《试吧》高中全程训练计划化学课练32+物质结构与性质选修3.docx
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《试吧》高中全程训练计划化学课练32+物质结构与性质选修3
课练32 物质结构与性质(选修3)
1.卤族元素是典型的非金属元素,卤素单质及其化合物在工农业生产和生活中都有重要的用途。
请回答下列问题:
(1)下列物质性质递变规律正确的是________。
A.熔点:
CaF2 B.稳定性: HF>HI>HBr>HCl C.电负性: F>Cl>Br>I D.第一电离能: F (2)不同卤素原子之间可形成卤素互化物,如IBr、BrI3、BrF5等。 卤素互化物中的化学键类型是________。 A.离子键B.极性键 C.非极性键D.σ键和π键 (3)OF2分子的空间构型为________;BCl3分子中键角为________。 Cl2O的中心原子杂化类型为________。 (4)I2晶胞和铜晶胞相似,每个晶胞含________个碘原子。 (5)由K、M、F三种元素组成的某种晶体的晶胞结构如图所示,基态M原子的外围电子排布式为3s2。 该晶胞边长为apm,则该晶体的密度为________________________。 (用代数式表示) 2.X、Y、Z是同一周期的原子序数依次增大的三种常见元素,X、Z的基态原子核外均有2个未成对电子,X与铁形成的合金为目前用量最多的金属材料。 请回答下列问题: (1)Z元素在元素周期表中的位置是________。 铁元素基态原子的电子排布式是________。 (2)X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示,下同)。 (3)Z的最简单氢化物的空间构型为________,X与氢元素可形成一种原子个数比为1∶1且相对分子质量为26的化合物,1个该分子中存在________个σ键。 该分子中X原子的杂化方式为________。 (4)X元素形成的化合物有很多,目前由X与Y已合成一种硬度比金刚石还大的晶体,此晶体的类型为________,该晶体中微粒间的作用力是________________________________________________________________________。 (5)由X、Z两元素组成的晶体的晶胞如图所示。 1个分子周围有________个与之等距离且距离最近的分子。 3.开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。 请回答下列问题: (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。 ①Ti的基态原子外围电子排布式为________。 ②LiBH4由Li+和BH 构成,BH 的空间构型是________,BH 中B原子的杂化类型为________,LiBH4中存在的作用力有________________________________________________________________________。 ③Li和B的电负性由大到小的顺序为________________________________________________________________________。 (2)MgH2也是一种储氢材料,其晶胞结构如图所示。 已知该晶胞的体积为Vcm3,则该晶体的密度为____________________[用V、NA表示(其中NA为阿伏加德罗常数的值)]。 MgH2要密封保存,遇水会缓慢反应,反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ____________________。 (3)金属晶体中存在一种堆积方式叫面心立方最密堆积,其配位数为__________,空间利用率为________。 一种具有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构,晶胞中Cu原子处于面心位置,Au原子处于顶点位置,氢原子可进入到Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。 若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似,则该晶体储氢后的化学式为________。 4.已知肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢常用作火箭燃料,火箭部分构件采用钛合金材料。 请回答下列问题: (1)N2H4、H2O2的组成元素中第一电离能最大的是________________________________________________________________________。 (2)钛元素基态原子的核外电子排布式为________________________________________________________________________。 (3)1molN2H4分子中所含极性键的数目为________。 (4)H2O2受热易分解为H2O,H2O的空间构型为________,其中心原子的杂化轨道类型为________________________________________________________________________。 (5)H2S和H2O2的主要物理性质如表所示: 物质 熔点/K 沸点/K 水中溶解度(标准状况) H2S 187 202 每升水中溶解2.6L H2O2 272 423 以任意比互溶 造成上述物理性质差异的主要原因是________________________________________________________________________。 (6)氧化镁和氮化硼均可用作返回舱的热屏蔽材料,晶格能: 氧化镁________(填“大于”或“小于”)氧化钙。 (7)立方氮化硼的晶胞如图所示。 处于晶胞顶点的原子的配位数为________。 若晶胞边长为acm,则立方氮化硼的密度是________g·cm-3。 (只要求列出算式,设阿伏加德罗常数的值为NA) 5.元素周期表中,金属和非金属分界线附近的元素性质特殊,其单质及其化合物应用广泛,成为科学研究的热点。 请回答下列问题: (1)锗(Ge)可以作半导体材料,写出基态锗原子的电子排布式________________________________________________________________________。 (2)推测丁硅烷(Si4H10)中硅原子杂化轨道类型________;硅烷的通式为SinH2n+2,随着硅原子数增多,硅烷的沸点逐渐升高,其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)根据元素周期律推测镓、锗、砷、硒的第一电离能大小顺序________________________________________________________________________。 (4)根据价层电子对互斥理论推测AsCl3的VSEPR模型名称________,AsO 的立体构型________________________________________________________________________。 (5)钋(Po)是一种放射性金属,其晶胞的堆积模型为简单立方堆积,如图所示。 钋的摩尔质量为209g·mol-1,晶胞的密度为ρg·cm-3,则晶胞的边长(a)为________pm。 (用NA表示阿伏加德罗常数的值,用代数式表示晶胞边长) 6.A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大。 其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序数为29。 请回答下列问题: (1)F元素基态原子的核外电子排布式为________________________________________________________________________。 (2)在A、B、C三种元素中,第一电离能由小到大的顺序是________(用元素符号回答)。 (3)元素B的简单气态氢化物的沸点________(填“高于”或“低于”)元素A的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)由A、B、C形成的CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-的结构式为________。 (5)在元素A与E所形成的常见化合物中,A原子轨道的杂化类型为________。 (6)由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为________。 (7)FC在加热条件下容易转化为F2C,从原子结构的角度解释原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 1.(2016·新课标全国卷Ⅰ)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。 回答下列问题: (1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。 (2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。 从原子结构角度分析,原因是________________________。 (3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因________________________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/℃ -49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约400 (4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。 Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。 (5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为________,微粒之间存在的作用力是________________________________________________________________________。 (6)晶胞有两个基本要素: ①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。 如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为 ;C为 。 则D原子的坐标参数为________。 ②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。 已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为________g·cm-3(列出计算式即可)。 2.(2016·新课标全国卷Ⅱ)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=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·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dg·cm-3,晶胞参数a=________nm。 3.(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。 回答下列问题: (1)写出基态As原子的核外电子排布式________。 (2)根据元素周期律,原子半径Ga________As,第一电离能Ga________As。 (填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立体构型为________,其中As的杂化轨道类型为________。 (4)GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是 ________________________________________________________________________。 (5) GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。 该晶体的类型为________,Ga与As以________键键合。 Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。 4.(2017·潍坊模拟)现有8种元素,其中A、B、C、D、E、F为短周期主族元素,G、H为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。 请根据下列相关信息回答问题: A元素的核外电子数和电子层数相等,也是宇宙中最丰富的元素;B元素原子的最外层电子数是最内层电子数的2倍;C元素原子的核外p电子数比s电子数少1;D原子的第一至第四电离能分别是: I1=578kJ·mol-1、I2=1817kJ·mol-1、I3=2745kJ·mol-1、I4=11575kJ·mol1;E原子核外所有p轨道全满或半满;F元素的主族序数与周期序数的差值为4;G是前四周期中电负性最小的元素;H在周期表的第12列。 (1)已知CA5为离子化合物,写出其电子式________________________________________________________________________。 (2)A、B、C三种元素可以形成原子个数比为1∶1∶1的三原子分子,该分子中σ键和π键的个数比为________________________________________________________________________。 (3)画出D基态原子的核外电子排布图________________________________________________________________________。 (4)C与A形成的简单化合物的沸点高于E与A形成的简单化合物,其原因是________________________________________________________________________。 (5)EF3中心原子的杂化方式为________________________________________________________________________; 用价层电子对互斥理论推测其空间构型为________。 (6)检验G元素的方法是________;请用原子结构的知识解释可用此方法的原因________________________________________________________________________。 (7)H与硫元素形成的化合物HS的晶体结构如图所示,其晶胞边长为xpm,则HS晶体的密度为________(列式即可,阿伏加德罗常数用NA表示)g·cm-3;a与b之间的距离为________(用含x的式子表示)pm。 5.(2017·南昌模拟)现有A、X、Y、Z、W五种元素,它们的原子序数依次增大。 A原子的核外电子总数与其周期数相同;X基态原子的L电子层中有3个未成对电子;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子;W基态原子的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子。 请回答下列问题: (1)这五种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________,W位于周期表的________(填“s”或“p”或“d”或“ds”)区。 (2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连,请根据等电子原理,写出X2Y的电子式: ________,其中心原子的杂化轨道类型是________,1molX2Y含有的π键数目为 。 (3)W可以形成配合物。 A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,该阴离子的化学式为________;其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示),该阳离子的化学式为____________;该化合物加热时首先失去的组分是________,判断理由是________。 (4)W、X形成某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显-3价),则其化学式为________。 设阿伏加德罗常数为NA,距离最近的两个W的核间距为acm,则该晶体的密度为________g·cm-3。 (用含a和NA的代数式表示) 课练32 物质结构与性质(选修3) 基础练 1.解析 (1)卤化钙都是离子化合物,离子半径越大,熔点越低,故熔点: CaF2>CaCl2>CaBr2>CaI2,A项错误;卤代氢的稳定性与共价键强弱有关,氟、氯、溴、碘与氢形成共价键的键能由大到小,所以,稳定性顺序为HF>HCl>HBr>HI,B项错误;同主族元素从上到下电负性逐渐减小,C项正确,同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小,D项错误。 故本题选C。 (2)卤素互化物属于共价化合物,只存在极性键,且只存在单键。 故本题选B。 (3)OF2分子的中心原子是氧原子,价层电子对数为4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,OF2分子的空间构型为V形;同理,Cl2O分子中氧原子的杂化类型为sp3。 BCl3分子的中心原子为硼原子,价层电子对数为3,孤电子对数为0,它是平面三角形结构,键角为120°。 (4)铜晶胞为面心立方结构,则I2晶胞含有4个I2分子,即8个碘原子。 (5)M为Mg,1个该晶胞含K: 1个,含F: 3个,含Mg: 1个。 化学式为KMgF3,Mr(KMgF3)=39+24+19×3=120,该晶胞体积V=(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3,故ρ= ≈ g·cm-3。 答案 (1)C (2)B (3)V形 120° sp3 (4)8 (5) g·cm-3 2.解析 (1)X、Y、Z是同一周期的原子序数依次增大的三种常见元素,X、Z的基态原子核外均有2个未成对电子,X与铁形成的合金为目前用量最多的金属材料,则X为C,Y、Z分别为N、O。 (2)同一周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但N原子2p轨道半充满,第一电离能较高。 (3)H2O的空间构型为V形。 1个C2H2分子中碳氢之间形成2个σ键,碳碳之间形成一个σ键,碳原子采用sp杂化。 (4)C与N合成的晶体的硬度比金刚石还大,说明该晶体是原子晶体,微粒间的作用力是共价键。 (5)CO2晶体中1个CO2分子周围等距离且距离最近的CO2分子有12个。 答案 (1)第二周期第ⅥA族 1s22s22p63s23p63d64s2 (2)N>O>C (3)V形 3 sp (4)原子晶体 共价键 (5)12 3.解析 (1)①Ti的原子序数为22,原子核外有22个电子,其3d、4s能级电子为其价电子,根据原子核外电子排布规律知,其价层电子排布式为3d24s2。 ②BH 中B原子价层电子对数为4,且不含孤电子对,所以BH 的空间构型是正四面体,B原子采用sp3杂化。 Li+和BH 之间存在离子键,硼原子和氢原子之间存在共价键、配位键。 ③Li和B的电负性由大到小的顺序为B>Li。 (2)该晶胞中含Mg的个数为8× +1=2,含H的个数为2+4× =4,相当于含有2个“MgH2”,故该晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3。 MgH2和水反应生成氢氧化镁和氢气,化学方程式为MgH2+2H2O===Mg(OH)2+2H2↑。 (3)金属晶体中存在一种堆积方式叫面心立方最密堆积,其配位数为12,空间利用率为74%。 该晶胞中Au原子个数为8× =1,Cu原子个数为6× =3,氢原子可进入到Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中,H原子应位于晶胞内部,氢原子相当于CaF2晶胞中的F-,所以晶胞中应含有8个H,该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。 答案 (1)①3d24s2 ②正四面体 sp3 离子键、共价键和配位键 ③B>Li (2) g·cm-3 MgH2+2H2O===Mg(OH)2+2H2↑ (3)12 74% Cu3AuH8 4.解析 (1)N2H4、H2O2中共含有N、H、O三种元素,由于N原子2p轨道上的电子处于半充满状态,所以第一电离能最大。 (2)Ti的原子核外有22个电子,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。 (3)1molN2H4中含有4mol极性键,数目约为2.41×1024。 (4)水分子的中心原子为O,与氢原子形成两个σ键,有两个孤电子对,采取sp3杂化,H2O的空间构型为V形。 (5)H2S和H2O2都属于分子晶体,且二者相对分子质量相同,应从是否存在氢键的角度考虑二者的熔沸点及溶解度的不同。 (6)氧化镁和氧化钙都是离子晶体,且阴、阳离子所带电荷数相同,但Mg2+半径小于Ca2+,故MgO的晶格能大。 (7)距晶胞顶点上的N原子最近的B原子有4个,故晶胞顶点上的N原子的配位数为4。 根据“均摊法”,一个氮化硼晶胞中含有N原子数为4,B原子数为4,1个立方氮化硼晶胞的质量为 g,体积为a3cm3,则密度为 g·cm-3。 答案 (1)N (2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 (3)2.41×1024 (4)V形 sp3 (5)H2O2分子之间存在氢键,所以H2O2的熔、沸点高于H2S,H2O2与H2O分子之间也形成氢键,故H2O2在水中的溶解度大于H2S (6)大于 (7)4 5.解析 (1)锗的原子序数为32,基态锗原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2。 (2)丁硅烷类似丁烷,每个硅原子形成4个单键,硅原子发生sp3杂化。 硅烷相对分子质量随硅原子的增多而增大,硅烷分子之间作用力增大,硅烷沸点升高。 (3)在元素周期表中,同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,外围电子达到半充满和全充满时稳定,第一电离能急增,所以砷的第一电离能大于硒的第一电离能。 (4)AsCl3分子中砷原子有4个价电子对,其中3个成键电子对、1个孤电子对,VSEPR模型为四面体;AsO 中
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