江苏专用高考化学总复习 优编增分练高考压轴大题特训 题型六.docx
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江苏专用高考化学总复习优编增分练高考压轴大题特训题型六
题型六 物质结构与性质(选考)
1.(2018·苏州市高三调研)超细氧化镍(NiO)是一种功能材料,已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。
工业上常以Ni(NO3)2·6H2O和[CO(NH2)2](尿素)为原料制备。
(1)Ni2+基态核外电子排布式为________。
(2)与NO
互为等电子体的一种分子的分子式为________________。
(3)尿素分子中碳原子轨道的杂化类型为________,1mol尿素分子中含有的σ键的数目为________。
(4)C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为____________。
(5)NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,但天然的和绝大部分人工制备体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷:
一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。
其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。
经测定某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6∶91,若该晶体的化学式为NixO,则x=________。
答案
(1)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)
(2)BF3、SO3等 (3)sp2 7NA (4)N>O>C (5)0.97
解析
(2)根据等电子体概念可知,原子数和价电子数分别都相等的微粒互为等电子体,NO
离子中有四个原子,价电子数为24,所以与硝酸根离子互为等电子体的一种分子为BF3、SO3、COCl2等。
(3)尿素分子的结构简式为CO(NH2)2,分子中含有碳氧双键,所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化,每个分子中含有7个σ键,所以1mol尿素中含有7molσ键。
(5)因为氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6∶91,所以镍元素的平均化合价为(6×3+91×2)/(6+91)=200/97,根据化合物中化合价代数和为零可得200/97×x=2,解得x=0.97。
2.钴的化合物在磁性材料生产、电池制造、催化剂制备等方面应用非常广泛。
(1)Co2+基态核外电子排布式为__________________________________________________。
(2)制备[Co(H2O)6]2+的反应为(NH4)2[Co(SCN)4]+6H2O===[Co(H2O)6(SCN)2]+2NH4SCN。
①配合物[Co(H2O)6]2+中与Co2+形成配位键的原子是________(填元素符号);SCN-的空间构型为________(用文字描述)。
②NH4SCN在180~190℃分解并制得胍(结构简式如图所示),胍分子中氮原子杂化轨道类型为____________;1mol胍中含σ键数目为________。
胍的结构简式
(3)一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂,其晶胞结构如图所示,则晶体中与每个O2-紧邻的O2-有______个(填数字)。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7
(2)①O 直线形 ②sp2和sp3 8NA
(3)8
解析
(1)27号元素钴,Co2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。
(2)①H2O的O原子提供孤电子对,钴离子提供空轨道,配合物[Co(H2O)6]2+中与Co2+形成配位键的是O原子;SCN-与CO2是等电子体,空间构型为直线形。
②胍分子中氮原子形成三个单键的杂化轨道类型为sp3杂化,形成一个双键的杂化轨道类型为sp2杂化,1mol胍中含σ键数目为8NA。
(3)观察最上面的平面的中心有1个O2-,其上下两个平面中分别有4个O2-,晶体中与每个O2-紧邻的O2-有8个。
3.(2018·江苏省丹阳高级中学高三上学期期中)甲基呋喃与氨在高温下反应得到甲基吡咯:
(1)Zn的基态原子核外电子排布式为____________。
(2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2+中,与Zn2+形成配位键的原子是________(填元素符号)。
(3)1mol甲基呋喃分子中含有σ键的数目为________。
(4)甲基吡咯分子中碳原子轨道的杂化轨道类型是____________。
与NH3分子互为等电子体的阳离子为________。
(5)甲基吡咯的熔、沸点高于甲基呋喃的原因是_____________________________________。
(6)锌的某种化合物晶胞结构如图所示,则构成该化合物的两种粒子个数比为________。
答案
(1)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2
(2)N和O
(3)12NA
(4)sp3和sp2 H3O+
(5)甲基吡咯分子间存在氢键
(6)1∶1
解析
(1)锌是30号元素,基态核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。
(2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2+中氨气分子中的氮原子提供孤对电子与锌离子形成配位键,水分子中的氧原子提供孤对电子与锌离子形成配位键。
(3)每个甲基呋喃分子中含有6个碳氢键,即为σ键,含有2个碳碳单键,2个碳氧单键,2个碳碳双键,每个单键都是1个σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,所以总共有12个σ键。
(4)甲基吡咯分子中有两类碳原子,一类碳原子形成碳碳单键,采用sp3杂化,一类碳原子形成了碳碳双键,采用sp2杂化,与氨气分子互为等电子体的物质含有四个原子且有10个电子,所以为水合氢离子。
(5)甲基呋喃的氧原子没有与氢原子形成共价键,所以无法形成分子间氢键,而甲基吡咯的氮原子和氢原子形成了共价键,可以形成分子间氢键,从而提高了熔、沸点。
(6)X原子位于晶胞的顶点和面心,所以一个晶胞中X的原子个数为8×
+6×
=4,晶胞中含有4个锌离子,则两种粒子个数比为4∶4=1∶1。
4.(2018·泰州中学高三12月月考)利用水热和有机溶剂等软化学方法,可合成出含有有机杂化锌、锗以及砷等金属的硒化物,且该硒化物具有离子交换、催化、吸附、半导体等性能,显示出良好的应用前景。
回答下列问题:
(1)锌基态原子核外电子排布式为________________________________________________。
(2)元素锗与砷中,第一电离能较大的是________(填元素符号)。
(3)SeO
中Se原子的杂化形式为________,气态SeO3分子的立体构型为____________,与SeO3互为等电子体的一种离子为________(填离子符号)。
(4)硒化锌是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图所示(a代表Zn,b代表Se),该晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为________。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(2)As
(3)sp3 平面三角形 CO
(或NO
)
(4)12
解析
(2)元素锗与砷是同一周期元素,由于As的4p为半充满状态,第一电离能较大。
(3)SeO
中Se原子的价层电子对数=3+
×(6+2-2×3)=4,采用sp3杂化;气态SeO3中Se原子的价层电子对数=3+
×(6-2×3)=3,采用sp2杂化,且无孤对电子,立体构型为平面三角形;与SeO3互为等电子体的一种离子为CO
(或NO
)。
(4)硒原子在晶胞内,该晶胞中含有硒原子数为4,该晶胞中含有锌原子数为8×
+6×
=4,化学式为ZnSe,且Se原子和Zn原子的配位数相等,均为4,则晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数与Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数相等,根据晶胞结构图,位于顶点的Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子位于面心,在每个晶胞中含有3×
=
,而每个顶点被8个晶胞共用,则Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数为
×8=12,因此Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为12。
5.(2018·泰州中学高三第四次模拟)TiCl3是烯烃定向聚合的催化剂、TiCl4可用于制备金属Ti。
nCH3CH===CH2eq\o(――――→,\s\up7(TiCl3),\s\do5(AlC2H53))
TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
TiCl4+2Mgeq\o(=====,\s\up7(800℃),\s\do5(Ar))
Ti+2MgCl2
(1)Ti3+的基态核外电子排布式为__________________________________________________。
(2)丙烯分子中,碳原子轨道杂化类型为_______________________________________。
(3)Mg、Al、Cl第一电离能由大到小的顺序是__________________________________。
(4)写出一种由第二周期元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式________________________________________________________________________。
(5)TiCl3浓溶液中加入无水乙醚,并通入HCl至饱和,在乙醚层得到绿色的异构体,结构式分别是[Ti(H2O)6]Cl3、[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O。
1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有σ键的数目为______。
(6)钛酸锶具有超导性、热敏性及光敏性等优点,该晶体的晶胞中Sr位于晶胞的顶点,O位于晶胞的面心,Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置,据此推测,钛酸锶的化学式为________________________________________________________________。
答案
(1)[Ar]3d1或1s22s22p63s23p63d1
(2)sp2、sp3
(3)Cl>Mg>Al
(4)
(5)18NA
(6)SrTiO3
解析 (4)原子数和价电子数均相等的微粒互为等电子体,所以与CO互为等电子体的阴离子为CN-或C
,电子式分别为
。
(5)1个[Ti(H2O)6]Cl3含有12个O—H键和6个配位键,因此有18个σ键,所以1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有18molσ键。
(6)在1个晶胞内,Sr位于晶胞的顶点,Sr的个数为:
8×
=1,O位于晶胞的面心,O的个数为:
6×
=3,Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置,说明Ti原子在晶胞的内部,Ti原子的个数为:
1,所以钛酸锶的化学式为SrTiO3。
6.(2018·南京市、盐城市高三一模)通过反应
,可制备有机中间体异氰酸苯酯。
(1)Ni3+基态核外电子排布式为_________________________________________________。
(2)异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是________,1mol异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为________。
(3)Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为____________________。
(4)C2H5OH的沸点高于
,这是因为____________________________________________。
(5)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片,其晶胞结构如图所示,该合金的化学式为________。
答案
(1)[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7
(2)sp和sp2 14NA
(3)N>O>C>Na
(4)乙醇分子间存在氢键
(5)Ni3Al
解析
(2)异氰酸苯酯分子中,苯环上碳原子是sp2杂化,而—N===C===O中的碳原子是sp杂化,1mol异氰酸苯酯分子中,苯环上含有11个σ键,而—N===C===O中含有3个σ键,所以共计14molσ键,即14NA。
(4)C2H5OH在分子间可形成氢键,而
不能形成分子间氢键,所以C2H5OH的沸点高于
。
(5)根据原子均摊法,该晶胞中Al原子数=
×8=1,Ni原子数=
×6=3,所以该合金的化学式为Ni3Al。
7.(2018·淮安市高三调研)元素X、Y、Z为前四周期元素,X的基态原子核外电子有21种运动状态,元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍,Z与X、Y不在同一周期,且Z原子核外p电子比s电子多5个。
(1)X基态原子的核外电子排布式为____________。
(2)X是石油化工中重要的催化剂之一,如催化异丙苯(
)裂化生成苯和丙烯。
异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为________。
(4)XZ3易溶于水,熔点为960℃,熔融状态下能够导电,据此可判断XZ3晶体属于________(填晶体类型)。
(5)元素Ce与X同族,其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图,该化合物的化学式为________。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
(2)sp2、sp3 (3)ClO
(4)离子晶体 (5)CeO2
解析
(1)元素X、Y、Z为前四周期元素,X的基态原子核外电子有21种运动状态,为21号元素Sc元素;元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍,Y为O元素;Z与X、Y不在同一周期,且Z原子核外p电子比s电子多5个,Z为Cl元素。
(2)异丙苯
分子中苯环上的碳原子的杂化类型为sp2,侧链碳原子轨道的杂化类型为sp3。
(3)与O3分子互为等电子体的阳离子为ClO
。
(4)ScCl3易溶于水,熔点为960℃,熔融状态下能够导电,据此可判断XZ3晶体属于离子晶体。
(5)晶胞中Ce原子个数=8×
+6×
=4,O原子个数=8,该化合物的化学式为CeO2。
8.(2017·江苏省中华中学、溧水高级中学等六校联考)在5氨基四唑(
)中加入金属Ga,得到的盐是一种新型气体发生剂,常用于汽车安全气囊。
(1)基态Ga原子的电子排布式可表示为___________________________________________。
(2)5氨基四唑中所含元素的电负性由大到小的顺序为____________;在1mol5氨基四唑中含有的σ键的数目为________。
(3)叠氮酸钠(NaN3)是传统家用汽车安全气囊中使用的气体发生剂。
①叠氮酸钠(NaN3)中含有叠氮酸根离子(N
),根据等电子体原理N
的空间构型为________。
②以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料,可以生成碳氮化钛化合物。
其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如图示)顶点的氮原子,这种碳氮化钛化合物的化学式为________。
③[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键有______________(填字母)。
a.σ键b.π键
c.离子键d.配位键
答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
(2)N>C>H 9NA
(3)①直线形 ②Ti4CN3 ③ad
解析 (3)①N
与CO2互为等电子体,CO2为直线形,因此N
的空间构型为直线形;②Ti位于棱上和体心,Ti的个数为12×
+1=4,C位于顶点,个数为8×
=1,N位于面心,个数为6×
=3,因此化学式为Ti4CN3;③Ti4+与OH-、H2O之间存在配位键,OH-、H2O中存在共价键或σ键,故选项ad正确。
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