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高考化學大二輪復習 專題突破練16 物質(zhì)結構與性質(zhì)(選修3)

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高考化學大二輪復習 專題突破練16 物質(zhì)結構與性質(zhì)(選修3)

專題突破練(十六) 物質(zhì)結構與性質(zhì)(選修3) 1.石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結構會發(fā)生改變,轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)。 (1)圖甲中,1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為______。 (2)圖乙中,1號C的雜化方式是________,該C與相鄰C形成的鍵角__________(填“>”“<”或“=”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。 (3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有________(填元素符號)。 (4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60),某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料,晶胞如圖丙所示,M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為________,該材料的化學式為________。 解析: (1)石墨烯是層狀結構,每一層上每個碳原子都是以3個共價鍵與其他碳原子形成共價鍵的。 (2)圖乙中1號碳形成了4個共價鍵,故其雜化方式為sp3;圖甲中的鍵角為120,而圖乙中1號碳原子與甲烷中的碳原子類似,其鍵角接近109.5。 (3)只有電負性較大的非金屬元素與氫元素才可形成氫鍵。 (4)一個晶胞中M原子的個數(shù)為12+9=12;一個晶胞中C60的個數(shù)為8+6=4,M與C60的個數(shù)比為3:1,故該材料的化學式為M3C60。 答案: (1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60 2.前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的價電子層中未成對電子均只有1個,并且A-和B+的電子數(shù)相差為8;與B位于同一周期的C和D,它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2。 回答下列問題: (1)D2+的價層電子排布圖為__________。 (2)四種元素中第一電離能最小的是__________,電負性最大的是__________。(填元素符號) (3)A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如右圖所示。 ①該化合物的化學式為______________;D的配位數(shù)為________。 ②列式計算該晶體的密度____________________gcm-3。 (4)A-、B+和C3+三種離子組成的化合物B3CA6,其中化學鍵的類型有__________;該化合物中存在一個復雜離子,該離子的化學式為__________,配位體是__________。 解析: 由元素C的價電子層中未成對電子數(shù)為4知,其不可能位于短周期,結合題意知,元素C位于第四周期,進一步可推出元素A為F,元素B為K,元素C為Fe,元素D為Ni。(2)K原子易失電子,第一電離能最小,F(xiàn)的非金屬性最強,電負性最大。(3)根據(jù)分攤法,可以求得化合物的化學式為K2NiF4,晶體的密度可由晶胞的質(zhì)量除以晶胞的體積求得。(4)Fe3+提供空軌道,F(xiàn)-提供孤對電子,兩種離子間形成配位鍵。 答案: (1) (2)K F (3)①K2NiF4 6 ②=3.4 (4)離子鍵、配位鍵 [FeF6]3- F- 3.Ⅰ.氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時,會生成紫色配合物,其配離子結構如下圖所示。 (1)此配合物中,鐵離子的價電子排布式為________。 (2)此配離子中含有的作用力有________(填序號)。 A.離子鍵       B.金屬鍵 C.極性鍵 D.非極性鍵 E.配位鍵 F.氫鍵 G.σ鍵 H.π鍵 (3)此配合物中碳原子的雜化軌道類型有________。 Ⅱ.元素A的基態(tài)原子占據(jù)紡錘形原子軌道的電子總數(shù)為2,元素B與A同周期,其基態(tài)原子占據(jù)s軌道的電子數(shù)與p軌道相同;C是A的同族相鄰元素,電負性小于A;D是B的同族相鄰元素,第一電離能小于B。則: (4)化合物CA和DB2的晶體熔點較高的是________(填化學式)。 (5)AD2分子的空間構型為________。 (6)A、B和C的成鍵情況如下: A—B A===B C—B C===B 鍵能/(kJmol-1) 360 803 464 640 A和B之間易形成含有雙鍵的AB2分子晶體,而C和B之間則易形成含有單鍵的CB2原子晶體,請結合數(shù)據(jù)分析其原因為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: (1)Fe原子是26號元素,基態(tài)鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2;鐵原子失去最外層2個電子和次外層1個電子得到Fe3+,其價電子為3d5。(2)此配離子中含有極性鍵如C—O鍵、非極性鍵如C—C鍵、配位鍵、σ鍵、π鍵。(3)該配合物中的碳原子為sp3雜化、雙鍵的為sp2雜化。(4)由題意可知A為C、B為O、C為Si、D為S,其中SiC為原子晶體,而SO2為分子晶體,SiC的熔沸點高。(5)CS2的分子結構與CO2相似,為直線形分子。(6)從能量最低原理分析,碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(8032=1 606 kJmol-1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(3604=1 440 kJmol-1),故C與O易形成含雙鍵的分子;硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(6402=1 280 kJmol-1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4644=1 856 kJmol-1),故Si與O易形成含單鍵的原子晶體。 答案: (1)3d5 (2)CDEGH (3)sp2、sp3 (4)SiC (5)直線形 (6)碳與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(8032=1 606 kJmol-1)大于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(3604=1 440 kJmol-1),故C與O易形成含雙鍵的分子;硅與氧之間形成含有雙鍵的分子放出的能量(6402=1 280 kJmol-1)小于形成含單鍵的原子晶體放出的能量(4644=1 856 kJmol-1),故Si與O易形成含單鍵的原子晶體 4.氮元素可形成氫化物、鹵化物、氮化物、疊氮化物和配合物等多種化合物。 (1)肼(N2H4)可用作火箭燃料,其原理是:N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)。若反應中有4 mol N—H鍵斷裂,則形成的π鍵有__________mol。 (2)F2和過量NH3在銅催化作用下反應生成NF3,NF3分子的空間構型為__________。 (3)鐵和氨氣在640 ℃可發(fā)生置換反應,產(chǎn)物之一的晶胞結構見下圖(1)。寫出該反應的化學方程式:________________________________________________________。 (4)疊氮化鈉(NaN3)分解反應為:2NaN3(s)===2Na(l)+3N2(g)。下列有關說法正確的是________(填序號)。 a.常溫下,N2很穩(wěn)定,是因為N的電負性大 b.鈉晶胞結構見圖(2),每個晶胞含有2個鈉原子 c.第一電離能(I1):N>O>P>S d.NaN3與KN3結構類似,晶格能:NaN3<KN3 (5)配合物Y的結構見圖(3),Y中含有________(填序號); a.極性共價鍵 b.非極性共價鍵 c.配位鍵 d.氫鍵 Y中碳原子的雜化方式有________。 解析: 有4 mol N—H鍵斷裂,消耗1 mol N2H4,生成 mol N2,形成3 mol π鍵;(2)N原子最外層有5個電子與3個F原子形成3個σ鍵,還余2個電子形成一對孤對電子,為sp3雜化,NF3分子空間構型為三角錐形;(3)一個晶胞含有4個鐵、1個N,所以化學式為Fe4N,依據(jù)化合價及元素守恒還生成氫氣,4個Fe升高3價,生成一個H2降低2價,所以Fe4N前面加2,H2前面加3;(4)N2很穩(wěn)定是因為形成NN,a錯誤;d選項,結構相似,K+的半徑大,所以晶格能小,錯誤;(5)—CH3中碳原子為sp3雜化,其余碳原子均形成3個σ鍵,1個π鍵,無孤對電子,為sp2雜化。 答案: (1)3 (2)三角錐形 (3)8Fe+2NH32Fe4N+3H2 (4)bc (5)abcd sp2、sp3 5.鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結構金屬,鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域。 (1)與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中,未成對電子數(shù)與鈦相同的元素有________(填元素符號)。 (2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化學鍵有________。 a.σ鍵 b.π鍵 c.離子鍵 d.配位鍵 (3)納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑,納米TiO2催化的一個實例如下圖所示。 化合物甲的分子中采取sp2雜化方式的碳原子個數(shù)為________,化合物乙中采取sp3雜化的原子的第一電離能由小到大的順序為________。 (4)有一種氮化鈦晶體的晶胞如下圖所示,該晶體的化學式為__________,該晶體中Ti原子周圍與它距離最近且相等的N原子的個數(shù)為______。 解析: (1)從K數(shù)到鈦為4,所以核外電子排布式為[Ar]3d24s2,有2個未成對電子,同周期含有2個未成對電子的有3d84s2、3d104s24p2、3d104s24p4;(2)無π鍵,因為是單個陽離子,無陰離子,所以也無離子鍵;(3)苯環(huán)上的6個碳原子、與O以雙鍵相連的一個碳原子均以sp2雜化;一個O原子形成2個σ鍵還有2個孤對電子為sp3雜化、一個N原子形成3個σ鍵還有1對孤對電子為sp3雜化,除苯環(huán)外的3個碳原子均形成4個σ鍵為sp3雜化;該晶胞中N原子個數(shù)為頂點1+面心3=4、Ti原子有4個。 答案: (1)Ni、Ge、Se (2)ad (3)7 C<O<N (4)TiN 4 6.A、B、C、D、E、F、G均是原子序數(shù)小于36的元素。A的基態(tài)原子外圍電子排布式為3s2,B原子的L電子層的p能級上有一個空軌道;C元素的基態(tài)原子最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子;D原子的2p軌道上有1個電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反;E是海水中除氫、氧元素外含量最多的非金屬元素;F和G在周期表中既處于同一周期又位于同一族,且原子序數(shù)F比G小2。 根據(jù)信息回答下列問題: (1)C的外圍電子排布圖為 ________。C與氫元素可分別形成含10個電子的分子、陰離子和陽離子,陽離子中中心原子的雜化類型為________。 (2)化合物AE2的晶體類型為________。 (3)F與BD易形成配合物F(BD)5,在F(BD)5中F的化合價為________價;與BD分子互為等電子體的離子的化學式為________。 (4)E有多種含氧酸根①EO-  ②EO?、跡O?、蹺O,其中空間構型為四面體形的是________。(填序號) (5)B、C、D、E原子兩兩相互化合形成的分子有多種,請列舉一種分子內(nèi)所有原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結構的分子:____________________________(寫分子式)。 (6)G的價電子排布式為________。GD晶體晶胞結構為NaCl型,晶胞邊長為428 pm。晶胞中兩個G原子之間的最短距離為________m(精確至0.01)。由于晶體缺陷,晶體的化學式為G0.88D,若晶體中的G分別為G2+、G3+,此晶體中G2+與G3+的最簡整數(shù)比為 ________。 解析: A為Mg;B的核外電子排布式為1s22s22p2,為碳;C只有兩個電子層,有3個未成對電子,可知電子排布式為1s22s22p3,為N;D的2p軌道上為2p4,為氧;E是Cl;F和G位于第Ⅷ族,為Fe和Ni。(1)NH3、NH、NH含有的σ鍵分別為3、4、2,孤電子對數(shù)分別為1、0、2,所以中心原子雜化類型均為sp3;(4)分別求出σ鍵和孤電子對數(shù)進行計算,也可用排除法,形成四面體的只有④符合;(6)兩個G原子之間的最短距離為面對角線的,距離為≈303 pm;設Ni2+為x個、Ni3+為y個,x+y=0.88,依據(jù)化合價守恒有2x+3y=2,解得x=0.64、y=0.24。 答案: (1)  sp3雜化 (2)離子晶體 (3)0 CN-(其他合理答案也可) (4)④ (5)CO2、NCl3、CCl4、COCl2、CNCN等中的任意1種 (6)3d84s2 3.0310-10 8:3 7.已知A、B、C、D、M、W六種元素的原子序數(shù)依次遞增,都位于前四周期。其中A、D原子的最外層電子數(shù)均等于其周期序數(shù),且D原子的電子層數(shù)是A的3倍;B原子s軌道電子數(shù)是p軌道電子數(shù)的兩倍;C原子L層上有2對成對電子。M和W均有“生物金屬”之稱,M4+和氬原子的核外電子排布相同;W處于周期表中第8列。請回答下列問題: (1)1 mol B2A2分子中含σ鍵的數(shù)目是________。 (2)BC2在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞(晶體中最基本的重復單元)如下圖所示。則該晶體的類型屬于________(填“分子”“原子”“離子”或“金屬”)晶體;該晶體中B原子軌道的雜化類型為__________。 (3)“生物金屬”M內(nèi)部原子的堆積方式與銅相同,都是面心立方堆積方式,如下圖。則晶胞中M原子的配位數(shù)為________;若該晶胞的密度為ρ gcm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,M原子的摩爾質(zhì)量為Mr gmol-1,則該晶胞的“邊長”為______cm。 (4)“生物金屬”W元素應用廣泛,如人體內(nèi)W元素的含量偏低,則會影響O2在體內(nèi)的正常運輸。已知W2+與KCN溶液反應得到W(CN)2沉淀,當加入過量KCN溶液時沉淀溶解,生成配合物,其配離子結構如圖所示。 ①W元素基態(tài)原子價電子排布式為_________________。 ②已知CN-與________(一種分子)互為等電子體,則1個CN-中π鍵數(shù)目為________。 (5)光譜證實單質(zhì)D與強堿溶液反應有[D(OH)4]-生成,則[D(OH)4]-中存在________。 a.共價鍵 b.配位鍵 c.σ鍵 d.π鍵 解析: 由D原子的電子層數(shù)是A的3倍,可知A、D分別為第一周期、第三周期的元素,結合原子的最外層電子數(shù)均等于其周期序數(shù),可知A、D為H、Al;B的核外電子排布式為1s22s22p2可知B為碳元素;C原子L層的電子排布式2s22p4,為氧元素;M、W分別為Ti、Fe。(1)C2H2的結構式為CHCH;(2)CO2在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞類似于SiO2晶體,屬于原子晶體;一個碳原子連接4個氧原子形成4個σ鍵,為sp3雜化;(3)選擇一個頂點為中心原子,離該頂點最近的原子為面心原子,一個晶胞中有3個面心離此頂點距離最近且相等,一個晶胞中貢獻個面心,配位數(shù)為8=12;一個晶胞中含有Ti原子為8+6=4,1 mol晶胞的質(zhì)量為4Mr g,設該晶胞的“邊長”為a cm,則a3NAρ=4Mr;(4)②從元素周期表位置可知CO、N2的電子數(shù)為14,與CN-互為等電子體,CN-中C、N原子間以三鍵相連。 答案: (1)3NA(或 1.8061024) (2)原子 sp3雜化 (3)12  (4)①3d64s2 ②N2 2 (5)abc 8

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