專題16練習-物質結構與性質

2017屆化學高考二輪復習專題訓練專題16練習物質結構與性質1．X、Y、Z、W、R五種元素的原子序數(shù)依次增大。五種元素中，僅R為金屬元素，其原子序數(shù)為27。X價電子排布式為nsnnpn，元素Z基態(tài)原子s電子總數(shù)與p電子總數(shù)相等，W與其他四種元素能層數(shù)不同，且未成對電子數(shù)目為1。根據(jù)推斷出的元素回答下列問題：(1)基態(tài)R原子核外電子排布式為__________________，X、Y、Z三種元素的第一電離能由大到小的順序為______(用具體元素符號表示)。(2)1mol配合物[R(XY)6]4－中含有σ鍵的數(shù)目為__________________。(3)XZW2是一種高毒類物質，結構與甲醛相似，X原子雜化方式為____________，其沸點高于甲醛的主要原因是_____________________________________________。(4)YW3為黃色、油狀、具有刺激性氣味的液體，該分子的立體構型為________(用文字描述)。(5)某晶體的晶胞結構如圖Z16-1所示，則該化合物的化學式為__________________(R、Z用具體元素符號表示)。圖Z16-12．鐵、鈷、鎳等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途。請回答：(1)基態(tài)Fe3＋的M層電子排布式為____________。(2)配合物Fe(CO)n常溫下為液態(tài)，推測其晶體屬于____(填晶體類型)。寫出兩種與配體CO互為等電子體的離子：__________(填化學式)。(3)Co2＋、Co3＋都能形成配離子。用KCN處理含Co2＋的鹽溶液，生成的[Co(CN)6]4－有強還原性，加熱時能與水反應生成[Co(CN)6]3－，該反應的離子方程式為__________________________________；Co3＋的另一種配合物Co(NH3)5BrSO4溶于水，加入BaCl2溶液無明顯現(xiàn)象，該化合物在水中的電離方程式為______________________。(4)自然界的鎳礦中含有大量氧化鎳，其晶體結構與NaCl相同，該晶體中Ni2＋的配位數(shù)為________；實驗室常利用丁二酮肟檢驗Ni2＋，其結構如圖Z16-2，分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為________，其中碳原子的雜化類型為______。圖Z16-2(5)金屬鎳為面心立方最密堆積，密度為ρg/cm3，鎳的原子半徑是________cm(用字母表示)。3．鋁及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有重要用途，請完成下列問題。(1)鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有________個，與鋁同族的第四周期元素原子的價電子排布式為______。(2)LiAlH4是一種特殊的還原劑，可將羧基直接還原成醇。CH3COOHeq\o(→,\s\up7(LiAlH4),\s\do5(乙醚))CH3CH2OHCH3COOH分子中σ鍵與π鍵個數(shù)之比為________，分子中鍵角1________(填“>”“＝”或“<”)鍵角2。(3)工業(yè)上可用Al2O3、N2、C在高溫下制備一種高溫結構陶瓷，其晶胞如圖Z16-3(與金剛石相似)。圖Z16-3①晶胞中氮原子配位數(shù)為________，該晶胞中含有______個鋁原子。②該化合物的晶體類型為________，若該晶體密度為ag·cm－3，則該晶胞邊長的表達式為____________pm。(4)AlCl3在183℃開始升華，溶于水、乙醚等，其二聚物的結構如圖Z16-4所示，其中鋁原子的雜化方式為______，在圖Z16-4中用“→”標出分子中的配位鍵。圖Z16-44．磷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應用非常廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)磷原子的核外電子運動狀態(tài)共有________種，其價電子排布式為__________________。(2)磷的三種同素異形體的結構如圖Z16-5甲所示。圖Z16-5①三種同素異形體中能導電的是________(填名稱)。②每個白磷分子中含有的孤電子對數(shù)目為________，白磷易溶于CS2，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③紅磷熔點為72℃，沸點為350℃，紅磷屬于________晶體。(3)H3PO2(次磷酸)、H3PO3(亞磷酸)及H3PO4的酸性由強到弱的順序為____________________(用化學式表示)，與POeq\o\al(3－,4)空間構型相同的分子和陰離子分別是________(各舉1例)。(4)噻替哌的結構簡式如圖乙所示，其中氮原子的雜化軌道類型為________，1mol噻替哌中含有的σ鍵數(shù)目約為____________。(5)磷化銦(InP)是一種半導體材料，可用于光纖通信技術，其晶胞結構如圖丙所示，晶胞參數(shù)a＝0.587nm，則InP晶體的密度為__________g·cm－3。5．氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂(主要成分Na2B4O7)為起始物，經(jīng)過一系列反應可以得到BN和火箭高能燃料及有機合成催化劑BF3，具體過程如下：圖Z16-6(1)寫出由B2O3制備BF3的化學方程式：__________________________________，BF3中硼原子的雜化軌道類型為________，BF3分子空間構型為________。(2)在硼、氧、氟、氮中第一電離能由大到小的順序是____________________(用元素符號表示)。(3)已知：硼酸的電離方程式為H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋，試依據(jù)上述反應寫出[Al(OH)4]－的結構式：______________________，并推測1molNH4BF4(氟硼酸銨)中含有________個配位鍵。(4)由12個硼原子構成如圖Z16-7甲的結構單元，硼晶體的熔點為1873℃，則硼晶體的1個結構單元中含有____個B—B鍵。圖Z16-7(5)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼(晶體結構如圖乙)是通常存在的穩(wěn)定相，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼(晶體結構如圖丙)是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。①關于這兩種晶體的說法，不正確的是________(填字母)。a．兩種晶體均為分子晶體b．兩種晶體中的B—N鍵均為共價鍵c．六方相氮化硼層間作用力小，所以質地軟d．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大②六方相氮化硼晶體內B—N鍵數(shù)與硼原子數(shù)之比為__________________，其結構與石墨相似卻不導電，原因是______________________________________________。③立方相氮化硼晶體中，每個硼原子連接________個六元環(huán)。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實，推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是__________。答案：1．(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2N＞O＞C(2)12NA或12×6.02×1023(3)sp2COCl2的相對分子質量比甲醛大，故范德華力比甲醛大，導致其沸點比甲醛高(4)三角錐形(5)CoO[解析]X、Y、Z、W、R五種元素的原子序數(shù)依次增大，五種元素中，僅R為金屬元素，其原子序數(shù)為27，則R為Co；X價電子排布式為nsnnpn，n＝2，則X的電子排布式為1s22s22p2，X為C；元素Z基態(tài)原子s電子總數(shù)與p電子總數(shù)相等，則Z的電子排布式只能為1s22s22p4，Z為O；結合五種元素的原子序數(shù)依次增大可知Y為N；W與其他四種元素能層數(shù)不同，且未成對電子數(shù)目為1，Y只能位于第三周期，W為Cl。(1)R的原子序數(shù)為27，其基態(tài)原子核外電子總數(shù)為27，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；同一周期元素，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一電離能大于其相鄰元素，C、N、O元素處于同一周期且原子序數(shù)逐漸增大，N處于第ⅤA族，所以第一電離能大小為N＞O＞C。(2)[R(XY)6]4－為[Co(CN)6]4－，[Co(CN)6]4－中CN－與Co之間有6個配位鍵，在每個CN－內部有一個σ鍵，所以1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為12NA(或12×6.02×1023)。(3)XZW2為COCl2，與甲醛結構相似，則其分子中含有1個碳氧雙鍵和2個C—Cl單鍵，其中心原子C采用sp2雜化；由于COCl2的相對分子質量比甲醛大，則范德華力比甲醛大，導致其沸點高于甲醛。(4)NCl3分子中氮原子形成3個N—Cl鍵，含有1對孤電子對，故其立體構型為三角錐形。(5)R為Co、Z為O，根據(jù)均攤法可知，在這個晶胞中氧離子位于棱上和體心，數(shù)目＝12×eq\f(1,4)＋1＝4，鈷離子位于頂點、面心，數(shù)目＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以氧離子、鈷離子個數(shù)比是1∶1，其化學式為CoO。2．(1)3s23p63d5(2)分子晶體CN－、Ceq\o\al(2－,2)(3)2[Co(CN)6]4－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))2[Co(CN)6]3－＋H2↑＋2OH－Co(NH3)5BrSO4=[Co(NH3)5SO4]＋＋Br－(4)615∶2sp2和sp3(5)eq\f(\r(2),4)×eq\r(3,\f(236,ρ·NA))3．(1)74s24p1(2)7∶1>(3)①44②原子晶體eq\r(3,\f(41×4,aNA))×1010(4)sp3[解析](3)①該晶胞中N原子位于內部小立方體中心，所以氮原子配位數(shù)是4；利用均攤法計算鋁原子個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。②該晶胞的構成微粒是原子，所以屬于原子晶體；該晶胞中N原子個數(shù)為4、Al原子個數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，該晶胞體積＝eq\f(\f(M,NA)×4,ρ)，晶胞邊長＝eq\r(3,\f(\f(M,NA)×4,ρ))＝eq\r(3,\f(\f(41,NA)×4,a))×1010pm＝eq\r(3,\f(41×4,aNA))×1010pm。(4)根據(jù)圖知，該物質中每個鋁原子含有4個共價鍵，則每個鋁原子價層電子對數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論確定鋁原子雜化方式為sp3；配位鍵由含有孤電子對的原子指向含有空軌道的原子，鋁原子含有空軌道、氯原子含有孤電子對，所以其配位鍵為。4．(1)153s23p3(2)①黑磷②4P4和CS2是非極性分子，根據(jù)相似相溶的原理，P4易溶于CS2③分子(3)H3PO4＞H3PO3＞H3PO2CCl4(或SiCl4等)和SOeq\o\al(2－,4)(或ClOeq\o\al(－,4)、SiOeq\o\al(2－,4)等)(4)sp325NA(5)4.8[解析](1)P屬于15號元素，核外電子運動狀態(tài)共有15種，其價電子排布式為3s23p3。(2)①黑磷結構與石墨相似，黑磷能導電。②P4分子為正四面體構型，每個磷原子含有1對孤電子對。③紅磷熔點為72℃，沸點為350℃，熔沸點較低，紅磷屬于分子晶體。(3)H3PO2(次磷酸)、H3PO3(亞磷酸)及H3PO4中磷元素化合價依次為＋1、＋3、＋5，成酸元素化合價越高，其酸性越強，非羥基氧越多，酸性越強，故酸性H3PO4＞H3PO3＞H3PO2。POeq\o\al(3－,4)中P原子的價層電子對數(shù)＝4＋eq\f(1,2)(5＋3－4×2)＝4，且不含孤電子對，所以其空間構型為正四面體，與POeq\o\al(3－,4)空間構型相同的分子和陰離子分別是CCl4(或SiCl4等)和SOeq\o\al(2－,4)(或ClOeq\o\al(－,4)、SiOeq\o\al(2－,4)等)。(4)噻替哌分子中，氮原子含有3個σ鍵和一個孤電子對，所以采取sp3雜化，一個噻替哌分子中含有25個σ鍵，所以1mol噻替哌分子中σ鍵為25mol。(5)磷化銦(InP)中磷原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，銦原子數(shù)目為4，晶胞質量m＝eq\f(（115＋31）g/mol×4,6.02×1023mol－1)，晶胞體積V＝a3，密度ρ＝eq\f(m,V)＝4.8g·cm－3。5．(1)B2O3＋3CaF2＋3H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))2BF3↑＋3CaSO4＋3H2Osp2平面正三角形(2)F＞N＞O＞B(3)2NA或1.204×1024(4)30(5)①ad②3∶1六方相氮化硼晶體內無自由移動的電子③12高溫、高壓[解析](3)硼酸的電離方程式為H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋，氫氧根提供一對孤電子，硼原子提供空軌道形成了一個配位鍵，硼和鋁同主族，所以[Al(OH)4]－的結構式為；一個銨根離子中含有1個配位鍵，一個氟硼酸根離子中含有1個配位鍵，所以1molNH4BF4(氟硼酸銨)中含有2NA個配位鍵。(4)由12個硼原子構成如圖的結構單元，從圖上可以看出B原子和B—B鍵的個數(shù)比為2∶5，所以硼晶體的1個結構單元中含有30個B—B鍵。(5)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼結構和石墨相似，屬于混合型晶體，每層內B—N為共價鍵，每層間為