高考化學總復習 優(yōu)編增分練：高考壓軸大題特訓 題型五 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)試題

題型五物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)1.(2018·韶關市高三4月模擬)硼和氮的單質(zhì)及一些化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領域有著重要應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)N原子核外有________種不同運動狀態(tài)的電子?；鶓B(tài)N原子中，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道的形狀為________。(2)經(jīng)測定發(fā)現(xiàn)，N2O5固體由NOeq\o\al(＋,2)和NOeq\o\al(－,3)兩種離子組成，該固體中N原子雜化類型為____________；與NOeq\o\al(＋,2)互為等電子體的微粒有____________(寫出一種)。(3)銨鹽大多不穩(wěn)定。NH4F、NH4____________________________________________________________________________________________________________________________。(4)第二周期中，第一電離能介于B元素和N元素間的元素為____________(填元素符號)。(5)晶體硼有多種變體，但其基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體(見圖Ⅰ)，每個頂點為一個硼原子，每個三角形均為等邊三角形。則每一個此基本結(jié)構(gòu)單元由________個硼原子構(gòu)成；若該結(jié)構(gòu)單元中有2個原子為10B(其余為11B)，那么該結(jié)構(gòu)單元有________種不同類型。(6)硼和氮構(gòu)成的一種氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與石墨晶體結(jié)構(gòu)相類似，B、N原子相互交替排列(見圖Ⅱ)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅲ所示。設層內(nèi)B—N核間距為apm，面間距為bpm，則該氮化硼晶體的密度為____________g·cm－3(用含a、b、NA的代數(shù)式表示)。答案(1)7啞鈴形(2)sp、sp2SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)等中的任一種(3)NH4FF原子半徑比I原子小，H—F鍵比H—I鍵強(H—F鍵更易形成)，F(xiàn)－更易奪取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋(4)Be、C、O(5)123(6)eq\f(2\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Ar\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B))＋ArN)),3\r(3)a2bNA×10－30)(或eq\f(2MrBN,3\r(3)a2bNA×10－30)、或eq\f(211＋14,3\r(3)a2bNA×10－30))解析(1)原子核外沒有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子，有幾個電子就有幾種運動狀態(tài)，N原子核外有7個電子，所以有7種不同運動狀態(tài)的電子；基態(tài)N原子的電子排布式為1s22s22p3，能量由低到高，由里到外排布，則能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道為2p軌道，呈啞鈴形。(2)NOeq\o\al(＋,2)中N的價電子數(shù)為eq\f(5＋2×0－1,2)＝2，雜化軌道類型為sp；NOeq\o\al(－,3)中N的價電子數(shù)為eq\f(5＋3×0＋1,2)＝3，雜化類型為sp2；含有相同原子數(shù)和相同價電子數(shù)的微粒互為等電子體，與NOeq\o\al(＋,2)互為等電子體的微粒有SCN－、CO2、CS2、Neq\o\al(－,3)等。(3)銨鹽大多不穩(wěn)定。NH4F、NH4I中，較易分解的是NH4F，原因是F原子半徑比I原子小，H—F鍵比H—I鍵強(H—F鍵更易形成)，F(xiàn)－更易奪取NHeq\o\al(＋,4)中的H＋。(4)同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子最外層電子處于該軌道的全充滿、半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以其第一電離能大于其相鄰元素，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種元素。(5)頂點數(shù)：eq\f(20×3,5)＝12(個)(共20個面，每個面均為正三角形，有三個頂點，而每個頂點都同時屬于5個面，所以有12個原子)。(6)根據(jù)圖Ⅲ可知一個晶胞中含有N原子數(shù)為4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝2，B原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，將一個六邊形切成相等的六個，每個的底為apm＝a×10－10cm，高為eq\r(a2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a,2)))2)＝eq\f(\r(3)a,2)pm，面cm2×b×g·cm－3＝eq\f(211＋14,3\r(3)a2bNA×10－30)g·cm－3。2.(2018·珠海市高三3月質(zhì)檢)(1)固體可分為晶體、非晶體和準晶體三大類，可通過________________方法區(qū)分晶體、非晶體和準晶體，以色列科學家丹尼爾·謝赫特曼因發(fā)現(xiàn)錳的化合物準晶體而獲得了2011年諾貝爾化學獎。基態(tài)Mn原子的電子排布式為________________。(2)PCl3的立體構(gòu)型為____________，中心原子的雜化軌道類型為________。(3)硼的鹵化物在工業(yè)中有重要作用，硼的四種鹵化物的沸點如下表所示。BF3BCl3BBr3BI3沸點/K172285364483①四種鹵化物沸點依次升高的原因是___________________________________________________________________________________________________________________。②B、C、N、O四種元素第一電離能由小到大的順序為____________。③用BF3分子結(jié)構(gòu)解釋反應BF3(g)＋NH4F(s)=NH4BF4________________________________________________________________________。(4)碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題①石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm，其原因是金剛石中只存在C—C間的________共價鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間存在________鍵。②金剛石晶胞含有________個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率________(不要求計算結(jié)果)。答案(1)X-射線衍射[Ar]3d54s2(2)三角錐形sp3(3)①分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量增大，分子間作用力逐漸增強②B<C<O<N③BF3分子中硼原子有空軌道，F(xiàn)－有孤對電子，能通過配位鍵形成BFeq\o\al(－,4)(4)①σσ、π②8eq\f(\r(3)π,16)解析(1)錳是25號元素，基態(tài)Mn原子的電子的排布式為[Ar]3d54s2。(2)PCl3中P原子與3個氯原子相連，含有1個孤電子對，立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化。(3)①硼的四種鹵化物均為分子晶體，且分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量逐漸增大，分子間作用力逐漸增強，沸點依次升高。②同一周期，從左到右，元素的第一電離能逐漸增大，但N原子的2p為半充滿結(jié)構(gòu)，較為穩(wěn)定，第一電離能最大，B、C、N、O四種元素第一電離能由小到大的順序為B＜C＜O＜N。③BF3分子中硼原子有空軌道，F(xiàn)－有孤對電子，能通過配位鍵形成BFeq\o\al(－,4)，因此反應BF3(g)＋NH4F(s)=NH4BF4(s)能夠發(fā)生。(4)①金剛石中碳原子以sp3雜化，形成四條雜化軌道，全部形成σ鍵，石墨中碳原子以sp2雜化，形成三條雜化軌道，還有一條未雜化的p軌道，三條雜化軌道形成σ鍵，而未雜化p軌道形成π鍵。②晶胞中頂點微粒數(shù)為：8×eq\f(1,8)＝1，面心微粒數(shù)為：6×eq\f(1,2)＝3，體內(nèi)微粒數(shù)為4，共含有8個碳原子；晶胞內(nèi)含有四個碳原子，則晶胞體對角線長度與四個碳原子直徑相同，即eq\r(3)a＝8r，r＝eq\f(\r(3),8)a；碳原子的體積為：8×eq\f(4,3)×π×r3，晶胞體積為：a3，碳原子的空間利用率為：eq\f(碳原子總體積,晶胞體積)＝eq\f(8×\f(4,3)×π×r3,a3)＝eq\f(8×\f(4,3)×π×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),8)a))3,a3)＝eq\f(\r(3)π,16)。3.(2018·河南省六市高三聯(lián)考)在照相底片的定影過程中，未曝光的溴化銀(AgBr)常用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶解，反應生成Na3[Ag(S2O3)2]；在廢定影液中加入Na2S使Na3[Ag(S2O3)2]中的銀轉(zhuǎn)化為Ag2S，并使定影液再生。將Ag2S在高溫下轉(zhuǎn)化為Ag，就達到了回收銀的目的。(1)銅、銀、金在元素周期表中位于同一族相鄰周期，基態(tài)銀原子的最外層電子排布式為________。(2)Na、O、S簡單離子半徑由大到小的順序為__________________________________。(3)S2Oeq\o\al(2－,3)離子結(jié)構(gòu)如圖所示，其中心硫原子的雜化軌道類型為________。(4)寫出AgBr溶于Na2S2O3溶液的離子反應方程式：________________________________________________________________________。Na3[Ag(S2O3)2]中存在的作用力有離子鍵、共價鍵、________。(5)在空氣中灼燒Ag2S生成Ag和SO2，SO2分子中硫原子的價層電子對數(shù)為__________，其分子空間構(gòu)型為________。SO2易溶于水，原因是____________________________________________________________________________________________________________。(6)現(xiàn)在人們已經(jīng)有多種方法來測定阿伏加德羅常數(shù)，X射線衍射法就是其中的一種，通過對金晶體的X射線衍射圖像的分析，可以得出金晶體的晶胞屬于面心立方晶胞(與銅的晶胞相似)。若金原子的半徑為am，金的密度為ρg·cm－3，金的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，試通過這些數(shù)據(jù)列出計算阿伏加德羅常數(shù)的算式_____________________________________。答案(1)5s1(2)S2－、O2－、Na＋(3)sp3(4)AgBr＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=[Ag(S2O3)2]3－＋Br－配位鍵(5)3V形根據(jù)相似相溶原理，SO2和水均為極性分子，且SO2和水反應(6)NA＝eq\f(M,4\r(2)×106a3ρ)mol－1解析(1)銅、銀、金在元素周期表中位于同一族相鄰周期，基態(tài)銅原子的最外層電子排布式為4s1，則基態(tài)銀原子的最外層電子排布式為5s1。(2)電子層數(shù)越多，離子半徑越大，核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則Na、O、S簡單離子半徑由大到小的順序為S2－、O2－、Na＋。(3)由S2Oeq\o\al(2－,3)離子結(jié)構(gòu)示意圖可知，其中心硫原子形成4個σ鍵，則中心硫原子的雜化軌道類型為sp3。(4)AgBr與Na2S2O3溶液反應生成Na3[Ag(S2O3)2]和NaBr，該反應的離子反應方程式為AgBr＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=[Ag(S2O3)2]3－＋Br－，Na3[Ag(S2O3)2]中存在的作用力有離子鍵、共價鍵和配位鍵。(5)SO2分子中硫原子的價層電子對數(shù)為2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，因SO2分子中含有1個孤電子對，所以其分子空間構(gòu)型為V形，因SO2和水均為極性分子，且SO2可以和水發(fā)生反應，所以SO2易溶于水。(6)金晶體的晶胞屬于面心立方晶胞，則1個晶胞中含有金原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，金原子的半徑為a×102cm，則金晶胞的邊長為2eq\r(2)×a×102cm，所以金的密度為ρ＝eq\f(4×M,NA×2\r(2)×102a3)，解得NA＝eq\f(M,4\r(2)×106a3ρ)mol－1。4.鐵、鈦、鎳等過渡元素在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中具有重要作用，請回答下列問題。(1)有機鐵肥[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱叫三硝酸六尿素合鐵，是一種配合物，它的中心離子Fe3＋的價電子排布式為________；該配合物中N原子的雜化方式有____________________；它所含非金屬元素的電負性由小到大的順序是________________。(2)鈦被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，也叫“未來金屬”。①鈦位于周期表的________區(qū)，基態(tài)Ti原子的電子占據(jù)了________個原子軌道。②工業(yè)上可用TiCl4(常溫下呈液態(tài))與Mg高溫下反應制備鈦單質(zhì)，同時生成MgCl2，詳細解釋TiCl4熔點比MgCl2低很多的原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)鎳與CO生成的配合物Ni(CO)4中，易提供孤電子對的成鍵原子是________(填元素名稱)；1molNi(CO)4中含有的σ鍵數(shù)目為________；寫出與CO互為等電子體的一種陰離子的化學式________。(4)鎳鈦記憶合金用于飛機和宇宙飛船。已知一種鎳鈦合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中Ti原子采用面心立方最密堆積方式，該合金中與Ti原子距離最近且相等的Ni原子個數(shù)為________；若合金的密度為ρg·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中兩個鈦原子間的最近距離是________pm(用含ρ和NA的計算式表示，不必化簡)。答案(1)3d5sp3雜化和sp2雜化H<C<N＜O(2)①d12②TiCl4屬于分子晶體，熔融時破壞分子間作用力；而MgCl2屬于離子晶體，熔融時破壞離子鍵，分子間作用力比離子鍵弱得多，所以TiCl4熔點低得多(3)碳8NACN－(或Ceq\o\al(2－,2))(4)6eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(107×4,ρ×NA))×1010解析(1)Fe元素為26號元素，原子核外有26個電子，所以核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2，鐵原子失去最外層4s能級上的2個電子，然后失去3d能級上的1個電子形成Fe3＋，F(xiàn)e3＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，所以基態(tài)Fe3＋的價電子排布式為3d5；由尿素分子的結(jié)構(gòu)式H2NCONH2可知，尿素分子中N原子成3個單鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道數(shù)為4，N原子采取sp3雜化；NOeq\o\al(－,3)中含有3對價層電子對，其離子構(gòu)型為平面三角形，N原子采取sp2雜化；元素非金屬性越強電負性越大，故電負性：H<C<N＜O。(2)①鈦位于周期表的d區(qū)，Ti原子核外電子數(shù)為22，基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d24s2，電子占據(jù)的原子軌道數(shù)為