高考化学复习高考非选择题专项练：物质结构综合题A(17页,含解析)
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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X的基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相X等Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的三Y倍Z Z的基态原子价电子排布为ns n-1W的单质是一种常见的红色金属,在潮湿的空气中易W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[用I1(元素符号)表示];Y的氢化物在同族的氢化物中沸点反常,其原因是。
(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1∶2∶3,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)4 ⅠB 1 (2)I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na)H2O分子间存在氢键(3)(4)乙醇C+H2O HC+OH-(或C2+H2O HC2+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)s n(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1∶2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) ΔH=-566.0 kJ·mol-1D(s)+B2(g)DB2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-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ⅠA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+),非金属性O>S,因此简单氢化物稳定性H2O>H2S。
(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)ΔH=-270.0 kJ·mol-1答案:(1)3 ⅠA 1s22s22p63s23p4(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) ΔH=-270.0 kJ·mol-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,其相关信息见下表:元素相关信息X X的基态原子核外的三个能级上电子数相等Y与X同周期,Y基态原子p能级的成对电子数Y与未成对电子数相等Z的单质是一种银白色活泼金属,在空气中燃Z烧后生成淡黄色的固体向含W2+的溶液中滴加强碱,其白色氢氧化物在W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) ΔH=-15.73 kJ·mol-1W3Y4(s)+XY(g)3WY(s)+XY2(g) ΔH=+640.4kJ·mol-1则反应W2Y3(s)+XY(g)2WY(s)+XY2(g)的ΔH= 。
【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Ⅷ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:6Na+6H2O+2Fe3+6Na++3H2↑+2Fe(OH)3↓(4)根据盖斯定律ΔH=(-15.73 kJ·mol-1+640.4 kJ·mol-1×2)÷3=+421.69 kJ·mol-1答案:(1)4 Ⅷ 2(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 kJ·mol-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X X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代Y Y基态原子的s轨道电子与p轨道电子数相等Z Z的单核离子是所在周期中半径最小的W的单质被誉为“信息革命的催化剂”,常用作半导W体材料T有多种化合物,其白色氢氧化物在空气中会迅速变T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190.0 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8～14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O>C>Al,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O<C<Al。
(2)Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6,铁与水蒸气反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑。
用碳制备硅的反应是SiO2+2C Si+2CO↑。
(3)C2H2与H2O2沸点较高的是H2O2,因为H2O2分子间存在氢键。
(4)4 g SiH4燃烧放热190.0 kJ,则1 mol SiH4燃烧放热190.0 kJ×32÷4=1 520.0 kJ,热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=-1 520.0 kJ·mol-1。
答案:(1)O>C>Al O<C<Al(2)[Ar]3d63Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑SiO2+2C Si + 2CO↑(3)H2O2H2O2分子间存在氢键(4)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1 520.0 kJ·mol-1【易错提醒】本题的SiO2+2C Si +2CO↑反应易写为SiO2+C Si+CO2↑;Fe2+的电子排布式容易写为[Ar]3d44s2;H2O2分子间存在氢键容易答成H2O2分子中存在氢键。
