2019高考化学专题44物质结构与性质二考点讲解

2019高考化学专题44物质结构与性质二考点讲解

内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 专题44 物质结构与性质（二）‎ ‎【高考演练】 上接43 物质结构与性质(一)‎ ‎1．(2018·江西新余模拟)如图是铊化钠的晶胞结构：‎ ‎(1)若忽略Tl，则Na离子的空间结构跟哪种常见物质的晶体结构一样？ 。‎ ‎(2)该物质化学式为______。‎ ‎(3)(a)Tl的原子序数是81，写出它在元素周期表中的位置______________________。 ‎ ‎(b)写出Na的核外电子排布______________________________。‎ ‎(4)在该晶体中Tl和Na的化合价分别是：________、_______。‎ ‎(5)已知该晶体是立方晶系，Na、Tl最近距离为a pm，写出计算该晶体的密度 __________________。(已知阿佛加德罗常数：NA ·mol－1) ‎ ‎【满分解答】(1)金刚石 ‎(2)NaTl ‎(3)第六周期、第IIIA族 1s22s22p63s1‎ ‎(4)-1、＋1‎ ‎(5) g/cm3‎ 因金属性Na＞Tl，故Na为＋1价，则Tl只能为-1价。(5)Na、Tl最近距离 为虚线所示小立方体中心的Na原子与小立方体顶点的Tl之间的距离，故小立方体的棱长为，故大立方体的棱长为，一个大立方体相当于8个NaTl，故晶体密度== g/cm3。‎ ‎2．（2018届柳州高级中学考前模拟）锂和氮的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。请回答下列问题 ‎(1)Li的氢标电势是最负的，达到-3.045 V，与水有很大的反应倾向，然而将Li单质加入水中，其反应烈程度远不如其他碱金属，试解释原因__________。 ‎ ‎(2)基态氮原子中，核外电子占据的最高能层的符号为_______，核外电子能量最高的电子的电子云轮廓图形状为_________。‎ ‎(3)氮元素既可与其他元素形成正离子，比如N2O5结构中存在NO2+的结构，其空间构型为__________，氮原子的杂化形式为____________；它也可以形成全氮的正离子，比如N5AsF6中存在高能量的N5+，N5+的空间构型为_______。(每个N原子都满足8电子稳定结构)‎ ‎(4)下图为一种N和Li形成的二元化合物的晶体结构，试在图中画出其晶胞_____，并写出该化合物的化学式_________。‎ ‎【答案】 产物氢氧化锂溶解度小，包裹在外层阻碍反应持续进行 L 纺锤形（或哑铃型） 直线型 sp 角形（或V形） Li3N ‎【解析】考查物质结构与性质的综合运用，（1）Li和Mg处于对角线，根据对角线原则，LiOH在水中的溶 ‎8×1/8=1，Li＋位于面上、内部，个数为4×1/2＋1=3，即化学式为Li3N。 ‎ ‎4．(2018·贵州四校模拟)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A、E原子的最外层电子数均等于其周期序数，E原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L层上有2对成对电子。请回答下列问题。‎ ‎(1)E元素基态原子的电子排布式为___________________________________________。 ‎ ‎(2)B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为　　　　　　　　(填元素符号)。‎ ‎(3)D元素与氟元素相比，电负性：D　　　　F(填“＞”“＝”或“＜”)。‎ ‎(4)BD2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图K41－4所示。该晶体的类型属于　　　　。(选填“分子”“原子”“离子”或“金属”晶体)，该晶体中B原子轨道的杂化类型为　　　　。1 mol B2A2分子中含σ键的数目是___________________________________。‎ ‎ (5)光谱证实单质E与强碱溶液反应有[E(OH)4]－生成，则[E(OH)4]－中存在　　　　。‎ a．共价键　　b．配位键　　c．σ键　　d．π键 ‎【满分解答】(1)1s22s22p63s23p1　(2)C、O、N　(3)＜　‎ ‎(4)原子　sp3　3NA(或1.806×1024)　(5)abc ‎ ‎【解析】从B的核外电子运动状态看，应为碳原子；D的L层电子排布式为2s22p4，故为O；则A、C元素分别为H、N；根据E的电子层数为氢的3倍，且其最外层电子数等于其周期序数，故E是Al。‎ ‎(2)碳、氮、氧同一周期，因氮原子的2p轨道为半满状态，致使其第一电离能大于相邻的碳和氧。‎ ‎(3)氧、氟为同一周期元素，因氟在氧的右侧，故氟的电负性比氧大。‎ ‎(4)从晶体的结构看，该化合物结构与SiO2相似，为原子晶体，其中碳原子为sp3杂化。C2H4的结构为H—C≡C—H，故分子内含有三条σ键。‎ ‎(5)[Al(OH)4]－中O与H之间形成的化学键为共价键、σ键，Al3＋与OH－形成的键为配位键。 ‎ ‎5．（2018届临沂市三模）钛及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。‎ ‎(1)基态钛原子的价电子排布式为_____________，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有____________种。‎ ‎(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴的结构材料，钛的硬度比铝大的原因是_________。‎ ‎(3)在浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl3·6H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1：5，则该配合离子的化学式为___________。‎ ‎(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所示。‎ ‎①组成M的元素中，电负性最大的是_________(填名称)。‎ ‎②M中碳原子的杂化方式为____________。‎ ‎③M中不含________(填代号)。‎ a．π键 b．σ键 c．离子键 d．配位键 ‎(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。‎ ‎①A、B、C、D 4种微粒，其中氧原子是________(填代号)。‎ ‎②若A、B、C的原子坐标分别为A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，____，___)；钛氧键的键长d=______(用代数式表示)。 ‎ ‎【答案】 3d24s2 3 Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强 [TiCl(H2O)5]2+ 氧 sp2 sp3 c BD 0.81a 0.5c ‎ ‎【解析】试题分析：(1)钛原子核外有22个电子，根据核外电子排布规律写基态钛原子的价电子排布式；基态原子的未成对电子数为2；第四周期中未成对电子数为2的元素有Ge、Se、Ni，有3种；(2) Ti原子的价电子数是4、铝原子的价电子数是3；(3).配位数为6，两种配体的物质的量之比为1：5，所以配体中有1个氯原子、5个水分子；(4) ①组成M的元素有Ti、C、H、O、Cl，非金属性越强电负性越大；②M中有双键碳和单键碳原子两种；③单键为σ键、双键中1个是σ键、1个是π键，根据M的结构图，还有配位键；(5) ①根据均摊原则，晶胞中共有原子，晶胞中相同位置的原子相同，根据钛氧原子比是1:2分析；②根据晶胞结构分析D原子坐标；根据图示， ‎ ‎6．(2018·青岛模拟)太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空：‎ ‎(1)亚铜离子(Cu＋)基态时的电子排布式为_____________________________________；‎ ‎(2)硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为　　　　　　　　(用元素符号表示)，用原子结构观点加以解释______________________________；‎ ‎(3)与镓元素处于同一主族的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加合物，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；‎ ‎(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键，则得图K42－5所示的金刚砂(SiC)结构；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　。‎ ‎【满分解答】(1)1s22s22p63s23p63d10‎ ‎(2)Br＞As＞Se　As、Se、Br原子半径依次减小，原子核对外层电子的吸引力依次增强，元素的第一电离能依次增大；Se原子最外层电子排布为4s24p4，而As原子最外层电子排布为4s24p3，p电子排布处于半充满状态，根据洪特规则特例可知，半充满状态更稳定，所以As元素的第一电离能比Se大。 ‎ ‎(3)sp3　配位　(4)12‎ ‎7．我国从2012年10月1日起将逐步淘汰白炽灯，将在全国推广高效的半导体照明技术，氮化镓(GaN)基LED是研究的热点之一。‎ ‎(1)白炽灯灯丝材料普遍使用金属钨(W)，其价电子构型为5d46s2，按电子排布W在周期表分区中属于________区；镓原子在基态时核外电子排布式为________。‎ ‎(2)GaN的晶胞结构见图1，晶胞中含Ga原子数目为________个。‎ 图1‎ ‎(3)用MOCVD生产氮化镓的原理为：Ga(CH3)3(l)＋NH3(g)―→GaN(s)＋3CH4(g)。‎ ‎①下列有关说法正确的是________(选填序号)。‎ a．Ga(CH3)3中镓原子和碳原子均采用sp2杂化 b．NH3分子是一种极性分子 c．CH4分子空间呈正四面体型 d．NH3沸点比CH4高，主要是前者相对分子质量较大 ‎②生产氮化镓晶体常在MgO等衬底上外延生长，MgO晶胞结构与NaCl相似，但MgO熔点比NaCl高得多，是因为_____________________________________。‎ ‎(4)由8-羟基喹啉()与Ga2(SO4)3可合成一种新型的橙红光发射材料8羟基喹啉镓有机配合物，其结构如图2，试在图上补充缺少的化学键(已知Ga的配位数为6)。‎ 图2‎ ‎【满分解答】(1)　d　1s22s22p63s23p63d104s24p1‎ ‎(或：[Ar]3d104s24p1)　(2)6　(3)①bc　②MgO的晶格能比NaCl大 ‎(4)‎ ‎8．（2018江苏卷）臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为和，NOx也可在其他条件下被还原为N2。‎ ‎（1）中心原子轨道的杂化类型为___________；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。‎ ‎【答案】[物质结构与性质]‎ ‎（1）sp3 平面（正）三角形 ‎（2）[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6‎ ‎（3）NO2−‎ ‎（4）1∶2‎ ‎（5）‎ 位原子。‎ 点睛：本题以“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”为背景素材，考查离子核外电子排布式的书写、原子杂化方式的判断、离子空间构型的判断、等电子体的书写、σ键和π键的计算、配位键的书写。注意写配位键时由配位原子提供孤电子对。 ‎ ‎9．已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A＜B＜C＜D＜E。B原子的p轨道半充满，形成的氢化物的沸点是同主族元素的氢化物中最低的。D原子得到一个电子后3p轨道全充满。A＋比D原子形成的离子少一个电子层。C与A形成A2C型离子化合物。E的原子序数为26，E原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。请根据以上情况，回答下列问题：(答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)‎ ‎(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为____________________________。‎ ‎(2)C的氢化物分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子。‎ ‎(3)化合物BD3的分子空间构型是________________。‎ ‎(4)E元素原子的核外电子排布式是___________________________；E的一种常见配合物E(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断E(CO)5的晶体类型为_____________________；E(CO)5中的配体CO与N2、CN－‎ 等互为等电子体，写出CO分子的结构式________________________。‎ ‎(5)金属E单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如右图所示。体心立方 面心立方 体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的E原子个数之比为________________________。‎ ‎【满分解答】(1)Na＜S＜P＜Cl ‎(2)极性 ‎(3)三角锥形 ‎(4)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 分子晶体 C≡O ‎(5)1∶2‎ ‎10．铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：‎ ‎(1)铜原子基态电子排布式为 ；‎ ‎(2)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 pm。又知铜的密度为9.00 g·cm－3，则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g，阿伏加德罗常数为 [列式计算，己知Ar(Cu)＝63.6]； ‎ ‎(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图)，a位置上Cl原子的杂化轨道类型为 。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为 ；‎ ‎(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是 ，反应的化学方应程式为 。‎ ‎【满分解答】(1)1s22s2p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)‎ ‎(2)4.70×10－23 4.23×10－22 NA＝＝6.01×1023 mol－1 ‎ ‎(3)sp3 K2CuCl3‎ ‎(4)过氧化氢为氧化剂，氨与Cu形成配离子，两者相互促进使反应进行。‎ Cu＋H2O2＋4NH3Cu(NH3)42 ＋＋2OH－‎ ‎(4)“金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应”，这是两种物质共同作用的结果：过氧化氢具有强氧化性，而氨水能与Cu2＋形成配合物。‎ ‎11．(2018·南京盐城三调)卤素性质活泼，能形成卤化物、多卤化物等多 种类型的化合物。‎ ‎(1)卤化氢中，HF的沸点高于HCl，原因是___________________________。‎ ‎(2)如图为F－与Mg2＋、K＋形成的某种离子晶体的晶胞，其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。‎ ‎(3)多卤化物Rb[ICl2]分解时生成晶格能相对较大的铷(Rb)的卤化物，则该卤化物的化学式为________________。‎ ‎(4)BF3与NH3能发生反应生成X(H3BNF3)，X的结构式为____________(用“→”表示出配位键)：X中B原子的杂化方式为________________。‎ ‎(5)有一类物质的性质与卤素类似，称为“拟卤素”[如(SCN)2、(CN)2等]。(CN)2的结构式为，该分子中σ键和π键数目之比为________。‎ ‎【满分解答】(1)HF分子间形成氢键　(2)F－　(3)RbCl ‎(4)　sp3杂化　(5)3∶4‎ ‎12．(2018·四川绵阳三诊)A、B、D、E、G、M代表六种常见元素，它们的核电荷数依次增大。其中， 元素M的基态3d轨道上有2个电子，A的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，E的 简单离子在同周期元素的简单离子中半径最小，D、G同主族；B与D形成的化合物有多种， 其中一种是红棕色气体。‎ ‎(1)M的基态原子价层电子排布式为_____，元素B、D、G的第一电离能由大到时小的顺序是_____ (用元素符号表示)。‎ ‎(2)用价层电子对互斥理论预测，GD32 －的立体构型是_____ (用文字表述)‎ ‎(3) M与D形成的一种橙红色晶体晶胞结构如图所示，其化学式为_____ (用元素符号表示)。‎ ‎(4) 已知化合物EB结构与单晶硅相似，该物质可由E 的氯化物与NaB3在高温下反应制得，且生成单质B2，该反应化学方程式为_____，若有8.4 g B2生成，则转移电子数为_____o ‎【满分解答】(1)3d24s2 N＞O＞S ‎(2)三角锥形 (3)TiO2‎ ‎(4)AlCl3＋3NaN3 = 3NaCl＋AlN＋4N2↑ 1.204×1023或0.2NA ‎【解析】本题主要考查了原子结构、第一电离能、杂化轨道、晶胞的计算、氧化还原反应等，考查了学生 ‎13．(2018·临沂一模)碳是形成化合物种类最多的元素。‎ ‎(1)CH2=CH-C≡N是制备晴纶的原料，其分子中σ键和π键的个数比为 (填最简整数比)，写出该分子中所有碳原子的杂化方式 。‎ ‎(2)乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)分子式均为C2H6O，但CH3CH2OH 的沸点高于CH3OCH3的沸点，其原因是 。‎ ‎ (3)某元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为 。‎ ‎(4)碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。右图所示为碳化硅的晶胞(其中●为碳原子，○为硅原子)。每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有 个。设晶胞边长为a cm，密度为b g/cm3，则阿伏加德罗常数可表示为 (用含a、b的式子表示)。 ‎ ‎(4)每个碳原子与另外四个硅原子形成共价键，与之等距离的硅原子有四个。‎ ‎【满分解答】(1)2︰1 sp2 sp ‎ ‎(2)乙醇分子之间形成氢键 ‎(3)3d84s2 ‎ ‎(4)4； 160/(a3b)‎ ‎14．(2018·扬州四模)天然气既是重要的能源，也是重要的化工原料，其 主要成分是甲烷。‎ ‎(1)甲烷在一定条件下可生成：‎ A．碳正离子(CH)　　　　　 B．碳负离子(CH)‎ C．甲基(—CH3) D．碳烯(CH2)‎ ‎①四种微粒中，键角为120°的是________。(填序号)‎ ‎②与碳负离子(CH)互为等电子体的一种分子的结构式为_______________。‎ ‎(2)海底富藏大量的可燃冰(甲烷的水合物)，关于可燃冰的说法中正确的是________‎ A．甲烷分子与水分子均是极性分子 B．可燃冰中甲烷分子与水分子间以氢键相结合 C．可燃冰属于原子晶体 D．甲烷分子与水分子中的σ键均是s—sp3电子云重叠而成的 ‎(3)在高温下，甲烷可还原CuO得到Cu2O。‎ ‎①Cu＋的核外电子排布式为______________。 ‎ ‎②Cu2O晶体的晶胞结构如右上图所示。其中“△”代表的离子符号为____。‎ ‎(4)一定条件下，甲烷与水蒸气可生成H2和CO。则所生成的气体中σ键总数与π键总数之比为________。‎ ‎【满分解答】(1)①A　②　(2)D　(3)①[Ar]3d10‎ ‎②O2－　(4)2∶1‎ ‎15．(2018·吉安模拟)已知：A、B、C、D为周期表1～36号中的元素，它们的原子序数逐渐增大。A的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同；D的基态原子的M电子层上有4个未成对电子。 ‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)D 是元素周期表中第 周期，第 族的元素；其基态原子的外围电子排布式为 。‎ ‎(2)A、B、C、D四种元素中，电负性最大的是________(填元素符号)。‎ ‎(3)由A、B、C形成的离子CAB－与AC2互为等电子体，则CAB－中A原子的杂化方式为____________。B的氢化物的沸点远高于A的氢化物的主要原因是_________________。‎ ‎(4)D能与AC分子形成D(AC)5，其原因是AC分子中含有________。D(AC)5常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断D(AC)5晶体属于 (填晶体类型)。 ‎ ‎(5) SiO2的晶胞可作如下推导：先将NaCl晶胞中的所有Cl－去掉，并将Na＋全部换成Si原子，再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞。再在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，便构成了SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有_______个Si原子，______个O原子。‎ ‎【满分解答】(1) 四 Ⅷ 3d64s2 (2) O　　‎ ‎(3)sp、 NH3分子间能形成氢键 ‎(4) 孤对电子、分子晶体　 (5) 8 16‎ ‎【解析】“A的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等”则A为C元素；“C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同”则C为O元素；“D的基态原子的M电子层上有4个未成对电子”则D为Fe元素；由“A、B、C、D为周期表1～36号中的元素，它们的原子序数逐渐增大”可知B为N元素。‎ ‎(3)等电子体中原子的杂化方式相同，CO2是直线型，C元素的杂化方式为sp杂化。‎ ‎(4)能形成配位键的原因是CO中存在孤对电子；由“(AC)5常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂”可知其为分子晶体。‎ ‎(5) NaCl晶胞如图：，则黑球可以看成是Si原子，“小立方体”中可放置四个Si ‎