1、高考冲刺专题训练： 选修 3物质结构与性质 1.在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替),可起到降低 Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为 2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3 2A+3CO2+9H2O。根据题意完成下列填空: (1)冰晶石的化学式为 ,其含有离子键、 等化学键。 (2)生成物中含有 10 个电子的分子是 (写分子式),该分子的空间构型为 ,中心原子的杂化方式为 。 (3)反应物中电负性最大的元素为 (填元素符号),写出其基态原子最外层电子的排布图: 。 (4)冰晶石由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图甲所示, 位于大立方体的顶点和面心, 位于大立方体的 12 条棱
2、的中点和 8个小立 方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是 (填微粒符号)。 (5)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示,其晶胞特征如图丙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示: 若已知 Al的原子半径为 d cm,NA代表阿伏加德罗常数的值,Al的相对原子质量为 M,则一个晶胞中 Al原子的数目为 ; Al 晶体的密度为 (用字母表示)g cm-3。 2.光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。Ti 的某种晶型的氧化物 M 可用作光催化材料。 (1)基态 Ti原子的价电子排布式为 。 (2)在第四周期 d区元素中,与 Ti 原子未成对电子数相同元素的名称
3、是 。 (3)金属钛的原子堆积方式如图 1 所示,则金属钛晶胞俯视图为 (填字母)。距离每个钛原子最近且等距的钛原子有 个。 (4)生活环境中的臭气源有氨气、甲硫醇()等,氧化物 M 可以作为高效除臭剂。与氨气互为等电子体的阳离子 为 ,甲硫醇中硫原子采取的杂化方式为 ,与 S 位于同一周期,且第一电离能小于 S 的非金属元素为 (填元素 符号),已知甲硫醇的熔沸点小于甲醇(CH3OH),试解释此差异的主要原因: 。 (5)M 的晶胞结构如图 2 所示,M的化学式为 。 (6)石墨烯是单个原子厚度的二维碳纳米材料(如图 3),其比表面积大(比表面积指单位质量物料所具有的总面积)。石墨烯与 M的
4、结 合使用,极大地提高了 M的光催化效果。在石墨烯晶体中,每个最小的六元环占有 个 C原子。已知石墨烯中键长为 a pm,则单层石墨烯的比表面积为 m2 g-1(NA表示阿伏加德罗常数的值,忽略碳原子的厚度)。 3.前四周期元素 A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大。A元素的基态阴离子的电子排布式与基态锂离子的相同,A和 E 位于 同主族,基态 B 原子核外有 3 个能级且各能级上容纳的电子数相等,基态 D原子核外有 2个未成对电子,最外能层符号为 L。+1价 F 离子的 3d 能级达到全充满结构。 回答下列问题: (1)基态 C原子价电子排布图为 。 (2)B、C、D三种元素第一电离能由
5、大到小排序为 (填元素符号,下同),它们的电负性由小到大排序 为 。 (3)标准状况下,a L C2气体含 键的物质的量为 。与 C2D 互为等电子体的分子有 (任写一种)。B、 C分别与 D 构成的阴离子中,立体构型为平面三角形的有 (填离子符号)。 (4)由 A、B、C、D中的几种原子构成的分子中,含极性键的非极性分子有 (填一种,下同);既含极性键,又含非极性键的极性 分子有 。 (5)C、F组成的晶体的晶胞如图 1 所示。已知该晶体密度为 g cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则 C、F最近的核间距为 pm。 (6)A和 E 组成晶体,其晶胞如图 2 所示。E粒子周围有 个 E紧密
6、相邻且最近;连接与 E 粒子等距离且最近的 A 粒子构成的 形状是 。 4.金属镍及其化合物在合金材料及催化剂方面应用广泛。试回答下列问题: (1)Ni2+的电子排布中,电子填充的能量最高的能级符号为 。 (2)金属 Ni能与 CO形成配合物 Ni(CO)4,与 CO互为等电子体的一种分子为 (写化学式,下同),与 CO 互为等电子体的一种离 子为 。 (3)丁二酮肟()是检验 Ni2+的灵敏试剂。丁二酮肟分子中 C原子轨道杂化类型为 ,2 mol丁二酮肟分 子中所含 键的数目为 。 (4)丁二酮肟常与 Ni2+形成图 A 所示的配合物,图 B 是硫代替氧的结果: A 的熔、沸点高于 B的原因
7、为 。 B 晶体含有的化学键的类型为 (填字母)。 A.键 B.金属键 C.配位键 D.键 (5)人工合成的氧化镍往往存在缺陷,某缺陷氧化镍的组成为 Ni0.97O,其中 Ni元素只有+2 和+3 两种价态,则两种价态的镍离子数目之 比为 。 (6)Ni2+与 Mg2+、O2-形成晶体的晶胞结构如图所示(Ni2+未画出),则该晶体的化学式为 。 5.为了纪念元素周期表诞生 150 周年,联合国将 2019年定为“国际化学元素周期表年”。回答下列问题: (1)Ag与 Cu 在同一族,则 Ag 在周期表中 (填“s”“p”“d”或“ds”)区。Ag2(NH3)2+中 Ag+空的 5s轨道和 5p
8、轨道以 sp杂化成键, 则该配离子的空间构型是 。 (2)下表是 Fe 和 Cu的部分电离能数据,请解释 I2(Cu)大于 I2(Fe)的主要原 因: 。 元素 Fe Cu 第一电离能 I1/kJ mol-1 759 746 第二电离能 I2/kJ mol-1 1561 1958 (3)亚铁氰化钾是食盐中常用的抗结剂,其化学式为 K4Fe(CN)6。 CN-的电子式是 ;1 mol Fe(CN)64-中含 键数目为 。 该配合物中存在的作用力类型有 (填字母)。 A.金属键 B.离子键 C.共价键 D.配位键 E.氢键 F.范德华力 (4)石墨的一种晶胞结构和部分晶胞参数如图 1 所示。原子坐
9、标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。石墨晶胞中碳原子 A、B 的坐标参数分别为 A(0,0,0)、B(0,1, ),则 C原子的坐标参数为 。 (5)钴蓝晶体结构如图 2 所示,该立方晶胞由 4个型和 4个型小立方体构成,其化学式为 ,晶体中 Al3+占据 O2-形成的 (填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值,钴的相对原子质量为 59,钴蓝晶体的密度为 g cm-3(列计算 式)。 6.磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题: (1)基态磷原子价电子轨道表示式为 ,其第一电离能比硫的 (填“大”或“小”)。 (2)羟基磷灰石Ca(PO4)3OH是牙
10、齿中的重要矿物质,其中羟基()中氧原子的杂化方式为 ,P -的空间构型 为 ,该化合物所含元素电负性最大的是 。 (3)P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足 8 电子结构,则该分子中含有的共价键数目是 。 (4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与 NaOH 反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3两种盐,则 H3PO3的结构式 为 ,其为 元酸,原因是 。 (5)磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料,其晶胞结构如图所示。图中 a 点和 c点的原子坐标参数依次为(0,0,0)、( ),则 b点的原 子坐标参数为 ;已知该晶胞中距离最近的两个磷原子的核间距离
11、为 d nm,则该晶胞密度为 g cm-3(阿伏加德罗常数 用 NA表示,列出计算式即可)。 7.氮、磷是植物生长所需的重要元素。回答下列问题: (1)下列 N原子电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是 (填字母)。 (2)羟氨(NH2OH)可看成是氨分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物,分子中 N原子的杂化类型是 。羟氨易溶于水,其主 要原因是 。 (3)第一电离能 I1(N) (填“”“OC CNO (3) . mol CO2(合理即可) C -、N - (4)CH4、CO2、C2H4、C2H2等(任写一种) N2H4、H2O2等(任写一种) (5) 1010 (6)12 正八面体形
12、 解析 依题意,基态锂离子的电子排布式为 1s2,A 元素的基态阴离子的电子排布式为 1s2,说明 A为 H元素;基态 B原子的核外 电子排布式为 1s22s22p2,B为 C 元素;D 的最外能层为 L层,D 原子核外有 2个未成对电子,所以 D 为 O元素;F原子的价层电子排布 式为 3d104s1,F为 Cu元素。E 介于 O 与 Cu 之间,E与 A 位于同主族,E可能为 Na或 K元素;由原子序数关系知,C 为 N元素。 (3)1 个 N2分子中含 2个 键。CO2、SCN-、CNO-、 - 等与 N2O互为等电子体,其中 CO2是分子。C -、N - 都呈平面三角形 结构。 (5)
13、该晶体的化学式为 Cu3N,立方体棱上 3个粒子相切,设 C、F最近的原子核间距为 d pm,晶胞参数为 2d pm,则 = - ) ,d= 1010。 (6)图 2 晶胞类似氯化钠晶胞,E 周围有 12 个 E 粒子紧密相邻且最近。E周围等距离且最近的 A 粒子有 6个,连接这 6个 A 粒子, 构成正八面体。 4.答案 (1)3d (2)N2 CN- (3)sp3和 sp2 30NA (4)A 分子间存在氢键 ACD (5)916 (6)Mg2NiO3 解析 (5)设 Ni2+、Ni3+数分别为 x、y,则 x+y=0.97,2x+3y=2,解得 xy=916。 (6)晶胞中 Mg2+的数
14、目为 4 =2,O 2-的数目为 12 =3,化合物中化合价代数和为 0,Ni 2+的数目为 1,所以该晶体的化学式为 Mg2NiO3。 5.答案 (1)ds 直线形 (2)失去第二个电子时,Cu 失去的是全充满 3d10 电子,Fe 失去的是 4s1 电子 (3)CN- 12NA BCD (4)( ) (5)CoAl2O4 八面体空隙 ) - ) 解析 (1)Ag 位于第五周期B族,外围电子排布式为 4d105s1,属于 ds 区;Ag2(NH3)2+中 Ag+空的 5s 轨道和 5p 轨道以 sp 杂化 成键,所以其空间构型为直线形结构。 (2)根据表中数据可知,I2(Cu)大于 I2(
15、Fe),主要原因为失去第二个电子时,Cu 失去的是全充满 3d10 电子,Fe 失去的是 4s1电子。 (3)CN-中碳与氮之间形成三对共用电子对,电子式是CN-;1 mol配离子Fe(CN)64-中,CN-与铁离子之间有 6个配位 键,在每个 CN-内部有一个共价键,所以 1 mol该配合物中含有 键的数目为 12NA。 K4Fe(CN)6中钾离子与Fe(CN)64-之间形成离子键,Fe(CN)64-中 CN-与亚铁离子之间形成配位键,CN-中碳原子与氮原子之 间形成共价键,故存在的作用力类型有离子键、共价键、配位键。 (4)由 B 点坐标可得,a=1,d= ,所以 C点坐标为( )。 (5
16、)该晶胞中 Co原子个数为(4 +2 +1) 4=8,型和型合起来的长方体中含有 4个 Al原子和 8个 O原子,晶胞内有 4个型 和型合起来的长方体,因而晶胞内总计有 16 个 Al原子和 32 个 O 原子,Co 原子、Al原子、O原子个数之比为 81632=12 4,则该晶体的化学式为 CoAl2O4;距离 O2-最近的 Al3+有 6个,结合晶胞结构分析可知,6 个 Al3+组成八面体,因而晶体中 Al3+占据 O2 形成的八面体空隙;每个晶胞内相当于拥有 8个 CoAl2O4,因而晶胞微粒质量 m= g,晶胞体积 V=(2a 10 -7)3 cm3,= = - ) g cm-3= )
17、 - ) g cm-3。 6.答案 (1) 大 (2)sp3 正四面体形 O(或氧元素) (3)12 (4)(或) 二 1个 H3PO3分子中只有两个羟基,含氧酸羟基上的氢易电离 (5)( ) - ) 解析 (3)P 原子最外层有 5 个电子,能够与 3 个 O原子形成 3对共用电子对,O原子最外层有 6 个电子,可以与 2 个 P 原子形成 2 对共用电子对,要使分子中每个原子都达到 8 电子稳定结构,其结构式为,可见 1个分子中含有的共价键数目为 12。 (4)亚磷酸与 NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3两种盐,羟基 H原子能电离产生 H+,说明 H3PO
18、3分子中 含有 2 个,它属于二元酸,由于 P 最外层有 5个电子,则 H3PO3的结构式为或。 (5)P 原子周围最近的 4个 B原子形成正四面体,晶胞顶点 B原子与四面体中心 P 原子连线处于晶胞体对角线上,由几何知识可 知,二者距离等于体对角线长度的 ,故 b 原子到左侧面、前平面、下底面的距离均等于晶胞棱长的 ,故 b的坐标参数为( );处于 面对角线上相邻的 2 个 P原子之间距离最近,由几何知识可知,晶胞棱长等于 2个最近 P 原子距离的 倍,故晶胞棱长为 d nm。晶 胞中 B 原子数目为 4,P 原子数目为 8 +6 =4,晶胞质量为 4 ) g,故晶胞密度为 4 ) g (
19、d 10-7 cm)3= - ) g cm -3。 7.答案 (1)ACB N的原子半径比 P 小,原子核对最外层电子的吸引力较大 (4)(CaP2O6)n (5)原子 Ge3N4 10 15 解析 (1)原子核外电子排布中,如果电子所占的轨道能级越高,该原子能量越高,轨道能量 1s2sC,因此能量由低到高的顺序是 ACBI1(P)。 (4)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是 CaP2O6,所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n。 (5)氮化锗具有耐腐蚀、硬度高等优点,符合原子晶体的特征,因此氮化锗属于原子晶体;晶胞中含有的锗原子数目为 10 +4 =6,氮原子数目为 8,因此氮化锗的化学式为 Ge3N4。设晶胞底面正方形的边长为 x pm,因为晶胞的质量为 g,晶胞 的体积为 x2b pm3,则 g cm-3= - ,因此 x 2= 10 30,解得 x= 10 15。
