1、1专题突破练 16 物质结构与性质(选考)非选择题(本题包括 6个小题,共 100分)1.(2018山东烟台高三诊断性测试)(16 分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:(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 S 互为等电子体,则该阴离子的化学式为 。 2-4(3)Fe3+、Co 3+与 、CN -等可形成络合离子。-3K 3Fe(CN)6可用于检验 Fe2+,配体 CN-中碳原子杂化轨
2、道类型为 。 Co(N 3)(NH3)5SO4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”或“配位键”),C、N、O 的第一电离能最大的为 ,其原因是 。 (4)砷化镓晶胞结构如下图。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 a pm,其密度为 gcm-3,则阿伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d 104s24p3(2)NPAs NH 3 N 3-4(3)sp 6 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)
3、正四面体 4145310-302解析 (1)As的原子序数为 33,由构造原理可知电子排布为 1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3;(2)As、P、N 元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即NPAs;它们的氢化物中 NH3中存在氢键,沸点最高;原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,阴离子与 S 互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满2-4足 8电子稳定结构,则该离子是 N ;(3)CN -中碳原子价层电子对数为 1+ (4+1-13)=2,所以3-4 12采取 sp杂化;配位化合物Co(N
4、3)(NH3)5SO4中心原子的配位数为 6;其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键;C、N、O 属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势,但氮原子 2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是 NOC;(4)镓原子处于晶胞的顶点和面心,Ga 与周围等距离且最近的As形成的空间构型为 Ga在中心 As在四个顶点形成的正四面体结构;一个晶胞占有 4个镓原子和 4个砷原子,若晶胞的边长为 a pm,则晶胞体积为( a10-10)3 cm3,晶体的密度为 gcm-3,则晶胞质量为( a10-10)3 cm3 gcm
5、-3=a 310-30 g,则 a 310-30 gNA=4145 gmol-1,则 NA=。4145310-302.(16分)“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的申异经中荒经:“西北有宫,黄铜为墙,题曰地皇之宫。”“黄铜”一词专指铜锌合金,则始于明代,其记载见于明会典:“嘉靖中则例,通宝钱六百万文,合用二火黄铜四万七千二百七十二斤。”(1)某同学书写基态铜原子的价层电子排布式为 3d94s2,该排布式违背了 。简单金属离子在水溶液中的颜色大多与价层含有未成对电子有关,Cu +呈无色,其主要原因可能是 。 (2)在 10 mL 1 molL-1氯化锌溶液中滴加浓氨水至过量,先产生白色沉淀,后沉
6、淀溶解,生成了Zn(NH3)42+,配体的空间构型是 ;画出该配离子的结构图: 。 (3)乙二胺(缩写 en)是 H2NCH2CH2NH2。硫酸二乙二胺合铜()的化学式为Cu(en) 2SO4,在该配合物中,N 原子的杂化类型是 。C、N、O、Cu 的第一电离能由大到小的顺序为 。 (4)铜晶体类型是 ;锌晶体中存在的化学键类型是 。 答案 (1)洪特规则特例 价层无未成对电子(2)三角锥形 (3)sp3 NOCCu(4)金属晶体 金属键解析 (1)根据洪特规则特例,基态铜原子价层电子排布式为 3d104s1。Cu +的价层没有未成对电子,故Cu+在水溶液中呈无色。(2)四氨合锌()离子中配体
7、为 NH3,NH3的空间构型为三角锥形;四氨合锌()离子类似四氨合铜()离子,该配离子结构图为 。(3)H 2NCH2CH2NH2中氮原子价3层上有 3个成键电子对,1 个孤电子对,故氮原子采取 sp3杂化。N、O、C、Cu 的第一电离能依次减小。(4)铜晶体是金属晶体,锌晶体也是金属晶体,金属晶体中的化学键是金属键。3.(2018广东六校高三联考)(16 分)英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下:(1)下列有关石墨烯说法正确的是
8、。 A.键长:石墨烯金刚石B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面C.12 g石墨烯含 键数为 NAD.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。铜原子在基态时,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为 ;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有 。 乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因 。 下列分子属于非极性分子的是 。 a.甲烷 b.二氯甲烷c.苯 d.乙醇酞菁与酞菁铜染料分子结构如图,酞菁分子中碳原子采用的杂化
9、方式是 ;酞菁铜分子中心原子的配位数为 。 金与铜可形成的金属互化物合金(如图,该晶胞中,Au 占据立方体的 8个顶点):它的化学式可表示为 ;在 Au周围最近并距离相等的 Cu有 个,若 2个铜原子核的最小距离为 d pm,该晶体的密度可以表示为 gcm -3。(阿伏加德罗常数用 NA表示) 4答案 (1)BD (2)3d K、Cr 乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 a、c sp 2 2 Cu 3Au或 AuCu3 12 389212103034解析 (1)金刚石中碳原子之间只存在 键,石墨烯中碳原子之间存在 键和 键,因此键长:石墨烯”“OC 2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形
10、成氢键,使其在水中溶解度增大(3)AD (4)VS =2(32+51)23210-21解析 (1)钒为 23号元素,电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2或Ar3d 34s2,所以外围电子排布图为。其最稳定的化合价应该是 +5价,即失去所有的价电子 ,形成最外层 8电子的稳定结构。根据价层电子对互斥原理,V 中的中心原子 V的价电子为 5,配位原子 O不提供电子,带有3-4三个单位负电,所以外层电子为 8个,共 4对,空间构型为正四面体。7(2)硫原子的电子排布为Ne3s 23p4,所以硫原子的 3p能级上有 4个电子,分配在三个轨道中,有两个单电子。从图中得到 S的配位数为
11、 2,所以此时 S的外层有 6+2=8个电子,电子对为 4,所以 S应该的杂化方式是 sp3杂化。其中含有的第二周期元素是 C、N、O,同周期元素从左向右应该是第一电离能有增大趋势,因为 N的 2p能级上有 3个电子,是 p能级的半满稳定结构,所以 N的第一电离能反常增大,所以第一电离能:NOC。2-巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键,所以其水溶性会更好。(3)从题目表述来看,形成离域 键的要求是:原子共平面;有相互平行的 p轨道。根据价层电子对互斥理论,二氧化硫为平面三角形,硫酸根为正四面体,硫化氢为角形,二硫化碳为直线形。所以选项 B一定错误。而硫化氢的氢原子不存在 p轨道。所以选项 C错
12、误。由上正确的是选项 A和选项 D。(4)晶胞中有 V:8 +4 =2个;有 S:21=2 个,所以化学式为 VS。因为该晶胞中有 218 14个 VS,所以一个晶胞质量为 g。根据图 4得到晶胞底面的面积为 a a nm2,所以2(32+51) 32晶胞的体积为 a ab nm3。1 nm=10 -7 cm,所以晶体密度为 gcm-3=322(32+51)3210-21gcm-3。2(32+51)32210-216.(2018湖北八校高三联考)(18 分)根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJmol -1),回答下面各题。元素代号 I1 I2 I3 I4 I5Q 800.62 427
13、.13 659.725 025.832 826.7R 495.8 4 5626 910.39 54313 354S 577.51 816.72 744.811 57714 842T1 402.32 8564 578.17 475.09 444.9U2 080.73 952.36 1229 37112 1778(1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是 (填元素符号),S 元素最可能是 区元素。 (2)基态 Q元素原子的价电子排布式是 。Q 和 T同周期。化合物 QT中 T元素的化合价为 ;第一电离能介于 Q、T 之间的同周期元素有 种。 (3)化合物 RT3中化学键类型为 ,RT 3的
14、阴离子的几何构型为 。 (4)下列元素中,化学性质和物理性质最像 U元素的是 。 A.硼 B.铍 C.锂 D.氦 E.碳(5)R的某种氧化物 X晶胞结构如图所示,晶胞参数 a=0.566 nm,X的化学式为 ;列式并计算晶体 X的密度为 gcm -3。 答案 (1)B和 Al p(2)2s22p1 -3 3(3)离子键、共价键 直线形(4)D(5)Na2O 2.27462 -1(0.56610-7)336.021023-1解析 Q元素的 I4I3,Q元素的原子最外层有 3个电子,Q 处于A 族;R 元素的 I2I1,R元素的原子最外层有 1个电子,R 处于A;S 元素的 I4I3,S元素的原子
15、最外层有 3个电子,S 处于A 族;T、U元素的 I1I5没有突变,T、U 的最外层电子至少有 5个。(1)根据上述分析,这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是 Q和 S,Q和 S都处于A 族,Q的 I1大于 S的 I1,Q为硼元素,S 为铝元素。最可能处于同一族的两种元素是 B和 Al。S 元素为铝元素,基态铝原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p1,最后一个电子填入 3p能级,Al 是 p区元素。(2)Q为硼元素,硼原子核外有 5个电子,基态硼原子核外电子排布式为 1s22s22p1,基态硼原子的价电子排布式为 2s22p1。Q 的化合价为+3 价,根据化合物中元素的正负
16、化合价代数和为 0,QT中 T元素的化合价为-3 价。Q 属于第二周期,Q 和 T同周期,T 也属于第二周期,T 为氮元素,第一电离能介于B和 N之间的有 Be、C、O,共 3种元素。(3)R 为A 族元素,R 原子核外电子数大于 5,R为钠元素;T为氮元素,RT 3为 NaN3,其中含有离子键和共价键。NaN 3中阴离子为 与 CO2互为等电子体,-3,-3CO2为直线形,则 也为直线形。 (4)U的最外层电子数至少 5个,U 不可能是A 族A 族元素,U-3的第一电离能较大,U 可能是 0族元素,化学性质和物理性质最像 U元素的是氦。(5)用“均摊法”,小黑球(Na +):8个,大白球(O 2-):8 +6 =4,X的化学式为 Na2O。晶胞的体积为(0.566 nm)18 1293=(0.56610-7)3 cm3,1 mol晶胞的体积为(0.56610 -7)3 cm3NA,1 mol晶胞的质量为 462 g,则晶体 X的密度为 2.27 gcm -3。462 -1(0.56610-7)336.021023-1
