2020届高考化学二轮复习物质结构与性质作业(1)

2020届高考化学二轮复习物质结构与性质作业(1)

物质结构与性质(选考)‎ ‎1.(2019山东聊城一模)二氟草酸硼酸锂[LiBF2(C2O4)]是新型锂离子电池的电解质,乙酸锰(CH3COO)3Mn]可用于制造离子电池的负极材料。合成方程式如下:‎ ‎2H2C2O4+SiCl4+2LiBF42LiBF2(C2O4)+SiF4+4HCl ‎4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O ‎4(CH3COO)3Mn+8HNO2+3O2↑+40CH3COOH ‎(1)基态Mn原子的核外电子排布式为　　　　　　。 ‎ ‎(2)草酸(HOOCCOOH)分子中碳原子轨道的杂化类型是　　　　　　　,1 mol草酸分子中含有σ键的数目为　　　　　　(用含NA的式子表示)。 ‎ ‎(3)与SiF4互为等电子体的两种阴离子的化学式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)CH3COOH易溶于水,除了它是极性分子外,还因为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)向硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成配离子[Cu(NH‎3‎‎)‎‎4‎]‎‎2+‎。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)硼氢化钠的晶胞结构如图所示,该晶胞中Na+的配位数为　　　　　　,若硼氢化钠晶体的密度为d g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则a=　　　　　(用含d、NA的代数式表示);若硼氢化钠晶胞上、下底心处的Na+被Li+取代,则得到晶体的化学式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.(2019陕西汉中一模)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,具有优良性能。‎ ‎(1)基态氮原子的电子排布式为　　　　　　　,基态硅原子未成对电子数是　　　　　　　,碳、氮、硅的电负性由大到小的顺序是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)碳热还原法制氮化硅是在氮气中用碳还原SiO2,写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。氮化硅一般不与酸反应,但能与氢氟酸反应,写出氮化硅与过量氢氟酸反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)三氯硅烷(SiHCl3)也可用于制备氮化硅,三氯硅烷分子的空间构型为　　　　　　　,其分子中硅原子的杂化轨道类型为　　　　　　　。 ‎ ‎(4)氮化硅与碳化硅、氮化硼等作用可产生性能更好的材料。氮化硅、碳化硅的化学性质都很稳定,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)碳化硅立方晶系晶胞如图所示,其中C—Si—C键的夹角是　　　　　　　,其晶体类型是　　　　　　　,若立方晶系的碳化硅密度为ρ g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞的棱长为　　　　　　　。 ‎ ‎3.(2019福建漳州二模)铂钴合金是以铂为基含钴的二元合金,在高温下,铂与钴可无限互溶,其固溶体为面心立方晶格。铂钴合金磁性极强,磁稳定性较高,耐化学腐蚀性很好,主要用于航天航空仪表电子钟表磁控管等。‎ ‎(1)基态钴原子的价电子排布图(轨道表示式)为　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体(如图)。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。‎ ‎①吡啶分子是大体积平面配体,其结构简式如图所示,每个分子中含有的σ键数目为　　　　　。二氯二吡啶合铂分子中所含的C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　。 ‎ ‎②二氯二吡啶合铂中存在的微粒间作用力有　　　(填字母)。 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ a.范德华力 b.氢键 c.金属键 d非极性键 ‎③反式二氯二吡啶合铂分子是　　　　　　　　(填“极性分子”或“非极性分子”)。 ‎ ‎(3)某研究小组将平面型的铂配合物分子进行层状堆砌,使每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,其结构如图所示。‎ ‎①“分子金属”可以导电,是因为　　　　　　　　　能沿着其中的金属原子链流动。 ‎ ‎②“分子金属”中,铂原子　　　　(填“是”或“不是”)以sp3的方式杂化?其理由是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5 K下呈现超导性的晶体CoO2,该晶体具有层状结构(如图所示,小球表示Co原子,大球表示O原子),图中用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是　　　　　(填字母)。 ‎ ‎(5)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所示,若金属铂的密度为d g·m-3,则晶胞参数a=　　　　　 nm(列计算式)。 ‎ ‎4.(2019四川泸州二模)钴、铜及其化合物在工业上有重要的用途,回答下列问题:‎ ‎(1)请补充完基态Co的简化电子排布式:[Ar]　　　　,Co2+有　　　　　个未成对电子。 ‎ ‎(2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂,配位体NO‎2‎‎-‎的中心原子的杂化形式为　　　　　　　,空间构型为　　　　。大π键可用符号πnm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π键可表示为π‎6‎‎6‎),则NO‎2‎‎-‎中大π键应表示为　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)配合物[Cu(En)2]SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ),是铜的一种重要化合物。其中En是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。‎ ‎①配合物[Cu(En)2]SO4中N、O、Cu的第一电离能由小到大的顺序是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,且相对分子质量相近,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示,其配位数为　　　　　,铜的原子半径为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Cu的密度为　　　　　　　　g·cm-3(列出计算式即可)。 ‎ ‎5.(2019湖北武汉外国语学校一模)根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下面各题。‎ 元素代号 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ I5‎ Q ‎800.6‎ ‎2 427.1‎ ‎3 659.7‎ ‎25 025.8‎ ‎32 826.7‎ R ‎495.8‎ ‎4 562‎ ‎6 910.3‎ ‎9 543‎ ‎13 354‎ S ‎577.5‎ ‎1 816.7‎ ‎2 744.8‎ ‎11 577‎ ‎14 842‎ T ‎1 402.3‎ ‎2 856‎ ‎4 578.1‎ ‎7 475.0‎ ‎9 444.9‎ U ‎2 080.7‎ ‎3 952.3‎ ‎6 122‎ ‎9 371‎ ‎12 177‎ ‎(1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是　　　　　　(填元素符号),S元素最可能是　　　区元素。 ‎ ‎(2)基态Q元素原子的价电子排布式为　　　　　　　。Q和T同周期。化合物QT中T元素的化合价为　　　　　　;同周期中第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有　　　　　种。 ‎ ‎(3)化合物RT3中化学键类型为　　　　　　,RT3的阴离子的几何构型为　　　　　　　。 ‎ ‎(4)下列元素中,化学性质和物理性质最像U元素的是　　　　　　　　　。 ‎ A.硼　B.铍　C.锂　D.氦　E.碳 ‎(5)R的某种氧化物X晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,X的化学式为　　　　;列式并计算晶体X的密度　　　　。 ‎ ‎6.(2019广东广州天河二模)碳、氮、氧、氟、钙、铜等元素的化合物广泛存在于自然界,回答下列问题:‎ ‎(1)将乙炔(C2H2)通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。乙炔分子中σ键与π键个数比值为　　　　　　　,基态Cu+核外电子排布式为　　　　　　,[Cu(NH3)2]Cl中化学键类型为　　　　　　　。 ‎ ‎(2)NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体。元素第一电离能N　　　　(填“>”“<”或“=”)F,NF3中氮原子的杂化轨道类型为　　　　　　　,NF3属于　　　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 ‎ ‎(3)C60可以用作储氢材料。已知金刚石中C—C键的键长为154.45 pm,C60中C—C键的键长为140~145 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为　　　　(填“正确”或“不正确”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)氮的氧化物和含氧酸在医疗上具有重要的应用。写出与N2O互为等电子体的分子　　　　　　　(任写一种),酸性HNO3>HNO2,试着从结构上解释其原因  　。 ‎ ‎(5)电石(CaC2)是有机合成化学工业的基本原料。CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似(如图所示),但晶体中由于哑铃形C‎2‎‎2-‎的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中每个Ca2+周围距离最近的C‎2‎‎2-‎的数目为　　　　　　　　　　,已知CaC2晶体的密度为2.22 g·cm-3,该晶胞的体积为　　　　　　　 cm3。 ‎ 参考答案 ‎1.答案 (1)[Ar]3d54s2(或1s22s22p63s23p63d54s2)‎ ‎(2)sp2　7NA　(3)SO‎4‎‎2-‎、PO‎4‎‎3-‎ ‎(4)乙酸与水分子之间可形成氢键 ‎(5)F的电负性大于N,N—F成键电子对偏向F,导致NF3中的N原子核对孤对电子吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子 ‎(6)8　‎3‎‎76×1‎‎0‎‎21‎ρ·‎NA　Na3Li(BH4)4或LiNa3(BH4)4‎ 解析 (1)Mn为25号元素,核外电子数为25,基态Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2。‎ ‎(2)由草酸(HOOCCOOH)分子的结构可知,一个中心碳原子有3个σ键和一个π键,没有孤电子对,属于sp2杂化,每个草酸(HOOCCOOH)分子中共含有7个σ键,则1 mol草酸分子中含有σ键的数目为7NA。‎ ‎(3)原子数和电子数都相等的微粒互为等电子体。所以与SiF4互为等电子体的两种阴离子的化学式分别为SO‎4‎‎2-‎、PO‎4‎‎3-‎。‎ ‎(4)CH3COOH易溶于水,除了它是极性分子外,还因为CH3COOH分子与水分子之间可形成氢键。‎ ‎(5)NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是F的电负性大于N,N—F成键电子对偏向F,导致NF3中的N原子核对孤电子对吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子。‎ ‎(6)以上底面处的Na+为研究对象,与之距离最近的BH‎4‎‎-‎共有8个。该晶胞中Na+个数为4,BH‎4‎‎-‎个数是4,则晶体的化学式为NaBH4,该晶胞的质量为‎38×4‎NA g,该晶胞的体积为2a3 nm3=2a3×10-21 cm3,则2a3×10-21 cm3×ρ g·cm-3=‎38×4‎NA g,a=‎3‎‎76×1‎‎0‎‎21‎ρ·‎NA;若NaBH4晶胞底心处的Na+被Li+取代,则晶胞中BH‎4‎‎-‎数目为4,钠离子个数为3,锂离子个数为1,晶体的化学式为Na3Li(BH4)4或LiNa3(BH4)4。‎ ‎2.答案 (1)1s22s22p3　2　N>C>Si ‎(2)6C+2N2+3SiO2Si3N4+6CO　Si3N4+16HF3SiF4↑+4NH4F ‎(3)四面体形　sp3杂化 ‎(4)晶体中原子之间形成共价键,键能大 ‎(5)109°28'　原子晶体　‎3‎‎160‎ρNA cm 解析 (1)N原子核外电子数为7,由能量最低原理可以知道核外电子排布式为1s22s22p3,基态硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,其中未成对电子数目为2;同周期自左而右元素电负性增大,同主族自上而下元素电负性减小,故电负性N>C>Si。‎ ‎(2)碳热还原法制氮化硅是在氮气中用碳还原SiO2,反应生成Si3N4、CO,化学方程式为6C+2N2+3SiO2Si3N4+6CO。氮化硅一般不与酸反应,但能与氢氟酸反应,反应生成SiF4与NH4F,反应的化学方程式为Si3N4+16HF3SiF4+4NH4F。‎ ‎(3)三氯硅烷(SiHCl3)分子中Si原子形成4个σ键,没有孤电子对,三氯硅烷分子的空间构型为四面体形,杂化轨道数目为4,Si原子采取sp3杂化。‎ ‎(4)氮化硅、碳化硅晶体中原子之间形成共价键,键能大,化学性质稳定。‎ ‎(5)碳化硅立方晶系晶胞中,立方体内Si原子与周围的4个C原子形成正四面体结构,C—Si—C键的夹角是109°28';原子之间形成共价键,形成向空间延伸的立体网状结构,属于原子晶体;晶胞中硅原子数目为4、碳原子数目为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,则一个晶胞质量为‎4×(28+12)‎NA g,碳化硅密度为ρ g·cm-3,则晶胞棱长=‎3‎‎4×(28+12)‎NAgρg·cm‎-3‎‎=‎‎3‎‎160‎ρNA cm。‎ ‎3.答案 (1)‎ ‎(2)①11　N>Cl>C　②ad　③非极性分子 ‎(3)①电子　②不是　若铂原子轨道为sp3杂化,则该分子结构为四面体,非平面结构 ‎(4)B　(5)‎‎3‎‎780‎‎602d或‎3‎‎780‎NAd×1‎‎0‎‎-21‎ 解析 (1)过渡金属的价电子包含3d能级与4s能级的电子,基态钴原子的价电子排布图(轨道表示式)为。‎ ‎(2)①相邻两原子间的第一条共价键为σ键,则吡啶分子()中的σ键数目为11;C、N、Cl三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>Cl>C。‎ ‎②二氯二吡啶合铂中,C—C间存在非极性键,Pt和N之间存在配位键,分子间存在范德华力。③根据图像可知,反式二氯二吡啶合铂分子的结构为完全对称,正负电荷中心重合,分子是非极性分子。‎ ‎(3)①已知每个分子中的铂原子在某一方向上排列成行,构成能导电的“分子金属”,则Pt金属的价电子可在金属Pt间传递而导电。②“分子金属”中,铂原子的配位数为4,若铂原子以sp3的方式杂化,应为四面体构型,与题中信息不符。‎ ‎(4)根据晶体的化学式可知,n(Co)∶n(O)=1∶2。以粗线画出的结构为基本单元,A中Co原子数为1,O原子数为4×‎1‎‎2‎=2,符合比例;B中Co原子数为1,O原子数为4×‎1‎‎4‎=1,‎ 不符合比例;C中Co原子数为1+4×‎1‎‎4‎=2,O原子为4,符合比例;D中Co原子数为4×‎1‎‎4‎=1,O原子数为4×‎1‎‎2‎=2,符合比例。‎ ‎(5)金属铂晶体中,铂原子的配位数为12,为最密堆积,根据投影图可知,则晶体为面心立方最密堆积,一个晶胞中含有的铂原子个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,金属铂晶体的棱长为a,ρ=mV‎=‎‎195×4‎a‎3‎‎×‎NA,则a=‎3‎‎780‎‎602d或‎3‎‎780‎NAd×1‎‎0‎‎-21‎。‎ ‎4.答案 (1)3d74s2　3　(2)sp2　V形　‎π‎3‎‎4‎ ‎(3)①CuN,—NO2中N的正电性大于—NO中的N,导致HO—NO2中O—H键的极性大于HO—NO中的O—H键的极性,因而在水分子作用下HO—NO2比HO—NO更容易电离出H+,即酸性HNO3>HNO2‎ ‎(5)4　1.92×10-22‎ 解析 (1)乙炔分子中有3个σ键与2个π键。Cu为29号元素,基态Cu+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。[Cu(NH3)2]Cl中Cu+与NH3之间的化学键为配位键,N—H键为极性共价键,[Cu(NH3)2]+与Cl-之间为离子键。‎ ‎(2)同周期主族元素从左到右电离能呈增大趋势,所以氟元素的第一电离能比氮元素的第一电离能大。NF3中N原子杂化轨道数目为4,采取sp3杂化。NF3分子构型与NH3相似,NH3分子构型是三角锥形,所以NF3分子构型也是三角锥形,三角锥形分子的结构不对称,正负电荷中心不重叠,为极性分子。‎ ‎(3)金刚石是原子晶体,熔化时需要破坏共价键,C60为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,无需破坏共价键,所以C60熔点低于金刚石。‎ ‎(4)与N2O互为等电子体的分子有CO2、CS2等。电负性O>N,—NO2中N的正电性大于—NO中的N,导致HO—NO2中O—H键的极性大于HO—NO中的O—H键的极性,因而在水分子作用下HO—NO2比HO—NO更容易电离出H+,即酸性HNO3>HNO2。‎ ‎(5)依据晶胞示意图可以看出,晶胞的一个平面的长与宽不相等,再由图中体心可知1个Ca2+周围距离最近的C‎2‎‎2-‎有4个。要特别注意题给的信息,CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似,该晶胞中含有Ca2+为12×‎1‎‎4‎+1=4,一个晶胞中含有4个CaC2,CaC2晶体的密度为2.22 g·cm-3,该晶胞的体积V=mρ‎=‎‎4×64 g‎2.22 g·cm‎-3‎×6.02×1‎‎0‎‎23‎≈1.92×10-22 cm3。‎