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1、2017年全國(guó)高考化學(xué)試題 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 專題匯編1(12分)(2017江蘇-21)鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的制備需鐵、氮?dú)?、丙酮和乙醇參與。(1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為 。(2)丙酮(CH3COCH3)分子中碳原子軌道的雜化類型是 ,1mol 丙酮分子中含有鍵的數(shù)目為 。 (3)C、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)?。(4)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮,這是因?yàn)?。(5)某FexNy的晶胞如圖1所示,Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(xn) CunNyFexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖
2、2 所示,其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為 。【答案】 Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5sp2和sp3 9NA HCO乙醇分子間存在氫鍵 Fe3CuN 【解析】(1)Fe的原子序數(shù)為26,F(xiàn)e3+基態(tài)核外電子數(shù)為23,且3d電子為半滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),可知Fe3+基態(tài)核外電子排布式為Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5。故答案為:Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5;(2)CH3COCH3中單鍵均為鍵,雙鍵中含1個(gè)鍵,甲基上C形成4個(gè)鍵,C=O中C形成3個(gè)鍵,均為孤對(duì)電子,則羰基上C為sp2雜化,甲基上C為sp3雜化,1mol丙酮共有9mol鍵,數(shù)目為9
3、NA個(gè)。故答案為:sp2和sp3;9NA;(3)非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大,則C、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镠CO。故答案為:HCO;(4)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮,這是因?yàn)橐掖挤肿娱g存在氫鍵,導(dǎo)致沸點(diǎn)高。故答案為:乙醇分子間存在氫鍵;(5)由圖2可知,Cu替代a位置的Fe時(shí)能量較低,更穩(wěn)定,則Cu位于頂點(diǎn),N(Cu)=81/8=1,F(xiàn)e位于面心,N(Fe)=61/28=3,N位于體心,則只有1個(gè)N,其化學(xué)式為Fe3CuN,故答案為:Fe3CuN?!究键c(diǎn)】 晶胞的計(jì)算 菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專題】 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu) 【點(diǎn)評(píng)】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),為高頻考點(diǎn),把握電子排布、電負(fù)性比較、雜化及化
4、學(xué)鍵、均攤法計(jì)算晶胞結(jié)構(gòu)為解答的關(guān)鍵,側(cè)重分析能力和應(yīng)用能力的考查,綜合性較強(qiáng),題目難度中等。2.(2017新課標(biāo)-35)化學(xué)選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(15分)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)元素的焰色反應(yīng)呈紫色,其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為_(填標(biāo)號(hào))。A. B. C. D. E.(2)基態(tài)原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_。和屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬低,原是 。(3)射線衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn),中存在離子,離子的幾何構(gòu)型為 ,中心原子的雜化形式為_。(4)晶體是一種性能良好
5、的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu),邊長(zhǎng)為,晶胞中、分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示,與間的最短距離為_,與緊鄰的個(gè)數(shù)為_。(5)在晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,處于各頂角位置,則處于_位置,處于_位置?!敬鸢浮俊窘馕觥俊究键c(diǎn)】【答案】(1)A(2)N ; 球形; K的質(zhì)子數(shù)較少,半徑較大,原子核對(duì)最外層電子的束縛作用較Cr更弱,形成的金屬鍵較弱,導(dǎo)致熔沸點(diǎn)較低。(3)形 ; (4) ; 12(5)K:體心 ;O:棱心【解析】 紫色光在可見光中波長(zhǎng)最短。紫光的波長(zhǎng)范圍約為,故A正確。 是第四周期元素,核外有四層電子,所以占據(jù)的最高能層為N能層。 K的核外電子排布為,在N層只占據(jù)了軌道,為
6、球形。 對(duì)于金屬單質(zhì),決定其熔沸點(diǎn)高低的主要因素是金屬鍵的強(qiáng)弱,在這里通過(guò)比較K與單質(zhì)中金屬鍵的強(qiáng)弱,會(huì)發(fā)現(xiàn)K的金屬鍵弱于,故熔沸點(diǎn)較低。 方法1:的中心原子為,有2對(duì)鍵電子對(duì);中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)。由價(jià)層電子對(duì)互斥理論,價(jià)層電子總對(duì)數(shù)為,中心原子為雜化,由于孤電子對(duì)數(shù)為2,分子的空間構(gòu)型為V形。 最近的K和O是晶胞中頂點(diǎn)的K和面心的O,其距離為邊長(zhǎng)的/2倍。故。從晶胞中可以看出,在一個(gè)晶胞中與頂點(diǎn)K緊鄰的O為含有該頂點(diǎn)的三個(gè)面面心的O,即為個(gè)。由于一個(gè)頂點(diǎn)的K被八個(gè)晶胞共用,故與一個(gè)K緊鄰的O有:(個(gè))。 晶體以分別處于頂角、體心、面心位置的鄰近4個(gè)晶胞如圖a并對(duì)K、O作相應(yīng)編號(hào)。由圖a得
7、,以處于各頂角位置的晶胞如圖b。圖a圖b由圖b得,K處于體心位置,O處于棱心位置。【考點(diǎn)】電子層與電子的能量;金屬鍵與金屬的熔沸點(diǎn)高低關(guān)系;離子的幾何構(gòu)型;原子的核外電子排布與雜化軌道;晶胞的相關(guān)計(jì)算。【點(diǎn)評(píng)】本題涉及核外電子排布、雜化、晶胞的計(jì)算等知識(shí),綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力,題目易錯(cuò)點(diǎn)為(3),注意價(jià)層電子對(duì)的判斷,難度中等。3(15分)(2017新課標(biāo)-35)我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl(用R代表)。回答下列問(wèn)題:(1)氮原子價(jià)層電子對(duì)的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為 。(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)負(fù)一價(jià)
8、離子時(shí)所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢(shì)如圖(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是 ;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是 。(3)經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu),其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。從結(jié)構(gòu)角度分析,R中兩種陽(yáng)離子的相同之處為 ,不同之處為 。(填標(biāo)號(hào))A中心原子的雜化軌道類型 B中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C立體結(jié)構(gòu) D共價(jià)鍵類型R中陰離子N5中的鍵總數(shù)為 個(gè)。分子中的大鍵可用符號(hào)mn表示,其中m代表參與形成的大鍵原子數(shù),n代表參與形成的大鍵電子數(shù)(如苯分子中的大鍵可表示為66),則N5中的大鍵應(yīng)表示為 。圖(b)中虛線代表氫鍵,其
9、表示式為(NH4+)NHCl、 、 。(4)R的晶體密度為dgcm3,其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個(gè)(N5) 6(H3O) 3(NH4) 4Cl單元,該單元的相對(duì)質(zhì)量為M,則y的計(jì)算表達(dá)式為 。【答案】 同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大,半徑逐漸減小,故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大 N的2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài),相對(duì)穩(wěn)定,不易結(jié)合電子。 ABD, C 5NA 56 (H3O+)OHN、 (NH4+)NHN d(a107) 3NA/M?!窘馕觥浚?)氮原子價(jià)層電子為最外層電子,即2s22p3,則電子排布圖為,(2)元素的非金屬性越強(qiáng),越易得到電子,則第一電子親和能越大,同周期從左到右核電
10、荷數(shù)依次增大,半徑逐漸減小,從左到右易結(jié)合電子,放出的能量增大,N的最外層為半充滿結(jié)構(gòu),較為穩(wěn)定,不易結(jié)合一個(gè)電子,故答案為:同周期從左到右核電荷數(shù)依次增大,半徑逐漸減小,故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大;N的2p能級(jí)處于半充滿狀態(tài),相對(duì)穩(wěn)定,不易結(jié)合電子;(3)A陽(yáng)離子為H3O+和NH4+,NH4+中心原子N含有4個(gè)鍵,孤電子對(duì)數(shù)為(5-1-41)=0,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化類型為sp3,H3O+中心原子是O,含有3鍵,孤電子對(duì)數(shù)為(6-1-3/2=1,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,為sp3雜化;B由以上分析可知H3O+和NH4+中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為4;CNH4+為空間構(gòu)型為正四面體,H3O+為
11、空間構(gòu)型為三角錐形;D含有的共價(jià)鍵類型都為鍵。 兩種陽(yáng)離子的相同之處為ABD,不同之處為C;故答案為:ABD;C;根據(jù)圖(b)N5中鍵總數(shù)為5NA個(gè),根據(jù)信息,N5有6個(gè)電子可形成大鍵,可用符號(hào)56表示,故答案為:5NA;56;O、N的非金屬性較強(qiáng),對(duì)應(yīng)的OH、NH都可與H形成氫鍵,還可表示為(H3O+)OHN、(NH4+)NHN,故答案為:(H3O+)OHN、(NH4+)NHN;(4)由d=m/V=y/(NAM)/(a107) 3可知,y= d(a107) 3NA/M?!究键c(diǎn)】 晶胞的計(jì)算。菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有【專題】 元素周期律與元素周期表專題; 化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)?!军c(diǎn)評(píng)】本題綜合考查核外電子排
12、布、元素周期律、軌道的雜化以及晶胞的計(jì)算、氫鍵等問(wèn)題,側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力,題目難度中等,易錯(cuò)點(diǎn)為(3),注意把握氫鍵的形成。4(15分) (2017新課標(biāo)-11)研究發(fā)現(xiàn),在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性,顯示出良好的應(yīng)用前景?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)Co基態(tài)原子核外電子排布式為 。元素Mn與O中,第一電離能較大的是 ,基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是 。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為 和 。(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?,原因是 。(4)
13、硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了鍵外,還存在 。(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420nm,則r(O2)為 nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a=0.448nm,則r(Mn2+)為 nm?!敬鸢浮?s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2 O Mn sp sp3 H2OCH3OHCO2H2 常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體,液體的沸點(diǎn)高于氣體;水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵,而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間
14、氫鍵,所以水的沸點(diǎn)高于甲醇;二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大,所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高。鍵、離子鍵 (/4) 0.420 (/4) (/2) 0.448【解析】(1)Co是27號(hào)元素,位于元素周期表第4周期第VIII族,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2元素Mn與O中,由于O元素是非金屬性而Mn是過(guò)渡元素,所以第一電離能較大的是O,O基態(tài)原子價(jià)電子為2s22p4,所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是2,而Mn基態(tài)原子價(jià)電子排布為3d54s2,所以其核外未成對(duì)電子數(shù)是5,因此核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是Mn。故答案為:1s22s22p63s23p6
15、3d74s2或Ar3d74s2;O;Mn;(2)CO2和CH3OH的中心原子C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別為2和4,所以CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。故答案為:sp;sp3;(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)镠2OCH3OHCO2H2,原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體,液體的沸點(diǎn)高于氣體;水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵,而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵,所以水的沸點(diǎn)高于甲醇;二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大,所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高,故答案為:H2OCH3OHCO2H2;常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體,液體的沸點(diǎn)高于氣體;水分子中有兩個(gè)氫原子都可以參與形成分子間氫鍵,而甲醇分子中只有一個(gè)羥基上的氫原子可用于形成分子間氫鍵,所以水的沸點(diǎn)高于甲醇;二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量比氫氣大,所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點(diǎn)較高;(4)硝酸錳是離子化合物,硝酸根和錳離子之間形成離子鍵,硝酸根中N原子與3個(gè)氧原子形成3個(gè)鍵,硝酸根中有一個(gè)氮氧雙鍵,所以還存在鍵。故答案為:鍵、離子鍵;(5)因?yàn)镺2是面心立
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