2021高考化学一轮复习课时规范练32微粒间作用力和分子结构含解析苏教版

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课时规范练32　微粒间作用力和分子结构 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ 非选择题(共7小题,共100分)‎ ‎1.(2019江苏)(14分)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu2O。‎ ‎(1)Cu2+基态核外电子排布式为　 。 ‎ ‎(2)SO‎4‎‎2-‎的空间构型为　　　　(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为　　　　(填元素符号)。 ‎ ‎(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为　　　　;推测抗坏血酸在水中的溶解性:　　　　　　　(填“难溶于水”或“易溶于水”)。 ‎ 图1‎ 图2‎ ‎(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中,Cu原子的数目为　。 ‎ 答案:(1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9‎ ‎(2)正四面体　O ‎(3)sp3、sp2　易溶于水 ‎(4)4‎ 解析:(2)SO‎4‎‎2-‎中S有4个σ键,孤电子对数为(6+2-2-4×2)÷2=0,因此SO‎4‎‎2-‎空间构型为正四面体形;[Cu(OH)4]2-中Cu2+提供空轨道,OH-提供孤电子对,OH-只有O有孤电子对,因此[Cu(OH)4]2-中的配位原子为O;‎ ‎(3)考查杂化类型和溶解性,根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,单键的碳原子和双键的碳原子,单键碳原子以sp3杂化,双键的碳原子以sp2杂化;根据抗坏血酸分子结构,其中含有—OH,能与水形成分子间氢键,增加在水中的溶解度,因此抗坏血酸易溶于水;‎ ‎(4)考查晶胞的计算,白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数为8×‎1‎‎8‎+1=2,灰球全部位于晶胞内部,属于该晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此白球为O原子,灰球为Cu原子,即Cu原子的数目为4。‎ 9‎ ‎2.(2018江苏)(14分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO‎4‎‎2-‎和NO‎3‎‎-‎,NOx也可在其他条件下被还原为N2。‎ ‎(1)SO‎4‎‎2-‎中心原子轨道的杂化类型为　　　　　　;NO‎3‎‎-‎的空间构型为　　　　　　　　(用文字描述)。 ‎ ‎(2)Fe2+基态核外电子排布式为　 。 ‎ ‎(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为　　　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=　　　　。 ‎ ‎(5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。‎ ‎[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图 答案:(1)sp3　平面(正)三角形 ‎(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6‎ ‎(3)NO‎2‎‎-‎ ‎(4)1∶2‎ ‎(5)‎ 解析:(1)SO‎4‎‎2-‎中中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;NO‎3‎‎-‎的中心原子杂化类型为sp2,且配位原子数与杂化轨道数相等,故NO‎3‎‎-‎的空间构型为平面(正)三角形。‎ ‎(2)Fe2+基态核外电子排布式为[Ar]3d6或 ‎1s22s22p63s23p63d6。‎ ‎(3)等电子体具有相同的原子数和价电子数,与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO‎2‎‎-‎。‎ ‎(4)N2的结构式为,故n(σ)∶n(π)=1∶2。‎ ‎(5)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2+形成配位键,故结构示意图为。‎ ‎3.(2019全国Ⅲ)(14分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:‎ ‎(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是　　　　　,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态　　　　　(填“相同”或“相反”)。 ‎ 9‎ ‎(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　　　　,其中Fe的配位数为　　　　　。 ‎ ‎(3)苯胺()的晶体类型是　　　　　。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是　　　　　;P的　　　　　杂化轨道与O的2p轨道形成　　　　　键。 ‎ ‎(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:‎ 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为　　　　　(用n代表P原子数)。 ‎ 答案:(1)Mg　相反 ‎(2)　4‎ ‎(3)分子晶体　苯胺分子之间可以形成氢键 ‎(4)O　sp3　σ ‎(5)(PnO3n+1)(n+2)-‎ 解析:(1)根据元素周期律可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。‎ ‎(2)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为。Fe原子与周围4个氯原子成键,即Fe的配位数为4。‎ ‎(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。‎ ‎(4)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为O>N>P>H。由于磷酸分子的结构(或)可推知NH4H2PO4中的P的杂化类型为sp3杂化,磷原子与氧原子形成的是σ键。‎ 9‎ ‎(5)根据题干中焦磷酸根离子和三磷酸根离子的模型可推知两者的化学式分别为P2O‎7‎‎4-‎、P3O‎10‎‎5-‎,两化学式差值为PO‎3‎‎-‎,由此得到PnO‎3nn-‎,再由P2O‎7‎‎4-‎与(PO‎3‎‎-‎)2(即P2O‎6‎‎2-‎)的差值(O2-)可得这类磷酸根离子的化学式通式为PnO‎3nn-‎+O2-=(PnO3n+1‎)‎‎(n+2)‎‎-‎。‎ ‎4.(2019广西南宁高三月考)(14分)含卤族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。如:2 mol Sb(CH3)3、2 mol Sb(CH3)2Br和2 mol Sb(CH3)Br2进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物:[Sb2(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6],已知Sb与N同主族。请回答:‎ ‎(1)中,H、C、Br的电负性由小到大的顺序为　　　　　　　,溴原子的价电子排布式为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)[Sb2(CH3)5]+的结构式为,Sb原子的杂化轨道类型为　　　　　　。写出一种与CH‎3‎‎-‎互为等电子体的分子　　　　　。 ‎ ‎(3)X射线衍射测定发现,I3AsF6中存在I‎3‎‎+‎‎。‎I‎3‎‎+‎的几何构型为　　　　。 ‎ ‎(4)一定条件下SbCl3与GaCl3以物质的量之比为1∶1混合得到一种固态离子化合物,其结构组成可能为:a.[GaCl‎2‎‎+‎][SbCl‎4‎‎-‎]或b.[SbCl‎2‎‎+‎][GaCl‎4‎‎-‎],该离子化合物最可能的结构组成为　　　　(填“a”或“b”),理由是　   　 。 ‎ ‎(5)固态PCl5结构中存在PCl‎4‎‎+‎和PCl‎6‎‎-‎两种离子,其晶胞如图所示。‎ 已知晶胞的边长为a pm,阿伏加德罗常数值用NA表示。则PCl‎4‎‎+‎和PCl‎6‎‎-‎之间的最短距离为　　　　 pm,固态PCl5的密度为　　　　　　 g·cm-3。 ‎ 答案:(1)HO>C,错误;C项,CH2CH—CHO分子中三个碳原子均形成了一个双键和两个单键,呈平面结构,故都是采用sp2杂化,正确;D项,相同压强下,HCOOH的沸点比CH3OCH3的高,是因为HCOOH分子间存在氢键,而CH3OCH3分子间不存在氢键,错误。②共价单键是σ键,共价双键中含有一个σ键和一个π键,根据HCOOH的结构式,可知1molHCOOH中含σ键的数目为4NA。③配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4的中心离子的配体为NO和H2O。(4)由氪晶体的晶胞结构可知一个晶胞中含氪原子的个数是8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,与每个氪原子紧邻的Kr原子有12个,则mn‎=‎‎1‎‎3‎。‎ ‎6.(14分)能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。‎ ‎(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层,基态镍原子的外围电子排布式为　　　　　　　,它位于周期表　　　　　区。 ‎ 甲 ‎(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能,在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图甲,分子中碳原子轨道的杂化类型为　　　　　;1 mol C60分子中σ键的数目为　　　　个。 ‎ ‎(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)薄膜电池等。‎ ‎①第一电离能:As　　　　(填“>”“<”或“=”)Ga。 ‎ ‎②SeO2分子的空间构型为　　　　　　。 ‎ ‎(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体,在太阳能电池制造中得到广泛应用。它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到,该反应的化学方程式为3F2+4NH3NF3+3NH4‎ 9‎ F,该反应中NH3的沸点　　　　　(填“>”“<”或“=”)HF的沸点,NH4F晶体属于　　　　晶体。往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。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,其原因是　 　 。 ‎ 乙 图乙为金属铜的一个晶胞,此晶胞立方体的边长为a pm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数可表示为　　　　　 mol-1(用含a、ρ的代数式表示)。 ‎ 答案:(1)3d84s2　d ‎(2)sp2　90NA ‎(3)①>　②V形 ‎(4)<　离子　F的电负性比N大,N—F成键电子对向F偏移,导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子　‎‎256×1‎‎0‎‎30‎ρa‎3‎ 解析:(1)镍元素的原子序数为28,结合原子核外电子排布规律可得其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,则其外围电子排布式为3d84s2;镍元素位于元素周期表中第4周期第Ⅷ族,属于d区元素。‎ ‎(2)富勒烯分子中每个碳原子形成3个σ键,没有孤电子对,因此碳原子杂化方式为sp2;由均摊法知每个碳原子占有1.5个σ键,1molC60分子中σ键的数目为90NA。‎ ‎(3)砷原子最外层s轨道电子全充满,p轨道电子为半充满的稳定结构,镓原子最外层p轨道只有一个电子,因此比As易失去一个p电子,第一电离能:As>Ga;由同类化合物结构相似知SeO2分子空间结构和二氧化硫类似,为V形。‎ ‎(4)由于HF分子间氢键比NH3分子间氢键强得多(由于F的电负性大于N),所以氨的沸点比氟化氢低;NH4F是由NH‎4‎‎+‎和F-形成的盐,是离子晶体;NF3与NH3的差别在于前者氮元素呈+3价,后者氮元素呈-3价,分子中共用电子对偏向不同,因此氨作配体能力比NF3强得多,故NF3不易与Cu2+形成配离子;由均摊法知每个铜晶胞中有4个铜原子,由晶胞立方体的边长为apm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρg·cm-3,可得‎4‎NAmol‎-1‎×64g·mol-1=ρg·cm-3×(a×10-10cm)3,则可得NA=‎256×1‎‎0‎‎30‎ρa‎3‎。‎ ‎7.(16分)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据所学物质结构知识,请回答下列问题:‎ ‎(1)请按要求任意写一个相应物质(填化学式)。含有非极性键的离子化合物:　　　　　,既含有非极性键又含极性键的非极性分子:　　　　　,既含有非极性键又含极性键的极性分子:　　　　　,全部由非金属元素组成的离子化合物:　　　　　,由金属元素和非金属元素组成的共价化合物:　　　　　。 ‎ 9‎ ‎(2)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉,常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂,严重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型,苏丹红Ⅰ的分子结构如图甲所示。‎ 甲　苏丹红Ⅰ的分子结构 乙　修饰后的分子结构 苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小,微溶于乙醇,有人把羟基取代在对位形成图乙所示的结构,则其在水中的溶解度会　　　　(填“增大”或“减小”),原因是　 　 。 ‎ ‎(3)已知Ti3+可形成配位数为6、颜色不同的两种配合物晶体,一种为紫色,另一种为绿色。两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式,设计了如下实验:‎ a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液;‎ b.分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液,均产生白色沉淀;‎ c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀,经洗涤干燥后称量,发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量为原紫色晶体的水溶液得到的沉淀质量的‎2‎‎3‎。则绿色晶体配合物的化学式为　　　　　　　,由Cl-所形成的化学键类型是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)丙图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物的沸点,其中表示第ⅦA族元素氢化物沸点的曲线是　　　;表示第ⅣA族元素氢化物沸点的曲线是　　　;同一族中第3、4、5周期元素的氢化物沸点依次升高,其原因是　 　 ;A、B、C曲线中第2周期元素的氢化物的沸点显著高于第3周期元素的氢化物的沸点,其原因是 　 。 ‎ 9‎ 丙 答案:(1)Na2O2　C2H2　H2O2　NH4Cl　AlCl3(答案合理即可)‎ ‎(2)增大　苏丹红Ⅰ形成分子内氢键而使其在水中的溶解度很小,而修饰后的分子可形成分子间氢键,与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度 ‎(3)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O　离子键、配位键(或共价键)‎ ‎(4)B　D　组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高　H2O、NH3、HF分子之间存在氢键,沸点较高 解析:(1)含有非极性键的离子化合物可以是Na2O2、CaC2等;既含极性键又含非极性键的非极性分子可以是C2H6、C2H4等;既含有非极性键又含极性键的极性分子是H2O2;全部由非金属元素组成的离子化合物是铵盐,如NH4Cl、(NH4)2SO4等;由金属元素和非金属元素组成的共价化合物是AlCl3等。‎ ‎(2)苏丹红Ⅰ可形成分子内氢键,羟基取代对位后,则易形成分子间氢键,与H2O之间形成氢键后会增大其溶解度。‎ ‎(3)根据实验步骤c可知,绿色配合物外界有2个Cl-,紫色配合物外界有3个Cl-,其化学式分别为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O、[Ti(H2O)6]Cl3,由Cl-形成的化学键是离子键、配位键。‎ ‎(4)因为沸点:H2O>HF>NH3>CH4,所以A、B、C、D分别代表第ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA族元素氢化物的沸点变化趋势;形成分子间氢键的氢化物的沸点高于不能形成分子间氢键的氢化物;对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。‎ 9‎