高考化学复习考点题型专题讲解与训练12物质结构与性质Word格式.docx
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(5)金属钛有两种同素异形体,常温下是六方堆积,高温下是体心立方堆积。
如图所示是钛晶体的一种晶胞结构,晶胞参数a=0.295nm,c=0.469nm,则该钛晶体的密度为______________g·
cm(用NA表示阿伏加德罗常数的值,列出计算式即可)。
2.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。
(1)写出As的基态原子的电子排布式________________________________________________________________________。
(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为________________,它们的氢化物沸点最高的是________。
将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO
互为等电子体,则该阴离子的化学式是________________________________________________________________________。
(3)Fe3+、Co3+与N
、CN-等可形成络合离子。
①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为________。
②[CO(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为________,其配离子中含有的化学键类型为________(填离子键、共价键、配位键),C、N、O的第一电离能最大的为________,其原因是________________________________________________________________________
(4)砷化镓晶胞结构如图。
晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为________。
已知砷化镓晶胞边长为apm,其密度为ρg·
cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为____________________(列出计算式即可)。
3.在元素周期表中,除稀有气体元素外几乎所有元素都能与氢形成氢化物。
(1)氨气是共价型氢化物。
工业上常用氨气和醋酸二氨合铜{[Cu(NH3)2]Ac}的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根简写为Ac-)。
反应方程式为[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac。
①请写出基态Cu原子的电子排布式:
②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小的排列顺序为________,理由是________________________________________________________________________
其中NH3应为________分子(填“极性”或“非极性”)。
③醋酸分子中的两个碳原子的杂化方式分别是____________。
④生成物[Cu(NH3)3CO]Ac中所含化学键类型有________(填序号)。
a.离子键 b.金属键
c.共价键d.配位键
(2)某离子型氢化物化学式为XY2,晶胞结构如图所示,其中6个Y原子()用阿拉伯数字1~6标注。
①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞的上、下面上。
则5、6号Y原子均在晶胞________(填“侧面”或“内部”)。
②根据以上信息可以推知,XY2晶体的熔、沸点________(填“>
”“=”或“<
”)固态氨的沸点。
③若该晶胞的边长为anm,密度为ρg·
cm-3,XY2的摩尔质量为Mg·
mol-1,则阿伏加德罗常数可表示为________________________________(用含a、ρ、M的代数式表示)。
(B组)
1.A、B、C、D是四种前三周期元素,且原子序数逐渐增大,这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。
请回答下列问题:
(1)D元素的基态原子的价电子排布式是:
(2)A、B、C三种元素可以形成化合物A4B2C2,它是厨房调味品之一。
1molA4B2C2中含有________molσ键,其中B原子采用的杂化方式为:
(3)元素F的原子序数是介于B和C之间的,元素B、C、F的电负性的大小顺序是:
________;
B、C、F的第一电离能的大小顺序是:
________________(由大到小,用元素符号填空)。
(4)随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成,高压技术在物质研究中发挥越来越重要的作用。
高压不仅会引发物质的相变,也会导致新类型化学键的形成。
近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。
NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Na或Cl2反应,可以形成不同组成、不同结构的晶体。
如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子,小球为钠原子),写出A、B、C对应晶体的化学式。
A________;
B________;
C________。
(5)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。
磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。
合成磷化硼的化学方程式为:
BBr3+PBr3+3H2高温,BP+6HBr。
①分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构______________、______________。
磷化硼晶体中磷原子作面心立方最密堆积,硼原子填入部分四面体空隙中。
磷化硼的晶胞示意图如图。
②已知磷化硼的晶胞参数a=478pm,计算晶体中硼原子和磷原子的最小核间距(dB-P)(写出计算式,不要求计算结果)________________________。
2.钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。
A.404.4 B.553.5
C.589.2D.670.8
E.766.5
(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是________,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________________。
K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是________________________________________________________________________。
(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I
离子。
I
离子的几何构型为________________,中心原子的杂化形式为________________________________________________________________________。
(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。
K与O间的最短距离为________nm,与K紧邻的O个数为
。
(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于________位置,O处于________位置。
3.金属互化物是指固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
(1)铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能(I2)大于锌的第二电离能,其主要原因是________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
电离能/kJ·
mol-1
I1
I2
铜
746
1958
锌
906
1733
(2)金属Na、Mg、Al的熔点由高到低的顺序是________,原因是________________________________________________________________________
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为________;
SCN-中C原子采取的杂化方式为________,SCN-的空间构型为________。
类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论推测硫氰酸(SHCN)的沸点低于异硫氰酸(NHCS)的沸点,其原因是________________________________________________________________________
(4)铜与金形成的金属互化物结构如图所示,其晶胞棱长为apm,晶胞中Cu与Au原子个数比为__________,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(
,
,0),则C原子的坐标参数为______________,该金属互化物的密度为________g·
cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
4.我国首艘国产航母的成功下水,标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。
(1)航母用钢可由低硅生铁冶炼而成。
①硅原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为______________________________。
②Fe3+比Fe2+稳定的原因是________________________________________________________________________
③FeO、NiO的晶体结构与NaCl的晶体结构相同。
其中Fe2+与Ni2+的离子半径分别为7.8×
10-2nm、6.9×
10-2nm。
则熔点FeO________(填“>
”“<
”或“=”)NiO,原因是________________________________________________________________________
(2)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
含铜废液可以利用铜萃取剂M,通过如下反应实现铜离子的富集,进行回收。
①M所含元素的电负性由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
②上述反应中断裂和生成的化学键有________(填序号)。
A.共价键B.配位键
C.金属键D.范德华力
(3)航母舰艇底部涂有含Cu2O的防腐蚀涂料。
已知Cu2O的晶胞结构如图所示。
①该晶胞结构中铜原子的配位数是________。
②已知该晶体的密度为dg·
cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该立方晶胞的参数是________pm。
1.解析:
(1)Ti为22号元素,基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2,其中s轨道上共有8个电子。
(2)由化合物中正、负化合价的代数和为0,知钛元素的化合价为+4,配体是F-。
(3)该反应涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型有sp3杂化、sp2杂化。
同一周期主族元素,从左到右元素的电负性递增,同一主族元素,自上而下元素的电负性递减,故涉及的元素中电负性最大的是Cl。
三乙基铝在O2中燃烧生成Al2O3、CO2和H2O,其中分子的立体构型是直线形的是CO2。
(4)三者都是分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。
(5)该晶胞的底面正六边形的面积S=
a2,则该晶胞的体积为
a2c=
×
(2.95×
10-8)2×
(4.69×
10-8)cm3,又该晶胞中含有的钛原子的数目为2×
+3+12×
=6,则该晶胞的质量为
g,故该钛晶体的密度为
g·
cm-3。
答案:
(1)3d24s2 8
(2)+4 F-
(3)sp2、sp3 Cl CO2
(4)TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体,而且组成和结构相似,其相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增大,因而三者的熔点和沸点依次升高
(5)
2.答案:
(1)[Ar]3d104s24p3或1s22s22p63s23p63d104s24p3
(2)N>
P>
As NH3 NO
(3)①sp ②6 共价键、配位键 N 氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子
(4)正四面体
3.解析:
(1)①铜元素为29号元素,原子核外有29个电子,所以其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
②氨水中含氢、氮、氧三种元素,同主族元素,从上至下第一电离能逐渐减小,同周期元素,从左至右第一电离能呈增大趋势,但第ⅤA族元素的2p能级因为是半充满状态,结构稳定,第一电离能反常,大于第ⅥA族元素的第一电离能,所以第一电离能从大到小的顺序为N>
O>
H;
氨分子是三角锥型结构,是极性分子。
③甲基中碳原子形成4个σ键,杂化轨道数目为4,采用sp3杂化。
④铜离子和氨分子有配位键,氨分子中有共价键,[Cu(NH3)3CO]+和Ac-之间形成离子键,所以选acd。
(2)①X在8个顶点和体心,晶胞中一共含有2个X,则由氢化物化学式XY2,可知该晶胞中含有4个Y,又1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上,则实际为2个Y原子,则5、6号Y原子均在晶胞内部。
②XY2晶体为离子晶体,固态氨为分子晶体,所以XY2晶体的熔、沸点高于固态氨的熔、沸点。
③晶胞中含有2个XY2,所以有关系式:
(a×
10-7cm)3ρg·
cm-3NAmol-1×
=Mg·
mol-1,则NA=
(1)①[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1
②N>
H 同周期元素,从左至右第一电离能呈增大趋势,但第ⅤA族元素的2p能级处于半充满状态,结构稳定,第一电离能反常,大于第ⅥA族元素 极性 ③sp3和sp2 ④acd
(2)①内部 ②>
③
1.答案:
(1)3s23p3
(2)7 sp2、sp3
(3)O>
N>
C N>
C
(4)NaCl3 Na3Cl Na2Cl
(5)①
②dB-P=
a=
478pm或dB-P=
2+
2
=
a≈207pm
2.解析:
(1)紫色光对应的辐射波长范围是400~430nm(此数据来源于物理教材人教版选修34)。
(2)基态K原子占据K、L、M、N四个能层,其中能量最高的是N能层。
N能层上为4s电子,电子云轮廓图形状为球形。
Cr的原子半径小于K且其价电子数较多,则Cr的金属键强于K,故Cr的熔、沸点较高。
(3)I
的价层电子对数为
=4,中心原子杂化轨道类型为sp3,成键电子对数为2,孤电子对数为2,故空间构型为V形。
(4)K与O间的最短距离为
0.446nm≈0.315nm;
由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心,所以与K紧邻的O原子为12个。
(5)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构,如下图,可看出K处于体心,O处于棱心。
(1)A
(2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
(3)V形 sp3 (4)0.315或
0.446 12
(5)体心 棱心
(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,Cu比Zn更容易失去一个电子,所以Cu第一电离能比Zn的小。
Cu失去第一个电子变为Cu+后,核外电子排布式为[Ar]3d10,第二个电子在3d全满轨道上,Zn失去1个电子后,核外电子排布式为[Ar]3d104s1,3d全满比4s半满能量低,结构也更稳定,所以铜的第二电离能较大。
(2)金属晶体中金属阳离子半径越小,所带电荷数越多,金属键越强。
离子半径:
Na+>
Mg2+>
Al3+,而电荷数:
Na+<
Mg2+<
Al3+,故熔点:
Al>
Mg>
Na。
(3)(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N,根据(SCN)2的结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键,单键为σ键,每个三键含有1个σ键、2个π键,1个(SCN)2分子含有5个σ键,故1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为5NA。
SCN-可能的结构为—SCN或—NCS,这两种结构都是直线形的构型,C都采取sp杂化。
异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键。
(4)晶胞中Cu原子数目为6×
=3,Au原子数目为8×
=1,晶胞质量为
g,晶胞棱长为apm=a×
10-10cm,则晶胞体积为(a×
10-10cm)3,该金属互化物的密度ρ=
g÷
10-10cm)3=
(1)Cu失去第一个电子变为Cu+后,核外电子排布为[Ar]3d10,是能量较低的稳定结构,所以铜的第二电离能较大
(2)Al>
Na 离子半径:
Al3+,金属晶体中离子半径越小,电荷数越大,金属键越强,金属晶体熔点越高
(3)5NA sp 直线形 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键
(4)3:
1
4.解析:
(1)①硅原子最外层有4个电子,价层电子数为3s23p2,其价层电子的轨道表示式为
②Fe3+的价电子排布式为3d5,处于半充满状态,而Fe2+的价电子排布式为3d6,故Fe3+比Fe2+稳定。
③两离子晶体的阴离子均为O2-,阳离子所带电荷相同,但离子半径r(Fe2+)>
r(Ni2+),故FeO的晶格能较小,熔点较低。
(2)①M中含有C、H、O、N四种元素,元素的非金属性越强,对应的电负性越大,即电负性:
C>
H。
②反应过程中断裂和生成的化学键有共价键和配位键。
(3)①由题图可知,该晶胞中黑球为Cu,白球为O,晶胞中与Cu等距离且最近的O有2个,即该晶胞中Cu原子的配位数为2。
②由均摊法可知该晶胞内含4个Cu原子,O原子数目为1+8×
1/8=2,即晶胞内含Cu2O数目为2,设该立方晶胞的参数为x,则x3·
dg·
cm-3=
144g,解得x=
cm=
1010pm。
(1)①
②Fe3+的价电子排布式为3d5,处于半充满状态,结构稳定 ③<
FeO和NiO的阴离子相同,阳离子所带电荷相同,但r(Fe2+)>
r(Ni2+),所以FeO的晶格能较小,熔点较低
(2)①O>
H ②AB (3)①2 ②
1010
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