2014年高考化学物质结构与性质（选修）试题汇编解析

2014年普通高等学校招生全国统一考试化学试题分类汇编
专题十七 物质结构与性质（选修）
1、（2014•海南单科化学卷，T19-I）（6分）对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是
A．SiX4难水解 B．SiX4是共价化合物
C．NaX易水解 D．NaX的熔点一般高于SiX4
【答案】BD（6分）
【解析】A、硅的卤化物（SiX4）的水解比较强烈，如SiCl4+3H2O＝H2SiO3↓+4HCl、
SiF4+3H2O＝H2SiO3↓+4HF，A错误；B、硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成，属于共价化合物，B正确；C、钠的卤化物(NaX)属于强酸强碱盐，不发生水解，C错误；D、钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，D正确。
2. （2014•四川理综化学卷，T8）（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① ；Z所在周期中第一电离能最大的元素是 ② 。
（2）XY2－ 离子的立体构型是 ① ；R2+的水合离子中，提供孤电子对的原子是 ② 。
（3）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】
（1）①1s22s22 p4 ②Cl
（2）①V形 ②O
（3）2：1
（4）2Cu+8NH3•H2O+O2 2[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O
【解析】（1）经分析可知，X为N，Y为O,Z为Mg，R为Cu；O基态原子的电子排布式是1s22s22p4，第三周期中第一电离能最大的元素是Cl；
（2）NO2-离子的立体构型是V形,Cu2+的水合离子中提供孤电子对的原子是O；
（3）反应的离子方程式为2Cu+8NH3•H2 O+O2 2[Cu(NH3)4]2++4OH－+6H2O。
3．（2014•山东理综化学卷，T33）（12分）【化学―物质结构与性质】石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）

图甲 石墨烯结构 图乙 氧化石墨烯结构
（1）图甲中，1号C与相邻C形成 键的个数为___________。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是_________，该C与相邻C形成的键角_______（填“>”“<”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有_______（填元素符号）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为______，该材料的化学式为______。

图丙
【答案】（1） 3 （2）sp3；＜ （3）O、H （4）12；M3C60
【解析】（1）由图可知，甲中，1号C与相邻C形成3个C-C键，形成σ键的个数为3，故答案为：3；
（2）图乙中，1号C形成3个C-C及1个C-O键，C原子以sp3杂化，为四面体构型，而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，为平面结构，则图乙中C与相邻C形成的键角＜图甲中1号C与相邻C形成的键角，故答案为：sp3；＜；、
（3）水中的O电负性较强，吸引电子能力的强，易与氧化石墨烯中的O-H上的H形成氢键，氧化石墨烯中O与水中的H形成氢键，故答案为：O、H；
（4）M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M，内部有8个M，其个数为12× +8=12，C60分子位于顶点和面心，C60分子的个数为8× +6× =4，M原子和C60分子的个数比为3：1，则该材料的化学式为M3C60，故答案为：12；M3C60。
4、（2014•全国理综II化学卷，T37）[化学――选修3：物质结构与性质]（15分）周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的末成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但 次外层有18个电子。回答下列问题：
（1）a、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示图为___________.
（2）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_________；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_________（填化学式，写出两种）。
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__________:酸根呈三角锥结构的酸是___________。（填化学方式）
（4）e和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_________。
（5）这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。

该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有__________；该化合物中加热时首先失去的组分是_________，判断理由是_________。
【答案】[化学――选修3：物质结构与性质] （15分）
（1）N
（2）sp3 H2O2 N2H4
（3）HNO2 HNO3 H2SO3
（4）+1
（5）H2SO4 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
【解析】题目所给的信息“周期表前四周期的元素a、b、c、d、c，原子序数依此增大”。a的 核外电子总数与其周期数相同，说明a是H元素；b的价电子层中的末成对电子有3个，则b是N元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c是O元素；d与c同族，则d是S元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素。
（1）根据同周期元素随着核电荷数的增大，第一电离能呈现逐渐增大的趋势。但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定，同主族元素随着核电荷数的增大，第一电离能逐渐减小。N原子2p轨道为半充满状态，较稳定，所以N、S、O三种元素第一电离能较大的是N元素；e是Cu元素，Cu原子核外有29个电子，其3d、4s电子为其外围电子，所以其外围 电子排布式为3d104s1，所以Cu的价层电子轨道示意图为 ；
（2）由上述可知，a是H元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的分子式NH3，从分子构型来看。氨分子形成不等性SP3杂化，连接三个H则分子呈三角锥形，并有一个孤立sp3轨道的电子；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等；
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的阶层电子对数为3的酸是HNO2 、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3；
（4）c是O元素，e是Cu元素，根据O和Cu元素形成的晶胞结构来看，1个晶胞中O元素微粒的个数是8× +1=2，Cu元素的微粒的个数是4，所以二者的个数比是1:2，则该离子化合物的化学式是Cu2O，则Cu元素所带的电荷数是+1；
（5）根据题目中的信息可知，5种元素（H、N、O、S、Cu）形成的一种1:1型的离子化合物中，阴离子呈四面体结构，可知该阴离子是SO42―，阳离子呈轴向狭长的八面体结构，结合图2，可知该化合物的额化学式是[Cu(NH3)4(H2O)2] SO4，阳离子是[Cu(NH3)4(H2O)2]2+，则阳离子中含有共价键和配位键。
5．（2014•安徽理综化学卷，T26）（14分）Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。
（1）Na位于元素周期表第 周期第 族；S的基态原子核外有 个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为 。
（2）用“>”或“<”填空：
第一电离能离子半径熔点酸性
Si SO2- Na+ NaCl SiH2SO4 HClO4
（3）CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101KPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放出44.4KJ，该反应的热化学方程式是 。
（4）ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取。写出该反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目 。
【答案】（14分）
（1）三、IA 2 1s2s22p63s23p2
（2）< > < <
（3）4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s) △H= 177.6KJ/mol（合理答案均给分）
（4） （合理答案均给分）
【解析】（1）Na（ ）元素位于元素周期表第三周期周期第IA族；Si原子核外电子数为14，核外电子基态排布式为1s22s22p63s23p2。
（2）同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以第一电离能：S>Si；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：O2->Na+；一般来说，原子晶体（Si）的熔点高于离子晶体（NaCl）的熔点，故熔点：Si> NaCl；元素的非金属性越强，元素最高价氧化物的水化物的酸性越强，因为非金属性Cl>S，所以酸性：HClO4> H2SO4；
（3）根据热化学方程式的书写方法，可以写出该反应的热化学方程式为4CuCl(s)+O2(g)=2CuCl2(s)+2CuO(s) △H= 177.6KJ/mol；
（4）在此氧化还原反应中（Cl2+2ClO2―=2 ClO2+ 2Cl―），氧化剂是Cl2，还原剂是ClO2―，转移的电子数为2e―，所以用单线桥表示为 。
6．（2014•福建理综化学卷，T31）【化学－物质结构与性质】(13分)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如右图所示。

（1）基态硼原子的电子排布式为 。
（2）关于这两种晶体的说法，正确的是 (填序号)。
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地 软
c．两种晶体中的B－N键均为共价键
d．两种晶体均为分子晶体
（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ，其结构与石墨相似却不导电，原因是 。
（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为 。该晶体的天然矿物在青藏高原在下约300Km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 。
（5）NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1mo NH4BF4含有 mol配位键。
【答案】（13分）
（1）1s22s22p1
（2）b、c
（3）平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子
（4）sp3 高温、高压
（5）2
【解析】（1）基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1；
（2）立方相氮化硼是sp3杂化，a错误；六方相氮化硼是层状结构，层间作用力小，质地软，b正确；两种晶体均为共价键，c正确；立方相氮化硼为原子晶体，d错误。
（3）六方相氮化硼层内一个硼原子与相邻N原子空间构成平面三角形，结构与石墨相似，但B原子最外层只有3个电子，没有自由移动的电子，故不能导电。
（4）立方相氮化硼是sp3杂化，根据天热矿物在青藏高原300km的古地壳中发现，可以推出反应条件为高温高压。
（5）铵根中含有1mol配位键，BF4-含有1mol配位键，共2mol。
7、（2014•海南单科化学卷，T19-II） （14分）碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：

回答下列问题：
（1）金刚石、石墨、C60.碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_____________。
（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为____、____。
（3）C60属于____晶体，石墨属于____晶体。
（4）石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的____共价键，而石墨层内的C-C间不仅存在____共价键，还有____键。
（5）金刚石晶胞含有____个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r= ______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____ （不要求计算结果）。
【答案】（14分）
（1）同素异形体 （2分）
（2）sp3 sp2 （每空1分，共2分）
（3）分子 混合 （每空1分，共2分）
（4） （或大 或p-p ） （每空1 分，共3分）
（5）8 （1分，2分，2分，共5分）
【解析】（1）金刚石、石墨、C60.碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体；
（2）金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键（即C原子采取sp3杂化方式），构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻 的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构；
（3）C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键加合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体；
（4）在金刚石中只存在C-C之间的 键；石墨层内的C-C之间不仅存在 键，还存在 键；
（5）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4+6× +8× =8；若C原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线长度的 就是C-C键的键长，即 ，所以 ，碳原子在晶胞中的空间占有率 = 。
8、（2014•江苏单科化学卷，T21）（12分）【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。
A、[物质结构与性质]
含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
（1）Cu+基态核外电子排布式为
（2）与OH－互为等电子体的一种分子为 （填化学式）。
（3）醛基中碳原子的轨道杂化类型是 ；1mol乙醛分子中含有ó的键的数目为 。
（4）含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为 。
（5）Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如右图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。

【答案】（12分）
（1）1s22s22p63s23p63d10
（2）HF
（3）sp2 6mol或6×6.02×1023
（4）2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
（5）12
【解析】（1）Cu为29号元素，要注意3d轨道写在4s轨道的前面，同时还有就是它的3d结构，基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1 ，Cu→Cu+失去最外层的4s1，故Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，故答案为：1s22s22p63s23p63d10。
（2）等电子体是指具有相同电子数目和原子数目的分子或离子，OH―中电子数为：8+1+1=10（2个原子），所以与OH―为等电子体的分子为HF（2个原子，10个电子）；
（3）醛基的碳原子的轨道杂化类型为sp2杂化；1个CH3CHO分子结构中含6个 键（4个C―H 键，1个C―C 键和1个C=O（双键一个是 键，一个是 键） 键），故1mol乙醛中含有的 键的数目为6mol；
（4）乙醛与新制氢氧化铜的反应生成乙酸钠、氧化亚铜和水，方程式为2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH→CH3COONa+Cu2O↓+3H2O；
（5）同一层上四个角，加上下面4个面中心四个，和上面4个面对应的4个，总共12个铜晶胞中，距离铜原子最近的铜原子有12个。
9．（2014•全国理综I化学卷，T37）[化学――选修3：物质结构与性质]（15分）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：
（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态Fe原子有_______个未成对电子，Fe3+的电子排布式为_________。可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为____________。
（3）新制的Cu(OH)2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________，1mol乙醛分子中含有的 键的数目为___________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________ 。Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和定点，则该晶胞中有 个铜原子。
（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数 nm，晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 g cm-3。
【答案】（15分）
（1）X射线衍射法，
（2）4，1s22s22p63s23p63d5；血红色。
（3）sp3、sp2；6NA；形成了分子间的氢键，造成沸点升高；16。
（4）12；4×27(4.05×10-7)3NA
【解析】（1）区分晶体、非晶体的科学方法是X射线衍射法，
（2）基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d6 4s2，所以有4个未成对电子，失掉2个4s、1个3d电子形成Fe3+，其电子排布为1s22s22p63s23p63d5；形成的硫氰合铁配离子 为血红色。
（3）乙醛分子中甲基碳原子空间四面体构型，采取sp3杂化；醛基是平面结构，碳原子采取sp2杂化；CH3CHO分子中的碳碳键、4个碳氢键都是σ键，碳氧双键中有一个σ键，所以1mol乙醛分子中共有6molσ键，也就是6NA；由于乙酸分子羟基极性更强，形成了分子间的氢键，造成沸点升高；根据分摊原则，Cu2O晶胞中有8个氧原子，则应该有16个Cu原子。
（4）面心立方最密堆积的配位数为12；面心立方最密堆积的晶胞内有4个Al原子，其质量为：4×27/NAg，体积为：(4.05×10-7)3cm3,所以其密度为：4×27(4.05×10-7)3NA。
1 0、（2014•上海单科化学卷，T四）（本题共12分）合成氨工艺的一个重要工序是铜洗，其目的是用铜液[醋酸二氨合铜（Ⅰ）、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。铜液吸收CO的反应是放热反应，其反应方程式为：Cu(NH3)2Ac +CO+NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac
完成下列填空：
23．如果要提高上述反应的反应速率，可以采取的措施是______________。（选填编号）
a．减压 b．增加NH3的浓度 c．升温 d．及时移走产物
24．铜液中的氨可吸收二氧化碳，写出该反应的化学方程式。
________________________________________________________________ _______
25．简述吸收CO及铜液再生的操作步骤（注明吸收和再生的条件）
__________________________________________________________________________
26．铜液的组成元素中，短周期元素原子半径从大到小的排列顺序为_____ ____________。 其中氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是_____________________________。通过比较___________________________可判断氮、磷两种元素的非金属性强弱。
27．已知CS2与CO2分子结构相似，CS2的电子式是_______________________。 CS2熔点高于CO2，其原因是_______________________________________。
【答案】（本题共12分）
23．bc
24．2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3 (NH4)2CO3+ CO2+H2O→2 NH4HCO3
25．①低温加压下吸收CO；②然后将铜洗液转移至另一容器中；③高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用
26．C>N>O>H； ；NH3和PH3的稳定性
27． CS2和CO2都是分子晶体，CS2相对分子质量大，分子间作用力大。
【解析】23．a．减压，导致反应物的浓度降低，反应速率减慢；b．增加NH3的浓度，增大了反应物的浓度，反应速率加快；c．升温，化学反应速率加快； d．及时移走产物，降低了生成物的浓度，反应速率减慢。
24．铜液中的氨水（碱性）能与CO2发生反应，当CO2适量时发生的 反应为2NH3+CO2+H2O→(NH4)2CO3，当CO2过量时发生的反应为 (NH4)2CO3+ CO2+H2O→2 NH4HCO3；
25．由化学方程式“Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac ”以及“铜液吸收CO的反应是放热反应”可知，该反应是体积减小的放热反应，因此吸收CO最适宜的条件是低温高压，即①低温加压下吸收CO；②然后将铜洗液转移至另一容器中；③高温低压下释放CO，然后将铜洗液循环利用。
26．铜液的组成元素中属于短周期元素有C、H、O、N，根据原子半径变化规律可知，原子半径C>N>O>H；氮元素原子最外层有5个电子，根据核外电子排布的规律可知最外层排布的轨道式是 ；比较元素的非金属性强弱，我们可以通过比较元素气态氢化物低温稳定性或者元素最高价氧化物的水化物的酸性进行判断。
27．根据题目中的信息“CS2与CO2分子结构相似”，根据CO2的 电子式（ ）可以写出CS2的电子式（ ）；因为“CS2与CO2分子结构相似”，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大（分子间作用力就越强），熔沸点就越高，所以CS2的熔沸点高于CO2。