2017高考复习历年真题 专题二十五物质结构与性质
A卷 全国卷
原子结构与性质
1．(2013·课标全国卷Ⅰ，37，15分)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
(1)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。
(2)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以____________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献____________个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为______________。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键 键能 （kJ·mol－1）C—C 356 C—H 413 C—O 336 Si—Si 226 Si—H 318 Si—O 452 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是______________________。 ②SiH4的稳定性小于______________________。
4－(6)在硅酸盐中，SiO4四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链
CH4，更易生成氧化物，原因是
状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸
根：其中Si原子的杂化形式为____________，Si与O的原子数之比为____________，化学式为________________。
解析 硅的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，M能层有s、p、d三个能级，共9个原子轨道；
(3)立方体共有6个面，面心位置上贡献3个原子；
(4)此反应不属于氧化还原反应，产物除SiH4外，还应有MgCl2，另一生成物只能是NH3；
(5)由信息可知应从反应物、产物键能的差异角度进行分析；
(6)一个硅原子与四个氧原子相连，形成4个σ键，硅原子最外层四个电子全部参与成键，无孤电子对，为sp3杂化；①、②两个氧原子有两个结构单元
共用，如图，中间的结构单元均摊1，再加上其他2
个氧原子，一个结构单元中含有一个硅原子，3个氧原子，依据化合价可知
－2n－
一个结构单元表现的化合价为－2，即化学式为SiO23或[SiO3]n。
答案 (1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3
(4)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成
②C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键
能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
n－2－(6)sp3 1∶3 [SiO3]2n(或SiO3)
分子结构与性质
2．(2016·课标全国卷Ⅱ，37，15分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：
(1)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。
②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。
③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为________。
(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol–1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是______________。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm–3，晶胞参数a＝________nm。
解析 (1) 镍是28号元素，位于第四周期，第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能级有5个轨道，根据洪特原则，先占满5个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自
2－旋方向相反，所以未成对的电子数为2。(2) ①根据价层电子对互斥理论，SO4
的σ键电子对数等于4，孤电子对数为
6＋2－2×4
＝0，则阴离子的立体构型2
是正四面体形；②根据配位键的特点，在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是N；③氨气分子间存在氢键，分子间作用力强，所以氨的沸点高于膦(PH3)；根据价层电子对互斥理论，5－3
氨气中心原子N的σ键电子对数等于3，孤电子对数为2＝1，则中心氮原子轨道杂化类型为sp3杂化，分子为三角锥形，正负电荷重心不重叠，氨气是极性分子。(3)铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICu＞INi。(4) ①根11
据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×2＝3，镍原子的个数为8×8＝1，则铜和镍的数量比为3∶1；②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金3251m
的密度为dg·cm，根据ρ＝V，则晶胞参数a＝dN×107 nm。
A
－3
答案 (1) 1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2 (2) ①正四面体 ②配位键 N
③高于 氨气分子间可形成氢键 极性 sp3
(3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 3251(4)①3∶1 ②dN×107
A
3．(2014·课标全国卷Ⅱ，37，15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有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)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为__________________。
(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________(填化学式)。
(4)e和c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________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是______________
______________________________________________________________。 解析 依题给信息可直接判断a为氢(H)，c为氧(O)，d为硫(S) ，e为铜(Cu)，又知b的价电子层中未成对电子数有3个，且其原子序数，介于a、c之间，可确定b为氮(N)。(1)N、O、S三种元素中第一电离能最大的是N；Cu的价
层电子轨道示意图为
。(2)NH3分子呈
三角锥形，分子中N原子采取sp3杂化；分子中含有极性键和非极性键的化合物有H2O2和N2H4等。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等，其中中心原子价层电子对数为3的是HNO2和HNO3，酸根呈三角1锥结构的酸是H2SO3。(4)图1所示晶胞中e离子数＝4，c离子数＝1＋8×8＝2，则N(Cu)∶N(O)＝4∶2＝2∶1，该离子化合物的化学式为Cu2O，故铜离子的电荷为＋1。(5)5种元素形成的离子化合物中阴离子呈四面体结构，阴离
－2＋子为SO24；由题图2可知阳离子是[Cu (NH3)4(H2O)2]，化学键类型有共价
键和配位键，该离子中，H2O分子离Cu2＋较远，Cu2＋与H2O分子间的配位键比Cu2＋与NH3分子间的配位键弱，故该化合物加热时，首先失去的组分是H2O。