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为 。(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为和。第一电离能介于B、N之
18、间的第二周期元素有种。(4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是。答案(1)a(2)2BN(3)sp2sp33(4)X解析(1)b项,氟元素无最高正价;c项,HF分子间存在氢键,导致沸点升高;d项,F2、Cl2、Br2的熔点随相对分子质量增大而升高。(2)根据题给晶胞,可以判断大球代表B原子。则晶胞中B原子个数为818+1=2,N原子个数为414+1=2,则化学式为BN。(3)判断第一电离能时要注意洪特规则,其中O原子第一电离能小于N原子但大于B原子,Be原子第一电离能大于B原子,但小于N原子,故共有Be、C、O三种元素。(4)硼原子是
19、缺电子体,故需要外界原子提供孤对电子。9.(2012山东理综,32,8分)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是。a.金属键具有方向性与饱和性b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光(2)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是。(3)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=。CO与N2结构相似,CO分子内键与键个数之比为。(4)甲醛(H2CO)在Ni催化作用下加
20、氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为,甲醇分子内的OCH键角(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH键角。答案(1)b(2)C(碳)(3)412(4)sp3小于解析(1)a项,金属键是金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用,自由电子属于整个晶体,所以金属键无方向性和饱和性;d项,金属能反射照射到其表面的光,所以金属具有光泽。(2)Ni的价电子排布式为3d84s2,3d轨道上有两个未成对电子。第二周期有两个未成对电子的元素有C、O,同周期主族元素从左到右电负性增强,故C的电负性小于O。(3)Ni有10个价电子,即配体CO提供8个电子(或4对孤对电子),故n=4。CO与
21、N2互为等电子体,故CO中存在三键,包括一个键、两个键。(4)甲醇中碳原子形成四个键,为sp3杂化。甲醇分子内OCH键角接近10928,甲醛分子的空间构型为平面形,键角接近120。考点三晶体结构与性质1.(2022湖北,7,3分)C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是()A.具有自范性B.与C60互为同素异形体C.含有sp3杂化的碳原子D.化学性质与金刚石有差异答案AA项,自范性是晶体的性质,碳玻璃为非晶态,没有自范性,错误;B项,碳玻璃和C60是由碳元素形成的不同的单质,二者互为同素异形体,正确;C项,碳玻璃的硬度高,与金刚石类似,结构
22、也应有一定的相似性,所以含有sp3杂化的碳原子,正确;D项,同素异形体性质差异主要表现在物理性质上,但化学性质也存在差异,正确。2.(2022湖北,9,3分)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是()A.Ca2+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+C.该物质的化学式为KCaF3D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变答案BA项,由题图可知,Ca2+位于体心,F-位于面心,所以Ca2+的配位数为6,正确;B项,F-与K+的最近距离为棱长的22,F-与Ca2+的最近距离为棱长的12,与F-距离最近的是Ca2+,错误;C项,一个该晶胞中含K+个数为188=1,F-个数为
23、126=3,Ca2+个数为1,故该物质的化学式为KCaF3,正确;D项,F-的半径小于K+,它位于四个K+围成的空隙中,Cl-的半径比K+大,Cl-替换F-后K+不再相切,晶胞棱长变长,正确。知识拓展离子晶体的“堆积填隙”模型:按照金属晶体中金属原子的空间堆积方式,把金属原子换成大的离子(通常是阴离子),然后把电性相反的小离子(通常是阳离子)填入堆积球的空隙中,就得到离子晶体的“堆积填隙”模型。(1)离子晶体中的大离子先在空间尽可能密地堆积起来球是相切的。(2)小离子填入堆积球之间的空隙球不一定是相切的。3.(2022湖北,10,3分)Be2+和Al3+的电荷与半径之比相近,导致两元素性质相似
24、。下列说法错误的是()A.Be2+与Al3+都能在水中与氨形成配合物B.BeCl2和AlCl3的熔点都比MgCl2的低C.Be(OH)2和Al(OH)3均可表现出弱酸性D.Be和Al的氢化物都不能在酸中稳定存在答案AA项,Al3+与氨水反应生成Al(OH)3沉淀而不是配合物,错误;B项,BeCl2和AlCl3属于分子晶体,MgCl2属于离子晶体,正确;C项,Al(OH)3为两性氢氧化物,可表现出弱酸性,则Be(OH)2也可表现出弱酸性,正确;D项,Be和Al的氢化物中H元素显-1价,与酸反应生成氢气和盐,都不能在酸中稳定存在,正确。知识拓展对角线规则对角线规则是指某些主族元素与其相邻右下方的主
25、族元素的有些性质相似的现象。在第二、三周期中,比较明显地表现在Li和Mg、Be和Al、B和Si这三对元素之间。4.(2022山东,5,2分)AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在NAl键、NGa键。下列说法错误的是()A.GaN的熔点高于AlNB.晶体中所有化学键均为极性键C.晶体中所有原子均采取sp3杂化D.晶体中所有原子的配位数均相同答案AAlN、GaN均为共价晶体,原子半径:Al”“SeO3中Se采取sp2杂化,SeO32-中Se采取sp3杂化(2)113OCHFe(3)sp3H2O或H2S(4)KFe2Se24(39+562+792)20.40.41
26、.410-21NA解析(1)Se位于元素周期表第四周期第A族,其基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p4。乙烷硒啉结构对称,共有8种不同化学环境的C原子,如图:。气态SeO3分子中Se的价层电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120;SeO32-中Se的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,键角小于120。(2)由富马酸的结构模型可知,白球代表H原子、黑球代表O原子、灰球代表C原子,故其结构可表示为,键与键的数目比为113。元素的非金属性越强,电负性越大,故电负性由大到小的顺序为OCHFe。(3)产物中N原子形成4条价键,故N原子的杂化方式为sp3。
27、与NH2-互为等电子体的分子有H2O、H2S等。(4)由平面投影图可得晶胞的结构为。利用“均摊法”,晶胞所含K原子个数为818+1=2,所含Fe原子个数为812=4,所含Se原子个数为814+2=4,故该超导材料的最简化学式为KFe2Se2。由晶胞可知,与铁原子最近且等距离的Se有4个,故Fe原子的配位数为4。1个晶胞中含有2个KFe2Se2,故1 mol KFe2Se2的体积为0.40.41.410-21cm32NA,1 mol KFe2Se2的质量为(39+562+792) g,故该晶体的密度为(39+562+792)20.40.41.410-21NA gcm-3。8.(2022全国甲,3
28、5,15分)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2 CH2)与四氟乙烯(CF2 CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为。(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是(填标号),判断的根据是;第三电离能的变化图是(填标号)。(3)固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构。(4)CF2 CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为和;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,从化学
29、键的角度解释原因。(5)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是;若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为pm。答案(1) 2s 2p(2)a同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大b(3)HFHFHF(4)sp2sp3F的电负性比H大,CF键的键能比CH键的大(5)Ca2+34a解析(1)基态F原子的价电子排布式为2s22p5,故其价电子排布图(轨道表示式)为 2s 2p。(2)C、N、O、F均位于第二周期,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引能力增强,第一
30、电离能逐渐增大,但N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大,故选a;C原子失去2个电子后达到2s2全满稳定结构,再失去1个电子较难,故第三电离能比N原子大,故选b。(3)固态氟化氢分子间存在氢键,故(HF)3的链状结构为HFHFHF。(4)CF2 CF2分子中C原子形成碳碳双键,故C原子为sp2杂化;ETFE是乙烯与四氟乙烯的共聚物,可表示为CH2CH2CF2CF2,故在ETFE分子中碳原子为sp3杂化;由于F的电负性比H大,CF键的键能比CH键的大,故聚四氟乙烯比聚乙烯稳定。(5)X离子位于顶点和面心,根据均摊法知,X离子数目为818+612=4,Y离子位于体内,故Y离子数目为8,结合CaF2的化学式知,X代表的离子是Ca2+;根据晶胞结构图知,Ca2+与F-的最小核间距为正方体体对角线长度的14,即正负离