高三化學總復習二輪專題突破訓練　物質結構與性質綜合題(選考)

物質結構與性質綜合題(選考)1.(2022江西八所重點中學聯(lián)考)元素周期表中第四周期元素形成的化合物種類豐富?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為。

(2)K與Zn屬于同一周期,K的第一電離能小于Zn的第一電離能,原因:

。(3)Ti能形成化合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,該化合物中Ti3+的配位數(shù)為。

該化合物中不含(填字母)。

A.σ鍵 B.π鍵C.配位鍵 D.離子鍵E.極性鍵 F.非極性鍵(4)Cu2+在氨水溶液中可以形成[Cu(H2O)2(NH3)4]2+,1mol[Cu(H2O)2(NH3)4]2+中含有的σ鍵數(shù)目為(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值);配體分子NH3鍵角大于H2O的原因為。

(5)NiO晶胞為NaCl型結構(如圖)。其中Ni2+可看成填充在O2-組成的正面體空隙中,填充率為100%。將NiO在空氣中加熱,部分Ni2+被氧化為Ni3+,成為NixO(x<1),晶體仍保持電中性,則會出現(xiàn)晶體缺陷,填充率下降?，F(xiàn)有NixO晶胞的質量為4.0×10-22g。則分別填充Ni2+、Ni3+和未填充Ni離子的空隙個數(shù)之比為。2.(2022四川射洪模擬測試)硼、氮、磷、鈷、鎳等元素的化合物在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、科技、國防建設中有著許多獨特的用途。(1)制備氮化硼(BN)的一種方法為BCl3(g)+NH3(g)BN(s)+3HCl(g)。立方氮化硼(BN)硬度大、熔點為3000℃,其晶體類型為。試用價層電子對互斥理論解釋BCl3的鍵角比NH3大的原因:

。

(2)磷原子在成鍵時,能將一個3s電子激發(fā)到3d能級而參與成鍵,寫出該激發(fā)態(tài)磷原子的核外電子排布式:。

(3)鈷位于周期表的區(qū),鈷與NH3易形成正八面體形的[Co(NH3)6]3+配離子,試推測[CoCl2(NH3)4]+的空間構型有種。Co可以形成六方晶系的CoO(OH),晶胞結構如圖所示,設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,該晶體的密度為

g·cm-3(用代數(shù)式表示)。3.(2022陜西西安六區(qū)聯(lián)考三)2021年7月4日,“神舟十二號”航天員圓滿完成出艙任務?！吧裰凼枴敝谱鞑牧现邪薈u、Ga、Ni、Xe等多種元素?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)銅的價層電子排布式為。

(2)Xe是第五周期的稀有氣體元素,與F形成的XeF2在室溫下易升華。XeF2中心原子的價層電子對數(shù)為。

(3)含有兩個或兩個以上配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物稱為螯合物。Ni2+的一種螯合物結構如圖所示,1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有mol。

(4)鎳基合金儲氫的研究已取得很大進展。如圖是一種鎳基合金儲氫后的晶胞結構示意圖。該合金儲氫后,H2與Ni的物質的量之比為。

(5)①氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結構,氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以相結合,氮化鎵屬于晶體。

②氮化鎵為立方晶胞,氮化鎵的密度為dg·cm-3。列出計算氮化鎵晶胞邊長a的表達式:a=cm。

4.(2022青海西寧二模)氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)是第三代半導體材料。(1)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式為。Ga、N和O的第一電離能由小到大的順序為。

(2)GaCl3的熔點為77.9℃,氣體在270℃左右以二聚物存在,GaF3的熔點為1000℃;GaCl3的熔點低于GaF3的原因為

。

(3)GaCl3·xNH3(x=3,4,5,6)是一系列化合物,向含1molGaCl3·xNH3的溶液中加入足量AgNO3溶液,有難溶于稀硝酸的白色沉淀生成;過濾后,充分加熱濾液,有4mol氨氣逸出,且又有上述沉淀生成,兩次沉淀的物質的量之比為1∶2。①NH3的VSEPR模型名稱為。

②能準確表示GaCl3·xNH3結構的化學式為。

(4)與鎵同主族的硼(B)具有缺電子性,硼砂(四硼酸鈉Na2B4O7·10H2O)中B4O72-是由兩個H3BO3和兩個[B(OH)4]-縮合而成的雙六元環(huán),應寫成[B4O5(OH)4]2-的形式,結構如圖所示,則該離子中存在的作用力有(填字母),BA.離子鍵 B.極性鍵C.氫鍵 D.范德華力E.配位鍵(5)氮化鎵的晶胞如圖所示,Ga原子與N原子半徑分別為apm和bpm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶胞密度為cg·cm-3,則該晶胞的空間利用率為(已知空間利用率為晶胞內原子體積占晶胞體積的百分比)。

5.(2022內蒙古呼倫貝爾滿洲里三模)三氯異氰尿酸是一種極強的氧化劑和氯化劑,具有高效、廣譜、較為安全的消毒作用。三氯異氰尿酸之所以有殺菌、消毒功能,是因為三氯異氰尿酸溶于水能迅速生成次氯酸,化學方程式如圖:2+6H2O++6HClO回答下列問題:(1)Cl的基態(tài)原子核外電子排布式為。在三氯異氰尿酸分子中,C和N原子的雜化類型分別為、,基態(tài)C和N原子的核外未成對電子數(shù)較多的是。

(2)苯分子中有6個C原子,每個C原子有一個2p軌道參與形成大π鍵,可記為Π66(右下角“6”表示6個原子,右上角“6”表示6個共用電子),則氰尿酸分子中存在的大π鍵可表示為(3)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。1mol異氰尿酸分子中σ鍵的數(shù)目為,π鍵的數(shù)目為。HClO分子屬于(填“極性”或“非極性”)分子,其立體構型為。

(4)異氰尿酸分子和氰尿酸分子的熔點都高于三氯異氰尿酸分子的熔點,其原因是

。

(5)CO2的綜合利用有利于“碳中和”,CO2分子在晶體中的堆積方式如圖所示,該晶體為面心立方最密堆積結構,晶胞邊長為apm,則該晶體的密度ρ=g·cm-3(列出計算式,設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

6.(2022寧夏石嘴山適應性測試)磷及其化合物在電池、催化等領域有重要應用。黑磷與石墨類似,也具有層狀結構(如圖1)。為大幅度提高鋰電池的充電速率,科學家最近研發(fā)了黑磷—石墨復合負極材料,其單層結構俯視圖如圖2所示。圖1圖2回答下列問題:(1)Li、C、P三種元素中,電負性最小的是(用元素符號作答)。

(2)基態(tài)磷原子的電子排布式為;第三周期中第一電離能比P大的元素有種。

(3)圖2中,黑磷區(qū)P原子的雜化方式為;石墨區(qū)C原子的雜化方式為。

(4)P和B的溴化物在水中的溶解度:PBr3(填“>”或“<”)BBr3,原因是

。

(5)根據(jù)圖1和圖2的信息,下列說法正確的有(填字母)。

A.黑磷區(qū)P—P的鍵能不完全相同B.黑磷與石墨都屬于混合型晶體C.由石墨與黑磷制備該復合材料的過程是物理變化D.單層復合材料中,P原子與C原子之間的作用力屬于范德華力(6)貴金屬磷化物Rh2P可用作電解水的高效催化劑,其立方晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為anm,晶體中與P距離最近的Rh的數(shù)目為,晶體的密度為g·cm-3(列出計算式)。

答案和解析1.答案(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)Zn原子半徑小,且價電子排布為全充滿結構,第一電離能更大(3)6BF(4)22NANH3中心N原子只有一對孤電子對,H2O中心O原子有兩對孤電子對,孤電子對越多,鍵角越小(5)八1∶2∶1解析(1)已知Cu是29號元素,則基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。(2)K與Zn都是第四周期的元素,二者屬于同一周期,但K的第一電離能小于Zn的第一電離能,這是因為Zn的原子序數(shù)大,原子半徑小,且價電子排布為全充滿結構,第一電離能更大。(3)Ti能形成化合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,該化合物中Ti3+的周圍共有6個配位鍵,6個配體,則其配位數(shù)為6,該化合物中存在[TiCl(H2O)5]2+與Cl-之間的離子鍵,[TiCl(H2O)5]2+內部Ti3+與Cl-、H2O之間的配位鍵,H2O中H—O之間的極性共價鍵,配位鍵和H2O中的極性鍵均為σ鍵,故不含π鍵和非極性鍵。(4)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。1個H2O內含2個σ鍵,1個NH3含3個σ鍵,同時每個H2O、NH3與中心Cu原子之間形成1個配位鍵,也屬于σ鍵,故1mol該配離子中含有σ鍵個數(shù)=(2×2+3×4+6)mol=22mol,即22NA;NH3中心N原子只含1對孤電子對,而H2O中心O原子含2對孤電子對,孤電子對與成鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力,故H2O鍵角小于NH3。(5)由題圖可知,氧離子在棱上和體心,所以Ni2+填充在由O2-構成的正八面體空隙中;依據(jù)晶胞結構,Ni2+數(shù)目為8×18+6×12=4,O2-數(shù)目為12×14+1=4,當出現(xiàn)晶體塌陷后,晶胞質量為4.0×10-22g,M(NixO)=4.0×10-22g×NAmol-1≈241g·mol-1,故此時晶體的化學式為Ni3O4,有一個Ni2+所在的空隙塌陷,依據(jù)化合價可知,N(Ni2+)∶N(Ni3+)=1∶2,外加塌陷的空隙,填充Ni2+、Ni3+和未填充Ni離子的空隙個數(shù)之比為1∶22.答案(1)原子晶體NH3的中心原子N上有一對孤電子對而BCl3沒有,孤電子對與成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對的斥力(2)1s22s22p63s13p33d1(3)d22解析(1)立方氮化硼(BN)硬度大、熔點為3000℃,應為原子晶體;B原子的價電子數(shù)為3,所以在BCl3分子中,B原子沒有孤電子對,N原子的價電子數(shù)為5,所以在NH3中,N原子有一對孤電子對,孤電子對與成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對的斥力,所以BCl3的鍵角比NH3大;(2)基態(tài)P原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,將一個3s電子激發(fā)到3d能級后,核外電子排布為1s22s22p63s13p33d1;(3)Co元素位于第四周期Ⅷ族,屬于d區(qū);[Co(NH3)6]3+為正八面體結構,[CoCl2(NH3)4]+即兩個Cl-取代兩個NH3分子的位置,有相鄰和相對兩種不同情況,所以[CoCl2(NH3)4]+的空間構型有2種;晶胞中O原子的個數(shù)為4,化學式為CoO(OH),所以一個晶胞中有2個CoO(OH)單元,則晶胞的質量為92×2NAg,晶胞底面為邊長為apm的菱形,所以底面積為32a2pm2,高為cpm,則體積為32a2cpm3=32a2c×10-30cm3,所以密度為3.答案(1)3d104s1(2)5(3)4(4)3∶5(5)①共價鍵原子②3解析(1)銅元素的原子序數(shù)為29,核外電子數(shù)為29,根據(jù)能量最低原理和洪特規(guī)則寫出基態(tài)銅原子核外電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1,價電子排布式為3d104s1。(2)XeF2中心原子的價層電子對數(shù)=8+2×1(3)Ni提供空軌道,N原子提供孤電子對,故1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有4mol。(4)晶胞中H2分子位于面上和棱上,所以H2分子數(shù)目=2×12+8×14=3,Ni原子在面上和體內,所以Ni原子數(shù)目=1+8×12=5,二者物質的量之比為3(5)由于氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結構,所以氮化鎵為原子晶體,原子之間以共價鍵結合在一起;GaN晶胞中,Ga位于頂點和體內,所以含有Ga原子數(shù)目=1+8×18=2,N原子位于棱上和體內,所以含有N原子數(shù)目=1+4×14=2,所以晶胞密度ρ=mV=2×84NA×a3g·cm4.答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1Ga<O<N(2)氟化鎵是離子晶體,氯化鎵是分子晶體,離子晶體的熔點遠遠高于分子晶體(3)①四面體結構②[Ga(NH3)4Cl2]Cl(4)BEsp3和sp2(5)43π解析(1)鎵是31號元素,故其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1;Ga是金屬元素,其第一電離能最小,氮元素的電子排布式為1s22s22p3,2p能級半充滿,較穩(wěn)定,所以第一電離能O<N,故Ga、N和O的第一電離能由小到大的順序為Ga<O<N。(2)氟化鎵是離子晶體,氯化鎵是分子晶體,離子晶體的熔點遠遠高于分子晶體。(3)中心原子N的價層電子對數(shù)為5+1×32=4,故NH3的VSEPR模型名稱為四面體結構;加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,說明有氯離子;過濾后,充分加熱濾液,使配位鍵斷裂,產(chǎn)生NH3和Cl-,有4mol氨氣逸出,Cl-與Ag+生成沉淀,兩次沉淀的物質的量之比為1∶2,則有配位鍵的Cl-與沒有配位鍵的Cl-的個數(shù)比為2∶1,Ga3+配位數(shù)為6,則該溶液中溶質的化學式為[Ga(NH3)4Cl(4)由[B4O5(OH)4]2-的結構可知,上下兩個B原子周圍有四個化學鍵,但是B原子最外層只有三個電子,可以與三個氧原子形成σ鍵,多余的一個化學鍵是硼原子提供空軌道,氧原子提供孤電子對形成的配位鍵,故上下兩個硼原子為sp3雜化;左右兩個硼原子周圍有三個化學鍵,均為極性共價單鍵,故左右兩個硼原子為sp2雜化。(5)由題圖可知,晶胞的8個頂點有8個鎵原子,還有1個鎵原子全部屬于該晶胞,故該晶胞擁有的鎵原子個數(shù)為8×18+1=2,晶胞的4個棱中有4個氮原子,還有1個氮原子全部屬于該晶胞,故該晶胞擁有的氮原子個數(shù)為4×14+1=2,則該晶胞的空間利用率為43π(a5.答案(1)[Ne]3s23p5sp2sp3N(2)Π66(3)12NA3NA極性(4)異氰尿酸分子和氰尿酸分子的分子間存在氫鍵,而三氯異氰尿酸分子間不能形成氫鍵(5)176a3N解析(1)Cl的原子序數(shù)是17,其基態(tài)原子核外電子排布式為[Ne]3s23p5。在三氯異氰尿酸分子中,C是不飽和碳原子,屬于sp2雜化,N全部形成單鍵,N原子的雜化類型為sp3,基態(tài)C和N原子的核外未成對電子數(shù)分別是2、3,因此核外未成對電子數(shù)較多的是N。(2)氰尿酸分子的環(huán)狀結構和苯環(huán)結構是類似的,則氰尿酸分子中存在的大π鍵可表示為Π6(3)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。單鍵都是σ鍵,雙鍵中也含有1個σ鍵,根據(jù)異氰尿酸分子的結構簡式可知,1mol異氰尿酸分子中σ鍵的數(shù)目為12NA,雙鍵中也含有1個π鍵,π鍵的數(shù)目為3NA。HClO分子的結構式為H—O—Cl,結構不對稱,屬于極性分子,中心原子氧含有2對孤電子對,其立體構型為V形。(4)由于異氰尿酸分子和氰尿酸分子的分子間存在氫鍵,而三氯異氰尿酸分子間不能形成氫鍵,所以異氰尿酸分子和氰尿酸分子的熔點都高于三氯異氰尿酸分子。(5)根據(jù)晶胞結構可知,含有二氧化碳分子的個數(shù)是8×18+6×12=4,晶胞邊長為apm,所以