2020高考化学一轮复习第十一章物质结构与性质第3节检测(含解析)

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物质结构与性质1．(2019·湖北八校第一次联考)KIO3是一种重要的无机化合物，可作食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr的低，原因是___________________________________。(2)K＋与Cl－具有相同的电子构型，r(K＋)小于r(Cl－)，原因是_____________________ ___________________________________________________。(3)KIO3中阴离子的空间构型是_________， 中心原子的杂化形式为________。(4)由于碘是卤素中原子半径较大的元素，可能呈现金属性。下列事实能够说明这个结论的是________(填序号)。A．已经制得了IBr、ICl等卤素互化物和I2O5等碘的氧化物B．已经制得了I(NO3)3、I(ClO)3·H2O等含I3＋离子的化合物C．碘易溶于KI等碘化物溶液，形成I离子D．I4O9是一种碘酸盐(5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。与K紧邻的O个数为________，已知阿伏加德罗常数的值为NA，则KIO3的密度为______________________(列式表示)g·cm－3。  (6)若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0) ，位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为，在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0)，则K原子的坐标参数为________。【答案】(1)N　球形　 K的原子半径比Cr的原子半径大且价电子数少，金属键较弱(2)K＋核电荷数较大(3)三角锥形　sp3　 (4)B、D(5)12　或(6)2．(2017·陕西西铁一中一模)(1)按已知的原子结构规律，27号元素在周期表中的位置是__________，其价电子的轨道排布图为______________。(2)若en代表乙二胺(NH2CH2CH2NH2)，则配合物[Pt(en)2]Cl4中心离子的配位原子数为______。(3)BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，指出Be的杂化轨道类型。Cl—Be—Cl__________________(4)磷化硼(BP)是通过三溴化硼和三溴化磷在高温氢气氛围下(＞750 ℃)反应制得。BP晶胞如图所示。①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。三溴化硼__________，三溴化磷__________。②在BP晶胞中B的堆积方式为________。计算当晶胞晶格参数为478 pm(即图中立方体的每条边长为478 pm)时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离____________。【答案】(1)第四周期第Ⅷ族　(2)4　(3)sp　sp2　sp3　(4)①BBrBrBr　　②面心立方最密堆积　 【解析】(1)27号元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，处于第四周期第Ⅷ族，其价电子的轨道排布式为3d74s2，价电子排布图为。(2)配合物[Pt(en)2]Cl4中心离子与N原子形成配位键，中心离子的配位原子数为4。(3)Be原子形成2个Be—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为2，Be原子杂化方式为sp；Be原子形成3个B—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，Be原子杂化方式为sp2；Be原子形成4个B—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，Be原子杂化方式为sp3。(4)①三溴化硼分子中硼原子的价层电子对数为3＋＝3，没有孤电子对，所以分子空间构型为平面三角形。三溴化磷分子中磷原子的价层电子对数为3＋＝4，P原子有一对孤电子对，所以分子空间构型为三角锥形。②由晶胞结构可知，在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积。P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，为体对角线的1/4，立方体的每条边长为478 pm，则晶胞体对角线长为×478 pm，则P原子与B原子最近距离为×478 pm×＝ pm。3．Ⅰ.(2018·河南信阳四模节选)常见铀的化合物有UF4、UO2及(NH4)4[UO2(CO3)3]等。回答下列问题：(1)UF4用Mg 或Ca还原可得金属铀。与钙同周期基态原子的未成对电子数为2 的元素共有_________种；原子序数为镁元素的二倍的元素的基态原子价电子排布图为______________。(2)已知：i.2UO2＋5NH4HF2 2UF4·NH4F＋3NH3↑＋4H2O ↑；ii.HF的结构为[F－H…F]－。①NH4HF2中含有的化学键有______ (填选项字母)。A．氢键 B．配位键C．共价键 D．离子键　E．金属键②与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有______种。(3)已知：3(NH4)4[UO2(CO3)3]  3UO2＋10NH3↑＋9CO2↑＋N2↑＋9H2O ↑①写出与NH互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式________、________。②分解所得的气态化合物的分子键角由小到大的顺序为________________(填化学式)。(4)C元素与N元素形成的某种晶体的晶胞如左下图所示(8个碳原子位于立方体的顶点，4 个碳原子位于立方体的面心，4 个氮原子在立方体内)，该晶体硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬新材料。①晶胞中C 原子的配位数为________。该晶体硬度超过金刚石的原因是_________ __________________________________________________________。②已知该晶胞的密度为d g/cm3，N原子的半径为r1 cm，C原子的半径为r2 cm，设NA为阿伏加德罗常数，则该晶胞的空间利用率为__________________(用含d、r1、r2、NA的代数式表示，不必化简)。Ⅱ.(2019·广东广州调研节选)MgB2晶体结构如右上图所示。B原子独立为一层，具有类似于石墨的结构，每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子；六棱柱底边边长为a cm，高为c cm, 阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为________________g·cm－3(列出计算式)。【答案】Ⅰ. (1) 　(2)①B、C、D　②3(3)①CH4、SiH4、GeH4(任写一种)　BH、AlH(任写一种)　②H2O<NH3<CO2　(4)①4　该晶体和金刚石二者均为原子晶体，该晶体中的C—N键的键长比金刚石中的C—C 键的键长短，键能大，故硬度较金刚石大②Ⅱ.3　【解析】(1)第四周期中未成对电子数为2 的元素有22Ti、28Ni、32Ge、34Se共四种；原子序数为镁元素的二倍的元素是24号元素Cr。(2)①已知HF的结构为[F—H…F]－，所以NH4HF2为离子化合物，即类似于铵盐，所以含有的化学键有离子键、共价键和配位键，即正确选项为B、C、D；②根据同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势的一般规律，结合N原子最外层2p能级上呈半满状态，导致其第一电离能比氧元素的大，所以与氧同周期，且第一电离能比氧大的元素有N、F和Ne三种。(3)①已知NH是含有5个原子8个价电子的微粒，与其互为等电子体的分子有CH4、 SiH4 、GeH4等，互为等电子体的离子有BH、AlH；②分解所得的气态化合物有NH3，是sp3杂化的三角锥形，有1个孤对电子，CO2是sp2杂化的直线型，没有孤对电子，H2O是sp3杂化的V形结构，有2个孤对电子，根据杂化类型，结合电子对互斥原理可知，它们的键角由小到大的顺序为H2O<NH3<CO2。(4)①该晶胞中与C原子最近的原子为N原子，与C原子最近且等距的N原子位于1/8小立方体的中心，且只有4个，1个C原子只能与4个N原子形成4个共价单键，所以C原子的配位数为4；该晶体硬度超过金刚石的原因是二者都是原子晶体，但该晶体中的C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长短，键能大，所以硬度比金刚石的大；②由晶胞结构可知，该晶胞中含有的C原子＝×8＋×4＝3，含有的N原子＝4，所以其化学式为C3N4，则该分子的体积为cm3，由晶胞的密度和化学式可得该晶胞的体积为 cm3，所以该晶胞的空间利用率为×100%。4．(1)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为______。(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为______；该晶体中，原子之间的强相互作用是______。(3)某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：__________________________________。②下列有关说法正确的是______。A．镧、锰、氧分别位于元素周期表f、d、p区B．氧的第一电离能比氮的第一电离能大C．锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强D．铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示【答案】(1)4∶3　(2)3∶1　金属键(3)①ABO3　②A、C【解析】(1)δ、α两种晶胞中铁原子的配位数分别是8个和6个，所以δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比是4∶3。(2)在晶胞中Cu原子处于面心，N(Cu)＝6×＝3，Au原子处于顶点位置，N(Au)＝8×＝1，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3∶1，为金属晶体，原子间的作用力为金属键。(3)①由图1可知，晶胞中A位于顶点，晶胞中含有A为8×＝1个，B位于晶胞的体心，含有1个，O位于面心，晶胞中含有O的个数为6×＝3，则化学式为ABO3。②由金属在周期表中的位置可知镧、锰、氧分别位于周期表的f、d、p区，故A正确；氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素的第一电离能大于氧元素的第一电离能，故B错误；元素的电负性越强，金属性越弱，故C正确；图中堆积方式为镁型，故D错误。5．“可燃冰”是蕴藏于海底的一种潜在能源。它由盛有甲烷、氮气、氧气、硫化氢等分子的水分子笼构成。从海底取得的“多金属结核”样本，样本中含铁、锰等多种金属。(1)①基态铬原子的电子排布式为___________________________________。②金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如上图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。(2)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：①胆矾中含有的粒子间作用力是________(填字母)。a．离子键　 b．极性键　 c．金属键　 d．配位键　　 e．氢键　 　f．非极性键②在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2－，1 mol CN－中π键的数目为________。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　②2∶1(2)①a、b、d、e　②1.204×1024(或2NA)6．(2017·福建福州质检)(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了________的作用力；碘的升华，粒子间克服了________的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是________________(填化学式)。(2)下列六种晶体：①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为________(填序号)。(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子是________，由非极性键形成的非极性分子是______，能形成分子晶体的物质是______，含有氢键的晶体的化学式是________，属于离子晶体的是________，属于原子晶体的是________，以上五种物质的熔点由高到低的顺序是___________________________________。(4)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：A固态时能导电，能溶于盐酸B能溶于CS2，不溶于水C固态时不导电，液态时能导电，可溶于水D固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃试推断晶体类型：A为______；C为______。(5)相同压强下，部分元素氟化物的熔点见下表：氟化物NaFMgF2SiF4熔点/℃1 2661 534183 试解释上表中氟化物熔点差异的原因： ______________________________________________________________________________________________________________。(6)镍粉在CO中低温加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈四面体构型。150 ℃时，Ni(CO)4分解为Ni和CO。Ni(CO)4是________晶体，Ni(CO)4易溶于下列________(填字母)。a．水　　 b．四氯化碳　　c．苯　　 d．硫酸镍溶液【答案】(1)离子键　共价键　分子间　SiO2>KClO3>I2(2)①⑤③②④⑥(3)CO2　H2　H2、CO2、HF　HF　(NH4)2SO4　SiC　SiC>(NH4)2SO4>HF>CO2>H2(4)金属晶体　离子晶体(5)氟化钠与氟化镁为离子晶体，氟化硅为分子晶体，故氟化硅的熔点低；镁离子半径比钠离子半径小，镁离子带的正电荷数比钠离子的多，故氟化镁的熔点比氟化钠的高(6)分子　b、c7．(1)若NiO晶胞中(图1)离子坐标参数A为(0,0,0)，B为(1,1,0)，则C离子坐标参数为________。一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中(图2)，已知O2－的半径为a m，每平方米面积上分散的该晶体的质量为______________g。(用a、NA表示)图1　　　　　　　　　图2(2)Sn的一种同素异形体——灰锡的晶体结构类似金刚石，立方晶胞结构如图3所示，则锡的配位数是______。假设锡原子(如图3中A、B两原子)在体对角线上外切，晶胞参数为a，计算灰锡的空间利用率约为________。(百分数表示，取两位有效数字)(3)已知：A、B、C三种短周期元素，原子序数依次增大。A是短周期中原子半径最大的元素，B元素3p能级半充满；C是所在周期电负性最大的元素。由A、C两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有球型对称结构，它们都可以看作刚性圆球，并彼此“相切”。图4所示为A、C形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：晶胞中距离一个A＋最近的C－有________个，这些C－围成的图形是____________，若晶体密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则A＋的离子半径为______________cm(用含NA与ρ的式子表达)。　　　　图3　　　　　　　　　　　图4【答案】(1)(1，，)　或(2)4　34%(3)6　正八面体　·  【解析】(1)根据单分子层结构，先取出基本结构单元，平面NiO的基本结构单元为，面积为2a×2a×sin60°＝2a2，则每平方米含有的NiO质量为。