江苏省2020高考化学二轮复习题型五物质结构与性质鸭训练含解析
题型五 物质结构与性质（选考）
1．(经典题)ⅠA、ⅦA族元素及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：
(1)基态钠原子的核外电子排布式为_________________________________________；
ⅠA族元素的基态原子的价电子的电子云轮廓图的形状为____________。
(2)与H2F＋互为等电子体的分子是____________(填一种即可)。H2分子中原子轨道的重叠方式是________(填字母)。
A．ss B．sp
C．pp
(3)OF2和O2F都是氧元素的氟化物，其中，OF2分子中氧原子的杂化类型是________；氯的某含氧酸的分子式为HClOx，其对应的含氧酸根离子的立体构型是三角锥形，则x＝________。
(4)碱金属单质的熔点随原子序数增大而降低，原因是
________________________________________________________________________；
而卤素单质的熔、沸点随原子序数增大而升高，原因是
________________________________________________________________________。
(5)金属钠、钾的晶胞结构如图1所示，其中金属原子的堆积模式为________。
(6)氯化钠的晶胞结构如图2所示(白球代表Cl－，黑球代表Na＋)。则氯化钠晶胞中Cl－的配位数为________。
解析：(1)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，s轨道的电子云轮廓图的形状为球形。
(2)与H2F＋互为等电子体的分子有H2O、H2S、H2Se、H2Te。基态氢原子只在1s轨道上有电子，H2分子中的两个氢原子成键时，两个s轨道“头碰头”重叠，故选A。
(3)OF2中氧原子的价层电子对数为4，氧原子的杂化类型是sp3。氯的含氧酸根离子中，ClO的立体构型为三角锥形，其对应的含氧酸为HClO3，故x＝3。
(4)分析熔、沸点的高低，要从粒子之间的作用力角度切入。碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，
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单质的熔点逐渐降低；卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，单质的熔、沸点逐渐升高。
(5)钠、钾晶胞为体心立方堆积，体对角线上的三个原子相切。
(6)氯化钠晶胞中氯离子、钠离子的配位数都是6。
答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1) 球形
(2)H2O(或H2S、H2Se、H2Te) A
(3)sp3 3
(4)碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱 卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强
(5)体心立方堆积
(6)6
2．文艺复兴时期，群青颜料曾用在许多著名的油画上，当时群青颜料是由贵重的青金石研磨并制成的。青金石指碱性铝硅酸盐矿物，其中含钠、铝、硅、硫、氯、氧等元素。
(1)硅元素基态原子的价电子排布图为____________。
(2)第四周期中，与铝未成对电子数相同的金属元素有________种。
(3)Na＋和Ne互为等电子体，电离能I2(Na)________I1(Ne)(填“>”或“<”)。
(4)①已知氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：
化学式
HClO4
HClO3
HClO2
HClO
Ka
1×1010
1×101
1×10－2
4×10－8
HClO4的结构简式为________________，HClO3中Cl的杂化轨道类型为________，HClO2中含有的共价键类型为________。以上几种含氧酸的酸性强弱不同，其原因为_________
________________________________________________________________________。
②氢卤酸(HX)的电离过程如图。ΔH1和ΔH2的递变规律都是HF>HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特别大的原因为_________________________________________________________，
影响ΔH2递变的因素为_____________________________________________________。
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解析：(1)硅元素为14号元素，位于元素周期表第三周期ⅣA族，故硅原子的价电子排布图为。
(2)Al的核外电子中未成对电子数为1，第四周期中原子的核外电子排布中未成对电子数为1的有K—[Ar]4s1，Sc—[Ar]3d14s2，Cu—[Ar]3d104s1，Ga—[Ar]3d104s24p1，Br—[Ar]3d104s24p5，其中金属元素有4种。
(3)Na＋和Ne的电子层结构相同，均为8电子稳定结构，Na的核电荷数为11，大于Ne的核电荷数，因此原子核对最外层电子的吸引力Na大于Ne，所以电离能I2(Na)大于I1(Ne)。
(4)①根据含氧酸的结构特点，HClO4的结构简式为；ClO中Cl的价层电子对数为3＋＝4，故其杂化轨道类型为sp3杂化；HClO2的结构式为H—O—Cl===O，共价键类型为极性共价键(或σ键和π键)；氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H＋，酸性越强，故酸性：HClO
(4)① sp3 极性共价键(或σ键和π键) 氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H＋
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②HF的水溶液中存在氢键 原子半径(或键长或键能)
3．(最新预测)南京工业大学某研究团队最近在《Nature Communications》刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂——反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂。回答下列问题：
(1)基态氮原子核外未成对电子数为________。基态碳原子核外电子云有________个伸展方向。
(2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是________，中心原子的杂化类型是________。
(3)CN－能与多种金属离子形成配合物。例如，工业冶炼金的原理：2[Au(CN)2]－＋Zn===2Au＋[Zn(CN)4]2－。与CN－互为等电子体的分子有________(填分子式，任填两种)，1 mol [Zn(CN)4]2－含________mol σ键。
(4)在周期表中，钡位于第六周期ⅡA族。钛酸钡、钛酸钙的熔点分别为1 625 ℃、1 975 ℃，二者熔点差异的原因为_______________________________________________________。
解析：(1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，s能级上电子云只有1个伸展方向，2p能级上只填充了2个电子，所以有2个伸展方向，故共有3个伸展方向。(2)第一电离能：F>N>O，OF2只含极性键，O2F2含极性键和非极性键。OF2分子的立体构型为V形，O的杂化类型为sp3。(3)CN－的结构式为[C≡N]－，1个 CN－含σ键的个数为1，1个CN－与Zn2＋形成1个配位键(也是σ键)，故1 mol [Zn(CN)4]2－含8 mol σ键。(4)两种晶体都是离子晶体，从离子半径入手，比较晶格能的大小。
答案：(1)3 3 (2)V形 sp3 (3)N2、CO(其他合理答案也可) 8 (4)它们都是离子晶体，Ca2＋的半径小于Ba2＋，CaTiO3的晶格能大于BaTiO3
4．(2019·苏州高三质检)近年来随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热潮的兴起，二维层状化合物——类石墨烯二硫化钼引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注。类石墨烯二硫化钼有类似石墨烯的片状结构，单层或多层二硫化钼组成的具有“夹心三明治”式的层状结构的化合物。其中单层二硫化钼由三个原子层构成；中间一层为钼原子层，上下两层均为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治”结构，层间距约为0.65 nm。
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目前合成方法主要如下：
方法1：一定量Na2MoO4、S粉、N2H4·H2O和去离子水在一定条件下合成纳米级二硫化钼。
方法2：以MoO3和KSCN为原料，在一定条件下合成二硫化钼。
请回答下列问题：
(1)在周期表中，钼位于第五周期且与铬同族。基态钼原子价电子排布图为____________________，它的核外有________个运动状态不同的电子。
(2)“三明治”式层状结构的二硫化钼晶体中，单层MoS2的结构内存在的作用力是____________________；层与层之间存在的作用力是______________________________。
(3)方法1使用原料含有的相关元素中，N、O、S原子的第一电离能由小到大排序为________，从原子结构的角度分析，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(4)方法2中使用了KSCN，与SCN－互为等电子体的分子有________(写一种即可)。已知SCN－中每个原子最外层都达到8电子稳定结构且为直线形，1 mol SCN－中含π键的数目为________；SCN－可参与配合物的形成，其中可做配位原子的是____________。
(5)金属钼的晶胞结构如图所示，其晶胞堆积模型是________。
解析：(1)依题意，基态钼原子价电子排布式为4d55s1，价电子排布图为
，铬的原子序数为24，钼的原子序数为24＋18＝42，钼原子核外有42个电子，且每个电子的运动状态都不相同。
(2)由图示知，二硫化钼晶体类似石墨烯。单层内钼硫键是极性共价键，层与层之间存在范德华力。
(3)第一电离能按N、O、S的顺序依次减小，因为氮原子最外层2p能级为半充满结构，比较稳定，硫原子核外电子层数较多，第一电离能较小。
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(4)根据等电子体定义，SCN－与CO2、CS2、N2O等互为等电子体；依题意，SCN－的结构为[S===C===N]－，1 mol SCN－含2 mol π键。由于SCN－中碳原子的最外层没有孤电子对，不可做配位原子，而硫原子和氮原子最外层都有孤电子对，均可做配位原子。
答案：(1) 42
(2)极性共价键(或共价键) 范德华力(或分子间作用力)
(3)SC、A>D，选A。(2)乙二胺分子中，1个N原子形成3个单键，还有一对孤电子对，故N原子价层电子对数为4，N原子采取sp3杂化；1个C原子形成4个单键，没有孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化。乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子，形成配位键时“头碰头”重叠程度较大，其与乙二胺形成的化合物较稳定。(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。
答案：(1)A
(2)sp3 sp3 乙二胺的两个N提供孤电子对给金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键 Cu2＋
(3)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO＞Li2O。分子间作用力(相对分子质量)P4O6＞SO2
6．近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题：
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为__________，其沸点比NH3 的________(填“高”或“低”)，其判断理由是______________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为____________。
解析：(1)AsH3的中心原子As的价层电子对数为3＋×(5－3×1)＝4，
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包括3对成键电子对和1对孤电子对，故其立体结构为三角锥形。NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多，故NH3易形成分子间氢键，从而使其沸点升高。(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时首先失去6s轨道上的电子，然后失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(3)F－与O2－电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径F－
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