届高考化学考前冲刺提分训练物质结构和性质答案+详解答案+解析.docx
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届高考化学考前冲刺提分训练物质结构和性质答案+详解答案+解析
——物质结构与性质
【提分训练】
1.(2019·南通七市三模)已知X、Y、Z、R都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大。
X是空气中含量最高的元素,Z基态原子核外K、L、M三层电子数之比为1∶4∶2,R基态原子的3d原子轨道上的电子数是4s原子轨道上的4倍,Y基态原子的最外层电子数等于Z、R基态原子的最外层电子数之和。
(答题时,X、Y、Z、R用所对应的元素符号表示)
(1)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为________________,写出一种与ZY
互为等电子体的分子的化学式:
____________。
(2)R3+基态核外电子排布式为_______________________________________________。
(3)化合物Z3X4熔点高达1900℃以上,硬度很大。
该物质的晶体类型是____________。
(4)Y、Z形成的某晶体其晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式为______________。
(5)R2+与过量的氨水形成的配离子的化学式为[R(NH3)6]2+,1mol[R(NH3)6]2+中含有σ键的数目为________。
解析:
根据题意X、Y、Z、R都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大。
X是空气中含量最高的元素,则X是N;Z基态原子核外K、L、M三层电子数之比为1∶4∶2,即K、L、M三层电子数分别为2、8、4,则Z为Si;R基态原子的3d原子轨道上的电子数是4s原子轨道上的4倍,即R基态核外电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2,则R为Ni;Y基态原子的最外层电子数等于Z、R基态原子的最外层电子数之和,Y原子最外层电子数为6,核电荷数介于N和Si之间,则Y为O。
(1)根据元素周期律,同周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势,但ⅤA族元素的p轨道处于半满的稳定状态,故其第一电离能大于同周期相邻元素,同主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,则X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为Si (即SiO )互为等电子体的分子的化学式为CCl4或SiF4。 (2)Ni3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。 (3)化合物Si3N4熔点高达1900℃以上,硬度很大。 该物质的晶体类型是原子晶体。 (4)根据均摊法可知,晶胞中O位于晶胞内,数目=16,Si位于顶点、面心和晶胞内,数目=8× +6× +4=8,则Si、O原子个数比为1∶2,,则该化合物的化学式为SiO2。 (5)Ni2+与过量的氨水形成的配离子的化学式为[Ni(NH3)6]2+,[Ni(NH3)6]2+中Ni与NH3形成配位键,1mol[Ni(NH3)6]2+中含有6molNi—N键,18mol的N—H键,即共含有24NA个σ键。 答案: (1)Si (2)[Ar]3d7(或1s22s22p63s23p63d7) (3)原子晶体 (4)SiO2 (5)24NA 2.(2019·无锡一模)合成氨工艺的一个重要工序是铜洗,其目的是用铜液[醋酸二氨合铜(Ⅰ)、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。 铜液吸收CO的反应方程式为CH3COO[Cu(NH3)2]+CO+NH3CH3COO[Cu(NH3)3CO]。 (1)Cu+基态核外电子排布式为________________。 (2)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为____________________。 (3)1mol[Cu(NH3)2]+中含有σ键的数目为________,CH3COO[Cu(NH3)2]中C原子轨道的杂化类型是__________________。 (4)与NH3分子互为等电子体的阴离子为________。 (5)Cu2O的晶胞结构如图所示,其中O2-的配位数是________。 解析: (1)Cu原子序数为29,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,则Cu+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。 (2)同周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势,但ⅤA族元素的p轨道处于半满的稳定状态,故其第一电离能大于同周期相邻元素,则C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。 (3)1mol[Cu(NH3)2]+中含有6molN—H键、2molCu—N键,共含有σ键的数目为8×6.02×1023,CH3COO[Cu(NH3)2]中甲基中碳发生sp3杂化,另一个碳发生sp2杂化。 (4)与NH3分子互为等电子体的阴离子为CH 。 (5)由Cu2O的晶胞结构看白球共有1+ ×8=2个,灰球全部在体内,共有4个,故白球代表O原子而灰球代表Cu原子,由图可知每个O原子的周围有4个Cu原子,配位数为4。 答案: (1)[Ar]3d10 (2)N>O>C (3)8×6.02×1023 sp3和sp2 (4)CH (5)4 3.(2019·南京、盐城一模)钴的合金及其配合物用途非常广泛。 (1)Co3+基态核外电子排布式为________________。 (2)一种Pt、Co金属间化合物可作为质子交换膜燃料电池的催化剂,其晶胞结构如图所示,该金属间化合物的化学式为________________。 (3)BNCP可用于激光起爆器等,BNCP可由HClO4、CTCN、NaNT共同反应制备。 ①ClO 的空间构型为________________(用文字描述)。 ②CTCN的化学式为[Co(NH3)4CO3]NO3,与Co(Ⅲ)形成配位键的原子是________(已知CO 的结构式为OCOO)。 ③NaNT可由H2NCHNNHCN(双聚氰胺)为原料制备。 双聚氰胺中碳原子杂化轨道类型为__________,1mol该分子中含σ键的数目为__________。 解析: (1)Co原子序数为27,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,则Co3+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。 (2)根据均摊法可知,晶胞中Co位于顶点,数目=8× ,Pt位于面心,数目=6× =3,所以Pt、Co个数比是3∶1,其化学式为Pt3Co。 (3)①ClO 的空间构型为正四面体;②在[Co(NH3)4CO3]NO3中,Co(Ⅲ)的配体是NH3和CO ,由CO 的结构式为OCOO可知C原子无孤电子对,O原子有孤电子对,因此与Co(Ⅲ)形成配位键的原子是N和O;③双聚氰胺中碳氮双键中碳发生sp2杂化,碳氮三键中碳发生sp杂化,1mol该分子中含4molN—H键、3molC—N键、1molC===N键中有1molσ键,1molC≡N键中有1molσ键,即共有σ键的数目为9NA。 答案: (1)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 (2)Pt3Co (3)①正四面体 ②N和O ③sp和sp2 9NA 4.(2019·苏锡常镇二模)高温炼铜的反应之一为2CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2。 (1)Cu+基态核外电子排布式为________________。 (2)Cu、Zn的第二电离能: I2(Cu)________(填“>”“<”或“=”)I2(Zn)。 (3)SO2分子中S原子的轨道杂化类型为________,分子的空间构型为________,与SO2互为等电子体的分子有________(写一种)。 (4)[Cu(CH3CN)4]+是非常稳定的络合离子,配体中σ键和π键个数之比为________。 (5)Fe2+、Fe3+能与CN-络合,其结构如图所示。 该离子可形成铁蓝钾盐,该钾盐的化学式为________。 解析: (1)Cu+基态的3d能级上有10个电子,核外电子排布式为[Ar]3d10。 (2)Cu的价电子排布为3d104s1、Zn的价电子排布为3d104s2,铜失去1个电子内层达到饱和,再失去一个电子比较困难,Zn失去一个电子变为3d104s1,再失去一个电子比Cu+容易,所以Cu、Zn的第二电离能大小: I2(Cu)>I2(Zn)。 (3)SO2分子中S原子价层电子对数=2+ =3,且含有1个孤电子对,根据价电子对互斥理论判断S原子的轨道杂化类型为sp2,分子的空间构型为V形,与SO2互为等电子体的分子中有3个原子,价电子数是18,为O3。 (4)[Cu(CH3CN)4]+其配离子中心原子配位体是CH3CN,所以其配位数是4,配体中σ键和π键个数之比为5∶2。 (5)晶胞中Fe2+、Fe3+处于顶点,含有4× = 个Fe2+和4× = 个Fe3+,CN-位于晶胞的棱上,含有12× =3个,Fe2+、Fe3+、CN-个数比为 ∶ ∶3=1∶1∶6,则该离子形成铁蓝钾盐的化学式为KFeFe(CN)6。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (2)> (3)sp2 V形 O3 (4)5∶2 (5)KFeFe(CN)6 5.(2019·南京二模)苯甲酸甲酯在NaBH4、ZnCl2等作用下可转化为醇,其中NaBH4转化为H3BO3: (1)Zn2+基态核外电子排布式为____________。 (4)与BH 互为等电子体的阳离子为______________(填化学式),BH 的空间构型为(用文字描述)________________。 (5)硼酸是一种层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。 1molH3BO3晶体中有________mol氢键。 解析: (1)Zn位于周期表第四周期第ⅡB族,原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2,失去4s能级的2个电子形成Zn2+,所以Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。 (2)苯环上C原子形成3个σ键,杂化轨道数目为3,亚甲基中C原子形成4个σ键,杂化轨道数目为4,分别采取sp2、sp3杂化。 (3)苯甲酸甲酯分子中8个C—H键、7个碳碳键、2个C—O键、1个C===O键,1个分子含有18个σ键,1mol苯甲酸甲酯分子中含有σ键为18mol。 (4)与BH 互为等电子体的阳离子可以用N原子、1个单位正电荷替换B原子、1个单位负电荷,与BH 互为等电子体的一种阳离子是NH ,BH 中B原子价层电子对是4,且不含孤电子对,所以其空间构型是正四面体。 (5)每个H3BO3分子形成6个氢键,每个氢键为2个H3BO3分子共用,1molH3BO3晶体中有氢键 =3mol。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (2)sp2、sp3 (3)18 (4)NH 正四面体 (5)3 6.下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶: 2Cr2O +3CH3CH2OH+16H++13H2O―→ 4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH (1)Cr3+基态核外电子排布式为______________;配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是________(填元素符号)。 (2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________;1molCH3COOH分子含有σ键的数目为________。 (3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式);H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为_______________________________。 解析: (1)Cr是24号元素,Cr原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,Cr原子由外向里失去3个电子后变为Cr3+,故Cr3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。 在配合物[Cr(H2O)6]3+中,中心原子提供空轨道,而配位原子需提供孤对电子,H2O分子中含有孤对电子的是O原子。 (2)CH3COOH中,甲基中C原子与其他原子形成4个σ键,故C原子采取sp3杂化;而羧基中C原子形成3个σ键和1个π键,故C原子采取的是sp2杂化。 CH3COOH的结构式为 ,单键均为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,故1个CH3COOH分子中含有7个σ键,因此1molCH3COOH中含有7×6.02×1023个σ键。 (3)运用电子—电荷互换法,将O原子的1个电子换作1个正电荷,则O原子换为F原子,即可写出与H2O互为等电子体的阳离子H2F+。 H2O与CH3CH2OH可形成分子间氢键,是导致H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶的主要原因。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 O (2)sp3和sp2 7NA(或7×6.02×1023) (3)H2F+ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键 7.镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。 (1)基态原子镍的价电子排布式为__________________。 (2)抗癌药奥沙利铂(又名乙二酸铂)的结构简式如图所示。 ①分子中氮原子轨道的杂化类型是________________,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________________________________________________。 ②1mol乙二酸分子中含有σ键的数目为___________________________________。 (3)碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗高磷血症。 写出与CO2 互为等电子体的一种分子的化学式: __________。 (4)镧镍合金可用于储氢,储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3,其晶体的最小重复结构单元如图所示(⊕、○、 代表储氢之后晶体中的三种微粒)。 图中 代表的微粒是________。 解析: (1)Ni是28号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,则基态原子镍的价电子排布式为3d84s2; (2)①分子中氮原子形成3个σ键、还有1对孤电子对,则分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3;C、N、O三种元素的第一电离能由大到小顺序为N>O>C;②1mol乙二酸( )分子中含有1molC—C键、2molC—O键、2molC===O键、2molO—H键,故共含有σ键的数目为7×6.02×1023; (3)与CO 互为等电子体的一种分子的化学式为SO3或BF3; (4)镧镍合金可用于储氢,储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3,根据均摊法其晶体中⊕有8× =1、○有8× +1=5、 有8× +2× =3,分别代表La、Ni、H2,故图中 代表的微粒是H2。 答案: (1)3d84s2 (2)①sp3 N>O>C ②7×6.02×1023 (3)SO3(或BF3等) (4)H2 8.锰、砷、镓及其相关化合物用途非常广泛。 (1)Mn2+基态核外电子排布式为__________。 (2)砷与镓、硒是同周期的主族元素,其第一电离能从小到大的顺序是__________。 (3)BrCH2CN可用于制备砷叶立德,BrCH2CN分子中碳原子杂化轨道类型是__________。 (4)在AlCl3存在下,将C2H2通入AsCl3可得到(ClCH===CH)2AsCl等物质,AsCl3分子的几何构型为_______,1mol(ClCH===CH)2AsCl分子中含σ键的数目为__________。 (5)GaAs是一种重要的半导体材料,按图示掺杂锰后可得稀磁性半导体材料(晶体结构不变),则该材料晶体中n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)=__________。 解析: (1)Mn是25号元素,其电子排布式为[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2,故Mn2+的电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5; (2)镓、砷、硒三种元素都是第4周期主族元素,同一周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势。 但砷元素原子4p能级是半充满状态,能量较低,第一电离能高于其同周期相邻元素,则3种元素的第一电离能从小到大顺序为Ga =4,所以是sp3杂化,分子的几何构型为三角锥形,(ClCH===CH)2AsCl分子中含9个单键和2个双键,故1mol(ClCH===CH)2AsCl分子中含σ键的数目为11×6.02×1023;(5)根据均摊法由题图可知,则该材料晶体中含7× +5× = 个Ga,1× +1× = 个Mn,4个As,故n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)= ∶ ∶4=27∶5∶32。 答案: (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2)Ga (4)三角锥形 11×6.02×1023 (5)27∶5∶32 9.室温下,[Cu(NH3)4](NO3)2与液氨混合并加入Cu可制得一种墨绿色晶体。 (1)基态Cu2+核外电子排布式是________________。 (2)墨绿色晶体的晶胞如图所示,写出该晶体的化学式: ________。 (3)不考虑空间构型,[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为__________________(用“→”标出其中的配位键)。 (4)NO 中N原子轨道的杂化类型是______________。 与NO 互为等电子体的—种分子为______(填化学式)。 (5)液氨可作制冷剂,气化时吸收大量热量的原因是____________________________。 解析: (1)Cu是29号元素,根据构造原理Cu原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,则Cu2+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。 (2)墨绿色晶体的晶胞中Cu原子个数: 12× =3,N原子个数: 8× =1,则该晶体的化学式为Cu3N。 (3)在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与NH3中N原子形成配位键,不考虑空间构型,则[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为 。 (4)NO 中的中心原子是N,含有3个σ键,孤电子对数为 =0,则N原子轨道的杂化类型为sp2杂化,NO 含有4个原子和24个价电子,与NO 互为等电子体的一种分子为SO3或BF3。 (5)NH3分子间存在氢键,气化时克服氢键,需要消耗大量能量。 答案: (1)[Ar]3d9(或1s22s22p63s23p63d9) (2)Cu3N (3) (4)sp2杂化 SO3 (5)NH3分子间存在氢键,气化时克服氢键,需要消耗大量能量 10.(2019·江苏高考)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。 以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu2O。 (1)Cu2+基态核外电子排布式为________________________________。 (2)SO 的空间构型为________(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为____________(填元素符号)。 (3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为____________;推测抗坏血酸在水中的溶解性: ____________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。 (4)一个Cu2O晶胞(如图2)中,Cu原子的数目为______________________________。 解析: (1)Cu的原子序数为29,Cu基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1,因此Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。 (2)SO 中的S原子价层电子对数= =4,因此为sp3杂化,空间构型为正四面体。 Cu2+有空轨道,OH-中的O有孤电子对,因此两者可形成配位键,即配位原子为O。 (3)碳碳双键和碳氧双键中的碳原子可形成3个σ键,这三个碳原子的轨道杂化类型为sp2,其他的碳原子形成的是4个σ键,这些碳原子的轨道杂化类型为sp3。 由抗坏血酸分子的结构简式可知,该分子中碳原子个数较少,但含有4个羟基,而羟基为亲水基团,因此抗坏血酸易溶于水。 (4)由题给图示可知,一个晶胞中白球的个数=8× +1=2;灰球的个数=4,因此白球代表的是O原子,灰球代表的是Cu原子,即Cu原子的数目为4。 答案: (1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 (2)正四面体 O (3)sp3、sp2 易溶于水 (4)4 11.(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO 和NO ,NOx也可在其他条件下被还原为N2。 (1)SO 中心原子轨道的杂化类型为________;NO 的空间构型为________________(用文字描述)。 (2)Fe2+基态核外电子排布式为_____________________________________________。 (3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=________。 (5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。 请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 解析: (1)SO 中S原子的价层电子对数= =4,因此S原子为sp3杂化。 NO 中N原子的价层电子对数= =3,因此N原子为sp2杂化,无孤对电子,因此空间构型为平面(正)三角形。 (2)Fe原子核外有26个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,失去两个电子后,Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。 (3)因为是阴离子,因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子,即NO 为O3的等电子体。 (4)N与N可形成叁键,因此有1个σ键和2个π键,即两者数目比为1∶2。 (5)[Fe(NO)(H2O)5]2+中有5个H2O和1个NO,题给图示中缺少1个H2O和1个NO,O和N提供孤对电子,根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。 答案: (1)sp3 平面(正)三角形 (2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 (3)NO (4)1∶2 (5) 12.铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。 某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 (1)Fe3+基态核外电子排布式为________________。 (2)丙酮(H3CCOCH3)分子中碳原子轨道的杂化类型是____________,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________________________。 (3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________
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