高中化学选修三习题附答案

评卷人 得分 一、综合题：共4题 每题15分 共60分

1．金属钛Ti被誉为21世纪金属,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度;其单质和化合物具有广泛的应用价值;氮化钛Ti3N4为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品;以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2如图1; 如图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表：

电离能/kJ·mol 请回答下列问题：

－1I1 738 I2 1451 I3 7733 I4 10540 I5 13630 1Ti的基态原子外围电子排布式为________________;

2M是______填元素符号,该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为________;

3纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示;化合物甲的分子中采取sp方式杂化的碳原子有__________个,化合物乙中采取sp方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________; 4有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为______________ g·cmNA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式;该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个;

5科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似;且知三种离子晶体的晶格能数据如下： KCl、CaO、TiN三种离子晶体由高到低的顺序为________________; 答案13d4s

2

2

－3

3

2

熔点

离子晶体 晶格能/kJ·mol －1NaCl 786 KCl 715 CaO 3401 2Mg 12 37 O>N>C 4 12 5TiN>CaO>KCl

2

2

2

2

解析本题主要考查的是物质的结构和性质;1Ti位于第四周期,第IVB族,外围电子排布为3d4s,故答案为3d4s；2金属M的第三电离能远远大于第二电离能,所以M应为短周期第IIA族元素,又因M可把Ti置换出来,所以M应为Mg,其晶体堆积模型为六方最密堆积,配位数为12,故答案为：Mg,12；3化合物甲的分子中采取Sp杂化的碳原子由苯环上的6个碳原子和羧基中的一个,共7个,根据化合物乙的结构可知Sp杂化的原子有羟基中的氧,氨基中的氮,碳链上的三个碳,C、N、O都位于第二周期,原子序数递增,电负性逐渐增大,所以它们的电负性关系为：O>N>C,故答案为：7,O>N>C；4由晶胞结构可知,N原子位于立方体晶胞的8个顶点,6个面心,而Ti原子位于立方体晶胞的12个棱中点和1个体心,根据均摊法可算出该晶胞中N原子个数为8×+6×=4,该晶胞中Ti原子数为：12×+1=4,晶胞质量为m=×4+×4=,晶胞中N、Ti之间的最近距离为立方体边长的一半,所以立方体边长为2a pm,则晶胞的体积V=2a×10

-103

3

2

cm,所以晶体的密

3

度ρ==；以顶点的N原子为例,顶点的N原子离面心上的N原子距离最近,则与顶点N原子同层上的有4个晶胞中的4个面心上的N原子,同样上层4个,下层4个,共12个,故答案为,12；5由表中数据可知,离子晶体所带电荷越大,晶格能也越大,KCl中,离子都带1个单位的电荷,CaO中离子都带2个单位的电荷,TiN中离子都带3个单位的电荷,所以晶

格能TiN>CaO>KCl,而晶格能越大,离子晶体熔点越高,所以三种离子晶体熔点由高到低的顺序为：TiN>CaO>KCl,故答案为：TiN>CaO>KCl; 备注无

2．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素,且原子序数依次增大;X是所有元素中原子半径最小的,Y有三个能级,且每个能级上的电子数相等,Z原子单电子数在同周期元素中最多,W与Z同周期,第一电离能比Z的低,R与Y同一主族,Q的最外层只有一个电子,其他电子层电子均处于饱和状态;请回答下列问题： 1R核外电子排布式为__________________;

2X、Y、Z、W形成的有机物YWZX22中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________,离子的立体构型是__________; 3Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_________________填化学式,原因是_________________________________________________________;

4将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中,并通入W2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式为_________________________________;

5W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图,该离子化合物为________填化学式;Na的配位数为________,距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________;已知该晶胞的密度为ρ g ·cm,阿伏加德罗常数为NA,则两个最近的W离子间距离为 nm;用含ρ、NA的计算式表示 答案1 1s2s2p3s3p4 2Cu+8NH3+O2+2H2O

2

2

6

2

2

3

+

2 sp、sp；平面三角形； 3 SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；

7

23

2CuNH34+4OH； 5 Na2O； 4； 立方体；×10

2+

解析本题考查物质结构综合推断题,涉及原子核外电子排布,化合物中心原子的杂化,分子空间构型,晶胞的有关计算等;X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素,且原子序数依次增大;X是所有元素中原子半径最小的,是H元素；Y有三个能级,且每个能级上的电子数相等,电子排布式为1s2s2p,是C元素；Z原子单电子数在同周期元素中最多,是N元素；W与Z同周期,第一电离能比Z的低,原子序数比N大,是O元素；R与Y同一主族,是Si元素；Q的最外层只有一个电子,其他电子层电子均处于饱和状态,是Cu元素;1RSi核外电子排布式为1s2s2p3s3p2 X、Y、Z、W形成的有机物CONH22中C、N的杂化轨道类型分别为 sp、sp；离子中心原子N孤电子对数形成3个,立体构型是平面三角形；3 Y、R的最高价氧化物分别是CO2和SiO2,沸点较高的是SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；4 将QCu单质的粉末加入到ZX3NH3的浓溶液中,并通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,生成铜氨络离子,该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O

2CuNH34+4OH；5该晶胞中钠离子位于晶胞体心,有8个,氧离子位于顶点和面心,分摊4个,所以化学式为Na2O；Na的配位数为4；距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体；晶胞体积为,则两个最近的W离子间距

7

离为×10nm

2+

+

2

3

2

2

6

2

2

2

2

2

备注无

3．化学—选修3：物质结构与性质

在元素周期表中,除稀有气体外几乎所有元素都能氢形成氢化物;

1氨气属于共价型氢化物,工业常用氨气和醋酸二氨合铜CuNH32Ac的混合液来吸收一氧化碳醋酸根CH3COO简写为Ac;反应方程式为：CuNH32Ac+CO+NH3

+

--

CuNH33COAc

①请写出基态Cu离子的价电子排布式_________________;

②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为_______________,理由是_________；其中NH3应为_________填“极性”或“非极性”分子;

③醋酸分子CH3COOH中的两个碳原子的杂化方式分别是_________________; ④生成物CuNH33COAc中所含化学键类型有_________填序号; a.离子键b.金属键c.共价键d.配位键

2某离子型氢化物化学式为XY2,晶胞结构如图所示,其中6个Y原子○用阿拉伯数字16标注;

①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上;则5、6号Y原子均在晶胞_________填“侧面”或“内部”; ②根据以上信息可以推知,XY2晶体的熔沸点______填“>”“=”或“<”固态氨的熔沸点; ③若该晶胞的边长为anm,密度为ρg/cm,XY2的摩尔质量为Mg/mol,则阿伏加德罗常数为______;

答案1①3d②N＞O＞H 氮原子的2p轨道为半充满结构,相对稳定,氧与氢比较,氧原子核电荷数大,非金属性强,难失电子,极性 ③sp sp④acd 2①内部 ②> ③

解析本题考查了物质结构与性质;1①Cu元素为29号元素,原子核外由29个电子,故基态Cu离子的价电子排布式为

103d;

+

3

2

10

3

②氨水溶液中含有N、O、H三种元素,N原子的2p轨道为半充满结构,相对稳定,O与H比较,O原子核电荷数大,非金属性强,难失电子,故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H;

③甲基中C原子形成4个单键,杂化轨道数目为4,采用sp杂化,羧基中C原子形成3个σ 键,杂化轨道数为3,采用sp杂化;

④铜离子与氨气之间存在配位键,氨气中N与H形成共价键,CuNH33CO 与Ac之间是离子键,故该题选abd;

2①X位于8个顶点和一个体心,晶胞中一共含有2个X,由化学式XY2可知,该晶胞中含有4个Y,又1、2、3、4号Y原子在晶胞的上下面上,则实际为2个Y原子,则5、6号Y原子均在晶胞内部; ②XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体,所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高;

③一个晶胞中含有2个XY2,XY2的摩尔质量为Mg/mol,则晶胞的质量为g,若该晶胞的边长为anm,则晶胞的体积为=a×10cm,晶胞的密度为ρg/cm,则= a×10,解得NA=; 备注无

4．如图分别是金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管的结构示意图;图中小黑点或小黑圈均代表碳原子; 1四种物质互称为__________;写出碳原子的基态电子排布图____________________; 2试比较：第一电离能I1C、I1N、I1O由大到小的顺序为____________________; 3石墨中存在的作用力有__________;

A.共价键 B.金属键 C.氢键 D.配位键 E.分子间作用力 石墨中碳原子采取的杂化方式是____________________;

4C的熔沸点比A__________ 填“高”或“低”原因是______________________________;

5金刚石晶胞结构如下图所示,若金刚石的密度为ρ g·cm,试计算碳原子的半径为__________pm用含ρ式子表示,不必化简;

-3

3

-21

3

3

3

-21

+

-2

3

答案1同素异形体

4低 金刚石是原子晶体,而足球烯为分子晶体 5

2I1N>I1O>I1C 3ABE sp

2

解析本题考查同素异形体、核外电子排布、第一电离能、杂化方式等、晶胞的结构和计算等;1金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管都是碳的单质,根据结构示意图可以看出它们结构都不同,所以它们互为同素异形体；碳是6号元素,根据构造原理可知碳的基态电子排布图为：

；2 根据元素周期律可知同一周期元素第一电

离能逐渐增大,但是N原子的最外层处于半满结构,比较稳定,所以第一电离能最大,所以I1N>I1O>I1C；3 石墨是层状结构,在同一层内碳与碳之间形成C-C单键,是σ键,而在层与层之间是通过分子间作用力相结合,所以石墨中存在的作用力是σ键和分子间作用力,故选ABE,在层内每个碳与周围三个碳形成共价键,所以碳的杂化方式为sp； 4A是金刚石,原子晶体,C是足球烯为分子晶体,所以C的沸点低 ； 5 根据图A及题目中的描述,根据金刚石晶胞的结构图可知,金刚石晶胞是面心立方堆积完之后还在四个四面体里有原子,也就是说在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子,并且相切,所以体对角线长度就是碳原子半径的8倍,设晶胞边长为a,碳原子的半径为r,即a=8r,∵碳原子的质量=,又∵每个晶胞中含有碳原子个数=4+8×+6×=8,由=,得a=2×,∵a=8r,∴r=a=; 备注无

5．已知：A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大,属于元素周期表中前四周期的元素;其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子；G原子核外价电子数与B相同,其余各层均充满;B、E两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体;C、F的原子均有三个能层,C原子的第一至第四电离能KJ·mol分别为578、1 817、2 745、11 575；C与F能形成原子数目比为1∶3、熔点为190 ℃的化合物Q;

1B的单质晶体为体心立方堆积模型,其配位数为____________；E元素的最高价氧化物分子的立体构型是

________________;F元素原子的核外电子排布式是_______________,G的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为________________;

2试比较B、D分别与F形成的化合物的熔点高低并说明理由________________;

3A、G形成某种化合物的晶胞结构如图所示;若阿伏加德罗常数为NA,该化合物晶体的密度为a g·cm,其晶胞的边长为________ cm;

4在×10 Pa、T1 ℃时,气体摩尔体积为 L·mol,实验测得Q的气态密度为 g·L,则此时Q的组成为________________;

226252＋答案18；平面三角形；1s2s2p3s3p；CuNH34

5

-1

-1

-3

-1

2

2NaCl的熔点高于SiCl4,因为NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体 3 4Al2Cl6 解析本题考查了物质的结构和性质;A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大,属于元素周期表中前四周期的元素;其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的,因此A是N元素;D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子,则D的M层为3s3p,则D是Si元素;E的M层为3s3p,则E是S元素;B、E两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体,所以B为IA族的金属,则B是钠元素;G原子核外最外层电子数与B相同,则G的最外层电子数为1,其余各层均充满,且G的原子序数最大,因此G是铜元素;C、F的原子均有三个能层,因此C、F在第三周期;C的逐级电离能前三个数据接近,第四电离能突变,所以易失去三个电子,为第ⅢA族元素,则C是铝元素;C与F能形成原子数目比为1∶3、熔点为190℃的化合物Q ,说明F为-1价,即F为Cl元素,Q是AlCl3;1金属钠的单质晶体为体心立方堆积模

2

2

2

4

型,其配位数为8,E元素的最高价氧化物分子是三氧化硫,其中心原子S原子含有的孤对电子对数为6－3×2＝0,所以三氧化硫分子的立体构型是平面三角形;根据构造原理可知,Cl元素原子的核外电子排布式是1s2s2p3s3p,G的高价离子Cu与A的简单氢化物NH3形成的配离子的化学式为CuNH34;2B、D分别与F形成的化合物分别是氯化钠和四氯化硅;因为NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体,所以NaCl的熔点高于SiCl4;3根据晶胞的结构可知,N原子在顶点,含有的个数为8×＝1个;铜在棱边,含有的个数为12×＝3个,即化学式为Cu3N;设边长为x cm,则×NA＝1,解得x＝;4根据M＝×V＝ g/L× L/mol＝267 g/mol,是AlCl3相对分子质量的＝2倍,所以其化学式为Al2Cl6; 备注无

6．第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物; 1下列叙述正确的是 ;填字母 A．HCHO与水分子间能形成氢键

2

B．HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp杂化

2＋

2+

2

2

6

2

5

C．苯分子中含有6个σ键和1个大π键,苯是非极性分子 D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低 2Mn和Fe的部分电离能数据如下表： 元 素 I1 电离能 －1/kJ·mol Mn 717 1509 3248 Fe 759 1561 2957 2＋

2＋

I2 I3 Mn元素价电子排布式为 ,气态Mn再失去一个电子比气态Fe再失去一个电子难,其原因是 ; 3铁原子核外有__________种运动状态不同的电子;

4根据元素原子的外围电子排布的特征,可将元素周期表分成五个区域,其中Ti属于 区; 5Ti的一种氧化物X,其晶胞结构如图所示,则X的化学式为 ;

6电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN离子,可在X的催化下,先用NaClO将CN氧化成CNO,再在酸性条件下CNO继续被NaClO氧化成N2和CO2;

①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为 ; ②与CNO互为等电子体微粒的化学式为 写出一种即可;

③氰酸HOCN是一种链状分子,它与异氰酸HNCO互为同分异构体,其分子内各原子最外层均已达到稳定结构,试写出氰酸的结构式 ;

答案1AD 23d4s；Mn转化为Mn时,3d能级由较稳定的3d半充满状态转变为不稳定的3d状态或Fe转化为Fe时,3d

65

能级由不稳定的3d状态转变为较稳定的3d半充满状态

5

2

2＋

3＋

5

4

2＋

3＋

－

－

－

－

－

326 4d 5 TiO2 6①H＜C＜N＜O ②CO2、N2O、SCN③ N≡C—O—H

解析本题考查了物质的结构与性质;1甲醛中含有羟基,由于氧元素的电负性大,所以甲醛与水可以形成氢键,故A正确;二氧化碳为直线型分子,中心原子C原子为sp杂化,故B错;苯中碳碳键含有6个σ键,每个碳氢键含有一个σ键,所以苯分子中一共含有12个σ键和1个大π键,故C错;常温下二氧化碳为分子晶体,二氧化硅为原子晶体,所以CO2晶

－

体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低,故D正确;225号元素锰,价电子个数为25-18=7,价电子排布为3d4s,Mn转化为Mn时,3d能级由较稳定的3d半充满状态转变为不稳定的3d状态,而铁为26号元素,价电子排布为3d4s,Fe转化为Fe时,3d能级由不稳定的3d状态转变为较稳定的3d半充满状态,故气态Mn再失去一个电子比气态Fe再失去一个电子难;3铁的核外电子数是26,则铁原子核外有26种运动状态不同的电子;4区的划分来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称,Ti是22号元素,其价电子排布式为3d4s,所以Ti元素位于d区;5根据晶胞结构可知,氧原子位于面心处与晶胞内,Ti原子位于顶点处和体心处,则根据均摊原理可知,结构中氧原子的个数为4×＋2＝4个,Ti原子个数为1＋8×＝2,所以化学式为TiO2;6①非金属性越强,电负性越大;因此同周期自左向右电负性逐渐增大,则H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O;②价电子数与原子数分别都相等的互为等电子体,则与CNO互为等电子体微粒的化学式为CO2N2O、SCN等;③氰酸HOCN是一种链状分子,它与异氰酸HNCO互为同分异构体,其分子内各原子最外层均已达到稳定结构,因此分子中C与N形成三键,其余均是单键,所以氰酸的结构式N≡C—O—H; 备注无 评卷人 得分 －

－

2

2

3+

6

5

2+

2+

3+

5

4

6

2

2+

522+

三、推断题：共1题 每题15分 共15分

7．化学——选修3：物质结构与性质有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素原子序数均小于30;A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E原子最外层有1个单电子,其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期,价电子数为2;则：

1D的元素符号为______;A的单质分子中π键的个数为______;

2B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的,原因是___________; 3A、B、C 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________用元素符号表示; 4写出基态E原子的价电子排布式：__________;

5A的最简单氢化物分子的空间构型为______,其中A原子的杂化类型是____;

6C和D形成的化合物的晶胞结构如图所示,已知晶体的密度为ρ g·cm,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a＝________cm;用ρ、NA的计算式表示 答案1Ca 2

2H 2O分子间存在氢键 3F＞N＞O 43d4s 5三角锥形 sp 6

解析本题考查物质结构的推断;有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素原子序数均小于30,A的基态原子2p能级有3个单电子,则A是N元素；C的基态原子2p能级有1个单电子,且C的原子序数大于A,所以C是F元素,则B是O元素；E原子核外有成单电子,其次外层有3个能级且均排满电子,且原子序数小于30,则E是Cu元素；D与E同周期,价电子数为2,则D是Ca元素;1D是Ca元素,A是N元素,氮气的结构式为：N≡N,所以氮气分子中含有一个σ键两个π键；2由于H2O的分子间有氢键,使得其沸点是同族元素氢化物中最高的；3同一周期中,元素的第一电离能随

3

10

1

－3

着原子序数的增大而增大,但第VA族元素第一电离能大于第VIA族元素,所以A、B、C三元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O,故答案为：F＞N＞O；⑷E是Cu元素,基态Cu原子的价电子排布式为 3d4s；5N元素的简单氢化物是氨气,NH3分子中氮原子价层电子对=3+1=4,且含有一个孤电子对,所以分子空间构型是三角锥型,采取sp杂化；6C和D形成的离子化合物为CaF2,钙离子在晶胞中占据顶点和面心,含有的钙离子为8×+6×=4,则其质量为,离子化合物晶胞的边长为a cm,其体积为a,由ρ=可知,ρV=m,=acm×ρg·cm,a=; 备注无

3

3

3

-3

3

10

1