1、题型特训17第11题物质结构与性质(选考)A1.(2019山东聊城一模)二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2O4)是新型锂离子电池的电解质,乙酸锰(CH3COO)3Mn可用于制造离子电池的负极材料。合成方程式如下:2H2C2O4+SiCl4+2LiBF42LiBF2(C2O4)+SiF4+4HCl4Mn(NO3)26H2O+26(CH3CO)2O4(CH3COO)3Mn+8HNO2+3O2+40CH3COOH(1)基态Mn原子的核外电子排布式为。(2)草酸(HOOCCOOH)分子中碳原子轨道的杂化类型是,1 mol草酸分子中含有键的数目为(用含NA的式子表示)。(3)与SiF4互为等电子体的两种阴离
2、子的化学式为。(4)CH3COOH易溶于水,除了它是极性分子外,还因为。(5)向硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成配离子Cu(NH3)42+。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是。(6)硼氢化钠的晶胞结构如图所示,该晶胞中Na+的配位数为,若硼氢化钠晶体的密度为d gcm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则a=(用含d、NA的代数式表示);若硼氢化钠晶胞上、下底心处的Na+被Li+取代,则得到晶体的化学式为。2.(2019陕西汉中一模)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,具有优良性能。(1)基态氮原子的电子排布式为,基态硅原子未成对电子数是,碳、氮、硅的
3、电负性由大到小的顺序是。(2)碳热还原法制氮化硅是在氮气中用碳还原SiO2,写出该反应的化学方程式:。氮化硅一般不与酸反应,但能与氢氟酸反应,写出氮化硅与过量氢氟酸反应的化学方程式:。(3)三氯硅烷(SiHCl3)也可用于制备氮化硅,三氯硅烷分子的空间构型为,其分子中硅原子的杂化轨道类型为。(4)氮化硅与碳化硅、氮化硼等作用可产生性能更好的材料。氮化硅、碳化硅的化学性质都很稳定,其原因是。(5)碳化硅立方晶系晶胞如图所示,其中CSiC键的夹角是,其晶体类型是,若立方晶系的碳化硅密度为 gcm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞的棱长为。3.(2019福建漳州二模)铂钴合金是以铂为基含钴的二
4、元合金,在高温下,铂与钴可无限互溶,其固溶体为面心立方晶格。铂钴合金磁性极强,磁稳定性较高,耐化学腐蚀性很好,主要用于航天航空仪表电子钟表磁控管等。(1)基态钴原子的价电子排布图(轨道表示式)为。(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体(如图)。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。吡啶分子是大体积平面配体,其结构简式如图所示,每个分子中含有的键数目为。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是。二氯二吡啶合铂中存在的微粒间作用力有(填字母)。a.范德华力b.氢键c.金属键d非极性键反式二氯二吡啶合铂分子是(填“
5、极性分子”或“非极性分子”)。(3)某研究小组将平面型的铂配合物分子进行层状堆砌,使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,其结构如图所示。“分子金属”可以导电,是因为能沿着其中的金属原子链流动。“分子金属”中,铂原子(填“是”或“不是”)以sp3的方式杂化?其理由是。(4)筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5 K下呈现超导性的晶体CoO2,该晶体具有层状结构(如图所示,小球表示Co原子,大球表示O原子),图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是(填字母)。(5)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所
6、示,若金属铂的密度为d gm-3,则晶胞参数a= nm(列计算式)。参考答案题型特训17第11题物质结构与性质(选考)A1.答案 (1)Ar3d54s2(或1s22s22p63s23p63d54s2)(2)sp27NA(3)SO42-、PO43-(4)乙酸与水分子之间可形成氢键(5)F的电负性大于N,NF成键电子对偏向F,导致NF3中的N原子核对孤对电子吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子(6)83761021NANa3Li(BH4)4或LiNa3(BH4)4解析 (1)Mn为25号元素,核外电子数为25,基态Mn原子的核外电子排布式为Ar3d54s2或1s22s22p
7、63s23p63d54s2。(2)由草酸(HOOCCOOH)分子的结构可知,一个中心碳原子有3个键和一个键,没有孤电子对,属于sp2杂化,每个草酸(HOOCCOOH)分子中共含有7个键,则1mol草酸分子中含有键的数目为7NA。(3)原子数和电子数都相等的微粒互为等电子体。所以与SiF4互为等电子体的两种阴离子的化学式分别为SO42-、PO43-。(4)CH3COOH易溶于水,除了它是极性分子外,还因为CH3COOH分子与水分子之间可形成氢键。(5)NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是F的电负性大于N,NF成键电子对偏向F,导致NF3中的N原子核对孤电子对吸引力增强,难以形成配位键,故NF3
8、不易与Cu2+形成配离子。(6)以上底面处的Na+为研究对象,与之距离最近的BH4-共有8个。该晶胞中Na+个数为4,BH4-个数是4,则晶体的化学式为NaBH4,该晶胞的质量为384NAg,该晶胞的体积为2a3nm3=2a310-21cm3,则2a310-21cm3gcm-3=384NAg,a=3761021NA;若NaBH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,则晶胞中BH4-数目为4,钠离子个数为3,锂离子个数为1,晶体的化学式为Na3Li(BH4)4或LiNa3(BH4)4。2.答案 (1)1s22s22p32NCSi(2)6C+2N2+3SiO2Si3N4+6COSi3N4+16HF3Si
9、F4+4NH4F(3)四面体形sp3杂化(4)晶体中原子之间形成共价键,键能大(5)10928原子晶体3160NA cm解析 (1)N原子核外电子数为7,由能量最低原理可以知道核外电子排布式为1s22s22p3,基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,其中未成对电子数目为2;同周期自左而右元素电负性增大,同主族自上而下元素电负性减小,故电负性NCSi。(2)碳热还原法制氮化硅是在氮气中用碳还原SiO2,反应生成Si3N4、CO,化学方程式为6C+2N2+3SiO2Si3N4+6CO。氮化硅一般不与酸反应,但能与氢氟酸反应,反应生成SiF4与NH4F,反应的化学方程式为Si3N4
10、+16HF3SiF4+4NH4F。(3)三氯硅烷(SiHCl3)分子中Si原子形成4个键,没有孤电子对,三氯硅烷分子的空间构型为四面体形,杂化轨道数目为4,Si原子采取sp3杂化。(4)氮化硅、碳化硅晶体中原子之间形成共价键,键能大,化学性质稳定。(5)碳化硅立方晶系晶胞中,立方体内Si原子与周围的4个C原子形成正四面体结构,CSiC键的夹角是10928;原子之间形成共价键,形成向空间延伸的立体网状结构,属于原子晶体;晶胞中硅原子数目为4、碳原子数目为818+612=4,则一个晶胞质量为4(28+12)NAg,碳化硅密度为gcm-3,则晶胞棱长=34(28+12)NAggcm-3=3160NA
11、cm。3.答案 (1)(2)11NClCad非极性分子(3)电子不是若铂原子轨道为sp3杂化,则该分子结构为四面体,非平面结构(4)B(5)3780602d或3780NAd10-21解析 (1)过渡金属的价电子包含3d能级与4s能级的电子,基态钴原子的价电子排布图(轨道表示式)为。(2)相邻两原子间的第一条共价键为键,则吡啶分子()中的键数目为11;C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序为NClC。二氯二吡啶合铂中,CC间存在非极性键,Pt和N之间存在配位键,分子间存在范德华力。根据图像可知,反式二氯二吡啶合铂分子的结构为完全对称,正负电荷中心重合,分子是非极性分子。(3)已知每个分子
12、中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,则Pt金属的价电子可在金属Pt间传递而导电。“分子金属”中,铂原子的配位数为4,若铂原子以sp3的方式杂化,应为四面体构型,与题中信息不符。(4)根据晶体的化学式可知,n(Co)n(O)=12。以粗线画出的结构为基本单元,A中Co原子数为1,O原子数为412=2,符合比例;B中Co原子数为1,O原子数为414=1,不符合比例;C中Co原子数为1+414=2,O原子为4,符合比例;D中Co原子数为414=1,O原子数为412=2,符合比例。(5)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,为最密堆积,根据投影图可知,则晶体为面心立方最密堆积,一个晶胞中含有的铂原子个数为818+612=4,金属铂晶体的棱长为a,=mV=1954a3NA,则a=3780602d或3780NAd10-21。6