2018高考化学二轮复习测试专题突破练(十七)(含答案)

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2018高考化学二轮复习测试专题突破练(十七)(含答案)

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专题突破练(十七) 物质结构与性质(选考选修3的学生使用)
1.(2017•江苏单科,21A)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3+基态核外电子排布式为__________。
(2)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是________,1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________。
(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为________。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。
 
解析: (1)Fe3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)丙酮分子中有两种碳原子,其中—CH3中碳原子为sp3杂化, 中碳原子为sp2杂化;单键均是σ键,一个双键中有一个σ键和一个π键,故1 mol丙酮分子中含有9 mol σ键。
(3)依据同周期元素电负性变化规律可知,电负性:C<O;再结合元素非金属性强弱关系可知,电负性:H<C。
(4)乙醇分子间存在氢键,使得乙醇沸点较高。
(5)由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用均摊法可得晶胞中各原子个数Cu:8×18=1,Fe:6×12=3,N:1,故化学式为Fe3CuN。
答案: (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(2)sp2和sp3 9 mol
(3)H<C<O
(4)乙醇分子间存在氢键
(5)Fe3CuN
2.(2017•广东茂名模拟,35)铁是一种重要的过渡元素,能形成多种物质,如做染料的普鲁士蓝化学式为KFe[Fe(CN)6]。
(1)Fe2+基态核外电子排布式为 ________________。
(2)在普鲁士蓝中,存在的化学键有离子键、______和______。
(3)一定条件下,CN-可氧化为OCN-。OCN-中三种元素的电负性由大到小的顺序为________;碳原子采取sp杂化,1 mol该物质中含有的π键数目为________。
(4)与CN-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(5)常温条件下,铁的晶体采用如下图所示的堆积方式,则这种堆积模型的配位数为________,如果铁的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则此种铁单质的密度表达式为________g/cm3。
 
解析: (1)Fe原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。
(2)KFe[Fe(CN)6]属于离子化合物,是一种复盐,也是一种配合物,阳离子是K+、Fe3+,阴离子是配离子[Fe(CN)6]4-(其中Fe为+2价),其中K+、Fe3+和[Fe(CN)6]4-以离子键相结合,[Fe(CN)6]4-中Fe2+和CN-以配位键相结合,CN-内C和N以共价键相结合。
(3)OCN-中的C原子采取sp杂化,则其空间结构为直线形,结合OCN-与CO2是等电子体,可知OCN-的结构式是[O===C===N]-,则1 mol OCN-中含有的π键数目是2NA。
(5)图示的堆积方式是非密置层的体心立方堆积,所以配位数是8;铁的一个晶胞中有两个Fe原子,因此晶胞质量m=56×2NA g,若铁的原子半径为a cm,则晶胞边长为4a3 cm,晶胞体积V=(4a3)3 cm3,所以铁单质的密度ρ=mV=56×2NA4a33 g/cm3。
答案: (1)[Ar]3d6 (2)共价键 配位键
(3)O>N>C 2NA (4)CO或N2
(5)8 56×2NA4a33
3.(2017•湖北黄冈联考)铜是人类最早发现的金属,也是人类广泛使用的一种金属。铜及其化合物在工业、工程技术和工艺上有着广泛的应用。
(1)早期发现的天然准晶颗粒由Cu、Fe、Al三种金属组成。Fe元素位于元素周期表的________区。基态Al原子的L层电子排布图为____________。
(2)Cu2O为半导体材料,可由乙醛(CH3CHO)和新制氢氧化铜反应得到,同时可得到乙酸。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________,1 mol乙酸分子中含有的σ键的数目为________。
(3)制作单晶硅太阳能电池片时,一般掺杂微量的铜、碳、硼、氮等。一价铜离子的电子排布式为________。碳、硼、氮元素的电负性由大到小的顺序是__________。(用元素符号表示)
(4)在配离子[Cu(NH3)4]2+中NH3的VSEPR模型为__________。
(5)铜银合金晶体具有面心立方最密堆积结构。在晶胞中,Cu原子位于面心,Ag原子位于顶点,若该晶胞边长为r pm,则合金的密度为________g•cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
解析: (2)乙醛的结构式为 ,甲基上的碳原子形式4个单键,采用的是sp3杂化,醛基上的碳原子形成了一个碳氧双键,采用的是sp2杂化;乙酸分子的结构式是 ,其中含有6个单键和1个双键,所以1 mol乙酸分子中σ键的数目是7NA。(4)NH3中N原子的σ键电子对数是3,孤电子对数是12(5-3)=1,所以价层电子对数是4,VSEPR模型为四面体形。(5)铜银合金的一个晶胞中Cu原子个数为6×12=3,Ag原子个数为8×18=1,所以一个晶胞的质量是3×64+108NA g,一个晶胞的体积是(r×10-10)3 cm3,所以合金的密度ρ=300NAr×10-103 g•cm-3=3.0×1032r3NA g•cm-3。
答案: (1)d 
 
(2)sp3、sp2 7NA
(3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) N>C>B
(4)四面体形 (5)3.0×1032r3NA
4.(2017•山西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai­Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作,首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。
 
(1)基态硼原子的外围电子排布式为________,碳60中碳原子杂化方式为________。
(2)构成碳60晶体的作用力是________。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有________种。
(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物,属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积,P原子填入四面体空隙中。
 
①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型:
三溴化硼________;三溴化磷________。
②磷化硼晶体内微粒间的作用力有________。
③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm)________。
解析: (1)碳60又叫足球烯,其分子中每个C原子与其他3个C原子相连,分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键,所以碳原子的杂化方式为sp2。
(2)碳60晶体属于分子晶体,所以微粒间作用力是范德华力。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。   
(4)①BBr3中B原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形;PBr3中P原子的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似,应属于原子晶体,B原子与P原子间通过共价键相结合,但B原子最外层只有3个电子,P原子最外层有5个电子,而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连,每个P原子也与4个B原子相连,这说明B原子和P原子间还存在一个配位键,其中P原子提供孤电子对,B原子提供空轨道。③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的14处,则硼原子和磷原子之间的最近距离=47834 pm=23932 pm≈207 pm。
答案: (1)2s22p1 sp2
(2)范德华力 (3)6
(4)①平面正三角形 三角锥形 ②共价键、配位键 ③207 pm或23932 pm
5.(2017•保定调研)A、B、C、D、E是元素周期表中五种常见元素,其原子序数依次增大。详细信息见下表:

① A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代
② B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一
③ C的某一种单质是空气的主要成分之一
④ D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态
⑤ E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物
请回答下列问题:
(1)D的价电子排布式可表示为________。
(2)BC-3的空间构型为________________(用文字描述)。
(3)根据等电子原理,AC分子的结构式为________。
(4)1 mol AC2中σ键、π键数目之比为________。
(5)A、B、C的第一电离能由大到小排序为________。
(6)E为________堆积金属,已知E原子的半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则E晶体的密度是________g•cm-3。(列出算式即可)
(7)E晶胞结构如图所示,E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为________;E2S为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个S原子,其余S原子位于面心和顶点,则该晶胞中有________个E 原子。
 
(8)将E单质的粉末加入NH3的浓溶液中,通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。
解析: 根据题意可推出A为C,B为N,C为O,D为Cr,E为Cu。(1)Cr的价电子排布式为3d54s1。(2)根据价层电子对互斥理论,中心N原子的孤电子对数为0,价层电子对数为3,所以NO-3的空间构型为平面三角形。(3) CO与N2互为等电子体,则CO的结构式为CO。(4)1个CO2中含有2个σ键、2个π键。(6)Cu原子的半径为a cm,则晶胞边长为4a2 cm,晶胞体积V=(4a2 cm)3,每个晶胞中含有4个铜原子,故晶体密度ρ=mV=MNA×4V=64NA×44a23 g•cm-3。(7)根据题意,Cu2S晶胞中含有的S原子数为8×18+6×12+4=8,故该晶胞中含有的Cu原子数为16。
答案: (1)3d54s1 (2)平面三角形
(3)CO (4)1∶1
(5)N>O>C
(6)面心立方 256NA4a23
(7)12 16
(8)2Cu+8NH3•H2O+O2===2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
6.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。
 
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为______。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是________,该C与相邻C形成的键角__________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
 
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________。
解析: (1)石墨烯是层状结构,每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。
(2)图乙中1号碳形成了4个共价键,故其杂化方式为sp3;图甲中的键角为120°,而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似,其键角接近109.5°。
(3)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键。
(4)一个晶胞中M原子的个数为12×14+9=12;一个晶胞中C60的个数为8×18+6×12=4,M与C60的个数比为3∶1,故该材料的化学式为M3C60。
答案: (1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
7.(2017•江西红色七校联考)X、Y、Z、W、Q五种元素的原子序数依次增大,X、Y、Z、W属于短周期元素。已知X位于周期表的s区  ,其原子中电子层数和未成对电子数相同;Y原子核外有三个能级,且每个能级上容纳的电子数相同;W原子最外层电子数是次外层电子数的3倍;Q元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子。回答下列问题:
(1)仅由X与W组成的含18个电子的分子的结构式为 ______。
(2)Y、Z、W中第一电离能最大的是________(填元素符号),Q的基态原子核外电子排布式为  ________。
(3)YW2-3离子的空间构型是________,其中心原子的杂化轨道类型是________。
(4)已知由Q、Z、W三种元素按照1∶3∶9的原子个数比可形成某离子化合物,常温下测得该离子化合物的水溶液pH=2,则该溶液中由水电离产生的c(H+)为  ________。
(5)Y的一种单质相对分子质量为720,分子构型为一个32面体(其中有12个五元环,20个六元环)(如图1)。则1个这种单质分子中所含π键的数目为    ________。
 
(6)Q元素的单质在形成晶体时,其晶胞如图2所示。则Q原子的配位数为________,若Q的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该单质的密度为________g/cm3(不必化简)。
答案: (1)H—O—O—H
(2)N 1s22s22p63s23p64s2
(3)平面三角形 sp2杂化
(4)0.01 mol/L (5)30
(6)8 2×56NA×4a33
8.(2017•福建福州质检)锌是人体必需的微量元素,明朝《天工开物》中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问题:
(1)基态Zn原子的价电子排布式为________,在周期表中位置为________。
(2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。
①组成[Zn(NH3)4]SO4的元素中,除H外其他元素的第一电离能由大到小排序为____________。
②在[Zn(NH3)4]SO4溶液中滴加NaOH溶液,未出现浑浊,其原因是________________________________________________________________________。
③已知[Zn(NH3)4]2+空间构型与SO2-4相同,则在
[Zn(NH3)4]2+中Zn2+的杂化类型为__________杂化。
④以下作用力在[Zn(NH3)4]SO4晶体中存在的有________。
A.离子键       B.极性共价键
C.非极性共价键  D.配位键
E.范德华力   F.金属键
(3)ZnS晶胞结构如图(已知a为硫离子,b为锌离子)所示,ZnS晶体熔点约为1 700 ℃。
 
①已知晶体密度为ρ g•cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值。则1个ZnS晶胞的体积为________cm3。
②ZnO与ZnS结构相似,熔点为1 975 ℃,熔点较高的原因是________________。
答案: (1)3d104s2 第四周期ⅡB族
(2)①N>O>S>Zn ②[Zn(NH3)4]2+难以电离,溶液中Zn2+浓度很小,无法产生沉淀
③sp3 ④ABD
(3)①388ρNA ②O2-的半径比S2-的小,ZnO晶体的晶格能较大
9.(2017•山东济宁模拟)铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列问题:
(1)画出基态Cu原子的价电子排布图__________;
(2)已知高温下Cu2O比CuO稳定,从核外电子排布角度解释高温下Cu2O更稳定的原因:________________。
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________,配体中提供孤对电子的原子是 ________。C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示,则晶体铜原子的堆积方式为__________。
 
(5)M原子的价电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。
①该晶体的化学式为__________。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于________化合物(填“离子”或“共价”)。
③已知该晶体的密度为ρ g•cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为体对角线的1/4,则该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为________pm(写出计算式)。
  
 
(4)铜原子的堆积方式是密置层堆积,三层一重复,即ABC型,所以属于面心立方最密堆积。
(5)①M是Cl元素。Cu与Cl形成的化合物晶胞中Cu的个数是4,Cl的个数是8×18+6×12=4,因此该晶体的化学式是CuCl。②Cu和Cl的电负性差值是3.0-1.9=1.1<1.7,因此CuCl属于共价化合物。③设Cu原子和M原子之间的最短距离为x pm,晶胞的边长为a cm,则4x•10-10=3a,a=4x•10-103,每个晶胞中含有4个“CuCl”,根据ρ=mV=99.5NA×44x•10-1033,x=3434×99.5ρNA×1010。
答案: (1) 
(2)亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态
(3)sp2、sp3 N N>O>C
(4)面心立方最密堆积
(5)①CuCl ②共价 ③34  34×99.5ρNA×1010


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