2020版高考化学大二轮优选习题 专题六 物质结构与性质 专题突破练16 物质结构与性质

2020版高考化学大二轮优选习题 专题六 物质结构与性质 专题突破练16 物质结构与性质

专题突破练16　物质结构与性质(选考)‎ 非选择题(本题包括6个小题,共100分)‎ ‎1.(2018山东烟台高三诊断性测试)(16分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:‎ ‎(1)写出As的基态原子的电子排布式　。 ‎ ‎(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　,它们的氢化物沸点最高的是　　　　　　。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与S互为等电子体,则该阴离子的化学式为　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)Fe3+、Co3+与、CN-等可形成络合离子。‎ ‎①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为　　　　　　　　。 ‎ ‎②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为　　　　　　,其配离子中含有的化学键类型为　　　　　　(填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为　　　　　　。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为　　　　　　(列出计算式即可)。 ‎ 答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3‎ ‎(2)N>P>As　NH3　N 9‎ ‎(3)①sp　②6　共价键、配位键　N　氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子 ‎(4)正四面体　‎ 解析(1)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3;(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即N>P>As;它们的氢化物中NH3中存在氢键,沸点最高;原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,阴离子与S互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构,则该离子是N;(3)①CN-中碳原子价层电子对数为1+(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②配位化合物[Co(N3)(NH3)5]SO4中心原子的配位数为6;其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势,但氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C;(4)镓原子处于晶胞的顶点和面心,Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构;一个晶胞占有4个镓原子和4个砷原子,若晶胞的边长为a pm,则晶胞体积为(a×10-10)‎3 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)‎3 cm3×ρ g·cm-3=ρa3×10‎-30 g,则ρa3×10‎-30 g×NA=4×‎145 g·mol-1,则NA=。‎ ‎2.(16分)“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》:“西北有宫,黄铜为墙,题曰地皇之宫。”“黄铜”一词专指铜锌合金,则始于明代,其记载见于《明会典》:“嘉靖中则例,通宝钱六百万文,合用二火黄铜四万七千二百七十二斤……。”‎ ‎(1)某同学书写基态铜原子的价层电子排布式为3d94s2,该排布式违背了　　　　　　　　。简单金属离子在水溶液中的颜色大多与价层含有未成对电子有关,Cu+呈无色,其主要原因可能是　。 ‎ ‎(2)在10 mL 1 mol·L-1氯化锌溶液中滴加浓氨水至过量,先产生白色沉淀,后沉淀溶解,生成了[Zn(NH3)4]2+,配体的空间构型是　　　　　;画出该配离子的结构图:　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)乙二胺(缩写en)是H2NCH2CH2NH2。硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ)的化学式为[Cu(en)2]SO4,在该配合物中,N原子的杂化类型是　　　　　　　　。C、N、O、Cu的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)铜晶体类型是　　　　　　　;锌晶体中存在的化学键类型是　　　　　　　。 ‎ 答案(1)洪特规则特例　价层无未成对电子 ‎(2)三角锥形　‎ 9‎ ‎(3)sp3　N>O>C>Cu ‎(4)金属晶体　金属键 解析(1)根据洪特规则特例,基态铜原子价层电子排布式为3d104s1。Cu+的价层没有未成对电子,故Cu+在水溶液中呈无色。(2)四氨合锌(Ⅱ)离子中配体为NH3,NH3的空间构型为三角锥形;四氨合锌(Ⅱ)离子类似四氨合铜(Ⅱ)离子,该配离子结构图为。(3)H2NCH2CH2NH2中氮原子价层上有3个成键电子对,1个孤电子对,故氮原子采取sp3杂化。N、O、C、Cu的第一电离能依次减小。(4)铜晶体是金属晶体,锌晶体也是金属晶体,金属晶体中的化学键是金属键。‎ ‎3.(2018广东六校高三联考)(16分)英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下:‎ ‎(1)下列有关石墨烯说法正确的是　　　　　　。 ‎ A.键长:石墨烯>金刚石 B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面 C‎.12 g石墨烯含σ键数为NA D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力 ‎(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。‎ ‎①铜原子在基态时,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为　　　　　　;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有　　　　　　。 ‎ ‎②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③下列分子属于非极性分子的是　　　　　。 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ a.甲烷 b.二氯甲烷 c.苯 d.乙醇 ‎④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图,酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是　　　　　　;酞菁铜分子中心原子的配位数为　　　　　　　　。 ‎ 9‎ ‎⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图,该晶胞中,Au占据立方体的8个顶点):‎ 它的化学式可表示为　　　　　;在Au周围最近并距离相等的Cu有　　　　　个,若2个铜原子核的最小距离为d pm,该晶体的密度可以表示为　　　　　　 g·cm-3。(阿伏加德罗常数用NA表示) ‎ 答案(1)BD　(2)①3d　K、Cr　②乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键　③a、c　④sp2　2　⑤Cu3Au或AuCu3　12　‎ 解析(1)金刚石中碳原子之间只存在σ键,石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键,因此键长:石墨烯<金刚石,故A项错误;石墨烯是平面形分子,分子中所有原子可以处于同一平面,故B项正确;一个碳原子中含有个单键,即个σ键,所以‎12 g石墨烯含σ键数为NA,故C项错误;石墨层内是共价键,石墨层与层之间的作用力是范德华力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,故D项正确;(2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为3d;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有K和Cr;②乙醇分子间存在氢键,使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键;③甲烷为正四面体结构,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故a正确;二氯甲烷为四面体分子,结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,故b错误;苯为平面正六边形,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故c正确;乙醇结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,故d错误;④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键,所以采取sp2杂化;酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2;⑤该晶胞中含铜原子个数为6×=3,含有金原子数为8×=1,所以其化学式为Cu3Au或AuCu3,根据图示,铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化学式,在Au周围最近并距离相等的Cu有12个;若2个铜原子核的最小距离为d pm,则晶胞的棱长为d pm=d×10‎-10 cm,该晶体的密度= g·cm-3。‎ ‎4.(2018山西高三第一次模拟)(18分)钛被称为继铁、铝之后的第三金属,其单质及化合物在航天、军事、航海、医疗等领域都有着重要的应用。请回答下列问题:‎ ‎(1)基态钛原子的价层电子排布图为　　　　　　　。 ‎ 9‎ ‎(2)在TiO、TiN、TiS2、TiCl4等化合物中,S、Cl的电负性大小:S　　　　(填“>”“<”或“=”)Cl。O、N的第一电离能大小为OO>C　②2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键,使其在水中溶解度增大 ‎(3)AD　(4)VS　ρ=‎ 解析(1)钒为23号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2,所以外围电子排布图为。其最稳定的化合价应该是+5价,即失去所有的价电子,形成最外层8电子的稳定结构。根据价层电子对互斥原理,V中的中心原子V的价电子为5,配位原子O不提供电子,带有三个单位负电,所以外层电子为8个,共4对,空间构型为正四面体。‎ ‎(2)①硫原子的电子排布为[Ne]3s23p4,所以硫原子的3p能级上有4个电子,分配在三个轨道中,有两个单电子。从图中得到S的配位数为2,所以此时S的外层有6+2=8个电子,电子对为4,所以S应该的杂化方式是sp3杂化。其中含有的第二周期元素是C、N、O,同周期元素从左向右应该是第一电离能有增大趋势,因为N的2p能级上有3个电子,是p能级的半满稳定结构,所以N的第一电离能反常增大,所以第一电离能:N>O>C。②2-巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键,所以其水溶性会更好。‎ ‎(3)从题目表述来看,形成离域Π键的要求是:①原子共平面;②有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论,二氧化硫为平面三角形,硫酸根为正四面体,硫化氢为角形,二硫化碳为直线形。所以选项B一定错误。而硫化氢的氢原子不存在p轨道。所以选项C错误。由上正确的是选项A和选项D。(4)晶胞中有V:8×+4×=2个;有S:2×1=2个,所以化学式为VS。因为该晶胞中有2个VS,所以一个晶胞质量为 g。根据图4得到晶胞底面的面积为a×‎ 9‎ a nm2,所以晶胞的体积为a×a×b nm3。1 nm=10‎-7 cm,所以晶体密度为 g·cm-3= g·cm-3。‎ ‎6.(2018湖北八校高三联考)(18分)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是　　　　　。Q和T同周期。化合物QT中T元素的化合价为　　　　　　　;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的密度为　　　　　 g·cm-3。 ‎ 答案(1)B和Al　p 9‎ ‎(2)2s22p1　-3　3‎ ‎(3)离子键、共价键　直线形 ‎(4)D ‎(5)Na2O　≈2.27‎ 解析Q元素的I4≫I3,Q元素的原子最外层有3个电子,Q处于ⅢA族;R元素的I2≫I1,R元素的原子最外层有1个电子,R处于ⅠA;S元素的I4≫I3,S元素的原子最外层有3个电子,S处于ⅢA族;T、U元素的I1~I5没有突变,T、U的最外层电子至少有5个。‎ ‎(1)根据上述分析,这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是Q和S,Q和S都处于ⅢA族,Q的I1大于S的I1,Q为硼元素,S为铝元素。最可能处于同一族的两种元素是B和Al。S元素为铝元素,基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,最后一个电子填入3p能级,Al是p区元素。(2)Q为硼元素,硼原子核外有5个电子,基态硼原子核外电子排布式为1s22s22p1,基态硼原子的价电子排布式为2s22p1。Q的化合价为+3价,根据化合物中元素的正负化合价代数和为0,QT中T元素的化合价为-3价。Q属于第二周期,Q和T同周期,T也属于第二周期,T为氮元素,第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O,共3种元素。(3)R为ⅠA族元素,R原子核外电子数大于5,R为钠元素;T为氮元素,RT3为NaN3,其中含有离子键和共价键。NaN3中阴离子为与CO2互为等电子体,CO2为直线形,则也为直线形。(4)U的最外层电子数至少5个,U不可能是ⅠA族~ⅣA族元素,U的第一电离能较大,U可能是0族元素,化学性质和物理性质最像U元素的是氦。(5)用“均摊法”,小黑球(Na+):8个,大白球(O2-):8×+6×=4,X的化学式为Na2O。晶胞的体积为(0.566 nm)3=(0.566×10-7)‎3 cm3,1 mol晶胞的体积为(0.566×10-7)‎3 cm3×NA,1 mol晶胞的质量为4×‎62 g,则晶体X的密度为≈‎2.27 g·cm-3。‎ 9‎