2017年高考化学真题分类汇编选修3.pdf

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1、1 专题 13 选修 3物质结构与性质 1 （12 分） （2017?江苏 -21）铁氮化合物（ FexNy）在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。 某 FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 （1） Fe3+基态核外电子排布式为。 （ 2）丙酮（ CH3COCH3）分子中碳原子轨道的杂化类型是，1mol 丙酮分子 中含有 键的数目为。 （3） C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为。 （4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为。 （5）某 FexNy的晶胞如图 1 所示， Cu 可以完全替代该晶体中a 位置 Fe或者 b 位置 Fe， 形成 Cu 替代型产物Fe（xn）CunNyFexNy

2、转化为两种Cu 替代型产物的能量变化如图2 所示，其中更稳定的Cu 替代型产物的化学式为。 【答案】 Ar3d 5 或 1s22s22p63s23p63d5 sp2和 sp3 9NA HCO 乙醇分子间存在氢键Fe3CuN 【解析】 （ 1）Fe 的原子序数为26，Fe 3+基态核外电子数为 23，且 3d 电子为半满稳定结构， 可知Fe 3+ 基态核外电子排布式为Ar3d 5 或1s 22s22p63s23p63d5 。故答案为：Ar3d 5 或 1s 22s22p63s23p63d5； （2） CH3COCH3中单键均为键，双键中含1 个 键，甲基上C 形成 4 个 键， C=O 中 C

3、形成 3 个 键，均为孤对电子，则羰基上C 为 sp 2 杂化，甲基上C 为 sp3杂化， 1mol 丙 酮共有 9mol键，数目为9NA个。故答案为：sp2和 sp3；9NA； （3）非金属性越强，电负性越大，则C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为H CO。故答案为： HCO； （ 4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为乙醇分子间存在氢键，导致沸点高。故答案为：乙 醇分子间存在氢键； （5）由图 2 可知， Cu 替代 a位置的 Fe 时能量较低，更稳定，则Cu 位于顶点， N（Cu） =8 1/8=1，Fe 位于面心， N（ Fe）=6 1/28=3，N 位于体心，则只有1 个 N，其化

4、学式为 Fe3CuN，故答案为：Fe3CuN。 【考点】晶胞的计算菁优网版权所有 【专题】化学键与晶体结构 【点评】 本题考查物质结构与性质，为高频考点，把握电子排布、电负性比较、杂化及化 学键、 均摊法计算晶胞结构为解答的关键，侧重分析能力和应用能力的考查，综合性较强， 2 题目难度中等。 2.（ 2017?新课标 -35） 化学 选修 3：物质结构与性质（15 分） 钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题： （1）元素K的焰色反应呈紫色，其中紫色对应的辐射波长为_nm（填标 号） 。 A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5 （

5、2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_，占据该能层电子 的电子云轮廓图形状为_。K和Cr属于同一周期，且核外最外层 电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是 。 （3）X射线衍射测定等发现， 36I AsF中存在 3I 离子， 3I 离子的几何构型为 ，中心原子的杂化形式为 _。 （4） 3 KIO 晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长 为0.446nma，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示， K与 O间的最短距离为 _nm，与K紧邻的 O个数为 _。 （5）在 3 KIO 晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则

6、K处于 _位置， O处于 _位置。 【答案】【解析】【考点】 【答案】（1） A （2）N ； 球形；K 的质子数较少，半径较大，原子核对最外层电子的束缚作 用较 Cr 更弱，形成的金属键较弱，导致熔沸点较低。 （3）V形 ； 3 sp （4） 2 0.4460.315nm 2 ； 12 （5）K：体心；O：棱心 【解析】 紫色光在可见光中波长最短。紫光的波长范围约为 390435mm ，故A正确。 K是第四周期元素，核外有四层电子，所以占据的最高能层为N 能层。 K 的核外电子排布为 1 Ar 4s ，在 N 层只占据了 4 s轨道，为球形。 对于金属单质，决定其熔沸点高低的主要因素是金属键

7、的强弱，在这里通过比 较 K 与Cr单质中金属键的强弱，会发现K 的金属键弱于Cr，故熔沸点较低。 3 方法 1： 3 I 的中心原子为 I，有 2 对 键电子对m=2；中心原子上的孤电子对 数 7121 =2 n=2 2 。由价层电子对互斥理论，价层电子总对数为 22=4， 中心I原子为 3 sp 杂化，由于孤电子对数为2，分子的空间构型为V 形。 最近的 K 和O是晶胞中顶点的 K和面心的O，其距离为边长的/2倍。故 2 0. 446nm=0. 315nm 2 。 从晶胞中可以看出，在一个晶胞中与顶点K 紧邻的 O 为含有该顶点的三个面面 心的 O，即为 1 3 2 个。由于一个顶点的K

8、被八个晶胞共用，故与一个K 紧邻的 O 有： 1 38=12 2 （个）。 3 KIO 晶体以 KIO、 、分别处于顶角、体心、面心位置的邻近4 个晶胞如图 a并 对 K、 O 作相应编号。由图a 得，以 I处于各顶角位置的 3 KIO晶胞如图b。 图 a 图 b 由图 b 得， K 处于体心位置，O 处于棱心位置。 【考点】 电子层与电子的能量；金属键与金属的熔沸点高低关系；离子的几何构型；原子 的核外电子排布与杂化轨道；晶胞的相关计算。 【点评】本题涉及核外电子排布、杂化、晶胞的计算等知识，综合考查学生的分析能力和 计算能力，题目易错点为（3） ，注意价层电子对的判断，难度中等。 3 （1

9、5 分） （2017?新课标 -35）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl（用 R 代表）。回答下列问题： （1）氮原子价层电子对的轨道表达式（电子排布图）为。 （ 2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电 子亲和能（ E1） 。第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他 元素的 E1自左而右依次增大的原因是 ； 氮元素的E1呈现异常的原因 是。 （3）经 X 射线衍射测得化合物R 的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。 4 从结构角度分析，R 中两种阳离子的相同之处为，不同之处为

10、。 （填标 号） A中心原子的杂化轨道类型B中心原子的价层电子对数 C立体结构D共价键类型 R 中阴离子N5 中的 键总数为 个。分子中的大键可用符号 m n 表示，其 中 m 代表参与形成的大键原子数， n 代表参与形成的大键电子数（如苯分子中的大 键可表示为66） ，则 N5 中的大 键应表示为 。 图（ b）中虚线代表氢键，其表示式为（NH4+）NHCl 、 。 （4） R 的晶体密度为dg?cm 3， 其立方晶胞参数为 anm， 晶胞中含有y 个(N 5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl 单元，该单元的相对质量为M，则 y 的计算表达式为。 【答案】 同周期从左到右核电荷数依次增大

11、，半径逐渐减小， 故结合一个电子释放出的能量依次增大N 的 2p 能级处于半充满状态，相对稳定， 不易结合电子。 ABD， C 5NA 5 6 （H3O+）OHN、 （NH 4 +） N HNd (a 10 7) 3 NA/M 。 【解析】 （1）氮原子价层电子为最外层电子，即 2s22p 3， 则电子排布图为 ， （ 2）元素的非金属性越强，越易得到电子，则第一电子亲和能越大，同周期从左到右核 电荷数依次增大，半径逐渐减小，从左到右易结合电子，放出的能量增大，N 的最外层为 半充满结构，较为稳定，不易结合一个电子， 故答案为：同周期从左到右核电荷数依次增大，半径逐渐减小，故结合一个电子释放出

12、的 能量依次增大；N 的 2p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合电子； （3）A阳离子为H3O+和 NH 4 +，NH 4 +中心原子 N 含有 4 个 键，孤电子对数为 （5-1-4 1） =0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，H3O +中心原子是 O，含有3键，孤电子 对数为（ 6-1-3/2=1 ，价层电子对数为4，为 sp3杂化； B由以上分析可知H3O +和 NH 4 +中心原子的价层电子对数都为 4； 5 C NH4 +为空间构型为正四面体， H3O+为空间构型为三角锥形； D含有的共价键类型都为键。 两种阳离子的相同之处为ABD ，不同之处为C；故答案为： ABD ；C

13、； 根据图（ b）N5 中键总数为 5NA个，根据信息，N5 有 6 个电子可形成大 键，可用符 号 56表示， 故答案为： 5NA； 5 6； O、N 的非金属性较强，对应的OH、NH 都可与 H 形成氢键，还可表示为（H3O+） O HN 、 （NH4 +）NHN ， 故答案为：（H3O +） O HN 、 （NH 4 +）NHN ； （4）由 d=m/V=y/(N AM)/(a 10 7) 3 可知， y= d (a10 7) 3N A/M。 【考点】晶胞的计算。菁优网版权所有 【专题】元素周期律与元素周期表专题；化学键与晶体结构。 【点评】 本题综合考查核外电子排布、元素周期律、轨道的

14、杂化以及晶胞的计算、氢键等 问题，侧重考查学生的分析能力和计算能力，题目难度中等，易错点为（3） ，注意把握氢 键的形成。 4 (15分 ) (2017? 新 课 标 -11) 研 究 发 现 ， 在CO2 低 压 合 成 甲 醇 反 应 （CO2+3H2 CH3OH+H2O） 中，Co 氧化物负载的Mn 氧化物纳米粒子催化剂具有高活性， 显示出良好的应用前景。回答下列问题： （1） Co 基态原子核外电子排布式为。元素Mn 与 O 中，第一电离能较大的是，基态原子核外未成对电子数较多的是。 （2） CO2和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 和。 （3）在 CO2低压合成甲醇反应

15、所涉及的4 种物质中，沸点从高到低的顺序为 ，原因是 。 （4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn（NO3）2中的化学键除了键外，还存在 。 （5） MgO 具有 NaCl 型结构（如图） ，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X 射线衍 射实验测得MgO 的晶胞参数为a=0.420nm，则 r（O 2）为 nm。MnO 也属于 NaCl 型结构，晶胞参数为a=0.448nm，则 r （Mn 2+） 为 nm。 6 【答案】 1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d 74s2 O Mn sp sp 3 H2OCH3OHCO2 H2 常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和 氢气是气体，

16、液体的沸点高于气体；水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键， 而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇； 二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。 键、离子键(/4) 0.420 (/4) (/2) 0.448 【解析】（1）Co 是 27 号元素，位于元素周期表第4 周期第 VIII 族，其基态原子核外电子 排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d 74s2元素 Mn 与 O 中，由于 O 元素是非金属性而 Mn 是过渡元素，所以第一电离能较大的是O， O 基态原子价电子为2s 2 2p 4，所以其

17、核外 未成对电子数是2，而 Mn 基态原子价电子排布为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5， 因此核外未成对电子数较多的是Mn 。故答案为：1s22s22p 63s23p63d74s2 或Ar3d 74s2；O； Mn； （2） CO2和 CH3OH 的中心原子 C 原子的价层电子对数分别为2 和 4， 所以 CO2和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为sp 和 sp3。故答案为： sp；sp3； （3） 在 CO2低压合成甲醇反应所涉及的4 种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O CH3OH CO2H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气 体；水分

18、子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的 氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇；二氧化碳的相对分子质量比氢气 大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高， 故答案为： H2O CH3OHCO2H2；常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体， 液体的沸点高于气体；水分子中有两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中 只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇；二氧化碳的相 对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高； （4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N 原子与 3 个氧 原子形

19、成3 个 键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在键。故答案为：键、离子 键； （5）因为O2 是面心立方最密堆积方式，面对角线是 O2 半径的 4 倍，即 4r= a，解得 r=(/4) 0.420nm；MnO 也属于 NaCl 型结构，根据晶胞的结构，Mn 2+构成的是体心立方 堆积，体对角线是Mn 2+半径的 4 倍，面上相邻的两个 Mn 2+距离是此晶胞的一半，因此有 (/4) (/2) 0.448nm。 【考点】晶胞的计算；原子核外电子排布。菁优网版权所有 【专题】化学键与晶体结构。 【点评】 本题涉及核外电子排布、晶胞计算、杂化轨道等知识，侧重考查学生的分析能量 和计算能力，需要学生熟练掌握晶胞结构，具备一定的数学计算能力，难度中等。