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1、精选高考化学复习资料高考非选择题专项练(一)物质结构综合题A【题型特点】物质结构综合题是安徽高考必考的热点试题,能力层面以物质的组成、结构和性质为主考查学生根据已有知识及题目所给的事实和条件,归纳相关信息,对化学问题进行逻辑推理和论证,从而得出正确结论的能力,知识层面考查元素在周期表的位置、电子排布式、化学键、物质的性质(如电负性、第一电离能、金属性、非金属性、熔沸点)等。物质结构综合题的解答:(1)认真审题,充分利用题目所给信息,不遗漏信息如原子序数递增、前4周期等,准确推出各元素(平时要善于归纳元素的性质、结构等知识)。(2)答题:根据题目要求结合元素周期表、元素周期律规范答题,如元素的位
2、置可根据电子层数=周期序数,最外层电子数=主族序数解答,电负性或第一电离能的大小或金属性强弱等可根据元素周期律回答。1.X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期原子序数依次增大的四种元素,其相关信息如下表:元素相关信息XX的基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等YY的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的三倍ZZ的基态原子价电子排布为nsn-1WW的单质是一种常见的红色金属,在潮湿的空气中易生成绿色的锈斑(1)W位于元素周期表第周期族,其基态原子核外有个未成对电子。(2)与Z同周期且依次相邻的两种元素的原子与Z比较,三者第一电离能的大小顺序为;Y的氢化物在同族的氢化物中沸点反常,其原因是 。
3、(3)写出W的单质在潮湿的空气中生成绿色锈斑的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目: 。(4)在X、Y与氢三种元素组成的多种分子中,有些分子的核磁共振氢谱显示有三种氢,且数目比为123,写出其中一种分子的名称:。X、Y可以形成多种弱酸根离子,写出其中一种离子水解的离子方程式: 。【解析】由题中所给信息可以推出X为碳元素,Y为氧元素,Z为镁元素,W为铜元素。(2)与Z同周期且依次相邻的两种元素分别为Na和Al,同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,但当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时,原子的能量较低,元素的第一电离能较大,故I1(Mg)I1(Al)I1(Na)。Y的氢化
4、物为H2O,因为水分子间存在氢键,所以沸点反常,高于同族氢化物的沸点。(3)W单质生成绿色锈斑,是铜与空气中CO2、H2O、O2反应生成Cu2(OH)2CO3,电子转移由铜指向氧。(4)由C、H、O三种元素组成的有机物,符合题给条件要求的为乙醇;C、O可以组成多种弱酸根离子,如C、C2等。答案:(1)4B1(2)I1(Mg)I1(Al)I1(Na)H2O分子间存在氢键(3)(4)乙醇C+H2OHC+OH-(或C2+H2OHC2+OH-等合理答案均可)2.(2014黄山三模)A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期中五种常见元素,其相关信息如下表:元素相关信息A原子核外L层电子数是K层的2倍B其
5、一种单质被称为地球生物的“保护伞”C元素的第一电离能是第3周期所有元素中最小的D基态原子最外层电子排布为(n+1)sn(n+1)p(n+2)E可形成多种氧化物,其中一种为具有磁性的黑色晶体请回答下列问题:(1)C在元素周期表中位于第周期、第族;D的基态原子核外电子排布式是。(2)B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序为(用化学符号表示,下同),B、D的简单氢化物中稳定性较大的是。(3)B的常见单质和C的单质按物质的量比12反应生成的化合物中化学键的类型为;该化合物属于晶体。(4)E形成的黑色磁性晶体发生铝热反应的化学方程式是。(5)已知:2AB(g)+B2(g)2AB2(g) H=-566.0
6、 kJmol-1D(s)+B2(g)DB2(g)H=-296.0 kJmol-1处理含AB、DB2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为固态单质D,请写出此反应的热化学方程式:。【解析】根据A的信息可知是C;O3是地球生物的“保护伞”,即B是O;C是第3周期中第一电离能最小的,是Na;D的最外层电子排布式是3s23p4,是S;四氧化三铁是磁性氧化铁,即E是Fe。(1)Na在元素周期表的第3周期,第A族;S的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4。(2)相同电子层结构的微粒,核电荷数大的半径小,同主族带相同电荷的离子半径由上到下逐渐增大,因此r(S2-)r(O2-)r(Na
7、+),非金属性OS,因此简单氢化物稳定性H2OH2S。(3)Na2O2含离子键和非极性共价键,是离子晶体。(4)8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3(5)根据盖斯定律两式相减得2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g)H=-270.0 kJmol-1答案:(1)3A1s22s22p63s23p4(2)r(S2-)r(O2-)r(Na+)H2O(3)离子键和非极性共价键离子(4)8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3(5)2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) H=-270.0 kJmol-13.(2014安庆二模)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,其相关
8、信息见下表:元素相关信息XX的基态原子核外的三个能级上电子数相等YY与X同周期,Y基态原子p能级的成对电子数与未成对电子数相等ZZ的单质是一种银白色活泼金属,在空气中燃烧后生成淡黄色的固体W向含W2+的溶液中滴加强碱,其白色氢氧化物在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色(1)W位于周期表的第周期族,其基态原子最外层有个电子。(2)X的最简单氢化物分子呈形结构,Z在空气中燃烧生成的淡黄色的固体中含有的化学键类型为。(3)若将金属Z投入含WCl3的溶液中,发生反应的离子方程式为 。(4)工业上冶炼W过程涉及以下两个热化学方程式:3W2Y3(s)+XY(g)2W3Y4(s)+XY2(g) H=-15
9、.73 kJmol-1W3Y4(s)+XY(g)3WY(s)+XY2(g)H=+640.4kJmol-1则反应W2Y3(s)+XY(g)2WY(s)+XY2(g)的H=。【解析】根据题意X的电子排布是1s22s22p2,是C,Y为第2周期元素,2p能级上成对电子数与未成对电子数相等,则2p能级排布是2p4,是O;Z是Na,W是Fe。(1)Fe在周期表的第4周期第族,最外层是第4层,有2个电子。(2)C的最简单氢化物是甲烷,为正四面体结构,钠在空气中燃烧生成过氧化钠,含离子键和非极性共价键。(3)钠与氯化铁溶液反应首先是钠与水反应生成氢气和氢氧化钠,而后氢氧化钠与氯化铁反应生成氢氧化铁沉淀:6N
10、a+6H2O+2Fe3+6Na+3H2+2Fe(OH)3(4)根据盖斯定律H=(-15.73 kJmol-1+640.4 kJmol-12)3=+421.69 kJmol-1答案:(1)42(2)正四面体离子键、(非极性)共价键(3)6Na+6H2O+2Fe3+6Na+3H2+2Fe(OH)3(答案合理即可)(4)+421.69 kJmol-1【方法规律】常见的元素推断的信息(1)其最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素。(Cl)(2)其单质与水反应最剧烈的非金属元素。(F)(3)其气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能反应的元素。(N)(4)其气态氢化物与其低价态氧化物能反应生成该元素单质
11、的元素。(S、N)(5)在空气中,其一种同素异形体易自燃的元素。(P)(6)其气态氢化物的水溶液能雕刻玻璃的元素。(F)(7)其两种同素异形体对人类生存最为重要的元素。(O)(8)其单质能导电的非金属元素。(C)(9)其单质能与强碱溶液作用的元素。(Al、Si、S、P、Cl)(10)其单质能够在空气、二氧化碳、氮气、氯气等气体中燃烧的元素。(Mg)4.X、Y、Z、W、T是原子序数依次增大的前四周期的元素,其中有两种是金属元素。其相关信息如下表:元素相关信息XX的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代YY基态原子的s轨道电子与p轨道电子数相等ZZ的单核离子是所在周期中半径最小的WW的单质被誉为
12、“信息革命的催化剂”,常用作半导体材料TT有多种化合物,其白色氢氧化物在空气中会迅速变为灰绿色,最后变为红褐色(1)X、Y、Z三种元素的电负性由大到小的顺序是(用元素符号表示,下同);原子半径由小到大的顺序是。(2)T2+的电子排布式为;T的单质在高温下与Y的氢化物反应,其化学方程式为 ;工业上用W的氧化物与X的单质高温下反应制得W单质的粗产品,其化学反应方程式为 。(3)两种氢化物X2H2和H2Y2沸点相差很大,其沸点较高的是,两者沸点相差很大的原因是 。(4)在25、101 kPa下,已知W稳定的气态氢化物在Y的气态单质中完全燃烧,恢复至原来状态,平均每消耗4 gW稳定的气态氢化物放热19
13、0.0 kJ,则该反应的热化学方程式为 。【解析】通常用C鉴定文物的年代,则X是C,Y的基态原子排布为1s22s22p4,是O,W是Si,根据T的氢氧化物的颜色变化可知是Fe,5种元素有2种是金属,则Z是金属,而且单核离子半径在同周期中最小,原子序数在814之间,应该是Al。(1)非金属性越强,电负性越大,因此电负性由大到小的顺序是OCAl,根据同周期原子半径由左向右逐渐减小,同主族由上到下逐渐增大知原子半径OCCAlOCN,则NH键键能小些,N、H、Cl形成的化合物既含离子键又含极性键的是NH4Cl。(2)比Cl的原子序数大12的是29号元素铜,电子排布式为3d104s1。(3)HCl分子含
14、18个电子,则与其有相同电子数的非金属单质是F2,氨气的沸点比同主族的相邻元素的氢化物高,是因为氨分子间存在氢键。(4)根据题意1 mol Al燃烧放热838 kJ,热化学方程式为4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) H=-3 352 kJmol-1答案:(1)12NHNH4Cl(2)1s22s22p63s23p63d104s1(或3d104s1)(3)F2氢化物分子之间存在氢键(4)4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s) H=-3 352 kJmol-1(答案合理即可)【加固训练】(2014六安模拟)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种元素,其相关信息如下表:元素
15、相关信息X其基态原子最外层的电子排布式为nsnnpn,其单质与化合物是科学研究的热点Y植物的根瘤菌或雷电时能将其游离态转化为化合态成为植物的营养素Z其单质及很多化合物具有强氧化性,常见的单质是光合作用的产物之一W是地壳中含量仅次于铝元素的金属元素,其+6价酸根的钾盐是一种新型高效消毒剂(1)Z的基态原子核外电子排布式为。在X、Y、Z、W组成的常见单质中,属于原子晶体的单质是(填名称)。(2)在相同条件下X、Y、Z元素中,第一电离能最大的是(写元素符号),简单氢化物最稳定的是(写氢化物电子式)。(3)非金属性:YX,能证明该结论的化学方程式为 。(4)W3Y是一种优良的磁性材料,它可以通过W(X
16、Z)5和Y的简单氢化物(在Ar的保护下加热至185200)反应而制得,同时还有两种常见的还原性气体产生。则其反应方程式为: 。(5)已知:对于反应体系所有物质全为气体的反应,反应焓变可用键能来估算:H2Z(l)H2Z(g)H=+44 kJmol-1HH和ZH的键能分别为436.0 kJmol-1和462.8 kJmol-1Z的氢化物分解的能量变化如图:则Z2分子的键能为 。【解析】据表X的最外层电子排布式可知n是2,则X是C,Y是N,Z是O,W是Fe。(1)O的核外电子排布式为1s22s22p4,单质是原子晶体的是金刚石。(2)N的2p能级是半充满结构,因此C、N、O中第一电离能最大的是N,非
17、金属性最强的是O,水的电子式为H。(3)非金属性的强弱比较方法可根据氢化物的稳定性、最高价含氧酸酸性强弱比较:HNO3+NaHCO3NaNO3+CO2+H2O(4)该反应的还原性气体可能是CO、H2。再根据质量守恒定律写出反应。(5)根据图像有H2O(l)H2(g)+O2(g)H=+285.8 kJmol-1,H2O(l)H2O(g)H=+44 kJmol-1则根据盖斯定律可知H2O(g)H2(g)+O2(g)H=+241.8 kJmol-1,设O2的键能为a,+241.8=2462.8-0.5a-436,a=495.6 kJmol-1。答案:(1)1s22s22p4金刚石(2)NH(3)HN
18、O3+NaHCO3NaNO3+CO2+H2O(4)6Fe(CO)5+2NH32Fe3N+30CO+3H2(5)495.6 kJmol-16.H、N、O、Na、Fe是五种常见的元素。(1)Fe在周期表中的位置为,其基态原子核外有个未成对电子。(2)O、Na可按原子个数比11形成化合物A,则A中所含化学键的类型为。(3)H、N、O的第一电离能由大到小的顺序为 。(4)在结构上N2H4和NH3相似,性质相似,则N2H4与HCl反应的化学方程式为;N2水解反应方程式为。(5)2013年12月2日嫦娥三号发射取得圆满成功,此次发射用的火箭是长征三号乙运载火箭,发射火箭时用N2H4作燃料,H2O2作氧化剂
19、。已知3.2 g N2H4(l)在上述反应中放出64.22 kJ的热量;2H2O2(l)2 H2O(l)+ O2(g)H1=-196.4 kJmol-1,H2O(g)H2O(l)H2=-44 kJmol-1,则N2H4(l)与O2反应生成H2O(g)的热化学方程式为 。【解析】(1)Fe位于元素周期表的第4周期第族,外围电子排布式为3d64s2,其基态原子核外有4个未成对电子。(2)A是过氧化钠,含离子键和共价键(3)因为氮原子的p能级为半充满,所以第一电离能N最大,因此是N OH。(4)可类比NH3的性质及N的水解解答。(5)3.2 g N2H4(l)为0.1 mol,在反应中放出64.22
20、 kJ的热量,该反应的热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)H=-642.2 kJmol-1,根据盖斯定律将所得反应方程式-+2可得N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-533.8 kJmol-1。答案:(1)第4周期第族4(2)离子键、共价键(3)NOH(4)N2H4+2HClN2H6Cl2N2+ H2ON2H4H2O +H+(5)N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) H=-533.8 kJmol-17.T、R、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大,相关信息如下表:元素相关信息TT元素形成的非金
21、属单质可作电解池的惰性电极WW原子核外有两个未成对电子XX原子的第一电离能至第四电离能分别是:I1=578 kJmol-1,I2=1 817 kJmol-1,I3=2 745 kJmol-1,I4=11 575 kJmol-1Y常温常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质ZZ的一种同位素的质量数为63,中子数为34(1)Z在周期表中的位置为,T、R、W元素的电负性由大到小顺序为(用元素符号作答)。(2)R2分子中存在个键。(3)写出X与NaOH溶液反应的离子方程式 。超高导热绝缘耐高温纳米XR在绝缘材料中应用广泛,晶体与金刚石类似,属于晶体。R的最简单氢化物容易液化,理由是 。(4)
22、W与Y的非金属性较强的是(用元素符号作答)。(5)T与氢元素可以形成一种中学常见的相对分子质量不超过28,且T、H个数比为11的分子,若该物质在氧气中充分燃烧并恢复到常温时,每转移1 mol电子放热130 kJ,写出表示该物质燃烧热的热化学方程式 。【解析】根据非金属单质可作电解池的惰性电极可知T为C,根据Y的信息可知Y为S,根据X原子的第一电离能至第四电离能数据可知第四电离能突然增大,表明第4个电子与外层3个不是同一电子层,即其原子最外层有三个电子,结合原子序数依次增大推知是铝,再根据原子序数递增结合W原子核外有两个未成对电子可知是O,R为N,Z的质子数为63-34=29,为铜。(2)N2结
23、构式为NN,含1个键。(3)金刚石是原子晶体,因此AlN是原子晶体,氨分子间形成分子间氢键,因此其容易液化。(4)根据同主族由上到下非金属性越来越弱,O与S的非金属性较强的是O。(5)相对分子质量不超过28的烃有甲烷、乙烯和乙炔,根据C、H个数比可知是乙炔,转移1 mol电子放热130 kJ,则1 mol乙炔参加反应,转移10 mol电子,放热1 300 kJ。答案:(1)第4周期第B族ONC(2)1(3)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2原子氨分子间形成氢键(4)O(5)C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l) H=-1 300 kJmol-1【讲评建议】本题难度适中,在
24、讲解本题时,应提醒学生注意以下几点:解答第(1)小题,Cu的位置可能因对主族或副族的符号的意义认识不清而答成A或B副族;电负性可能因思维定式为第一电离能而答成NOC或没有用元素符号作答或没有答成由大到小的顺序,正确率可能在40%。解答第(2)小题,注意不能因思维定式答成键的个数。解答第(3)小题,对晶体类型不记得或概念混淆而把AlN答成是分子晶体;氨分子容易液化因不规范答题或不能理解氨气沸点的影响因素而造成错误,如答成氨分子中有氢键或NH键较强等,正确率可能在40%。解答第(4)小题,不能根据同主族的非金属性由上到下逐渐减小作答,正确率可能在70%。解答第(5)小题,不能根据转移电子数求参加反
25、应的物质的物质的量,说明分析问题的能力不足;热化学方程式的书写可能没有标物质的状态、H的数值和符号错误、单位没有写等。【加固训练】X、Y、Z、T、W五种原子序数递增的短周期元素,其部分性质或结构如下:(用元素符号或化学式作答)元素编号元素性质或原子结构X有一种同位素为XY元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应Z原子的最外层电子数是周期数的3倍T同周期元素中形成的简单离子半径最小W原子的M层上有1个未成对的p电子R生活中常见的金属,有可变化合价(1)R在周期表中的位置 。(2)X、Y、Z、T原子半径大小顺序: 。(3)Y、Z的最简单氢化物稳定性强的是 。(4)YW3分子中各
26、原子为8电子稳定结构,是(填“极性分子”或“非极性分子”),空间构型为 。(5)T元素的某些盐类常用作净水,请结合离子反应给予说明 。(6)由X、Y和Z三种元素构成的强电解质,对水电离均起抑制或促进作用,各举一例 。(7)RW3加到X2Z2的溶液中有气体产生,写出该反应的化学方程式 。【解析】本题是物质结构、元素周期律推断题,考查元素原子半径、物质稳定性、化学方程式、分子的空间构型等。根据表中的信息X、Y、Z、T、W、R分别为H、N、O、Al、Cl、Fe。(2)根据元素周期律可知原子半径大小:AlNOH。(3)H2O比NH3稳定。(6)HNO3对水电离起抑制作用或NH4NO3对水电离起促进作用。(7)H2O2在FeCl3催化下分解。答案:(1)第4周期族(2)AlNOH(3)H2O(4)极性分子三角锥形(5)Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al3+水解生成的Al(OH)3胶体有吸附性,可除去水中悬浮的杂质(其他答案合理即可)(6)HNO3或NH4NO3(其他答案合理也可)(7)2H2O22H2O+O2