高考化學大二輪復習 第1部分 知識整合 專題5 選考模塊 第15講 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第15講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)限時50分鐘，滿分70分非選擇題(包括8個小題，共70分)1(9分)(2016全國卷)東晉華陽國志南中志卷四中已有關于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}：(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_，3d能級上的未成對電子數(shù)為_。(2)硫酸鎳溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4藍色溶液。Ni(NH3)6SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_。在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學鍵稱為_，提供孤電子對的成鍵原子是_。氨的沸點_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為_。(3)單質(zhì)銅及鎳都是由_鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu=1 958 kJmol1、INi=1 753 kJmol1，ICuINi的原因是_ _。(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_。若合金的密度為d gcm3，晶胞參數(shù)a=_nm。解析(1)Ni是28號元素，根據(jù)核外電子的排布規(guī)律可知，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2。根據(jù)洪特規(guī)則可知，Ni原子3d能級上8個電子盡可能分占5個不同的軌道，其未成對電子數(shù)為2。(2)SO中，S原子的價層電子對數(shù)為=4，成鍵電子對數(shù)為4，故SO的立體構(gòu)型為正四面體。Ni(NH3)62中，由于Ni2具有空軌道，而NH3中N原子含有孤電子對，兩者可通過配位鍵形成配離子。由于 NH3分子間可形成氫鍵，故NH3的沸點高于PH3。NH3分子中，N原子形成3個鍵，且有1個孤電子對，N原子的軌道雜化類型為sp3，立體構(gòu)型為三角錐形。由于空間結(jié)構(gòu)不對稱，NH3屬于極性分子。(3)Cu、Ni均屬于金屬晶體，它們均通過金屬鍵形成晶體。因Cu元素基態(tài)原子的價層電子排布式為3d104s1,3d能級全充滿，較穩(wěn)定，失去第2個電子較難，因此ICuINi。(4)由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，Ni原子處于立方晶胞的頂點，Cu原子處于立方晶胞的面心，根據(jù)均攤法，每個晶胞中含有Cu原子的個數(shù)為6=3，含有Ni原子的個數(shù)為8=1，故晶胞中Cu原子與Ni原子的數(shù)量比為31。根據(jù)m=V可得， 1 mol晶胞的質(zhì)量為(64359)g=a3d gcm3NA，則a= cm=107 nm。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22 (2)正四面體配位鍵N高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp3(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子(4)311072(9分)(2015山東高考)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列關于CaF2的表述正確的是_。aCa2與F間僅存在靜電吸引作用bF的離子半徑小于Cl，則CaF2的熔點高于CaCl2c陰陽離子比為21的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同dCaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_ (用離子方程式表示)。已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構(gòu)型為_，其中氧原子的雜化方式為_。(4)F2與其他鹵素單質(zhì)反應可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H=313 kJmol1，F(xiàn)F鍵的鍵能為159 kJmol1，ClCl鍵的鍵能為242 kJmol1，則ClF3中ClF鍵的平均鍵能為_kJmol1。ClF3的熔、沸點比BrF3的_(填“高”或“低”)。解析(1)a項，Ca2與F間不僅存在靜電吸引，同時原子核與原子核之間、電子與電子之間也存在靜電排斥，錯誤。b項，因CaF2、CaCl2均為離子晶體，F(xiàn)的離子半徑小于Cl，離子晶體的晶格能與離子所帶電荷數(shù)成正比，與離子核間距成反比，故CaF2晶體的晶格能大于CaCl2。晶格能越大，離子晶體的熔點越高，故CaF2的熔點高于CaCl2，正確。c項，陰、陽離子個數(shù)比相同，晶體構(gòu)型不一定相同。d項，CaF2是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能電離產(chǎn)生自由移動的離子，故CaF2在熔融狀態(tài)下能導電，正確。(2)由信息可知，CaF2(s)Ca2(aq)2F(aq)，Al3與F可形成配離子AlF，從而促進了CaF2溶解平衡的正向移動，故反應的離子方程式為3CaF2Al3=3Ca2AlF。(3)OF2分子中，中心原子的價層電子對數(shù)為(612)=4，成鍵電子對數(shù)為2，因此分子構(gòu)型為V形，O原子的雜化方式為sp3雜化。(4)設ClF鍵的平均鍵能為x。根據(jù)反應的焓變=反應物的鍵能總和生成物的鍵能總和可知，Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)的H=242 kJmol1159 kJmol136x=313 kJmol1，則x=172 kJmol1。ClF3和BrF3為結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，其熔、沸點越高，因ClF3的相對分子質(zhì)量小于BrF3，故ClF3的熔、沸點低于BrF3。答案(1)bd(2)3CaF2Al3=3Ca2AlF(3)V形sp3(4)172低3(9分)(2015全國卷)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2和B具有相同的電子構(gòu)型；C、 D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}：(1)四種元素中電負性最大的是_(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為_。(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點高的是_(填分子式)，原因是_；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_和_。(3)C和D反應可生成組成比為13的化合物E, E的立體構(gòu)型為_，中心原子的雜化軌道類型為_。(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為_，中心原子的價層電子對數(shù)為_，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A，其化學方程式為_。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a=0.566 nm，F(xiàn)的化學式為_；晶胞中A原子的配位數(shù)為_；列式計算晶體F的密度(gcm3)_。解析A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2和B具有相同的電子構(gòu)型，則A是O，B是Na；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，則C是P；D元素最外層有一個未成對電子，所以D是氯元素。(1)非金屬性越強，電負性越大，則四種元素中電負性最大的是O。P的原子序數(shù)是15，則根據(jù)核外電子排布可知C原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3(或Ne3s23p3)。(2)氧元素有氧氣和臭氧兩種單質(zhì)，由于O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力大，所以沸點高的是O3；A和B的氫化物分別是水和NaH，所屬的晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)C和D反應可生成組成比為13的化合物E，即E是PCl3，其中P含有一對孤對電子，其價層電子對數(shù)是4，所以E的立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子的雜化軌道類型為sp3。(4)化合物Cl2O分子中氧元素含有2對孤對電子，價層電子對數(shù)是4，所以立體構(gòu)型為V形，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A，則化學方程式為2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl。(5)O2半徑大于Na半徑，由F的晶胞結(jié)構(gòu)可知，大球代表O2，小球代表Na，每個晶胞中含有O2個數(shù)為81/861/2=4，含有Na個數(shù)為8，故O2、Na離子個數(shù)之比為48=12，從而推知F的化學式為Na2O。由晶胞結(jié)構(gòu)可知，每個O原子周圍有8個Na原子，故O原子的配位數(shù)為8。晶胞參數(shù)a=0.566 nm=0.566107cm，則晶胞的體積為(0.566107cm)3，從而可知晶體F的密度為=2.27 gcm3。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力大分子晶體離子晶體(3)三角錐形sp3(4)V形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或2Cl22Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O8=2.27 gcm34(9分)鈦鐵合金具有吸氫特性，在制造以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面有廣闊的應用前景。(1)基態(tài)Fe原子有_個未成對電子，F(xiàn)e3的電子排布式為_，在基態(tài)Ti2中，電子占據(jù)的最高能層具有的原子軌道數(shù)為_。(2)液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體。下列說法正確的是_。ANH與PH、CH4、BH、ClO互為等電子體B相同條件下，NH3的沸點比PH3的沸點高，且NH3的穩(wěn)定性強C已知NH3與NF3都為三角錐型分子，則N原子都為sp3雜化方式且氮元素的化合價都相同(3)氮化鈦熔點高，硬度大，具有典型的NaCl型晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：設氮化鈦晶體中Ti原子與跟它最近鄰的N原子之間的距離為r，則與該Ti原子最近鄰的Ti的數(shù)目為_，Ti原子與跟它次近鄰的N原子之間的距離為_，數(shù)目為_。已知在氮化鈦晶體中Ti原子的半徑為a pm，N原子的半徑為b pm，它們在晶體中是緊密接觸的，則在氮化鈦晶體中原子的空間利用率為_。碳氮化鈦化合物在汽車制造和航天航空領域有廣泛的應用，其結(jié)構(gòu)是用碳原子代替氮化鈦晶胞頂點的氮原子，則這種碳氮化鈦化合物的化學式_。解析(1)Fe基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d64s2，在3d軌道有4個未成對電子；Fe原子失去3個電子得電子Fe3，則Fe3的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5；基態(tài)Ti2的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d2，最高能層為M層，M能層含有1個3s軌道、3個3p軌道和5個3d軌道，共有9個原子軌道；(2)A.等電子體為原子數(shù)相等和價電子數(shù)相等的原子團，NH與PH、CH4、BH均含有5個原子團，且價電子均為8，為等電子體，而ClO價電子數(shù)為32，不屬于等電子體，故A錯誤；B.分子間存在氫鍵的熔沸點高，相同壓強時，氨氣分子間有氫鍵，PH3分子間不含氫鍵，所以NH3沸點比PH3高，元素的非金屬性越強，其氫化物越穩(wěn)定，非金屬性N比P強，所以氨氣比磷化氫穩(wěn)定，故B正確；C.NH3與NF3分子中N原子含有3個共用電子對和一個孤電子對，所以其價層電子對是4，都采用sp3雜化，NH3中N元素為3價，NF3中N元素為3價，化合價不同，故C錯誤；故答案為B；(3)根據(jù)氮化鈦晶體可知，在三維坐標中，每一個形成的面上有4個Ti原子，則一個12個Ti原子；Ti原子位于頂點，被8個晶胞共有，即Ti元素與跟它次近鄰的N原子個數(shù)為8；Ti原子與跟它次近鄰的N原子之間的距離為晶胞體對角線的一半，距離為r；氮化鈦晶胞為面心立方密堆積，晶胞中共含有4個Ti和4個N，體積為：(a3b3)4，晶胞的邊長為ab，晶胞體積為(2a2b)3，氯化鈉晶體中離子的空間利用率為=100%；利用均攤法可知，晶胞中含有碳原子數(shù)為8=1，含有氮原子數(shù)為6=3，含有鈦原子數(shù)為12=4，所以碳、氮、鈦原子數(shù)之比為134，則化合物的化學式為Ti4CN3。答案(1)41s22s22p63s23p63d59(2)B(3)12r8 100%Ti4CN35(8分)(2016海南高考)M是第四周期元素，最外層只有1個電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的1價離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同?；卮鹣铝袉栴}：(1)單質(zhì)M的晶體類型為_，晶體中原子間通過_作用形成面心立方密堆積，其中M原子的配位數(shù)為_。(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為_，其同周期元素中，第一電離能最大的是_(寫元素符號)。元素Y的含氧酸中，酸性最強的是_(寫化學式)，該酸根離子的立體構(gòu)型為_。(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。該化合物的化學式為_，已知晶胞參數(shù)a=0.542 nm，此晶體的密度為_gcm3。(寫出計算式，不要求計算結(jié)果。阿伏加德羅常數(shù)為NA)該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是_。此化合物的氨水溶液遇到空氣則被氧化為深藍色，深藍色溶液中陽離子的化學式為_。解析根據(jù)題給信息推斷M為銅元素，Y為氯元素。(1)單質(zhì)銅的晶體類型為金屬晶體，晶體中微粒間通過金屬鍵作用形成面心立方密堆積，銅原子的配位數(shù)為12。(2)氯元素為17號元素，位于第三周期，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一電離能逐漸增大，故其同周期元素中，第一電離能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最強的是HClO4，該酸根離子中氯原子為sp3雜化，沒有孤對電子，立體構(gòu)型為正四面體形。(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)利用切割法分析，每個晶胞中含有銅原子個數(shù)為81/861/2=4，氯原子個數(shù)為4，該化合物的化學式為CuCl；則1 mol晶胞中含有4 molCuCl,1 mol晶胞的質(zhì)量為499.5 g，又晶胞參數(shù)a=0.542 nm，此晶體的密度為或gcm3。該化合物難溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu可與氨形成易溶于水的配位化合物。該溶液在空氣中Cu被氧化為Cu2，故深藍色溶液中陽離子的化學式為Cu(NH3)42。答案(1)金屬晶體金屬鍵12(2)1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面體(3)CuCl或Cu可與氨形成易溶于水的配位化合物(或配離子)Cu(NH3)426(8分)(2016江蘇高考)Zn(CN)42在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CN(1)Zn2基態(tài)核外電子排布式為_。(2)1 mol HCHO分子中含有鍵的數(shù)目為_ mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是_。(4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為_。(5)Zn(CN)42中Zn2與CN的C原子形成配位鍵。不考慮空間構(gòu)型，Zn(CN)42的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為_。解析(1)Zn為30號元素，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外層的2個電子即可得到Zn2，Zn2的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10。(2)HCHO的結(jié)構(gòu)式為，單鍵為鍵，雙鍵中有1個鍵和1個鍵，1個HCHO分子中含有3個鍵，故1 mol HCHO中含有鍵3 mol。(3)根據(jù)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)簡式為可知，“CH2”中的C原子形成4個鍵，該碳原子采取sp3雜化；“CN”中的C原子形成1個鍵、2個鍵，該碳原子采取sp雜化。(4)等電子體是指原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的微粒，H2O分子中有3個原子、8個價電子，根據(jù)質(zhì)子電子互換法可知，符合條件的陰離子為NH。(5)Zn2提供空軌道，CN中C原子提供孤電子對，兩者形成配位鍵，結(jié)構(gòu)可表示為或。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NH(5) 或7(9分)(2016武漢模擬) E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。E、G、M是位于P區(qū)的同一周期的元素，M的價層電子排布為nsnnp2n，E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等；QM2與GM為等電子體；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子。請回答下列問題：(1)與T同區(qū)、同周期元素原子價電子排布式是_。(2)E、G、M均可與氫元素形成氫化物，它們的最簡單氫化物在固態(tài)時都形成分子晶體，其中晶胞結(jié)構(gòu)與干冰不一樣的是_(填分子式)。(3)E、G、M的最簡單氫化物中，鍵角由大到小的順序為_(用分子式表示)，其中G的最簡單氫化物的VSEPR模型名稱為_，M的最簡單氫化物的分子立體構(gòu)型名稱為_。(4)EM、GM、G2互為等電子體，EM的結(jié)構(gòu)式為(若有配位鍵，請用“”表示)_。E、M電負性相差1.0，由此可以判斷EM應該為極性較強的分子，但實際上EM分子的極性極弱，請解釋其原因_。(5)TQ在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業(yè)中應用廣泛。立方TQ晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，該晶體的密度為 gcm3。如果TQ的摩爾質(zhì)量為M gmol1，阿伏加德羅常數(shù)為NA mol1，則a、b之間的距離為_cm。解析根據(jù)題給信息推斷M的價層電子排布為nsnnp2n，s能級只有一個軌道最多容納2個電子，則n=2，M的價層電子排布只能為2s22p4，M為氧元素；E、G、M、Q、T是五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素。E、G、M是位于p區(qū)的同一周期的元素，E與M原子核外的未成對電子數(shù)相等，則E的價層電子排布為2s22p2，E為碳元素，G為氮元素；QO2與NO為等電子體，則Q為硫元素；T為過渡元素，其原子核外沒有未成對電子，則T的價電子排布為3d104s2，T為鋅元素。(1)T為鋅元素，屬于ds區(qū)，與鋅同區(qū)、同周期元素為銅元素，其原子價電子排布式是3d104s1。(2)CH4、NH3、H2O 在固態(tài)時都形成分子晶體，其中晶胞結(jié)構(gòu)與干冰不一樣的是NH3、H2O。(3)CH4、NH3、H2O 中，中心原子C、N、O均為sp3雜化，CH4分子中沒有孤對電子，NH3分子中有1對孤對電子、H2O分子中有2對孤對電子，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷鍵角由大到小的順序為CH4NH3H2O，其中NH3的VSEPR模型名稱為四面體形，H2O分子立體構(gòu)型名稱為V形。(4)CO、NO、N2互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)N2的結(jié)構(gòu)式寫出CO的結(jié)構(gòu)式為。CO分子的極性極弱，其原因為從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產(chǎn)生的極性。(5)根據(jù)立方ZnS晶體結(jié)構(gòu)利用切割法分析知1 mol晶胞中含有4 mol ZnS，該晶體的密度為 gcm3。ZnS的摩爾質(zhì)量為M gmol1，阿伏加德羅常數(shù)為NA mol1，設晶胞的棱長為x，=4M/NAx3，則x3=4M/NA利用幾何知識計算，則a、b之間的距離為 cm。答案(1)3d104s1(2)NH3、H2O(3)CH4NH3H2O四面體形V形(4)從電負性分析，CO中的共用電子對偏向氧原子，但分子中形成配位鍵的電子對是由氧原子單方面提供的，抵消了共用電子對偏向O而產(chǎn)生的極性(5) 8(9分)(2016四川高考)M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，R是同周期元素中最活潑的金屬元素，X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物，Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。請回答下列問題：(1)R基態(tài)原子的電子排布式是_，X和Y中電負性較大的是_(填元素符號)。(2)X的氫化物的沸點低于與其組成相似的M的氫化物，其原因是_。(3)X與M形成的XM3分子的空間構(gòu)型是_。(4)M和R所形成的一種離子化合物R2M晶體的晶胞如圖所示，則圖中黑球代表的離子是_(填離子符號)。(5)在稀硫酸中，Z的最高價含氧酸的鉀鹽(橙色)氧化M的一種氫化物，Z被還原為3價，該反應的化學方程式是_。解析根據(jù)題目給出的M、R和X的信息確定，M是氧元素，R是鈉元素，X是硫元素。根據(jù)M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素確定Y是氯元素。根據(jù)Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿，則Z元素原子的核外有24個電子，它是鉻元素。(1)Na原子核外有11個電子，其基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p63s1或Ne3s1。根據(jù)同周期元素電負性遞變規(guī)律，Cl比S電負性大。(2)H2S分子間不能形成氫鍵，H2O分子間能形成氫鍵，氫鍵比范德華力強，故H2S比H2O沸點低。(3)SO3分子中，S原子形成了3個鍵，價層孤電子對數(shù)=(632)2=0，則S原子的價層電子對總數(shù)為3，SO3分子的空間構(gòu)型是平面三角形。(4)如圖所示的Na2O晶胞中，黑球數(shù)是8，白球數(shù)是86=4，則黑球代表Na。(5)Cr在周期表的第 B族，最高價含氧酸鉀鹽是K2Cr2O7。O的氫化物中易被氧化的是H2O2。在K2Cr2O7與H2O2的氧化還原反應中，Cr被還原為3價，O被氧化為0價，則化學方程式為K2Cr2O73H2O24H2SO4=Cr2(SO4)33O2K2SO47H2O。答案(1)1s22s22p63s1或Ne3s1Cl(2)H2S分子間不存在氫鍵，H2O分子間存在氫鍵(3)平面三角形(4)Na(5)K2Cr2O73H2O24H2SO4=Cr2(SO4)33O2K2SO47H2O