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2020高考化学一轮课练33:物质结构与性质(选修3)含解析

1、课练33物质结构与性质(选修3)12018全国卷锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:(1)Zn原子核外电子排布式为_。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是_;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是_。(4)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为_,C原子的杂化形式为_。(5)金属Zn晶体中的原子

2、堆积方式如图所示,这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为_ gcm3(列出计算式)。答案:(1)Ar3d104s2(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子(3)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形sp2(5)六方最密堆积(A3型)解析:(1)Zn原子核外有30个电子,其电子排布式为Ar3d104s2。(2)Cu原子的外围电子排布式为3d104s1,4s能级处于半充满状态,而Zn原子的4s能级处于全充满状态,Zn原子更不易失去1个电子,所以Zn原子的第一电

3、离能较大。(3)根据ZnF2晶体的熔点较高可知,ZnF2为离子晶体,含有离子键,而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小,故能够溶解在有机溶剂中。(4)CO中碳原子的价层电子对数为3,中心碳原子采取sp2杂化,故CO的空间构型为平面三角形。(5)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积6a2 cm2,六棱柱的体积6a2c cm3,该晶胞中Zn原子个数为12236,已知Zn的相对原子质量为65,阿伏加德罗常数的值为NA,则Zn的密度 gcm3。22018全国卷硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4

4、熔点/85.5115.2600(分解)75.516.810.3沸点/60.3444.610.045.0337.0回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为_。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为_形,其中共价键的类型有_种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为_。(5)FeS

5、2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm,FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA ,其晶体密度的计算表达式为_gcm3;晶胞中Fe2位于S所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为_ nm。答案:(1)哑铃(纺锤)(2)H2S(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强(4)平面三角2sp3(5)1021a解析:(1)基态Fe原子核外有26个电子,按照构造原理,其核外电子排布式为Ar3d64s2,按照洪特规则,价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道,故价层电子的电子排布图为。基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,电子占据最高能级为3p,p能级的电子云轮廓图

6、为哑铃(纺锤)形。(2)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数,H2S中S的成键电子对数为2,孤电子对数为2,故价层电子对数为4(或价层电子对数为4),同理,SO2中S的价层电子对数为3,SO3中S的价层电子对数为3,H2S中S的价层电子对数不同于SO2、SO3。(3)S8和SO2均为分子晶体,分子间存在的作用力均为范德华力,S8的相对分子质量大,分子间范德华力强,故熔点和沸点高。(4)气态SO3为单分子,分子中S无孤电子对,其分子的立体构型为平面三角形,S和O之间形成双键,故共价键有键和键两种。固态SO3为三聚分子,分子中每个S与4个O成键,S无孤电子对,故原子的杂化轨道类型为sp3。(5

7、)该晶胞中Fe2位于棱上和体心,个数为1214,S位于顶点和面心,个数为864,故晶体密度为4 g(a107 cm)31021 gcm3。根据晶胞结构,S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长,即为晶胞边长的,故该正八面体的边长为a nm。32018全国卷Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为_、_。(填标号)(2)Li与H具有相同的电子构型,r(Li)小于r(H),原因是_。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离

8、子空间构型是_、中心原子的杂化形式为_。LiAlH4中,存在_(填标号)。A离子键B键C键D氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知,Li原子的第一电离能为_kJmol1,OO键键能为_kJmol1,Li2O晶格能为_kJmol1。(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为 _ gcm3(列出计算式)。答案:(1)DC(2)Li核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982 908(5)解析:(1)根据能级能量E(1s)E(2s)CH3OHCO2H

9、2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大,范德华力较大(4)离子键和键(4键)(5)0.1480.076解析:(1)Co是27号元素,其基态原子核外电子排布式为Ar3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素Mn与O中,由于O是非金属元素而Mn是金属元素,所以O的第一电离能大于Mn的。O基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,其核外未成对电子数是2,而Mn基态原子核外电子排布式为Ar3d54s2,其核外未成对电子数是5,因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。(2)CO2和CH3OH的中心原子C的价层电子对数

10、分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。(3)由于水和甲醇均为极性分子,二氧化碳和氢气均为非极性分子,所以水和甲醇的沸点高于二氧化碳和氢气的沸点;由于水分子中两个氢原子都可以参与形成分子间氢键,而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键,所以水的沸点高于甲醇的沸点;由于二氧化碳的相对分子质量比氢气大,所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。(4)硝酸锰是离子化合物,硝酸根和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个键,硝酸根中存在氮氧双键,所以还存在键。(5)因为O2采用面心立方最密堆积方式,面对角线是O2半径的4倍,即4r(O

11、2)a,解得r(O2)0.148 nm;根据晶胞的结构可知,棱上阴阳离子相切,因此2r(Mn2)2r(O2)0.448 nm,所以r(Mn2) 0.076 nm。10锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_,有_个未成对电子。(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是_。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因_。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.526146沸点/83.1186约400(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,

12、带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_。(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为_,微粒之间存在的作用力是_。(6)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0,);C为(,0)。则D原子的坐标参数为_。晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm,其密度为_ gcm3(列出计算式即可)。答案:(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键(

13、3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn(5)sp3共价键(6)107解析:(1)锗元素在周期表的第四周期、第A族,因此核外电子排布式为Ar3d104s24p2,p轨道上的2个电子是未成对电子。(2)锗虽然与碳为同族元素,但比碳多了两个电子层,因此锗的原子半径大,原子间形成的单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键。(3)由锗卤化物的熔沸点由Cl到I呈增大的趋势且它们的熔沸点较低,可判断它们均为分子晶体,而相同类型的分子晶体,其熔沸点取决于分子量的大小,因为分子量越大,分子间的作用

14、力就越大,熔沸点就越高。(4)Zn和Ge为同周期元素,Ge在Zn的右边,因此Ge的电负性比Zn的强;O为活泼的非金属元素,电负性强于Ge和Zn,因此三者电负性由大至小的顺序为O、Ge、Zn。(5)Ge单晶为金刚石型结构,金刚石中碳原子的杂化方式为sp3,因此Ge原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。(6)根据题给图示可知,D原子的坐标参数为(,)。每个晶胞中含有锗原子81/861/248(个),每个晶胞的质量为,晶胞的体积为(565.761010cm)3,所以晶胞的密度为107 gcm3。11东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用

15、于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:(1)镍元素基态原子的电子排布式为_,3d能级上的未成对电子数为_。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_。在Ni(NH3)62中Ni2与NH3之间形成的化学键称为_,提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是_;氨是_分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为_。(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1,ICuINi的原因是_。(4)某镍白铜合金

16、的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为d gcm3,晶胞参数a_nm。答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(2)正四面体配位键N高于NH3分子间可形成氢键极性sp3(3)金属铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)3:1107解析:本题主要考查物质结构与性质,意在考查考生对原子、分子、晶体结构和性质的理解能力。(1)Ni元素原子核外有28个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。3d能级上有2个未成对电子。(2)SO中S无孤电子对,立体构型为正四面体。Ni(NH3)

17、62为配离子,Ni2与NH3之间为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。NH3分子间存在氢键,故沸点比PH3高。NH3中N有一个孤电子对,立体构型为三角锥形,因此NH3为极性分子,N的杂化轨道数为314,杂化类型为sp3。(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体,Cu,Ni失去一个电子后电子排布式分别为Ar3d10、Ar3d84s1,铜的3d轨道全充满,达到稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。(4)Cu原子位于面心,个数为63,Ni原子位于顶点,个数为81,铜原子与镍原子的数量比为3:1。以该晶胞为研究对象,则gd gcm3(a107cm)3,解得a107。12随着科学的发展,许多新物质被

18、发现或被合成出来,为新能源开发和新材料研制开拓出更大的空间。中科院科学家最近合成了一种新型材料,其结构简式为。请回答下列问题。(1)基态氟原子的最高能级的电子云有_种空间伸展方向,基态硒原子的价层电子排布式是_,用元素符号表示出氟、氧、氮、氢四种元素的第一电离能由大到小的顺序:_。(2)该物质结构简式中的氮原子共形成_个键;该物质中氮原子的轨道杂化类型为_,该分子中含有氮、氧、氟三种电负性很大的原子,也含有氢原子,它_(填“能”或“不能”)形成分子内或者分子间氢键。(3)硒能形成两种常见的氧化物,属于V形分子的物质的分子式为_,沸点较高的物质是_。(4)常压下,氨气在300 时约有10%分解,

19、水蒸气在2 000 时约有5%分解,从物质结构的角度看,其原因是_。(5)硒化锌的晶胞结构如图所示,硒离子的配位数是_,若晶胞参数为d pm,则硒化锌的密度为_ gcm3(不需要化简,1 m109 nm1012 pm)。答案:(1)34s24p4FNOH(2)2sp2、sp3不能(3)SeO2SeO3(4)HN键的键长大于HO键的键长,键能:NHNOH。(2)该分子中的氮原子共形成2个键。该分子中有的氮原子形成了3个键,有的氮原子形成了2个键和1个键,它们均还有一个孤电子对,故该物质中氮原子的轨道杂化类型有sp2、sp3杂化;由于分子中没有HF键、HO键、HN键,故无法形成相应的氢键。(3)硒的两种氧化物分别为SeO3、SeO2,SeO2中硒的价层电子对数为3,分子构型为V形。SeO3的相对分子质量较大,分子间作用力较大,沸点较高。(4)HN键的键长大于HO键的键长,键能:NHOH,故NH3比H2O更易分解。(5)观察硒化锌的晶胞结构知,每个锌离子与四个硒离子成键,因此锌离子的配位数为4,1个晶胞中硒离子数为864,锌离子数为4,则硒化锌的化学式为ZnSe,故硒离子的配位数也为4;一个晶胞中含有4个“ZnSe”,其质量m g,体积为(d1010 cm)3,密度为 gcm3。