2020届高考化学二轮复习专题二十七物质结构与性质选做含解析

2020届高考化学二轮复习专题二十七物质结构与性质选做含解析

专题二十七 物质结构与性质（选做）‎ ‎1、[化学——选修3:物质结构与性质]‎ 锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:‎ ‎（1）Zn原子核外电子排布式为__________ （2）黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能Ⅰ1(Zn)__________Ⅰ1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__________ （3）ZnF2具有较高的熔点(872℃ ),其化学键类型是__________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是__________ （4）《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为__________,C原子的杂化形式为__________‎ ‎（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为__________,六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为__________g·cm-3(列出计算式)。‎ ‎2、X、Y、Z、P、Q为前四周期元素,且原子序数依次增大。X基态原子的L层有3个单电子,Z是元素周期表中电负性最大的元素;Y与P为同主族元素,且P基态原子的M层电子数为K层的3倍;Q2+的3d轨道上有9个电子。回答下列问题: 1.基态Y原子的价电子排布图是__________;P所在周期中第一电离能最大的主族元素是__________(填元素名称)。‎ ‎2. 中,中心原子的杂化方式为__________;的立体构型是__________。‎ ‎3.X的氢化物比Y的氢化物沸点低的原因是__________。‎ ‎4.X的氢化物易形成配位键,而XZ3不易形成配位键,原因是__________‎ ‎5.Y与Q所形成的化合物晶体晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为__________;晶胞参数如图所示,则该晶体的密度是__________g·cm-3(列式并计算结果,保留小数点后一位)。‎ 15‎ ‎3、【物质结构与性质】‎ 硼、硅、硒等元素及其化合物用途广泛。请回答下列问题:‎ ‎1.基态硒原子的核外电子排布式为__________;SeO2常温下为白色晶体,熔点为340~350℃,315℃时升华,则SeO2固体的晶体类型为__________.‎ ‎2.硒、硅与氢元素形成的气态氢化物的立体构型分别为__________,若"Si-H"中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se__________(填">"或"<")Si.‎ ‎3.在周期表的第二周期中,第一电离能介于硼元素和氮元素之间的元素有__________种.‎ ‎4. 硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物,如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3,BF3·NH3中B原子的杂化轨道类型为__________,B与N之间形成__________键。 ‎ ‎5. 金刚砂(SiC)的摩氏硬度为9.5级,其晶胞结构如图所示。在SiC中,每个Si原子周围距离最近的Si原子数目为__________;若金刚砂的密度为ρ g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞中碳原子与硅原子的最近距离为__________pm。(用含ρ和NA的式子表示) ‎ ‎4、在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相自微小晶粒，其分散在A中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题: （1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 （填标号）。‎ A.  B. ‎ 15‎ ‎ C. D. ‎ ‎（2）乙二胺（）是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是 和 。乙二胺能与等金属离子形成稳定环状离子，其原因是 ，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是（填“”或）。‎ ‎（3）一些氧化物的熔点如表所示:‎ 氧化物 MgO 熔点/℃‎ ‎1570‎ ‎2800‎ ‎2308‎ ‎-75.5‎ 解释表中氧化物之间熔点差异的原因 。 （4）图（a）是的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图（b）是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝ pm，mg原子之间最短距离y＝  pm. 设阿伏加德罗常数的值为，则的密度是  （列出计算表达式） .‎ ‎5、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能用于可见光分解水,生成氢气和氧气。‎ ‎1.分别写出一个与水分子具有相同空间构型的分子和阴离子:__________。‎ ‎2.水分子在特定条件下结合一个H+形成水合氢离子(H3O+)。下列选项中对上述过程的描述不合理的是(   ) A.氧原子的杂化类型发生了改变 B.微粒的空间构型发生了改变 C.微粒的化学性质发生了改变 D.微粒中的键角发生了改变 ‎3.在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图甲),已知冰的升华热是+51kJ·mol-1,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11kJ·mol-1),则冰晶体中氢键的键能是__________kJ·mol-1。‎ 15‎ ‎4.氮化镓(GaN)的晶体结构如图乙所示,其中氮原子的杂化轨道类型是__________;N、Ga原子之间存在配位键,该配位键中提供孤对电子的原子是__________。‎ ‎5.ZnO是两性氧化物,能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)4]2-。不考虑其空间构型,[Zn(OH)4]2-的结构可用示意图表示为__________。‎ ‎6.某种ZnO晶体的晶胞结构如图丙所示,与O2-距离最近的Zn2+有__________个。‎ ‎6、氮是极其重要的化学元素我国科学家最近成功合成了超高含能材料聚合氮和金属氮。基于氮气的能源研究也是未来能源发展的重要方向 （1）基态氮原子的价电子排布式为 。 （2）14g氮气分子中原子轨道以“头碰头”方式形成的共价键数目为 。以“肩并肩”方式形成的共价键数目为 。 （3）C、N、O三种元素按第一电离能从大到小的排列顺序为 。已知氧的第一电离能为、第二电离能为、第三电离能为，其第二电离能增幅较大的原因是 。 （4）某含氨配合物的化学键类型有配位键、极性共价键和 。有三种异构体，分别是 、 . （5）是在的高能量度材料，其晶胞构如图所示，是直线型结构，中氮原子的杂化类型是 。的 VSEPR模型名称为 。‎ ‎（6）已知的晶胞参数为a nm和0.5a nm，阿伏加德罗常数的值为 ，则的密度为 .‎ 15‎ ‎7、铂钻合金是以铂为基含钻二元合金，在高温下，铂与钻可无限互溶，其固溶体为面心立方晶格。铂钻合金磁性极强，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为 。 （2）二氯二吡啶合铂是由、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，铂原子是否以的方式杂化？ （填“是”或“否”），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5K下呈现超导性的晶体 15‎ ‎，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，其立方晶胞沿式x、y或z轴的投影图如图所 示，若金属铂的密度为，则晶胞参数a＝ nm（列计算式）‎ ‎  ‎ ‎8、1、是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。‎ 试回答下列问题：‎ ‎①表中碱性最强的为_______(写出化学式)；氢化物稳定性最强的为 ______ ；（写出化学式）‎ ‎②基态o原子的价电子排布图为__________________________；P3+元离子与KSCN反应新生成的化学键为 __________ 键。‎ ‎③ 将周期表中g、h、i、j四种元素的第一电离能由大到小排序为_____________________ (用元素符号表示)。‎ ‎2、SiO2晶胞(如图1)可理解成将金刚石晶胞(如图2)中的C原子置换成Si原子，然后在Si—Si之间插入O原子而形成。‎ ‎①推测SiO2晶胞中Si采用______杂化，O—Si—O的键角为___________。‎ 15‎ ‎②一个SiO2晶胞中，含有_______个Si原子。‎ ‎③金刚石和晶体硅都是原子晶体，具有相似的结构，则熔点：金刚石_______Si晶体（填“大于”，“等于”或“小于”）‎ ‎④假设金刚石晶胞的边长为a pm，NA为阿伏伽德罗常数，试计算该晶胞的密度________________ g·cm－3(写出表达式即可)。‎ ‎9、已知A、B、C、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次递增。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同。D原子最外层电子数为次外层电子数的3倍。E与D位于同一主族。A、B、D三种元素组成的一种化合物X是新装修居室中常含有的一种有害气体。由A、C、D、E、F五种元素按照原子个数比为14∶4∶5∶1∶1形成的化合物Y为深蓝色晶体。‎ 回答下列问题:‎ ‎1.基态E原子的价电子排布图为。‎ ‎2.形成化合物Y的五种元素中第一电离能最大的是__________;电负性最大的是__________(填元素符号)。‎ ‎3.化合物X中心原子的杂化方式为__________,X分子中的两种键角的大小关系是__________(用表示,X、Y、Z代表元素符号)。‎ ‎4.分子的立体结构为__________;A分别与B、C形成的简单化合物熔、沸点由高到低顺序为__________(用化学式表示),简单说明原因__________。‎ ‎5.晶体Y中存在的化学键类型有__________。(填代号)‎ A.离子键 B.非极性共价键 C.配位键 D.氢键 E.键 F.金属键 ‎6.下图是D、F两种元素形成的化合物的晶胞结构示意图,F的配位数是;已知晶胞中最近的两个D原子间距离为a nm,阿伏伽德罗常数用表示,则该晶体的密度为(用含、的表达式表示)。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 15‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：（1）[Ar]3d104s2 （2）大于; Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 （3）离子键,  ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 （4）平面三角形,    sp2 （5）六方最密堆积(型), ‎ 解析：（1）Zn是第30号元素,所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2。 （2）Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能,原因是,Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构,所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子,而Cu的最外层是一个电子,Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量。 （3）根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。作为离子化合物,氟化锌在有机溶剂中应该不溶,而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物,分子的极性较小,能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。 （4）碳酸锌中的阴离子为,根据价层电子对互斥理论,其中心原子C的价电子对为3+(4-3×2+2)/2=3对,所以空间构型为正三角形,中心C为sp2杂化。 （5）由图示,堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便,选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的,面心是两个六棱柱共用,所以该六棱柱中的锌原子为12×+2×+3=6个,所以该结构的质量为 g。该六棱柱的底面为正六边形,边长为a cm,底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和,根据正三角形面积的计算公式,该底面的面积为6×,高为c cm,所以体积为6×。所以密度为: 。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：1.;   氯 2.sp2;   V形 3.H2O之间形成氢键的数目比NH3‎ 15‎ 之间形成氢键的数目多 4.由于氟元素的电负性比氮元素大,因此在NF3分子中,电子偏向与氟原子,使NF3分子形成配位键的能力减弱 5.CuO; 2.1‎ 解析：1.O为8号元素,基态O原子的价电子排布图是;同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,故S所在周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素。 2. 中N原子价层电子对数是3,且不含孤电子对,则N原子采用sp2杂化; 中N原子的价层电子对数为,故其VSEPR模型是平面三角形, 的空间构型是V形。 3.NH3的沸点比H2O的沸点低的原因是H2O之间形成氢键的数目比NH3之间形成氢键的数目多。 4.由于氟元素的电负性比氮元素大,在NF3分子中,电子偏向与氟原子,使NF3分子形成配位键的能力减弱,故NH3易形成配位键,而NF3不易形成配位键。 5.根据晶胞结构可知,利用“均摊法”计算,每个晶胞中含有铜原子数为,含有O原子数为4×1=4,则Cu、O原子个数之比为4:4=1:1,故其化学式为CuO。该晶胞是长方体,棱长分别是600pm、600pm、700pm,则该晶体的密度。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：1.[Ar]3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4;分子晶体 2.V形、正四面体形;>; 3.3; 4.sp3;配位; 5.12; ‎ 解析：1.Se元素为34号元素,原子核外有34个电子,所以其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4;SeO2常温下为白色晶体,熔点低,易升华,故为分子晶体. 2.硒、硅与氢元素形成的气态氢化物分别为H2Se、SiH4,其立体构型分别为V形、正四面体形;若"Si-H"中共用电子对偏向氢原子,说明硅显正价,电负性H>Si,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,说明电负性Se>H,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si。 3.由于Be元素2s轨道为全满状态,其第一电离能大于B元素,N元素2p轨道为半满状态,其第一电离能大于O元素,故在周期表第二周期中,第一电离能介于硼元素与氮元素之间的元素有Be、C、O。 4.BF3·NH3中B原子含有3个键和1个配位键,所以其价层电子对数是4,B原子采取sp3杂化,该化合物中B原子提供空轨道、N原子提供孤电子对,所以B、N原子之间形成配位键. 5.金刚砂(SiC)晶胞中每个Si原子周围距离最近的Si原子有12个;该晶胞中C原子个数=8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞质量为4×g,设晶胞边长为a pm,则 15‎ ‎(a×10-10)3×ρ×NA=4×40,解得a=×1010,碳原子与硅原子的最近距离为晶胞体对角线长度的1/4,所以碳原子与硅原子的最近距离为××1010pm.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案:（1）A （2） 乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 （3）、MgO为离子晶体，为分子晶体。晶格能.分子间力（分子量）‎ ‎（4） ‎ 解析:本题涉及电离能大小比较、原子轨道杂化方式、配合物稳定性判断、晶体熔点高低比较、晶胞的有关计算，考查学生运用化学用语及文字、图表、模型、图形分析和解决化学问题的能力，借助离子分子晶体模型解释化学现象揭示现象本质和规律，体现证据推理与模型认知，宏观辨识与微观探析的学科核心素养 （1）A表示基态镁原子的第二电离能，B表示基态镁原子的第一电离能，则电离能:A＞B；C表示激发态镁原子的第一电离能，则电离能:A＞B＞C；D表示激发态镁原子的第二电离能，则电离能:A＞D （2）乙二胺分子中，氮原子核外孤电子对数为1，σ键数目为3，则杂化轨道数目为4，故氮原子采取杂化；碳原子核外孤电子对数为0，σ键数目为4，则杂化轨道数目为4，故碳原子采取杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给等金属离子，以配位键结合成稳定环状离子。 （3）一般来说，晶体熔点:原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。、MgO均为离子晶体，晶格能:，故熔点:MgO＞；均为分子晶体，相对分子质量:，则分子间作用力:，故熔点 （4）由图（b）可知，x等于立方体面对角线长度的，即，则 15‎ ‎；根图（a）、（b）分析可知，y等于立方体体对角线长度的，即，则；据图（a）可知，该晶胞占用cu原子数目为4×4＝16，据可知，Mg原子数目为8，一个晶胞的体积为，质量为，则的密度为。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：1. 2.A; 3.20; 4.sp3;   N ‎‎5. 6.8‎ 解析：1.H2O分子与其等电子体具有相同的空间构型,等电子体具有相同的原子总数和价电子总数,故与H2O具有相同构型的分子和阴离子有H2S、等。 2.H2O分子中氧原子采取sp3杂化,H3O+中氧原子也采取sp3杂化,氧原子的杂化类型相同,A不合理;H2O的空间构型为V形,H3O+的空间构型为三角锥形,空间构型不同,B合理;H2O是分子,H3O+是阳离子,化学性质不同,C合理;H3O+和H2O中的孤对电子数目不同,导致键角不同,D合理。 3.1mol冰晶体中含有2mol氢键，冰升华克服氢键和范德华力，则冰晶体中氢键的键能为。 4.由题图乙可知,每个N原子连接4个Ga原子,所以N原子的价层电子对数是4,则N原子采取sp3杂化;N原子提供孤对电子,Ga原子提供空轨道。 5. 和中的O原子之间形成配位键,故的结构可表示为。 6.根据题图丙知，每个ZnO晶胞中含有1个Zn2+且位于体心，每个O2-位于顶点，被8个晶胞所共用，所以O2-距离最近的Zn2+有8个。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 15‎ 答案:（1） （2） （3）N＞0＞C O原子失去一个电子后，其2p轨道上有3个电子，为半充满状态，较稳定 （4）离子键 ‎ ‎（5）sp 正四面体形 （6）‎ 解析:（1）氮原子序数为7，N原子的核外电子排布式为，价电子排布式为； （2）原子轨道以“头碰头”方式形成的共价键为σ键，以“肩并肩”方式形成的共价键为π键，中含有一个σ键和两个π键，所以14g氮气分子中原子轨道以“头碰头”方式形成的共价键数目为，以“肩并肩”方式形成的共价键数目为； （3）C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞0＞C；O原子失去一个电子后，其2p轨道上有3个电子，为半充满状态，较稳定，因此O的第二电离能增幅较大 （4）中与之间的化学键为配位键，N一H为极性共价键，阴、阳离子之间为离子键；有三种异构体，除和，还有； （5）是直线型结构，中心原子价层电子对数为2，则中氮原子的杂化类型是sp；的价层电子对数为4，没有孤电子对， VSEPR模型名称为正四面体形； （6）该晶胞中含有4个和4个，一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为，则的密度为 ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 15‎ 答案:（1）‎ ‎（2）①11 ②ad ③非极性分子 （3）①电子 ②否 若铂原子轨道为杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构 （4）B ‎（5）或 解析:（1）过渡金属的价电子包含3d能级与4s能级的电子，答案为 ；‎ ‎（2）①相邻两原子间的第一条共价键为σ键，图中给定的为二氯二吡啶合铂，则吡啶分子（），分子吡啶式为，C一H键、C一N及C一C第一条为σ键，共计11条；第一电离能同周期中，有增大的趋势，处于充满或半充满状态时大于其后的电离能，由大到小的顺序为:N＞C＞C；②二氯二吡啶合铂中，C一C间存在非极性键，Pt一N间存在配位键，分子间存在范德华力，答案为ad；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，若铂原子以的方式杂化，则为四面体构型，如图中给定的信息可知，“分子金属”为平面构型，答案为否；若铂原子轨道为杂化，则该分子结构为四面体，非平面结构； （4）根据晶体的化学式可知，Co:O＝1:2，A.Co原子数为1，O原子为，符合比例；B.Co原子数为1，O原子为，不符合比例；C.Co原子数为，0原子为4，符合比例；D.Co原子数为，O原子为 15‎ ‎，符合比例；答案为B （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:，金属铂晶体的棱长为a， ,‎ 则a=或 ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：1.①KOH ; HF ‎ ‎② ；配位键 ‎③Si>Mg>Al>Na ‎2.①sp3　； 109°28′‎ ‎②8　； ③大于 ‎④‎ 解析： ‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：1. 2.N;O;‎ ‎3.杂化;大于 ‎4.直线形;;分子间存在氢键 5.ACE;‎ ‎6.2;‎ 解析：(1)基态S原子的价电子排布式为,其价电子排布图为 ‎(2)由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，稳定性较强，则形成化合物Y的五种元素中第一电离能最大的是N;元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性最大的是O。‎ 15‎ ‎(3)HCHO是平面形结构，中心碳原子形成3个键，无孤对电子，采取杂化,HCHO分子中由于氧原子上有2对未成键的孤对电子,且存在C=O键，均对C-H键形成较大的斥力，故HCHO分子中的两种键角的大小关系是大于。‎ ‎(4)和互为等电子体，具有相似的化学键特征，则的立体结构为直线形；由于分子间存在氢键，所以沸点:。‎ ‎(5)晶体Y的化学式为,其中存在的化学键类型有离子键、配位键、键，A、C、E正确。‎ ‎(6)根据晶胞结构可知Cu的配位数是2;晶胞中含O原子个数为,含4个Cu原子，故晶胞质量为，已知晶胞中最近的两个O原子间距离为anm，则晶胞的体对角线长是2anm，晶胞的边长是，体积，则该晶体的密度。‎ ‎ ‎ 15‎