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专题20《物质结构》【母题来源】2015福建理综化学【母题题文】[化学-物质结构与性质]（13分）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是_______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.①基态Ni原子的电子排布式为_______，该元素位于元素周期表的第_____族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有___molσ键。（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________。【答案】(13分)（1）H、C、O；（2）a、d；（3）①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；VIII；②8。（4）①氢键、范德华力；②CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合力大于CH4。【试题解析】（1）元素的非金属性越强，其电负性就越大。在CH4和CO2所含的H、C、O三种元素中，元素的非金属性由强到弱的顺序是OCH，所以元素的电负性从小到大的顺序为HCO；（2）a．固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体，正确。B.在CH4分子中含有不同种非金属元素形成的C-H极性共价键，由于该分子中各个共价键空间排列对称，该分子是正四面体型的结构的分子，因此该反应是非极性分子，错误。c．CH4和CO2都是由分子构成的分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，物质的熔沸点高低与分子内的化学键的强弱无关，错误。d．CH4分子中碳原子形成的都是σ键，碳原子的杂化类型是sp3的杂化，而CO2分子中C原子与两个氧原子个形成了四个共价键，两个σ键，两个π键，碳原子的杂化类型是sp杂化，正确。故答案选a、d；（3）①28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；，该元素位于元素周期表的第四周期第VIII族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，在每个配位体中含有一个σ键，在每个配位体与中心原子之间形成一个σ键，所以1molNi(CO)4中含有8molσ键。（4）①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是分子间作用力和氢键，分子间作用力也叫范德华力。②根据表格数据可知，笼状空腔的直径是0.586nm，而CO2分子的直径是0.512nm，大于分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合力大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。【命题意图】考查元素的电负性的比较、原子核外电子排布式的书写、物质的晶体结构、化学键、物理性质的比较、配位化合物的形成及科学设想的构思等知识。【命题方向】本题考查的内容包含了选修模块“物质的结构与性质”中最基本和最重要的内容，特别是要求考生能根据物质的分子结构对其相关的性质给予合理解释，充分体现了化学的核心内涵，以及化学学科课程改革设置“物质结构与性质”选修模块的宗旨。【得分要点】元素的非金属性影响元素的电负性大小比较，要根据元素在周期表的位置及元素周期律，掌握元素的非金属性强弱比较方法进行判断。了解元素的原子杂化与形成的化合物的结构关系，掌握元素的种类与形成化学键的类别、晶体类型的关系，了解影响晶体熔沸点的因素及作用、掌握原子核外电子排布时遵循的能量最低原理、保利不相容原理和洪特规则、原子核外电子排布的能级图，正确写出原子核外电子排布式、确定元素在周期表的位置，结合微粒的直径大小和晶体结构特点分析温室气体CH4和CO2的转化和利用。掌握原子结构的基本理论和元素周期律知识是本题的关键。本题较为全面的考查了考生对物质结构的掌握情况。1．【哈尔滨市第六中学2014-2015学年度上学期期末考试】硼元素在化学中有很重要的地位，硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料、富燃料材料、复合材料等高新材料领域。（1）三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为，B原子的杂化类型为。（2）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。下图是磷化硼晶体的晶胞示意图，则磷化硼的化学式为，该晶体的晶体类型是。（3）硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3B03分子间通过氢键相连(如上图)。①硼酸分子中B最外层有个电子，1molH3B03的晶体中有mol氢键。②硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)3·H2O，它电离生成少量[B(OH)4]一和H+，则硼酸为元酸，[B(OH)4]一含有的化学键类型为。（4）H3P04的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13，硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10-4，请根据结构与性质的关系解释：①H3PO4的K1远大于K2的原因；②硝酸比亚硝酸酸性强的原因。（5）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为acm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为(用含有a的代数式表示)。在一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如图)，可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为g(氧离子的半径为1.40×10-10m，1.732)。【答案】（1）平面三角形sp2（2）BP原子晶体（3）①63②一共价键、配位键（4）第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离硝酸中N呈正5价，N—O—H中O的电子更向N偏移，容易离出氢离子（5）（2分）考点：考查物质的结构与性质，晶胞计算，酸性的判断，杂化方式的判断，化学键的判断2．【四川省石室中学2015届高三一诊模拟化学试题】(本体包括I、II两部分，共14分)【I】工业上用CO2和NH3为原料合成尿素，尿素的化学式为CO(NH2)2。尿素可用于制有机铁肥，主要代表物有三硝酸六尿素合铁(III)，化学式为[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3。（1）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是▲．（2）尿素分子中C和N原子的杂化方式分别是▲。（3）NH4+中H—N—H键角比NH3中H—N—H键角大，原因为▲．【Ⅱ】在元素用期表中，某稀有气体元素原子的最外层电子构型为4s24p6，与其同周期的A、B、C、D四种元素，它们的原子最外层电子数依次为2、2、1、7。其中A、C两元素原子的次外层电子数为8，B、D两元素原子的次外层层电子数为18．E、D两元素处于同族，且在该族元素中，E的气态氢化物的沸点量高。（4）)B元素在周期表中的位置▲；D元素的价电子排布式为▲．（5）已知B离子类似Cu2+与NH3形成配合离子，且两者配位数也相同，1mol该配离子中含有▲molσ键。（6）A元素可与E元素形成离子化合物，它的晶胞如右图所示，E离子的配位数为▲。每个A离子周围与之最近等距的A离子有▲个．（7）已知铜元素能形成多种化合物。①CuSO4·5H2O也可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下图所示。下列说法正确的是▲（填字母)．A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化B．该晶体中电负性最大的元素是OC．该晶体属于原子晶体D．该晶体中的水在不同温度下会分步失去②YBCD-12也是一种含Cu元素的化合物，化学式为YBa2Cu3O6.95。已知该化合物中各元素的化合价为：Y为+3价、Ba为+2价、O为—2价、Cu为+2价和+3价。则该化合物中+2价Cu和+3价Cu的原子个数之比为▲．【答案】（1）NOC（1分）（2）sp2、sp3（1分）；（3）NH3分子中N原子上的有一对孤对电子，孤对电子对成键电子的排斥作用大于成键电子对孤对电子的排斥作用（1分）。（4）第四周期第IIB（1分）。4s24p5（1分）;（5）16（2分）；（6）4（1分）；12（1分）；（7）B、D（2分）；2:1（1分）。考点：考查元素的推断及元素在周期表中的位置、元素的原子结构、原子的价电子排布式、原子的杂化、元素电离能的比较、微粒结构不同的原因、物质的晶体结构及晶体中元素的原子个数比例关系的知识。3．【甘肃省高台县第一中学2014年秋学期期末考试】【化学---选修3：物质结构与性质】（15分）现有前四周期六种元素X、Y、Z、E、F、G，它们的原子序数依次增大，除G外，其他五种元素都是短周期元素。X、Y、E三种元素组成的化合物是实验室常用燃料，也是一种家庭常见饮品的主要成分。取F的化合物做焰色反应实验，其焰色呈黄色，G的单质是生活中常见的一种金属，GE是黑色固体。G2E是红色固体。请回答下列问题：（1）写出基态G原子电子排布式：；Y、Z、E、F、G的第一电离能由小到大的顺序为（用元素符号表示）。（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每个原子价层电子均达到稳定结构。M分子的结构式为。1molM含键数目为。（3）根据价层电子对互斥理论（VESPR）推测：ZE2—的立体构型为，YE32—的中心原子杂化类型为。（4）Y、E、Z分别与X形成的简单化合物沸点由高到底的顺序为（用化学式表示）。（5）G晶胞结构如图所示。已知立方体的棱长为apm,G晶体密度为bg·cm-3，则阿伏加德罗常数NA=（用含a、b的代数式表示）。【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1（2分）Na＜Cu＜C＜O＜N（2分）（2）H—C≡N（2分）2×6．02×1023或2NA（2分，答“2mol”不得分）（3）V形或角形（1分）sp2（1分）（4）H2O、NH3、CH4（2分）（5）ba33010256mol-1（3分，漏写单位扣1分）考点：选修3：物质结构与性质、构造原理、价层电子互斥理论、轨道杂化理论、晶体结构