人教版高中化学选修3选3综合练习Word格式.docx
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解析
(1)基态Fe原子核外有26个电子,每个电子的运动状态均不相同,故基态Fe原子核外有26种运动状态不相同的电子;
基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5,其价电子排布图为
。
(2)NaH是离子化合物,由Na+和H-构成,其电子式为Na+[
H]-。
NaOH由Na+和OH-构成,其中OH-含有极性键(O—H键),故1molNaOH含有的σ键数目为NA。
OH-中O原子形成1个σ键,且O原子有3对孤对电子,故O原子采取sp3杂化。
Fe3+与SCN-形成配合物的反应为典型的可逆反应,说明生成的配合物稳定性较弱,易分解生成Fe3+、SCN-,据此推知配位原子的配位能力较弱。
(3)NaH和NaOH均由离子构成,均属于离子晶体;
离子晶体的熔点与晶格能的大小有关,晶格能越大,晶体的熔点越高,而晶格能的大小与离子半径、所带电荷数有关。
H-的半径小于OH-的半径,则NaH的晶格能大于NaOH,因此NaH的熔点高于NaOH的熔点。
(4)某单质铁的晶体为体心立方堆积,则Fe原子的配位数为8;
每个晶胞中含有Fe原子个数为1+8×
=2,结合球体的体积公式“V=
πr3”可知,2个Fe原子的总体积为
πr3(Fe);
设晶胞的棱长为a,由[4r(Fe)]2=3a2可得a=
,则晶胞的体积为
3,故单质铁的原子空间利用率为
=
2.[2017·
湖北襄阳调研]图1是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序,其中c、d均是热和电的良导体。
回答下列问题(需要用到元素符号或分子式的,请用相应元素的元素符号或分子式作答):
图1
(1)a与b对应的元素可形成10电子中性分子X,写出带一个单位正电荷的1个X的等电子体________。
将X溶于水后的溶液滴入到CuSO4溶液中至过量,再加入适量乙醇,可析出一种深蓝色晶体,其化学式为__________________________________。
(2)元素c位于元素周期表的____________区,d原子次外层有____________对自旋相反的电子,c、d单质的晶体堆积方式类型分别是________、________。
A.简单立方堆积B.体心立方堆积
C.六方最密堆积D.面心立方最密堆积
(3)d的一种氯化物为白色立方结晶,熔点430℃,沸点1490℃,其熔融态导电性差,晶胞结构如图2。
该氯化物固体属于______晶体,其中氯原子的配位数为________。
图2
(4)e元素与氧可形成如图3中A所示的正四面体离子eO
,其中e在正四面体的体心,eO
四面体通过共用顶角氧离子可形成B,则B的化学式为________。
图3
(5)单质a、f对应的元素以1∶1的原子个数比形成的分子(相同条件下对H2的相对密度为39)中含__________个σ键和____________个π键,其中f原子的杂化轨道类型为____________________。
答案
(1)H3O+ [Cu(NH3)4]SO4·
H2O
(2)s 9 B D
(3)分子 4
(4)Si3O
(5)12 1 sp2杂化
解析 根据c、d均是热和电的良导体,且d的熔点高于c,确定c是Na,d是Cu。
根据熔点高低可判断a是H2,b是N2,e是Si,f是金刚石。
(1)a与b对应的关系为H与N,形成的10电子中性分子X是NH3,与NH3互为等电子体的带一个单位正电荷的是H3O+。
NH3与Cu2+可形成配位键,故深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·
H2O。
(2)Na位于第三周期ⅠA族,位于s区,Cu原子的M层有9个轨道,均充满电子,故有9对自旋相反的电子,钠单质采用体心立方堆积,铜单质采用面心立方最密堆积。
(3)根据这种氯化物熔、沸点较低、熔融态导电性差确定其应为分子晶体,其中与氯原子相连的Cu原子有4个,故配位数为4。
(4)B中含有3个Si原子和9个O原子,根据化合价可判断其化学式为Si3O
(5)该分子的相对分子质量=39×
2=78,则分子式为C6H6,分子中含有6个C—Cσ键和6个C—Hσ键,形成一个大π键,C原子采用sp2杂化。
3.物质的结构决定物质的性质。
请回答下列涉及物质结构和性质的问题:
(1)第二周期中,元素的第一电离能处于B与N之间的元素有________种。
(2)某元素位于第四周期第Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为____________。
(3)乙烯酮(CH2===C===O)是一种重要的有机中间体,可用CH3COOH在(C2H5O)3P===O存在下加热脱H2O得到。
乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是______________,1mol(C2H5O)3P===O分子中含有的σ键与π键的数目比为______________。
(4)已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如下:
物质
氢键/X—H…Y
键能/kJ·
mol-1
(HF)n
F—H…F
28.1
冰
O—H…O
18.8
(NH3)n
N—H…N
5.4
解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因______________。
(5)碳化硅的结构与金刚石类似(如图所示),其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。
碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有______个,与碳原子等距离最近的碳原子有________个。
已知碳化硅晶胞边长为apm,则碳化硅的密度为________g·
cm-3。
答案
(1)3
(2)3d84s2
(3)sp2和sp 25∶1
(4)单个氢键的键能是(HF)n>
冰>
(NH3)n,而平均每个分子含氢键数:
冰中2个,(HF)n和(NH3)n只有1个,汽化时要克服的氢键的总键能是冰>
(HF)n>
(5)4 12
解析
(1)同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,即半充满的N原子和全充满的Be原子第一电离能要比同周期相邻元素的原子高,故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O3种元素。
(2)某元素位于第四周期第Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,C原子的未成对电子数为2,则该元素为Ni,价层电子排布式为3d84s2。
(3)在CH2===C===O中,左端碳原子形成一个π键,为sp2杂化,中间位置碳原子形成两个π键,为sp杂化;
单键全是σ键,双键有一个σ键,1mol(C2H5O)3P===O分子中含有的σ键的数目为25NA,π键的数目为NA,则σ键与π键的数目比为25∶1。
(NH3)n。
(5)碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个,与碳原子等距离最近的碳原子有12个。
该晶胞中含有的碳原子个数为8×
1/8+6×
1/2=4,硅原子个数为4,则根据公式a3×
10-30×
ρ×
NA=4×
40g·
mol-1,得ρ=
g·
4.黑火药是我国古代的四大发明之一。
黑火药爆炸时发生的反应为2KNO3+S+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。
回答下列问题:
(1)基态钾原子的核外电子排布式为____________,第一电离能:
K________(填“>
”或“<
”)Na。
(2)NO
的空间构型为________。
(3)固态硫易溶于CS2,熔点为112℃,沸点为444.8℃。
其分子结构为
,S8中硫原子的杂化轨道类型是________,S8分子中至多有________个硫原子处于同一平面。
(4)N2分子中σ键与π键的个数比为________,N2的沸点比CO的沸点________(填“高”或“低”)。
(5)K2S的晶胞结构如图所示。
其中K+的配位数为________,S2-的配位数为________;
若晶胞中距离最近的两个S2-核间距为acm,则K2S晶体的密度为____________g·
cm-3(列出计算式,不必计算出结果)。
答案
(1)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 <
(2)平面正三角形
(3)sp3 4
(4)1∶2 低
(5)4 8
解析
(1)基态K原子核外有19个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。
同主族元素的第一电离能随原子核外电子层数的增多而逐渐减小,故K的第一电离能小于Na。
中N原子形成3个N—O键,且不含孤对电子,则N原子采取sp2杂化,故NO
的空间构型为平面正三角形。
(3)由S8分子结构可知,每个S原子形成2个S—S键,且含有2对孤对电子,则S原子的杂化轨道类型为sp3杂化,S8分子中至多有4个硫原子处于同一平面。
(4)N2分子的结构式为N≡N,每个N2分子中含有1个σ键和2个π键,故σ键和π键的个数比为1∶2。
N2和CO都是分子晶体,其熔、沸点主要受分子间作用力影响,在相对分子质量相同的情况下,分子的极性对其熔、沸点产生影响,CO分子的极性使其分子间作用力略大,故N2的沸点低于CO。
(5)K2S晶胞中,每个K+周围等距离且最近的S2-有4个,则K+的配位数为4。
每个S2-周围等距离且最近的K+有8个,则S2-的配位数为8。
晶胞中距离最近的两个S2-核间距为acm,为每个面对角线长度的
,则晶胞的棱长为
acm,故K2S晶体的密度为ρ=
5.原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。
自然界中存在多种A的化合物,B原子核外电子有6种不同的运动状态,B与C可形成正四面体形分子,D的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子。
请回答下列问题:
(1)这四种元素中,电负性最大的元素的基态原子的价电子排布图为____________。
(2)A与B形成的化合物B2A2中含有的σ键、π键的数目之比为________。
(3)B元素可形成多种单质,一种晶体结构如图甲所示,其原子的杂化类型为________;
另一种的晶胞如图乙所示,该晶胞的空间利用率为________(保留两位有效数字,
=1.732)。
(4)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水,首先形成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液。
写出沉淀溶解的离子方程式:
___________________________________________________
__________________________________________________________。
(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞,该晶胞“实际”拥有的D原子数目为________。
其晶体的堆积模型为____________。
此晶胞中的棱长为acm,D的相对原子质量为M,密度为ρg·
cm-3,则阿伏加德罗常数可表示为________mol-1(用含M、a、ρ的代数式表示)。
答案
(1)
(2)3∶2
(3)sp2 34%
(4)Cu(OH)2+4NH3·
H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
(5)4 面心立方最密堆积
解析 A为第一周期元素,且自然界中存在多种A的化合物,则A为氢元素;
B原子核外电子有6种不同的运动状态,即核外有6个电子,则B为碳元素;
D的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子,D原子外围电子排布式为3d104s1,则D为铜元素;
结合原子序数大小顺序可知,C只能处于第三周期,B与C可形成正四面体形分子,则C为氯元素。
(1)四种元素中电负性最大的是Cl元素,其基态原子的价电子数为7,其基态原子的价电子排布图为
(2)H与C形成的化合物B2A2为C2H2,其结构式是H—C≡C—H,C2H2分子中含有3个σ键、2个π键,则σ键、π键数目之比为3∶2。
(3)图甲是石墨的层状晶体结构,每个C原子与另外3个C原子相连,则C原子采取sp2杂化;
图乙是金刚石的晶胞结构,晶胞含8个碳原子,若晶胞参数为acm,C原子半径为rcm,体对角线的长度为4个碳原子的直径,则有:
8r=
a,该晶胞的空间利用率为
×
100%=
100%≈34%。
(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞,该晶胞“实际”拥有的D原子数为8×
+6×
=4。
晶体的堆积模型为面心立方最密堆积。
cm-3,则有ρ=
cm-3,故阿伏加德罗常数可表示为NA=
mol-1。
6.[2017·
湖北八校联考]磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有生理上的化学反应。
(1)基态P原子的核外电子排布式为____________,有________个未成对电子。
(2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的立体构型为________,其键角为________,推测其在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。
(3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°
和107°
,试分析PH3的键角小于NH3的原因___________________________________________________________
(4)常温下PCl5是一种白色晶体,其立方晶系晶体结构模型如图甲所示,由A、B两种微粒构成。
将其加热至148℃熔化,形成一种能导电的熔体。
已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体,则A为__________,其中心原子杂化轨道类型为____________,B为____________。
(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,图乙为其立方晶胞,其中的每个原子均满足8电子稳定结构,试判断其熔点________(填“高于”或“低于”)金刚石熔点。
答案
(1)1s22s22p63s23p3 3
(2)正四面体形 60°
大于
(3)电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小,成键电子对之间的排斥力增大,键角变大
(4)PCl
sp3 PCl
(5)低于
解析
(1)基态P原子核外有15个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,有3个未成对电子。
(2)P4为正四面体结构,其键角为60°
,P4为非极性分子,根据“相似相溶”原理,P4易溶于非极性溶剂CS2,难溶于极性溶剂H2O。
(4)根据题意可知,PCl5为离子晶体,则晶体中存在阴、阳离子,A与CCl4互为等电子体,则A为PCl
,根据价电子对互斥理论,其采用sp3杂化,B与SF6互为等电子体,则B为PCl
(5)BP与金刚石都是原子晶体,由于C—C键的键长比B—P键短,则C—C键的键能更大,故金刚石的熔点高于BP。
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