2020高考化學(xué)600分沖刺大二輪課件練第十八講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第1部分18

1、第一部分專題五第十八講1(2018，35)Li 是最輕的固體金屬，采用 Li 作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：(1)下列Li 原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_(kāi)D、_C(填標(biāo)號(hào))。ABCD(2)Li與 H具有相同的電子構(gòu)型，r(Li)小于 r(H)，是_Li核電荷數(shù)較大 。(3)LiAlH4 是有機(jī)心原子的雜化形式為_(kāi)sp3A離子鍵C 鍵中常用的還原劑，LiAlH4 中的陰離子空間構(gòu)型是_正四面體 、中。LiAlH4 中存在_AB(填標(biāo)號(hào))。B 鍵D氫鍵(4)Li2O 是離子晶體，其晶格能可通過(guò)圖(a)的 BornHaber 循

2、環(huán)計(jì)算得到。圖(a)可知，Li 原子的第一電離能為_(kāi)520kJ·mol 1，O=O 鍵鍵能為_(kāi)498kJ·mol 1，Li2O晶格能為_(kāi)2_908kJ·mol 1。(5)Li2O 具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為 0.466 5 nm，阿伏加德羅常8×74×16 g·cm 3(列出計(jì)算式)。數(shù)的值為 N ，則 Li O 的密度為 A2NA(0.466 5×107)3圖(b)(1)D 選項(xiàng)表示基態(tài)，為能量最低狀態(tài)；A、B、C 選項(xiàng)均表示激發(fā)態(tài)，但 C 選項(xiàng)被激發(fā)的電子處于高能級(jí)的電子數(shù)多，為能量最高狀態(tài)。(2

3、)Li與 H具有相同的電子構(gòu)型，Li 的核電荷數(shù)大于 H 的核電荷數(shù)，因此 Li 的原子核對(duì)電子的吸引能力強(qiáng)，即 Li半徑小于 H半徑。431(3)LiAlH4 的陰離子為 AlH4 ，AlH4 中 Al 的雜化軌道數(shù)為4，Al 采取 sp3 雜化，2為正四面體構(gòu)型。LiAlH4 是離子化合物，存在離子鍵，H 和 Al 間形成的是共價(jià)單鍵，為 鍵。(4)由題給信息可知，2 mol Li(g)變?yōu)?2 mol Li(g)吸收 1 040 kJ 熱量，因此Li 原子的第一電離能為 520 kJ·mol 1；0.5 mol 氧氣生成 1 mol 氧原子吸收 249 kJ 熱量，因此 O=O

4、 鍵的鍵能為 498 kJ·mol 1；Li2O 的晶格能為 2 908 kJ·mol 1。(5)由題給圖示可知，Li 位于晶胞內(nèi)部，O 位于頂點(diǎn)和面心，因此一個(gè)晶胞有 8 個(gè)Li，O8×74×16原子個(gè)數(shù)6×1/28×1/84。因此一個(gè) Li2O 晶胞的質(zhì)量g，一個(gè)晶胞的體NA8×74×16積為(0.466 5×107)3cm3，即該晶體密度g·cm 3。NA(0.466 5×107)32(2019·江蘇單科，21A)Cu2O 廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。以 CuSO4、Na

5、OH 和抗壞血酸為原料，可Cu2O。(1)Cu2基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)Ar3d9 或 1s22s22p63s23p63d9。222(2)SO 的空間構(gòu)型為_(kāi)正四面體 (用文字描述)；Cu 與 OH 反應(yīng)能生成Cu(OH) ，44Cu(OH)42中的配位原子為_(kāi)O(填元素符號(hào))。結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，中碳原子的軌道雜化類型為_(kāi)sp3、sp2；推測(cè)(3)抗壞血酸的抗壞血酸在水中的溶解性：_易溶于水 (填“難溶于水”或“易溶于水”)。圖 1圖 2(4)一個(gè) Cu2O 晶胞(如圖 2)中，Cu 原子的數(shù)目為_(kāi)4。(1)Cu 為 29 號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理可知，Cu 的核外電子排布式為Ar3d104s1，

6、失去 2 個(gè)電子后變?yōu)?Cu2，則 Cu2的核外電子排布式為Ar3d9。(2)SO2中 S 沒(méi)有孤對(duì)電子，4價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 044，故 S 為 sp3 雜化，SO2的空間構(gòu)型為正四面體形。該配離子中 Cu4提供空軌道，O 提供孤對(duì)電子，故配位原子為 O。(3)該中形成單鍵的碳原子為 sp3 雜化，形成雙鍵的碳原子為 sp2 雜化。1 個(gè)抗壞血酸中含有 4 個(gè)羥基，其可以與 H2O 形成112，黑球間氫鍵，所以抗壞血酸易溶于水。(4)根據(jù)均攤法知，該晶胞中白球個(gè)數(shù)為 8×8個(gè)數(shù)為 4，白球和黑球數(shù)目之比為 12，所以 Cu 為黑球，1 個(gè)晶胞中含有 4 個(gè) Cu 原子。3(2019，3

7、5)近年來(lái)我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為 FeSmAsFO 組成的化合物?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)元素 As 與 N 同族。的_低 (填“高”或“低”)，其As 的氫化物的立體結(jié)構(gòu)為_(kāi)三角錐形 ，其沸點(diǎn)比 NH3理由是_NH3間存在氫鍵 。(2)Fe 成為陽(yáng)離子時(shí)首先失去_4s軌道電子，Sm 的價(jià)層電子排布式為 4f66s2，Sm3價(jià)層電子排布式為_(kāi)4f5。(3) 比較離子半徑：F_小于 O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(4) 一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖 1 所示。晶胞中 Sm 和 As 原子的投影位置如圖 2 所示。圖中 F和 O2共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，

8、若兩者的比例依次用 x 和 1x 代表，則該化合物的化學(xué)式表示為_(kāi)SmFeAsO1xFx；通過(guò)測(cè)定密度 和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算228116(1x)19x g·cm 3。以晶胞參數(shù)為該物質(zhì)的 x 值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：a2cNA×1030長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖 1 中原子1 的坐標(biāo)為 1111)，則原子 2 和 3 的坐標(biāo)分別為 1 1 0)、(0,0)。(2，2，2(2，2，2(1)AsH3 的中心原子 As 的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為(53)/24，包括 3 對(duì)成鍵電子和 1對(duì)孤對(duì)電子，故其立體結(jié)構(gòu)為三角錐形。NH3 中 N 的電負(fù)性比

9、 AsH3 中 As 的大得多，故 NH3易形成間氫鍵，從而使其沸點(diǎn)升高。(2)Fe 的價(jià)層電子排布式為 3d64s2，其陽(yáng)離子 Fe2、Fe3的價(jià)層電子排布式分別是 3d6、3d5，二者均首先失去 4s 軌道上的電子；Sm 失去 3 個(gè)電子成為 Sm3時(shí)首先失去 6s 軌道上的電子，然后失去 1 個(gè) 4f 軌道上的電子，故 Sm3的價(jià)層電子排布式為 4f5。(3)F和 O2電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，原子核對(duì)核外電子的吸引力越大，離子半徑越小，故離子半徑 F<O2。(4)由晶胞結(jié)構(gòu)中各原子所在位置可知，該晶12，F(xiàn)e 個(gè)數(shù)為 14×412，As 個(gè)數(shù)為 4×212

10、，O 或 F 個(gè)數(shù)為 8×81胞中 Sm 個(gè)數(shù)為 4×212×22，即該晶胞中 O 和 F 的個(gè)數(shù)之和為 2，F(xiàn) 的比例為 x，O的比例為 1x，故該化合22×150567516×(1x)19x物的化學(xué)式為 SmFeAsO1xFx。1 個(gè)晶胞的質(zhì)量為gNA228116(1x)19xg,1 個(gè)晶胞的體積為 a2c pm3 a2c×10 30 cm3 ， 故密度 NA228116(1x)19xg·cm 3。原子 2 位于底面面心，其坐標(biāo)為 1，1，0)；原子 3 位于棱上，(22a2cN ×1030A其坐標(biāo)為(0,0，

11、1)。24(2019，35)在普通鋁中加入少量 Cu 和 Mg 后，形成一種稱為拉維斯相的 MgCu2微小晶粒，其分散在 Al 中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅(jiān)鋁”，是制造飛機(jī)的主要材料。回答下列問(wèn)題：(1)下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是_A(填標(biāo)號(hào))。(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物，中氮、碳的雜化類型分別是_sp3、_sp3。乙二胺能與 Mg2、Cu2等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其是_乙二胺的兩個(gè) N提供孤對(duì)電子給金屬離子形成配位鍵 ，其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是_Cu2(填“Mg2”或“Cu2”)。(3)一些氧化物

12、的熔點(diǎn)如表所示：解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的_Li2O、MgO 為離子晶體，P4O6、SO2 為晶體。晶格能 MgO>Li2O。間作用力(量)P4O6>SO2。(4)圖(a)是 MgCu2 的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg 以石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的 Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖。可見(jiàn)，Cu 原子之間最短距離 x 2apm，Mg 原子之間最短距離 y 34 apm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的4氧化物L(fēng)i2OMgOP4O6SO2熔點(diǎn)/1 5702 80023.875.58×2416×643值為 N ，則MgCu 的密度是 g

13、83;cm(列出計(jì)算表達(dá)式)。A2 NAa3×1030(1)由題給信息知，A 項(xiàng)和 D 項(xiàng)代表 Mg，B 項(xiàng)和 C 項(xiàng)代表 Mg。A 項(xiàng)，Mg再失去一個(gè)電子較難，即第二電離能大于第一電離能，所以電離最外層一個(gè)電子所需能量 A 大于 B；3p 能級(jí)的能量高于 3s,3p 能級(jí)上電子較 3s 上易失去，故電離最外層一個(gè)電子所需能量A>C、A>D。選 A。(2)乙二胺中，1 個(gè) N 原子形成 3 個(gè)單鍵，還有一個(gè)孤電子對(duì)，故 N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 4，N 原子采取 sp3 雜化；1 個(gè) C 原子形成 4 個(gè)單鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 4，采取 sp3 雜化。乙二胺中 2

14、 個(gè) N 原子提供孤電子對(duì)與金屬鎂離子或銅離子形成穩(wěn)定的配位鍵，故能形成穩(wěn)定環(huán)狀離子。由于銅離子半徑大于鎂離子，形成配位鍵時(shí)頭碰頭重疊程度較大，其與乙二胺形成的化合物較穩(wěn)定。(3)氧化鋰、氧化鎂是離子晶體，六氧化四磷和二氧化硫是晶體，離子鍵比間作用力強(qiáng)。(4)觀察圖(a)和圖(b)知，4 個(gè)銅原子相切并與面對(duì)角線平行，有(4x)22a2，x 2a。鎂原子堆積方式類似石，有 y 34 a。4已知 1 cm1010 pm，晶胞體積為(a×1010)3 cm3，代入密度公式計(jì)算即可。5(2019，35)磷酸亞鐵鋰( LiFePO4)可用作鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良、安

15、全性高等特點(diǎn)，文獻(xiàn)可采用 FeCl3、NH4H2PO4、LiCl 和苯胺等作為原料?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1) 在周期表中，與 Li 的化學(xué)性質(zhì)最相似的鄰族元素是_Mg，該元素基態(tài)原子核外 M層電子的自旋狀態(tài)_相反(填“相同”或“相反”)。(2) FeCl3 中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚存在的 FeCl3 的結(jié)構(gòu)式為 ，其中 Fe 的配位數(shù)為_(kāi)4。(3)苯胺()的晶體類型是_晶體 。苯胺與甲苯()的相對(duì)質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(5.9 )、沸點(diǎn)(184.4 )分別高于甲苯的熔點(diǎn)(95.0 )、沸點(diǎn)(110.6 )，是_苯胺之間存在氫鍵 。(4)NH4H2PO4 中，電負(fù)性最高的元素是_

16、O；P 的_sp3雜化軌道與O 的 2p 軌道形成_鍵。(5)NH4H2PO4 和 KFePO4 屬于簡(jiǎn)單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復(fù)雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子：這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為(PnO3n1)(n 2)(用 n 代表 P 原子數(shù))。(1)由元素周期表中的“對(duì)角線規(guī)則”可知，與 Li 的化學(xué)性質(zhì)相似的鄰族元素是Mg；Mg 為 12 號(hào)元素，M 層只有 2 個(gè)電子，排布在 3s 軌道上，故 M 層的 2 個(gè)電子自旋狀態(tài)相反。(2)Fe 能夠提供空軌道，而 Cl 能夠提供孤電子對(duì)，故 FeCl3雙聚時(shí)可形成配位鍵。由常見(jiàn) AlCl3 的

17、雙聚的結(jié)構(gòu)可知 FeCl3 的雙聚的結(jié)構(gòu)式為，其中 Fe的配位數(shù)為 4。(3)苯胺為有機(jī)物，結(jié)合題給信息中苯胺的熔、沸點(diǎn)可知苯胺為晶體。苯胺中有NH2，間可形成氫鍵，而甲苯間不能形成氫鍵，間氫鍵可明顯地提升晶體的熔、沸點(diǎn)。(4)同周期從左到右，主族元素的電負(fù)性逐漸增強(qiáng)，故 O 的電負(fù)性大于N，同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小，故電負(fù)性 N 大于 P，又 H 的電負(fù)性小于 O，因此 NH4H2PO4 中電負(fù)性最高的元素是 O。PO3中中心原子 P 的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 4，故 P 為4sp3 雜化，P 為 sp3 雜化軌道的 O 與 2p 軌道形成 鍵。(5)由三磷酸根離子的結(jié)構(gòu)可知，中間P 原

18、子連接的 4 個(gè) O 原子中，2 個(gè) O 原子完全屬于該 P 原子，另外 2 個(gè)O 原子分別屬于 2 個(gè)13，屬于左、右兩邊的 2 個(gè) P 原子的 O 原P 原子，故屬于該 P 原子的 O 原子數(shù)為 22×2子數(shù)為 3×21×27，故若這類磷酸根離子中含 n 個(gè) P 原子，則 O 原子個(gè)數(shù)為 3n1，又2O 元素的化合價(jià)為2，P 元素的化合價(jià)為5，故該離子所帶電荷為2×(3n1)5nn2，這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為(PnO3n1)(n2)。6(2019·河南八市重高高三第三次測(cè)評(píng))銅、鎵、砷等元素形成的化合物在現(xiàn)代工業(yè)中有廣泛的用途，

19、回答下列問(wèn)題：(1) 基態(tài)銅原子的核外電子占有的能級(jí)數(shù)為_(kāi)7，軌道數(shù)為_(kāi)15。(2) 根據(jù)元素周期律，原子半徑 Ga_大于 As，第一電離能 Ga_小于 As。(填“大于” 或“小于”)(3)AsCl3的立體構(gòu)型為_(kāi)三角錐形 ，其中 As 的雜化軌道類型為_(kāi)sp3。(4)銅與 CN可形成絡(luò)合離子Cu(CN)42，寫出一種與 CN等電子體的化學(xué)式_N2或 CO；若將Cu(CN)42中二個(gè) CN換為 Cl，只有一種結(jié)構(gòu)，則Cu(CN)42中 4 個(gè)氮原子所處空間位置關(guān)系為_(kāi)正四面體 。(5)GaAs 的熔點(diǎn)為 1 238 ，密度為 g·cm 3，其晶胞結(jié)構(gòu)。該晶體的類型為_(kāi)原子晶體 ，G

20、a 與 As 以_共價(jià) 鍵鍵合。Ga 和 As 的摩爾質(zhì)量分別為 MGa g·mol 1 和 MAsg·mol 1，原子半徑分別為 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為 NA，則 GaAs 晶胞中原子30(r r3 )34×10NAGaAs ×100%。的體積占晶胞體積的百分率為 3(MGaMAs)(1)基態(tài)銅的電子排布為 1s22s22p63s23p63d104s1, 所以有 7 個(gè)能級(jí)，軌道數(shù)為 15；(2)Ga 和 As 位于第四周期，前者核電荷數(shù)小，所以根據(jù)元素周期律分析，同周期元素，隨著核電荷數(shù)增大，半徑減小，第一電離能增大；(3

21、)AsCl3中 As 原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)為 35314 且含有一個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論該的立體構(gòu)型為三角錐2形，As 原子雜化類型為 sp3；(4)等電子體是指原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)也相同的微粒，根據(jù) CN分析，可以是 N2 或 CO；若將Cu(CN)42中二個(gè) CN換為 Cl，只有一種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明Cu(CN)42中 CN處于相同的位置，即 4 個(gè)氮原子所處空間位置關(guān)系為正四面體；(5)GaAs 的熔點(diǎn)為 1 238 ，熔點(diǎn)較高，以共價(jià)鍵結(jié)合形成的屬于原子晶體，密度為 g·cm16×214，Ga 的個(gè)數(shù)為 4×14，故其晶胞中原子3，根據(jù)均攤法計(jì)算，A

22、s 的個(gè)數(shù)為 8×8MGaMAs4×NA44m所占的體積 V ( r ×4 r ×4)×1030，晶胞的體積 V2 ，故 GaAs331AsGa33晶 胞 中 原 子 的 體 積 的 百 分 率 為 V1/V2×100% ，將 V1 、 V2 帶 入 計(jì) 算 得 百 分 率4×1030NA(r3 r3 )GaAs×100%。3(MGaMAs)7(2019省綿陽(yáng)市高考化學(xué)二診)離子液體是一類具有很高應(yīng)用價(jià)值的綠色溶劑和催化劑，其中的 EMIM離子由 H、C、N 三種元素組成，結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。回答下列問(wèn)題：(1)碳

23、原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為，基態(tài)碳原子中，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為_(kāi)啞鈴 形。(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，NH 、NO 、NO 中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他332兩種粒子的是_NH3。NH3 比 PH3 的沸點(diǎn)高，是_氨間存在氫鍵 。(3)氮元素的第一電離能比同周期相鄰元素都大的是_基態(tài)氮原子電子占據(jù)的最高能級(jí)為半充滿，較穩(wěn)定 。(4)EMIM離子中，碳原子的雜化軌道類型為_(kāi)sp3、sp2中的大 鍵可用符號(hào) n 表m示，其中 m 代表參與形成的大 鍵原子數(shù)，n 代表參與形成的大 鍵電子數(shù)(如苯中的大66 鍵可表示為 )，則 EMIM 離子中的大 鍵應(yīng)表示為_(kāi)。65(5)立方氮化硼硬度僅次于石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于石，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。立方氮化硼屬于_原子 晶體，其中硼原子的配位數(shù)為_(kāi)4。已知：立方氮化硼密度為 d g/cm3，B 原子半徑為 x pm，N 原子半徑為 y pm，阿伏加德羅常數(shù)的值為 NA，則該晶胞