人教選修3物質結構與性質專項練習

1、選修 3 物質結構與性質專項練習1.磷酸亞鐵鋰 （ LiFePO 4 ）電池是新能源汽車的動力電池之一。請回答下列問題：2-（1）基態(tài) Fe 原子的價電子軌道表示式 （電子排布圖 ）為，O 核外電子有 種運動狀態(tài)。（ 2 ）鋰的紫紅色焰色是一種 光譜， LiFePO4 中陰離子 VSEPR 模型名稱為 ，中心原子的雜化軌道類型為 。（ 3 ）一般情況下，同種物質固態(tài)時密度比液態(tài)大，但普通冰的密度比水小，原因 是 ； H2 O2 難 溶 于 CS2 ， 簡 要 說 明 理 由： 。4）Li 單質銅及鋅都是由 鍵形成的晶體；元素銅比鋅的第二電離能大的原因 O是離子晶體，其晶格能可通過如圖甲的Bor

2、n - Haber 循環(huán)計算得到?？芍?， Li2O晶格能為kJ/mol 。5）磷化鈦熔點高、硬度大，其晶胞如圖乙所示。 磷化鈦晶體中 Ti 原子周圍最鄰近的 Ti 數目為 ；設晶體中 Ti 原子與最鄰近的P 原子之間的距離為 r ，則 Ti 原子與跟它次鄰近的 P 原子之間的距離為 設磷化鈦晶體中 Ti、P 原子半徑分別為 a pm、b pm，它們在晶體中緊密接觸，則該晶胞 中原子的空間利用率為（用 a、 b 表示 ）。2.銅的單質及其化合物在生產、生活中有重要的應用?；卮鹣铝袉栴}：+（1）基態(tài) Cu 的價電子軌道表達式為 。（如圖所示 ），a 位置上 Cl 原子 ，其雜化類型為（3）一種由氯

3、元素與銅元素形成的陰離子的結構為無限長鏈結構Cu NH3 4 SO4 ，下列說法不正確的是（滿足 8 電子穩(wěn)定結 構）形成的化學 鍵類型為_（4）向 CuSO4溶液中逐滴加入氨水至過量，最終生成A. 向 CuSO4溶液中逐滴加入氨水至過量的過程中涉及的主要反應有兩個B. 氨氣極易溶于水，其中一個原因是NH3 分子和 H 2O分子之間形成了氫鍵C. 該實驗現象為先形成藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解D. Cu NH3 4 SO4中 Cu2+ 的配位數為 52+ 2 Cu2+ 周圍距離最近的 S2 的個數為 在高溫下， 黃銅礦的主要成分的晶體中金屬離子可以發(fā)生遷移。 若亞鐵離子與銅離子發(fā)生完全無序

4、的置換，可將它們視作等同的金屬離子，在無序的高溫型結構中，金屬離子占據（ 填“四面體空隙”或“八面體空隙”）。 該晶胞上下底面均為正方形，側面與底面垂直，晶胞參數如圖所示，設NA 為阿伏加德羅常數的值，請計算該晶體的密度ggcm3.2019 年諾貝爾化學獎授予約翰 ·古德伊納夫、斯坦利 ·惠廷漢和吉野彰三位科學家，以表彰 他們在鋰電池領域所做出的巨大貢獻。請回答下列問題：（1）LiCoO 2、 LiFePO 4 常用作鋰離子電池的正極材料。 基態(tài) Co 原子核外電子排布式為 ； 基態(tài)磷原子中，電子占據的最高能層符號為 ；該能層能量最高的電子云在空間有個伸展方向。2-（2）C

5、o NO3 4 的配體中 N 原子的雜化方式為 ，該配離子中各元素的第一電離能由小到大的順序為 （填元素符號 ）， 1mol 該配離子中含 鍵數目為 NA 。（3）LiFePO4 屬于簡單磷酸鹽， 而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽，如： 焦磷酸鈉、 三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如圖所示：這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為（用 n代表 P原子數 ）。（4） Li 2O被廣泛用作玻璃的組分， 其熔點 Na2O（填高于或者低于 ），判斷理由 Li 2O 具有反螢石結構，晶胞如圖所示，已知其晶胞參數為0.4665nm， N A 為阿伏加德羅常數的值，則 Li 2O 的密度為 g·

6、;cm - 3（列出計算式 ）。4. 化學選修 3：物質結構與性質 早期發(fā)現的一種天然二十面體準晶顆粒由Al 、 Cu、 Fe三種金屬元素組成，回答下列問題：（ 1）準晶是一種無平移周期序， 但有嚴格準周期位置序的獨特晶體， 可通過 方法區(qū) 分晶體、準晶體和非晶體。2）基態(tài)銅原子的電子排布式為Cu2O 比 CuO3）CuO 在高溫時分解為 O2和 Cu2O，請從陽離子的結構來說明在高溫時，更穩(wěn)定的原因是 。Cu2O 為半導體材料， 在其立方晶胞內部有 4 個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有 個銅原子。（ 4 ） Cu2+ 能 與 乙 二 胺 （ H2NCH2CH2NH2 ） 形

7、成 配 離 子 如 圖該配離子中含有的化學鍵類型有（填字母序 NH3 的價層電子對互斥模型是 號）。A. 配位鍵B.極性鍵C.離子鍵D.非極性鍵（ 5）羰基鐵 Fe（CO）5可用作催化劑、汽油抗暴劑等。 1 mol Fe（CO） 5分子中含 mol 鍵，與 CO 互為等電子體的離子是 （填化學式，寫一種） 。6）某種磁性氮化鐵的結構如圖所示， N 隨機排列在 Fe 構成的正四面體空隙中。 正六棱柱底邊長為 a cm，高為 c cm，阿伏加德羅常數的值為N A，則該磁性氮化鐵的晶體密度為g/cm 3（列出計算式）5. FeSe、 MgB 2 、 Nb 3Al 等超導材料具有廣泛的應用前景。2（1

8、）基態(tài) Fe 價電子的軌道表示式 （價電子排布圖）是 （2）蒸氣狀態(tài)下以二聚分子存在的 AlCl 3的結構式是 ，其中 Al 原子的雜化方式是 ，分子中八個原子 （ 填“是”或“不是” ）在同一平面上，該分子是 （ 填“極性”或“非極性” ）分子。（3）制備 FeSe基超導材料 Li0.6 NH2 0.2 NH3 0.8 Fe2Se2 過程中需將金屬鋰溶于液氨， 從而制得具有很高反應活性的金屬電子溶液，反應為Li (m n)NH 3 X eNH3 X 的化學式為 （4） MgB2 晶體結構中的 B原子層具有類似石墨的層狀結構， 且被六方密排的 Mg原子層隔開，B 原子位于 Mg 原子組成的三棱

9、柱的中心。已知：平面中 Mg 原子間的最近核間距為 a cm， 平面間 Mg 原子間的最近核間距為 b cm，阿伏加德羅常數的值為 NA 。 MgB 2 晶體的密度是 g·cm-3。6. 回答下列問題：2+（ 1）含碳物質不完全燃燒會產生 CO。血紅蛋白中含有 Fe ，CO 易與血紅蛋白結合成穩(wěn)定 的配合物而使人中毒。3+寫出鐵離子 （Fe ）的核外電子排布式； CO 有多種等電子體 ,其中常見的一種分子是； 利用 CO可以合成化工原料 COCl 2 。已知 COCl 2分子中每個原子最外層都形成 8電子的穩(wěn) 定結構，則一個 COCl2 分子內含有 個鍵， C原子的雜化方式為 。（2

10、）A、B 均為短周期金屬元素。依據下表數據，回答問題：電離能 / kJgmol-1I1I2I3I4A9321 82115 39021 771B73814517 73310 540畫出 A 原子的核外電子排布圖： ；-1 鋁原子的第一電離能（填“大于”“小于”或“等于” ）738 kJgmol ，原因是 。（ 3）下圖是一種鎳 （Ni） 鑭（ La）合金儲氫后的晶胞結構圖。該合金儲氫后，含0.5 mol Ni 的合金可吸附氫氣 （標準狀況）的體積為 L 。7. 氫能被譽為 21 世紀的 "終極能源 ",具有高效 ,高壓 ,環(huán)保、體積小等特點 ,氫能轉化被視為新能 源汽車終極解

11、決方案 ,也是資本與技術趨之若鶩的領域 .鑭鎳合金 LaNi x 是一種良好的儲氫材 料 .工業(yè)上可用下列方法冶煉鎳 .CONiS CO Ni CO4Ni(1) 一個電子的運動狀態(tài)取決于 種因素 ,基態(tài) Ni 原子核外電子占據 個不同原子軌道.(2) CO 分子內 鍵和 鍵個數之比為 ;已知 Ni CO 4的結構如圖所示 ,中心原子 Ni 的雜化類型為 , Ni 原子參與形成了 個配位鍵 ,Ni CO 4屬于 晶體 ,理由是LaNi x Hy(3) 研究發(fā)現鑭鎳合金 LaNix 屬六方晶系 ,其晶胞如圖 a中實線或圖 a所示,儲氫位置有兩種 分別是八面體空隙 (" ")和四

12、面體空隙 (" "),見圖 b、c,這些就是氫原子存儲處 ,有氫時 ,設其 化學式為 LaNi x 合金中 x 的值為 個,和" " 同類的四面體空隙有 個.晶胞中和 " "同類的八面體空隙有3 若 H 進入晶胞后 ,晶胞的體積不變 , H 的最大密度是 g / cm （保留 2 位有效數字,NA 6.0 1023, 3 1.7).答案以及解析1、答案及解析：答案：（1）；10（2）發(fā)射；正四面體；3 sp（3）液態(tài)水中分子間相對自由， 冰中每個水分子中的氫原子和氧原子共參與形成4 個氫鍵，水分子形成正四面體，分子間距離增大，密度減小

13、H2O2 為極性分子， CS2為非極性分子，根據相似相溶原理， H 2O2 難溶于 CS2（4）29084 3 3（a3 b3） 43 3 100%（5） 12； 3 r （2a 2b）解析：2、答案及解析：答案： （ 1）（ 2）金屬；鋅失去的第二個電子是4s 軌道上的電子，而銅失去的第二個電子是全充滿的3d 軌道上的電子，后者需要較高的能量3（ 3）共價鍵、配位鍵； sp 雜化（4）D736 302 10（ 5） 4；四面體空隙； NAga b10 1 +解析：（1）基態(tài) Cu 原子的價電子排布式是 3d104s1，所以基態(tài) Cu +的價電子軌道表達式為2)單質銅和鋅都是金屬晶體，它們均通

14、過金屬鍵形成。因為銅元素、鋅元素的基態(tài)原子10 10 1失去一個電子后的價層電子排布式分別為3d10和3d104s1 ，3d 能級全充滿， 較穩(wěn)定，再失去 1個電子較難，因此，元素銅比鋅的第二電離能大。(3) a位置上 Cl 原子與 1個銅原子形成一個共價鍵后滿足8電子穩(wěn)定結構，具有 3對孤對電子，因此與另一個銅原子形成的化學鍵為配位鍵。a 位置上氯原子形成一個共價鍵，一個3配位鍵，含有 2 對孤對電子，價電子對數為 4，故其雜化類型為 sp 雜化。(4) A 項，向 CuSO4 溶液中逐滴加入氨水至過量的過程中涉及的主要反應有兩個，分別為2Cu 2 6 2 6 7 2 2NH 3 gH 2O

15、 Cu(OH) 2 2NH4 ，2Cu(OH) 2 4NH 3 gH 2O Cu NH3 4 2OH 4H 2O ，正確； B 項，分子之間形成氫鍵， 可以增加分子與分子之間的作用力，氨氣極易溶于水的一個原因是NH 3、答案及解析：答案： (1)1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s M 3分子和 H2O 分子之 間能形成氫鍵，正確； C項，該實驗現象為先形成 Cu(OH) 2藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解生成 Cu NH3 4 SO4，正確； D 項， Cu NH3 4 SO4中 Cu2 的配位數為 4，錯誤。22( 5)由題圖可知， Cu2 周圍距離最近的 S2 的個數為 4。高溫下，

16、晶體結構如圖所示，金屬離子的隨機性為50%，金屬離子占據四面體空隙。分析題圖可知，該晶胞中有4個CuFeS2 ， 晶 胞 體 積 =a 10 10cmb 10 10cma2b 1030 3cm則該晶體的密度4 184NA ga2b30 310 ggcm736NA ga2b30 310 ggcm。2)sp2Co、 O、N16(n+2)-3)n+14)高于Li+ 半徑小于 Na+，電荷相同情況下， 離子半徑越小， 晶格能越大， 所以 Li2O87 416晶格能大于 Na2O ，其熔點高于 Na2ONA0.4665 10 722 62 6721s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ； ；解析： (

17、1)CO 的原子序數是 27，基態(tài) Co 原子核外電子排布式為 P 的原子序數是 15，核外電子排布式為2 2 6 2 31s 2s 2p 3s 3p ，基態(tài)磷原子中，電子占據的最高能層符號為 M；該能層能量最高的軌道是 p，電子云在空間有 3 個伸展方向。2- 5 1 3 2(2) Co NO 3 4 的配體是硝酸根，其中 N 原子含有的價層電子對數是 3+ 23，其雜化方式為 sp2；由于氮元素的 2p 軌道電子處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于氧元 素，則該配離子中各元素的第一電離能由小到大的順序為Co <O< N；由于單鍵都是 鍵，配位鍵也是 鍵，則 1mol 該配離子中含

18、 鍵數目為 (4+3×4) N A 16NA 。(3) 由圖可知，2個P原子時存在 7個O，3個P原子時存在 10個O，存在 n個P時存在(3n+1) 個 O，則這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為(PnO3n+1)(n+2) - ；(4) 由于 Li+ 半徑小于 Na+，電荷相同情況下，離子半徑越小，晶格能越大，所以 Li2O 晶 格能大于 Na2O ，其熔點高于 Na2O ；根據 Li2O 晶胞圖可知，晶胞含有 8個 Li 和 4個 O，已知其晶胞參數為 0.4665nm，則晶 胞 體 積 為 (0.4665 ×10 - 7)3cm3 ， NA 為 阿 伏 加 德 羅

19、常 數 的 值 ， 則 Li2O 的 密 度 為87 416NA 0.4665 103g·cm-3。4、答案及解析：答案： (1)X 射線衍射(2)2 2 6 2 6 10 1 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s(或Ar3d10 14s10 2 9(3) Cu 的最外層電子排布為 3d ,而 Cu 的最外層電子排布為 3d ,因最外層電子排布達到全 滿時穩(wěn)定 ,所以固態(tài) Cu2O 穩(wěn)定性強于 CuO;16 (4)ABD(5) 10 ； CN 或 C2MM 56 6 14 25、答案及解析：答案：1）mNANANA566 14 2VVSh3323 3 2acNAac(6)22解析

20、：2332）；sp ；不是；非極性Li NH33) Li NH3 m ；四面體形2 3 a 92 3價層電子對互斥理論的4) 3 a ； 3a bNA 解析： 本題考查物質結構與性質綜合知識， 涉及電子排布圖的書寫、 應用、分子極性的判斷、晶胞結構及計算等。2 2 2 6 2 6 6 21 ）基態(tài) Fe2 的電子排布式為 1s 2s 2p 3s 3p 3d ，則基態(tài) Fe2 價電子的軌道表示式為。2）鋁原子和氯原子之間形成共價鍵，其中含有 配位鍵，二聚分子的結構式為；二聚分子Al 2Cl6 中 Al 原子的軌道雜化類型為3sp ，則分子中八個原子不在同一平面上，根據立體構型可知，該分子結構中正

21、、負電荷中心重合，為非極性分子。3）根據反應Li(m n)NH 3 X eNH3n，結合原子守恒和電荷守恒得X 的化學式為Li NH3 NH 3分子中 N 原子形成3 個 N H 鍵，還有1 個孤電子對，價層電子對數為3+1=4 ，價層電子對互斥模型為四面體形。4）Mg 原子形成的六元環(huán)的中心 Mg 原子與環(huán)上直接相連的兩個 Mg 原子形成等邊三角3a cm形，邊長為 a cm ，則中心 Mg 原子到棱邊的距離為 2，B 原子層六元環(huán)中處于對位的B 原子核間距為等邊三角形中心到頂點距離的3acm2 倍，即 2acm1 3 3a2 cm222，則晶胞的體積為36 acma cm 晶胞 中六 邊形 的面 積為 23 3a* 2 cm22b cm 3 3a2bcm32 ；晶胞中含有 Mg12原子的個數為1262 3 ，含有 B原子的個數為6，則晶胞的質量為24 3 11 NA138gNA，則MgB 2晶體的密度是138NAA ggcm332922 3 ggcm 33abNA6、答案及解析：答案：2 2 6 2 6 51) 1s 2s 2p