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2019-2020年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題三十九 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題演練 1．(xx課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，37)碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問(wèn)題： (1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在________對(duì)自旋相反的電子。 (2)碳在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)CS2分子中，共價(jià)鍵的類型有______________________， C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個(gè)與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物熔點(diǎn)為253 K，沸點(diǎn)為376 K，其固體屬于________晶體。 (5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示： ①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)C原子。 ②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。 2．(xx課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，37)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型：C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)四種元素中電負(fù)性最大的是________(填元素符號(hào))，其中C原子的核外電子排布式為_(kāi)_______。 (2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式)，原因是_________________________________________； A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_(kāi)_______和________。 (3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為_(kāi)_______________，中心原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______。 (4)化合物D2A的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)_______，單質(zhì)D與濕潤(rùn)的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為_(kāi)_______；晶胞中A原子的配位數(shù)為_(kāi)_______；列式計(jì)算晶體F的密度(gcm－3 )________。 3．(xx課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，37)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè)，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)b、c、d中第一電離能最大的是________(填元素符號(hào))，e的價(jià)層電子軌道示意圖為_(kāi)_______。 (2)a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為_(kāi)_______；分子中既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的化合物是________(填化學(xué)式，寫出兩種)。 (3)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的酸是________；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是________(填化學(xué)式)。 (4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為_(kāi)_______。 (5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。 該化合物中陰離子為_(kāi)_______，陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵類型有________；該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是________，判斷理由是________________________________________________________________________。 題型集訓(xùn)39　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 一年模擬試題精練 1.(xx濰坊質(zhì)檢)短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外層電子排布式為ms1，B元素的原子價(jià)電子排布式為ns2np2，C元素位于第二周期且原子中p能級(jí)與所有s能級(jí)電子總數(shù)相等，D元素原子的L層的p能級(jí)中有3個(gè)未成對(duì)電子。 (1)C元素原子基態(tài)時(shí)的價(jià)電子排布式為_(kāi)_______，若A元素為非金屬元素，A與C形成的化合物中的共價(jià)鍵屬于________鍵(填“σ”或“π”)。 (2)當(dāng)n＝2時(shí)，B的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的分子構(gòu)型為_(kāi)_______，中心原子的雜化方式為_(kāi)_______，BC2屬于________分子(填“極性”或“非極性”)，當(dāng)n＝3時(shí)，B與C形成的晶體屬于________晶體。 (3)若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，B元素的原子價(jià)電子排布式為3s23p2，A、B、C、D四種元素的第一電離能由大到小的順序?yàn)開(kāi)________________________________________(填元素符號(hào))。 (4)右圖為C元素與鈦、鈣元素形成的某晶體結(jié)構(gòu)中的最小重復(fù)單元，該晶體中每個(gè)鈦原子周圍與它最近且距離相等的鈣離子有________個(gè)，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)__________________________。 2．(xx云南省統(tǒng)測(cè))前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)；Y原子的L層有2個(gè)未成對(duì)電子；Z與Y位于同主族；W的＋2價(jià)簡(jiǎn)單離子核外電子層排布與Ar原子相同；R原子的d軌道上有3個(gè)空軌道。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)R原子的基態(tài)電子排布式為_(kāi)_____________________________。 (2)X、Y原子的第一電離能大小順序?yàn)開(kāi)_______。(用元素符號(hào)表示) (3) X的常見(jiàn)單質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為_(kāi)__________________。 (4)Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子空間構(gòu)型為_(kāi)_______________________，中心原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______________________。 (5) 某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。 則該礦物的化學(xué)式為_(kāi)__________________________， 若已知該晶胞的邊長(zhǎng)為a cm，則該晶胞的密度為_(kāi)_______g/cm3。(用含a、NA的代數(shù)式表示) 3．(xx長(zhǎng)春質(zhì)檢)以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料目前已成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)基態(tài)鎵原子的核外電子排布式為_(kāi)_______________________。 (2)氮所在主族中第一電離能最大的元素是________________________________________________________________________ (填元素符號(hào)，下同)，鎵所在主族中電負(fù)性最大的元素是________。 (3)傳統(tǒng)的氮化鎵制備方法是采用GaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________。 (4)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以________相結(jié)合，氮化鎵屬于________晶體。 (5)如圖是氮化鎵的晶胞模型： ①氮化鎵中鎵原子的雜化方式為_(kāi)_______，氮原子的配位數(shù)為_(kāi)_______。 ②氮化鎵為立方晶胞，氮化鎵的密度為ρ gcm－3。列式計(jì)算氮化鎵晶胞邊長(zhǎng)的表達(dá)式：a＝________cm。 4．(xx邯鄲市模擬)氫能的存儲(chǔ)是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲(chǔ)氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質(zhì)材料、儲(chǔ)氫合金、金屬氫化物等。 (1)Ti(BH4)2是一種過(guò)渡元素硼氫化物儲(chǔ)氫材料。 ①Ti2＋基態(tài)的電子排布式可表示為_(kāi)__________________。 ②BH的空間構(gòu)型是_______________________________(用文字描述)。 (2)液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體，利用N2＋3H22NH3實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫和輸氫。下列說(shuō)法正確的是______(多選)。 A．NH3分子中N原子采用sp3雜化 B．相同壓強(qiáng)時(shí)，NH3沸點(diǎn)比PH3高 C．[Cu(NH3)4]2＋離子中，N原子是配位原子 D．CN－的電子式為[∶C??N∶]－ (3)xx年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C60(分子結(jié)構(gòu)如下圖甲)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。 ①C60晶體易溶于苯、CS2，C60是________分子(填“極性”或“非極性”)。 ②1 mol C60分子中，含有σ鍵數(shù)目為_(kāi)________________________。 (4)MgH2是金屬氫化物儲(chǔ)氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖乙所示，已知該晶體的密度為a gcm－3，則晶胞的體積為_(kāi)_______cm3(用a、NA表示)。 參考答案 題型集訓(xùn)39　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【兩年高考真題演練】 1.解析　(1)基態(tài)14C原子核外電子排布式為1s22s22p2，2個(gè)s軌道分別存在1對(duì)自旋相反的電子，2p軌道上的2個(gè)電子自旋方向相同。(2)碳原子有4個(gè)價(jià)電子，不易得電子也不易失電子，故鍵型以共價(jià)鍵為主。(3)CS2與CO2互為等電子體，結(jié)構(gòu)式為S===C===S，分子中含2個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，因此碳原子采用sp雜化。與CS2互為等電子體的分子或離子，與其具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式，可用如下兩種方法尋找其等電子體，一是同主族替換，如CO2、COS，二是“左右移位、平衡電荷”，如SCN－、OCN－等。(4)Fe(CO)5的熔沸點(diǎn)低，為分子晶體。(5)①由圖可知，石墨烯中每個(gè)碳被3個(gè)六元環(huán)所共有，每個(gè)六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6＝2。②金剛石晶體中每個(gè)碳原子被12個(gè)環(huán)所共有。六元環(huán)呈船式或椅式結(jié)構(gòu)，最多有4個(gè)原子共平面。 答案　(1)電子云　2 (2)C有4個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu) (3)σ鍵和π鍵　sp雜化　CO2、COS、SCN－、OCN－等 (4)分子 　(5)①3　2?、?2　4 2.解析　由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知，C是磷元素；由A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型，且A、B原子序數(shù)小于15可知，A是氧元素，B是鈉元素；A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子，因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O(shè)>Cl>P，則電負(fù)性O(shè)>Cl>P，Na是金屬，其電負(fù)性最?。籔的電子數(shù)是15，根據(jù)構(gòu)造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體，相對(duì)分子質(zhì)量O3>O2，范德華力O3>O2，則沸點(diǎn)O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH，所屬晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對(duì)孤電子對(duì)，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子P的雜化軌道類型為sp3雜化。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對(duì)孤電子對(duì)，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為V形；根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出Cl2與濕潤(rùn)的Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結(jié)構(gòu)，利用均攤法可計(jì)算出氧原子個(gè)數(shù)：N(O)＝8＋6＝4，鈉原子全部在晶胞內(nèi)，N(Na)＝8，因此F的化學(xué)式為Na2O；以頂角氧原子為中心，與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個(gè)，即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；晶胞參數(shù)即晶胞的棱長(zhǎng)a＝0.566 nm，晶體F的密度＝＝＝2.27 g/cm3。 答案　(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3) (2)O3　O3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大　分子晶體　離子晶體 (3)三角錐形　sp3雜化 (4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) (5)Na2O　8　＝2.27 g/cm3 3.解析　根據(jù)題意經(jīng)推斷可知，a、b、c、d、e依次為H、N、O、S、Cu。 (1)根據(jù)同周期和同主族元素第一電離能的變化規(guī)律和N原子的價(jià)層電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2p軌道半充滿)，可知，N、O、S的第一電離能大小順序?yàn)镮(N)>I(O)>I(S)；Cu的價(jià)層電子排布式為3d104s1，其價(jià)層電子軌道示意圖為 (2)H與N、O、S形成的二元化合物分別為NH3、N2H4、H2O、H2O2、H2S。其中NH3分子呈三角錐形；中心原子的雜化方式為sp3雜化；根據(jù)分子結(jié)構(gòu)式可知，分子中只含極性共價(jià)鍵的有：NH3、H2O、H2S，既含極性鍵又含非極性鍵的分子有N2H4和H2O2。 (3)這些元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO4、H2SO3，其中HNO2和HNO3分子中的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為＝3，H2SO4和H2SO3為＝4；SO呈四面體結(jié)構(gòu)，SO呈三角錐結(jié)構(gòu)。 (4)晶胞中O原子的個(gè)數(shù)為8＋1＝2，Cu原子個(gè)數(shù)為4，兩種原子個(gè)數(shù)比Cu∶O＝2∶1，其化學(xué)式為Cu2O。銅離子的電荷數(shù)為＋1。 (5)H、N、O、S、Cu這五種元素形成離子個(gè)數(shù)比為1∶1型離子化合物中，呈四面體結(jié)構(gòu)的陰離子只有SO；由圖2知該陽(yáng)離子為[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，其中存在的化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵和配位鍵，由于H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱，故該化合物加熱時(shí)先失去H2O。 答案　(1)N　 (2)sp3　H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3　H2SO3 (4)＋1 (5)SO　共價(jià)鍵和配位鍵　H2O　H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱 【一年模擬試題精練】 1.解析　短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外層電子排布式為ms1，則A位于ⅠA族，B元素的原子價(jià)電子排布式為ns2np2，B屬于ⅣA族，C元素位于第二周期且原子中p能級(jí)與所有s能級(jí)電子總數(shù)相等，其原子核外電子排布式為1s22s22p4，故C為氧元素，D元素原子的L層的p能級(jí)中有3個(gè)未成對(duì)電子，則D元素原子電子排布式為1s22s22p3，故D為氮元素。 (1)A位于ⅠA族，若A元素為非金屬元素，則A為氫元素，與氧元素的化合物為H2O、H2O2，化合物中的共價(jià)鍵為σ鍵。 (2)當(dāng)n＝2時(shí)，B為碳元素，其最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物分子式為CH4，為正四面體結(jié)構(gòu)，其中心原子雜化方式為sp3雜化；BC2為CO2，CO2為直線形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷中心重合，屬于非極性分子，當(dāng)n＝3時(shí)，B為Si元素，與氧元素形成的化合物為SiO2，屬于原子晶體。 (3)若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，A為鋰元素，B元素的原子價(jià)電子排布式為3s23p2，B為硅元素，同周期元素第一電離能從左往右總體上呈增大趨勢(shì)，非金屬性越強(qiáng)其第一電離能越大，但N元素原子2p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半充滿狀態(tài)，則N元素的第一電離能高于O元素，故四種元素第一電離能大小順序?yàn)椋篘＞O＞Si＞Li。 (4)由晶胞圖可知，每個(gè)鈦原子周圍與它最近且距離相等的鈣離子位于體心，故與Ti原子最近且距離相等的鈣離子有8個(gè)，根據(jù)均攤法可知，處于頂角的原子同時(shí)為8個(gè)晶胞所共有，每個(gè)原子有1/8屬于該晶胞，處于棱上的原子，同時(shí)被4個(gè)晶胞所共有，每個(gè)原子有1/4屬于該晶胞；處于體心位置的原子則完全屬于該晶胞，所以N(Ca)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶∶＝1∶1∶3，該晶體的化學(xué)式為CaTiO3。 答案　(1)2s22p4　σ　(2)正四面體　sp3　非極性　原子 (3)N＞O＞Si＞Li　(4)8　CaTiO3 2.解析　由題干信息可知，X、Y、Z、W、R五種元素分別為N、O、S、Ca、Ti。(2)由于N的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，故其第一電離能大于O。(3) N的常見(jiàn)單質(zhì)為N2，兩個(gè)氮原子間通過(guò)三鍵相結(jié)合，其中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。(4)S的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子為SO，中心硫原子有4對(duì)成鍵電子，故其空間構(gòu)型為正四面體形，中心原子的雜化軌道類型為sp3。(5)由晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)“均攤法”可確定該礦物的一個(gè)晶胞中含有3個(gè)O、1個(gè)Ca和1個(gè)Ti，其化學(xué)式為CaTiO3 ，由晶胞邊長(zhǎng)可知該晶胞的體積為a3 cm3，一個(gè)晶胞的質(zhì)量為136 g/NA，則該晶胞的密度為136/(a3NA g)/cm3。 答案　(1)[Ar]3d24s2　(2)N>O　(3)1　(4)正四面體　sp3　(5)CaTiO3　136/(a3NA) 3.解析　(1)Ga核外有31個(gè)電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)同主族元素從上到下，第一電離能逐漸減小，電負(fù)性也逐漸減小，因此氮所在主族中第一電離能最大的為N。Ga所在主族中，電負(fù)性最大的為B。(3)根據(jù)原子守恒配平化學(xué)方程式。(4)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，則氮化鎵為原子晶體，Ga原子與N原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合。(5)①1個(gè)Ga與4個(gè)N形成共價(jià)鍵，Ga無(wú)孤電子對(duì)，則雜化類型為sp3雜化。一個(gè)N周圍有4個(gè)Ga，N的配位數(shù)為4，②該晶胞中Ga的個(gè)數(shù)為8＋1＝2，N的個(gè)數(shù)為4＋1＝2。以該晶胞為研究對(duì)象，則ρa(bǔ)3＝，a＝cm。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 (2)N　B　(3)GaCl3＋NH3GaN＋3HCl　(4)共價(jià)鍵　原子　(5)①sp3雜化　4?、? 4.解析　(1)①Ti2＋的核外電子排布式，先寫Ti原子核外電子排布式，再由外向內(nèi)失電子。②BH中B原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，sp3雜化，空間正四面體構(gòu)型。(2)A項(xiàng)，NH3分子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1＋3＝4，N原子sp3雜化，正確；B項(xiàng)，NH3分子間能形成氫鍵，沸點(diǎn)比PH3高，正確；C項(xiàng)，NH3是配體，N原子是配位原子，正確；D項(xiàng)，CN－與N2是等電子體，結(jié)構(gòu)相似，正確。(3)①CS2是非極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理， C60是非極性分子。②每個(gè)碳原子與另外三個(gè)碳原子相連，形成3個(gè)σ鍵，每個(gè)碳原子占有1/2，1 mol C60中σ鍵為90 mol。(4)MgH2晶胞中占有2個(gè)Mg、4個(gè)H原子，ρ＝＝＝＝＝a，V＝ cm3。 答案　(1) ①1s22s22p63s23p63d2或[Ar]3d2?、谡拿骟w (2)ABCD (3)①非極性　②90NA(或906.021023或5.4181025) (4)