届高考化学二轮复习物质结构与性质选考专题卷.docx
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届高考化学二轮复习物质结构与性质选考专题卷
物质结构与性质(选考)
1.(2018·韶关市高三4月模拟)硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有着重要应用。
回答下列问题:
(1)N原子核外有________种不同运动状态的电子。
基态N原子中,能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________。
(2)经测定发现,N2O5固体由NO
和NO
两种离子组成,该固体中N原子杂化类型为____________;与NO
互为等电子体的微粒有____________(写出一种)。
(3)铵盐大多不稳定。
NH4F、NH4I中,较易分解的是________,原因是____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)第二周期中,第一电离能介于B元素和N元素间的元素为____________(填元素符号)。
(5)晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(见图Ⅰ),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。
则每一个此基本结构单元由________个硼原子构成;若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B),那么该结构单元有________种不同类型。
(6)硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似,B、N原子相互交替排列(见图Ⅱ),其晶胞结构如图Ⅲ所示。
设层内B—N核间距为apm,面间距为bpm,则该氮化硼晶体的密度为____________g·cm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。
答案
(1)7 哑铃形
(2)sp、sp2 SCN-、CO2、CS2、N
等中的任一种
(3)NH4F F原子半径比I原子小,H—F键比H—I键强(H—F键更易形成),F-更易夺取NH
中的H+
(4)Be、C、O
(5)12 3
(6)
(或
、或
)
解析
(1)原子核外没有两个运动状态完全相同的电子,有几个电子就有几种运动状态,N原子核外有7个电子,所以有7种不同运动状态的电子;基态N原子的电子排布式为1s22s22p3,能量由低到高,由里到外排布,则能量最高的电子所占据的原子轨道为2p轨道,呈哑铃形。
(2)NO
中N的价电子数为
=2,杂化轨道类型为sp;NO
中N的价电子数为
=3,杂化类型为sp2;含有相同原子数和相同价电子数的微粒互为等电子体,与NO
互为等电子体的微粒有SCN-、CO2、CS2、N
等。
(3)铵盐大多不稳定。
NH4F、NH4I中,较易分解的是NH4F,原因是F原子半径比I原子小,H—F键比H—I键强(H—F键更易形成),F-更易夺取NH
中的H+。
(4)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族元素原子最外层电子处于该轨道的全充满、半充满的稳定状态,所以其第一电离能大于其相邻元素,故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素。
(5)顶点数:
=12(个)(共20个面,每个面均为正三角形,有三个顶点,而每个顶点都同时属于5个面,所以有12个原子)。
(6)根据图Ⅲ可知一个晶胞中含有N原子数为4×
+2×
=2,B原子数为8×
+1=2,将一个六边形切成相等的六个,每个的底为apm=a×10-10cm,高为
=
pm,面积为6×
×a×
=
pm2=
×10-20cm2,晶胞的体积为
×10-20cm2×b×
10-10cm×2=3
a2b×10-30cm3,故密度为ρ=
g·cm-3=
g·
cm-3=
g·cm-3。
2.(2018·珠海市高三3月质检)
(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类,可通过________________方法区分晶体、非晶体和准晶体,以色列科学家丹尼尔·谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而获得了2011年诺贝尔化学奖。
基态Mn原子的电子排布式为________________。
(2)PCl3的立体构型为____________,中心原子的杂化轨道类型为________。
(3)硼的卤化物在工业中有重要作用,硼的四种卤化物的沸点如下表所示。
BF3
BCl3
BBr3
BI3
沸点/K
172
285
364
483
①四种卤化物沸点依次升高的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
②B、C、N、O四种元素第一电离能由小到大的顺序为____________。
③用BF3分子结构解释反应BF3(g)+NH4F(s)===NH4BF4(s)能够发生的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:
回答下列问题
①石墨晶体中,层内C—C键的键长为142pm,而金刚石中C—C键的键长为154pm,其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键,而石墨层内的C—C间存在________键。
②金刚石晶胞含有________个碳原子。
若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算结果)。
答案
(1)X射线衍射 [Ar]3d54s2
(2)三角锥形 sp3
(3)①分子结构相似,相对分子质量增大,分子间作用力逐渐增强 ②B (4)①σ σ、π ②8 解析 (1)锰是25号元素,基态Mn原子的电子的排布式为[Ar]3d54s2。 (2)PCl3中P原子与3个氯原子相连,含有1个孤电子对,立体构型为三角锥形,中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化。 (3)①硼的四种卤化物均为分子晶体,且分子结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,沸点依次升高。 ②同一周期,从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,但N原子的2p为半充满结构,较为稳定,第一电离能最大,B、C、N、O四种元素第一电离能由小到大的顺序为B<C<O<N。 ③BF3分子中硼原子有空轨道,F-有孤对电子,能通过配位键形成BF ,因此反应BF3(g)+NH4F(s)===NH4BF4(s)能够发生。 (4)①金刚石中碳原子以sp3杂化,形成四条杂化轨道,全部形成σ键,石墨中碳原子以sp2杂化,形成三条杂化轨道,还有一条未杂化的p轨道,三条杂化轨道形成σ键,而未杂化p轨道形成π键。 ②晶胞中顶点微粒数为: 8× =1,面心微粒数为: 6× =3,体内微粒数为4,共含有8个碳原子;晶胞内含有四个碳原子,则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同,即 a=8r,r= a;碳原子的体积为: 8× ×π×r3,晶胞体积为: a3,碳原子的空间利用率为: = = = 。 3.(2018·河南省六市高三联考)在照相底片的定影过程中,未曝光的溴化银(AgBr)常用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶解,反应生成Na3[Ag(S2O3)2];在废定影液中加入Na2S使Na3[Ag(S2O3)2]中的银转化为Ag2S,并使定影液再生。 将Ag2S在高温下转化为Ag,就达到了回收银的目的。 (1)铜、银、金在元素周期表中位于同一族相邻周期,基态银原子的最外层电子排布式为________。 (2)Na、O、S简单离子半径由大到小的顺序为__________________________________。 (3)S2O 离子结构如图所示,其中心硫原子的杂化轨道类型为________。 (4)写出AgBr溶于Na2S2O3溶液的离子反应方程式: ________________________________________________________________________。 Na3[Ag(S2O3)2]中存在的作用力有离子键、共价键、________。 (5)在空气中灼烧Ag2S生成Ag和SO2,SO2分子中硫原子的价层电子对数为__________,其分子空间构型为________。 SO2易溶于水,原因是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)现在人们已经有多种方法来测定阿伏加德罗常数,X射线衍射法就是其中的一种,通过对金晶体的X射线衍射图像的分析,可以得出金晶体的晶胞属于面心立方晶胞(与铜的晶胞相似)。 若金原子的半径为am,金的密度为ρg·cm-3,金的摩尔质量为Mg·mol-1,试通过这些数据列出计算阿伏加德罗常数的算式_____________________________________。 答案 (1)5s1 (2)S2-、O2-、Na+ (3)sp3 (4)AgBr+2S2O ===[Ag(S2O3)2]3-+Br- 配位键 (5)3 V形 根据相似相溶原理,SO2和水均为极性分子,且SO2和水反应 (6)NA= mol-1 解析 (1)铜、银、金在元素周期表中位于同一族相邻周期,基态铜原子的最外层电子排布式为4s1,则基态银原子的最外层电子排布式为5s1。 (2)电子层数越多,离子半径越大,核外电子排布相同的离子,原子序数越大,离子半径越小,则Na、O、S简单离子半径由大到小的顺序为S2-、O2-、Na+。 (3)由S2O 离子结构示意图可知,其中心硫原子形成4个σ键,则中心硫原子的杂化轨道类型为sp3。 (4)AgBr与Na2S2O3溶液反应生成Na3[Ag(S2O3)2]和NaBr,该反应的离子反应方程式为AgBr+2S2O ===[Ag(S2O3)2]3-+Br-,Na3[Ag(S2O3)2]中存在的作用力有离子键、共价键和配位键。 (5)SO2分子中硫原子的价层电子对数为2+ =3,因SO2分子中含有1个孤电子对,所以其分子空间构型为V形,因SO2和水均为极性分子,且SO2可以和水发生反应,所以SO2易溶于水。 (6)金晶体的晶胞属于面心立方晶胞,则1个晶胞中含有金原子的个数为8× +6× =4,金原子的半径为a×102cm,则金晶胞的边长为2 ×a×102cm,所以金的密度为ρ= ,解得NA= mol-1。 4.铁、钛、镍等过渡元素在工业生产和科学研究中具有重要作用,请回答下列问题。 (1)有机铁肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称叫三硝酸六尿素合铁,是一种配合物,它的中心离子Fe3+的价电子排布式为________;该配合物中N原子的杂化方式有____________________;它所含非金属元素的电负性由小到大的顺序是________________。 (2)钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”,也叫“未来金属”。 ①钛位于周期表的________区,基态Ti原子的电子占据了________个原子轨道。 ②工业上可用TiCl4(常温下呈液态)与Mg高温下反应制备钛单质,同时生成MgCl2,详细解释TiCl4熔点比MgCl2低很多的原因: _______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)镍与CO生成的配合物Ni(CO)4中,易提供孤电子对的成键原子是________(填元素名称);1molNi(CO)4中含有的σ键数目为________;写出与CO互为等电子体的一种阴离子的化学式________。 (4)镍钛记忆合金用于飞机和宇宙飞船。 已知一种镍钛合金的晶胞结构如图所示,其中Ti原子采用面心立方最密堆积方式,该合金中与Ti原子距离最近且相等的Ni原子个数为________;若合金的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞中两个钛原子间的最近距离是________pm(用含ρ和NA的计算式表示,不必化简)。 答案 (1)3d5 sp3杂化和sp2杂化 H (2)①d 12 ②TiCl4属于分子晶体,熔融时破坏分子间作用力;而MgCl2属于离子晶体,熔融时破坏离子键,分子间作用力比离子键弱得多,所以TiCl4熔点低得多 (3)碳 8NA CN-(或C ) (4)6 × ×1010 解析 (1)Fe元素为26号元素,原子核外有26个电子,所以核外电子排布式为: 1s22s22p63s23p63d64s2,铁原子失去最外层4s能级上的2个电子,然后失去3d能级上的1个电子形成Fe3+,Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,所以基态Fe3+的价电子排布式为3d5;由尿素分子的结构式H2NCONH2可知,尿素分子中N原子成3个单键,含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,N原子采取sp3杂化;NO 中含有3对价层电子对,其离子构型为平面三角形,N原子采取sp2杂化;元素非金属性越强电负性越大,故电负性: H (2)①钛位于周期表的d区,Ti原子核外电子数为22,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2,电子占据的原子轨道数为1+1+3+1+3+2+1=12个;②TiCl4属于分子晶体,熔融时破坏分子间作用力;而MgCl2属于离子晶体,熔融时破坏离子键,分子间作用力比离子键弱得多,所以TiCl4熔点低得多,工业上可用TiCl4(常温下呈液态)与Mg高温下反应制备钛单质,同时生成MgCl2。 (3)配合物Ni(CO)4的中心原子Ni与CO之间的化学键称为配位键,提供孤电子对的成键原子是碳原子;Ni(CO)4中的配离子中Ni原子和C原子之间有4个σ键,CO分子中C和O之间存在1个σ键,1个π键,1个配位键,因此4个CO有4个σ键,故1molNi(CO)4中含有8molσ键即8NA;CO分子中含有2个原子、价电子数是10,与CO互为等电子体的阴离子微粒有CN-或C 。 (4)Ti原子采用面心立方最密堆积方式,若以Ti在顶点,则合金中与Ti原子距离最近且相等的Ni原子在棱上,个数为6;利用均摊法计算,每个晶胞中含有Ti: 8× +6× =4个,Ni: 12× +1=4个,若合金的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则晶胞体积为V= = = cm3,边长为 cm,两个钛原子间的最近距离是边长的 ,为 × cm= ×1010pm。 5.(2018·苏州市高三调研)超细氧化镍(NiO)是一种功能材料,已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。 工业上常以Ni(NO3)2·6H2O和[CO(NH2)2](尿素)为原料制备。 (1)Ni2+基态核外电子排布式为________。 (2)与NO 互为等电子体的一种分子的分子式为________________。 (3)尿素分子中碳原子轨道的杂化类型为________,1mol尿素分子中含有的σ键的数目为________。 (4)C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为____________。 (5)NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,但天然的和绝大部分人工制备体都存在各种缺陷,例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷: 一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。 其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。 经测定某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6∶91,若该晶体的化学式为NixO,则x=________。 答案 (1)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8) (2)BF3、SO3等 (3)sp2 7NA (4)N>O>C (5)0.97 解析 (2)根据等电子体概念可知,原子数和价电子数分别都相等的微粒互为等电子体,NO 离子中有四个原子,价电子数为24,所以与硝酸根离子互为等电子体的一种分子为BF3、SO3、COCl2等。 (3)尿素分子的结构简式为CO(NH2)2,分子中含有碳氧双键,所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化,每个分子中含有7个σ键,所以1mol尿素中含有7molσ键。 (5)因为氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6∶91,所以镍元素的平均化合价为(6×3+91×2)/(6+91)=200/97,根据化合物中化合价代数和为零可得200/97×x=2,解得x=0.97。 6.钴的化合物在磁性材料生产、电池制造、催化剂制备等方面应用非常广泛。 (1)Co2+基态核外电子排布式为__________________________________________________。 (2)制备[Co(H2O)6]2+的反应为(NH4)2[Co(SCN)4]+6H2O===[Co(H2O)6(SCN)2]+2NH4SCN。 ①配合物[Co(H2O)6]2+中与Co2+形成配位键的原子是________(填元素符号);SCN-的空间构型为________(用文字描述)。 ②NH4SCN在180~190℃分解并制得胍(结构简式如图所示),胍分子中氮原子杂化轨道类型为____________;1mol胍中含σ键数目为________。 胍的结构简式 (3)一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂,其晶胞结构如图所示,则晶体中与每个O2-紧邻的O2-有______个(填数字)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7 (2)①O 直线形 ②sp2和sp3 8NA (3)8 解析 (1)27号元素钴,Co2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。 (2)①H2O的O原子提供孤电子对,钴离子提供空轨道,配合物[Co(H2O)6]2+中与Co2+形成配位键的是O原子;SCN-与CO2是等电子体,空间构型为直线形。 ②胍分子中氮原子形成三个单键的杂化轨道类型为sp3杂化,形成一个双键的杂化轨道类型为sp2杂化,1mol胍中含σ键数目为8NA。 (3)观察最上面的平面的中心有1个O2-,其上下两个平面中分别有4个O2-,晶体中与每个O2-紧邻的O2-有8个。 7.(2018·江苏省丹阳高级中学高三上学期期中)甲基呋喃与氨在高温下反应得到甲基吡咯: (1)Zn的基态原子核外电子排布式为____________。 (2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2+中,与Zn2+形成配位键的原子是________(填元素符号)。 (3)1mol甲基呋喃分子中含有σ键的数目为________。 (4)甲基吡咯分子中碳原子轨道的杂化轨道类型是____________。 与NH3分子互为等电子体的阳离子为________。 (5)甲基吡咯的熔、沸点高于甲基呋喃的原因是_____________________________________。 (6)锌的某种化合物晶胞结构如图所示,则构成该化合物的两种粒子个数比为________。 答案 (1)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2 (2)N和O (3)12NA (4)sp3和sp2 H3O+ (5)甲基吡咯分子间存在氢键 (6)1∶1 解析 (1)锌是30号元素,基态核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。 (2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2+中氨气分子中的氮原子提供孤对电子与锌离子形成配位键,水分子中的氧原子提供孤对电子与锌离子形成配位键。 (3)每个甲基呋喃分子中含有6个碳氢键,即为σ键,含有2个碳碳单键,2个碳氧单键,2个碳碳双键,每个单键都是1个σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,所以总共有12个σ键。 (4)甲基吡咯分子中有两类碳原子,一类碳原子形成碳碳单键,采用sp3杂化,一类碳原子形成了碳碳双键,采用sp2杂化,与氨气分子互为等电子体的物质含有四个原子且有10个电子,所以为水合氢离子。 (5)甲基呋喃的氧原子没有与氢原子形成共价键,所以无法形成分子间氢键,而甲基吡咯的氮原子和氢原子形成了共价键,可以形成分子间氢键,从而提高了熔、沸点。 (6)X原子位于晶胞的顶点和面心,所以一个晶胞中X的原子个数为8× +6× =4,晶胞中含有4个锌离子,则两种粒子个数比为4∶4=1∶1。 8.(2018·泰州中学高三12月月考)利用水热和有机溶剂等软化学方法,可合成出含有有机杂化锌、锗以及砷等金属的硒化物,且该硒化物具有离子交换、催化、吸附、半导体等性能,显示出良好的应用前景。 回答下列问题: (1)锌基态原子核外电子排布式为________________________________________________。 (2)元素锗与砷中,第一电离能较大的是________(填元素符号)。 (3)SeO 中Se原子的杂化形式为________,气态SeO3分子的立体构型为____________,与SeO3互为等电子体的一种离子为________(填离子符号)。 (4)硒化锌是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图所示(a代表Zn,b代表Se),该晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为________。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2 (2)As (3)sp3 平面三角形 CO (或NO ) (4)12 解析 (2)元素锗与砷是同一周期元素,由于As的4p为半充满状态,第一电离能较大。 (3)SeO 中Se原子的价层电子对数=3+ ×(6+2-2×3)=4,采用sp3杂化;气态SeO3中Se原子的价层电子对数=3+ ×(6-2×3)=3,采用sp2杂化,且无孤对电子,立体构型为平面三角形;与SeO3互为等电子体的一种离子为CO (或NO )。 (4)硒原子在晶胞内,该晶胞中含有硒原子数为4,该晶胞中含有锌原子数为8× +6× =4,化学式为ZnSe,且Se原子和Zn原子的配位数相等,均为4,则晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数与Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数相等,根据晶胞结构图,位于顶点的Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子位于面心,在每个晶胞中含有3× = ,而每个顶点被8个晶胞共用,则Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数为 ×8=12,因此Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为12。 9.(2018·泰州中学高三第四次模拟)TiCl3是烯烃定向聚合的催化剂、TiCl4可用于制备金属Ti。 nCH3CH===CH2 TiO2+2C+2Cl2 TiCl
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