专题6物质结构与性质提能力.docx
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专题6物质结构与性质提能力
提能力十
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•<随堂巩固
1下列推论正确的是()
A.SiH4的沸点高于CH4,可推测PH3的沸点高于NH3
B.NH4为正四面体结构,可推测PH4也为正四面体结构
C.CO2晶体是分子晶体,可推测SiO2晶体也是分子晶体
D.C2H6是碳链为直线形的非极性分子,可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子
解析:
本题考查物质结构的相关知识,通过演绎推理考查考生思维的严密性。
选项A,
由于NH3分子间存在氢键,其沸点高于PH3。
选项B,PH4与NH4结构相似,为正四面体
结构。
选项C,SiO2是原子晶体。
选项D,C3H8中3个C原子不在一条直线上,且C3H8
为极性分子。
答案:
B
2.
(1)图1为元素X的前五级电离能的数值示意图。
已知X的原子序数<20,请写出X
基态原子的核外电子排布式。
(2)A、B、C、D、E、F、G、H八种短周期元素,其单质的沸点如图2所示。
请回答:
1上述元素中,某些元素的常见单质所形成的晶体为分子晶体,这些单质分子中既含
有b键又含有n键的是(填化学式)。
2已知D、F、G三种元素的离子具有跟E相同的电子层结构,则B、C、D三种元素
的第一电离能由大到小的顺序为(用相关兀素符号表示)。
3已知H的电负性为1.5,而氯元素的电负性为3.0,二者形成的化合物极易水解,且
易升华。
据此推测该化合物的化学键类型为。
4原子序数比A小1的元素与D元素形成的化合物的空间构型为,中心原子
的杂化方式为
解析:
(1)根据图1中X的前五级电离能,从其第三电离能开始突增,因此其最外层有
两个电子,故X为Mg(注意Be原子只有4个电子,没有第五电离能),其基态原子的核外电子排布式为1s%22p63s2。
(2)根据图2中元素单质的沸点,可知A〜H为C〜Al。
①单质形成的晶体为分子晶体
的有N2、02、F2、Ne等,其中N2、。
2中既含有键又含有n键。
②B、C、D三种元素分别为N、0、F,第一电离能大小顺序为:
F>N>0(注意N、0电离能反常)。
③Al、Cl形成
的化合物为AICI3,根据其化合物的物理性质,可以推断其含有共价键。
④B和F形成的化
合物BF3为平面三角形结构,中心原子B的杂化方式为sp2。
答案:
(1)1s22s22p63s2
(2)①2、02②F>N>0
3极性共价键(或共价键,或共价键与配位键)
4平面三角形sp2
3.
(1)如图是氖元素的一种核素的表示方法。
请按该图的式样表示出中子数为28,质
量数为52的铬元素(Cr)的一种核素。
20
氢
10_2s22p6
(2)Mn、Fe两元素的部分电离能数据见下表:
丿元糸
Mn
Fe
电离能
I1
717
759
—1
/kJmol
12
1509
1561
I3
3248
2957
比较两元素的12、丨3可知,Mn2+再失去一个电子比Fe2+再失去一个电子难。
原因是
⑶下表列出了一些共价键的键长:
共价键
C—F
C—Cl
C—Br
C—I
C—C
C—Si
键长/pm
98
161
182
204
154
170
请结合相关晶体结构的知识回答下列问题:
1CF4、CCI4、CBg、CI4中C原子的杂化方式为。
2CF4、CCl4、CBr4、CI4四种物质中热稳定性最强的是,沸点最高的是
(4)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如下图所示。
面心立方晶胞
和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为。
52
Cr
答案:
⑴
24
3卩47
(2)Mn2+转化为Mn+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或
Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态)
⑶①sp3②CF4CI4
(4)2:
1
4.原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道
上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。
回答下列问题:
(1)Y2X2分子中丫原子轨道的杂化类型为,1molY2X2含有6键的数目为
⑵化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是。
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化
物的分子式是。
(4)
元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化
学式是,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物
HnWCl3,反应的化学方程式为
。
11
⑷根据晶胞示意图,Cu为4个,Cl为8X-+6X=4(个),则化学式为CuCI,其与浓盐酸发生非氧化还原反应生成HnCuCh,由于Cu显+1价,推出n=2,则反应的化学方程
式为:
2HCI(浓)+CuCI===H2CuCI3。
答案:
(1)sp杂化3mol或3X6.02X1023个
(2)NH3分子间存在氢键
(3)N20
(4)CuCICuCI+2HCI(浓)===H2CuCI3(或CuCI+2HCI(浓)===H2[CuCI3])
谣时作业
1•铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuS04溶
液常用作电解液、电镀液等。
请回答以下问题:
(1)CuS04可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________;
(2)
CuS04粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是
2.已知A、J、D、E、G是元素周期表中1〜36号元素,其原子序数依次增大。
A与另外四种元素既不在同一周期,也不在同一主族。
J和D同主族,E和G同周期;元素G是周期表中的第7列元素,E的最外层电子数与最内层电子数相同,E跟J可
形成离子化合物,其晶胞结构(其中J原子在晶胞内部)如图。
请回答下列问题:
(1)D元素一1价离子的电子排式为;
G元素原子的价电子排布式为。
(2)元素J与氮元素可以形成化合物NJa,其中N—J键的化学键类型为,根据
价层电子对互斥理论可以判断NJ3的空间构型为,NJ3分子中N原子的杂化方式为
杂化。
(3)A、J形成的化合物AJ的相对分子质量比A、D形成的化合物AD的相对分子质量
小,但AJ的沸点比AD高,其原因是
(4)从晶胞图可以得出:
E与J形成的离子化合物的化学式为
(5)含有E元素的化合物焰色反应为色,焰色反应的原理是
N2O4(I)+2N2H4(I)===3N2(g)+4H2O(g)
—i
出=—1038.7kJmol
若该反应中有4molN—H键断裂,则形成的n键有mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。
N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4晶体
内不存在
(填标号)
a.离子键b.共价键
c.配位键d.范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的
个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
a.CF4b.CH4
+
c.NH4d.H2O
解析:
本题考查了原子核外电子排布、杂化轨道理论、分子结构等知识,同时考查了
考生的观察能力和分析推理能力。
⑶肼分子中有4个N—H键,故有4molN—H键断裂
时,有1mol肼发生反应,生成1.5molN2,则形成2X1.5mol=3mol71键。
SO4—中存在配位键、共价键,N2H2+与SO:
—之间存在离子键,离子晶体中不存在范德华力。
(4)与4个
氮原子形成4个氢键,要求被嵌入微粒能提供4个氢原子,并至少存在“N…H”、
“H、“H…F”三类键中的一种,对照条件知,NH4符合此要求。
答案:
(1)2s22p3⑵N>O>C
(3)①三角锥形sp3②3③d(4)c
4.2011年3月11日日本发生了9.0级强地震。
福岛第一核电站1号机组12日下午发生氢气爆炸。
随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘—131和铯—137,碘—131
一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。
日本政府计划向核电站附近居民发放防止碘一
131辐射的药物碘片。
(1)Cs(铯)的最外层电子排布式为6s1,与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元
素A、B、C的电离能如下表:
兀素代号
A
B
C
第一电离能(kJmol)
520
496
419
那么三种元素A、B、C的元素符号分别为,
形成其单质晶体的化学键类型是。
(1)F与I同主族,BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子,二者分子中的
中心原子Be和O的杂化方式分别是、。
(3)与碘同主族的氯具有较高的活泼性,能够形成大量的含氯化合物,如金属氯化物,
非金属氯化物等。
BCla是一种非金属氯化物,该物质分子中B—Cl键的键角为。
(4)碘一131是碘单质,其晶胞结构如下图甲所示,该晶胞中含有个I2分子;
KI的晶胞结构如下图乙所示,每个K+紧邻个厂。
甲乙
解析:
⑴由铯的最外层电子排布式为6s1,可知A、B、C为第IA族,而IA族前四
周期的元素分别为H、Li、Na、K,又由提供的A、B的第一电离能的差值与B、C的第一
电离能的差值相差不大可知,A、B、C不可能有H元素,而同主族元素随着电子层数的增
加,第一电离能逐渐减小,故A、B、C分别为Li、Na、K。
(2)BeF2分子内中心原子为Be,其价电子数为2,F提供2个电子,所以Be原子的价层电子对数为2;2=2,Be原子的杂化类型为sp杂化;H2O分子的中心原子为O,其价电子数为6,H提供2个电子,所以O原子的价层电子对数为半=4,O原子杂化类型为sp3。
3亠3
(3)硼原子价电子数为3,Cl提供3个电子,硼原子的价层电子对数为于=3,因价层
电子对中没有孤对电子,故BC"为平面正三角形结构,分子中B—Cl键的键角为120°
(4)由碘晶胞可知,I2在晶胞的8个顶点和6个面上,故一个晶胞中含有4个丨2分子;
KI晶胞与NaCI晶胞结构相似,每个K+紧邻6个「。
答案:
(1)Li、Na、K金属键
(2)spsp3
(3)120°
(4)46
5•氮化硼但N)是一种重要的功能陶瓷材料。
以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可
以得到BF3和BN,如图所示:
CaF2,H?
SO4
XU
请回答下列问题:
⑴由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是:
⑴电离能不但能说明原子的失电子能力(金属性),也能通过电离能判断元素的化合价,
下表列举了C、Mg、X、Y四种元素的电离能(单位:
kJ/mol),请根据表中数据,回答有关问题:
丿元糸
第一电
离能
第二电
离能
第三电
离能
第四电
离能
第五电
离能
第六电
离能
C
1086.5
2352.6
4620.5
6222.7
37831
47277
Mg
737.7
1450.7
7732.6
10540
13630
17995
X
418.8
3052
4420
5877
7975
9590
Y
538.1
1067
1850
4819
6400
7600
1若X为第四周期的元素,其核外电子排布式为;
2根据Y的电离能数据,可以判断Y最可能的化合价为。
(2)利用C60独特的分子结构,可以将C60用作比金属及其合金更为有效的新型吸氢材料。
已知常温下较稳定的C60的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48°在80〜215C时,C60可以100%回收,并可以用来重新制备C60的氢化物。
C60分子中碳的杂化类型为;理论
上,1molC60可以吸收molH2°
(3)已知:
①N—N键的键能为159kJ/mol,N===N键的键能为456kJ/mol,NN键的键能为946kJ/mol:
②比。
与C&0具有相似的分子结构。
1N60与C60相比,分子结构相似,但原子的杂化类型不同,N60具有微弱的碱性。
则
HN60I的晶体类型为;
2有科学家预言,N60是一种高能材料,请说明其理论依据
⑷碳的常见同素异形体为金刚石和石墨(分子式可表示为Cn),氮化硼也有两种常见的结构,分别对应类似于金刚石和石墨结构[分子式可表示为但N)n],下列有关解释正确的是
A.C—C键键长与B—N键键长相等
B.C、B、N的电负性相近
C.(BN)n“分子”中,B、N原子与C原子相似,均能形成四个共价键
D.但N)n与Cn可视为等电子体
(5)
美宾夕法尼亚州立大学中国物理学家郗小星,在世界上首次
成功制成大电流硼化镁超导薄膜材料。
硼化镁在37K温度下有超导
性,作为超硬超导材料,硼化镁已成为超导材料领域中的一颗新星。
如图是硼化镁的晶胞示意图。
则硼化镁的化学式为°
解析:
(1)比较Mg与X的第一电离能可以判断,X为活泼金属,X的第一、二电离能
差异较大,故X易失去1个电子,综合判断X为K元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1oY的第一、二、三电离能的差异较小,第三、四电离能差异较大,因此Y最可
能的化合价为+3价。
(2)在C60分子中,1个C原子与周围的3个C原子形成共价键,故C原子采取sp2杂
化,形成的3个键中,有2个单键和1个双键,据此可以判断,C60中共有60=30个双键,
1molCgo与H2加成最多可以消耗30mol出。
(3)N60中,N原子可形成3个共价键,与NH3类似,且N60具有微弱的碱性,这也与NH3类似,类比NH3与HI反应的产物,可以推出HNgoI属于离子化合物,则其晶体为离子晶体。
根据N—N键、N—N键的键能,可以计算N6o~N2所放出的能量,由此可以推出N60具有很大的内能。
(4)BN中N原子有孤对电子,B有空轨道,它们之间可以形成3个普通共价键和一个配位键,BN的平均电子数与C原子相同,因此可以视为等电子体,而等电子体具有相似的结构和性质,故选CDo
(5)根据硼化镁晶体结构可以计算:
Mg的原子数为12X三+2X1=3,B为6(硼原子均
62
居于晶胞内);故硼化镁的化学式为MgB2。
答案:
(1)①1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1②+3
2
(2)sp30
(3)①离子晶体②N60可形成90个N—N键,分解生成30个NN键,每摩尔Neo分解放出30molX946kJ/mol—90molX159kJ/mol=14070kJ的能量,由此可以判断恥。
为高能材料(或N60分解放出大量的热)
(4)CD(5)MgB2
?
(3)S0:
「的立体构型是,其中S原子的杂化轨道类型是;
(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,Au原子最外层电子排布式为
;一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为;该晶体中,
原子之间的作用力是;
(5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由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,该晶体
储氢后的化学式应为。
解析:
(3)硫酸根中心原子的价层电子对为:
孤对电子数6-2X4+
2=0,成键电子对数4,所以为正四面体结构,中心原子为sp杂化;
(4)Au电子排布或类比Cu,只是电子层多两层,由于是面心立方,
11
晶胞内N(Cu)=6X-=3,N(Au)=8X=1;(5)CaF2结构如图所示,所
28
以氢原子在晶胞内有8个,可得储氢后的化学式为H8AuCu3。
答案:
(1)Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2T+2H2O
(2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO45H2O晶体,显示水合铜离子特征蓝
⑶正四面体sp*34(4)6s13:
1金属键(5)HsAuCu3
解析:
根据提示的信息可推知A为H,E、G分别为Ca、Mn;分析E、J形成的晶胞可知E、J形成的化合物化学式为EJ2,而E为Ca,故J、D位于第WA族,即J、D分别为F、Cl。
答案:
(1)1s*22s22p63s23p63d54s2
(2)共价键(或极性共价键)三角锥形sp34
(3)前者分子间存在氢键
(4)CaF2
(5)砖红激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道,以光的形式释放出
能量
3•氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是。
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被一NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
?
(2)基态B原子的电子排布式为;B和N相比,电负性较大的是
,BN中B元素的化合价为;
⑶在BF3分子中,F—B—F的键角是,B原子的杂化轨道类型为,
BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4的立体构型为;
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间化学键为
,层间作用力为;
(5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与
金刚石相当,晶胞边长为361.5pm。
立方氮化硼晶胞中含有个氮原子、
_3
个硼原子,立方氮化硼的密度是g-cm_(只要求列算式,不必计算出数值。
阿伏加
德罗常数为Na)。
解析:
本题主要考查新型陶瓷材料的制取、电子排布、杂化以及晶胞的有关计算,意
在考查考生的推理分析能力。
(1)已知反应物和主要的生成物,根据原子守恒判断出次要生
成物,写出化学方程式,配平即可。
(2)B原子核外有5个电子,其基态电子排布式为:
1s*22s22p1;BN中N的电负性较大,N为一3价,那么B就为+3价。
⑶因为BF3的空间构型为平面三角形,所以F—B—F的键角为120°(4)六方氮化硼晶体结构与石墨相似,故B、
N以共价键相结合构成分子晶体,其层间作用力是分子间作用力。
答案:
(1)B2O3+3CaF2+3H2SO4=====2BF3f+3CaSO4+3H2O
高温
B2O3+2NH3=====2BN+3H2O
(2)1s22s22p1N+3
(3)120°sp2正四面体
(4)共价键(极性共价键)分子间作用力
、25X4
(5)45***4361.5X10_103XNa
6.C60以其完美的球形结构受到科学家的高度重视,从此掀起了球形分子的研究热潮,
Si60、N60以及Si60C60等球形分子被不断制备出来。
请回答下列有关问题:
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