2019届二轮复习 大题强化训练(五)　物质结构与性质 作业（全国通用）

大题强化训练(五)　物质结构与性质

1．(2018·试题调研)乙烯酮是最简单的烯酮，其结构简式为CH2===C===O，是一种重要的有机中间体，可由乙酸分子内脱水得到，也可通过下列反应制备：2CH2===C===O。

(1)基态钙原子的核外电子排布式为_____________________________，

Zn在元素周期表中的位置是____________________________________。

(2)乙炔分子的空间构型为________，乙炔分子属于________(填“极性”或“非极性”)分子。

(3)乙烯酮分子中的碳原子的杂化类型为________；乙烯酮在一定条件下可聚合成双乙烯酮(结构简式为)，双乙烯酮分子中含有的σ键和π键的数目之比为________。

(4)乙酸分子间也可形成二聚体(含八元环)，该二聚体的结构为________。

(5)Ag的一种氧化物的晶胞结构如图所示，晶胞中所含的氧原子数为________。

【解析】　(1)钙元素为元素周期表中20号元素，位于第四周期ⅡA族，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2。Zn为元素周期表中30号元素，位于第四周期ⅡB族。(2)乙炔分子含—CC—，故为直线形结构，该结构决定了其为对称结构，是非极性分子。(3)乙烯酮结构简式为CH2===C===O，其中含碳碳双键和碳氧双键，故与氢原子相连的碳原子为sp2杂化，而C===C===O为直线形结构，羰基碳原子为sp杂化。中含3个碳氧σ键、3个碳碳σ键、4个碳氢σ键，还有2个π键，故双乙烯酮分子中含有的σ键和π键的数目之比为10∶2，即5∶1。(4)乙酸分子间能形成氢键，2个乙酸分子中的羟基氢原子分别与对方的羰基氧原子形成氢键，构成八元环结构，故二聚体结构为。(5)由晶胞结构可知，该Ag的氧化物晶胞结构中，氧原子位于四种位置：①顶点，共8个，属于该晶胞的氧原子数为8×＝1；②棱上，共4个，属于该晶胞的氧原子数为4×＝1；③面上，共2个，属于该晶胞的氧原子数为2×＝1；④晶胞内，共1个，故该Ag的氧化物晶胞中所含的氧原子数为4。

【答案】　(1)1s22s22p63s23p64s2　第四周期ⅡB族　(2)直线形　非极性　(3)sp2、sp　5∶1　

(4)　(5)4

2．铝、铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：

(1)铝原子的价电子排布图为___________________________________。

(2)K3[Fe(CN)6]溶液可用于检验Fe2＋，实验现象是__________________。CN－与N2互为等电子体，则CN－的电子式为________。

(3)向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂(如乙醇)，将析出深蓝色的晶体。与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素为________(填元素符号)。实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子的化学式为____________。SO的立体构型为________，其中S原子的杂化轨道类型为________。

(4)某种Al­Fe合金的晶胞如图所示，该合金的化学式为________。若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为________g·cm－3。

【解析】　(1)铝的核电荷数是13，则价电子排布图为。(2)含Fe2＋的溶液与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀；CN－的电子式为[C⋮⋮N]－。(3)铜的外围电子排布式为3d104s1，铬的外围电子排布式为3d54s1，它们的最外层电子数相同。SO中S原子含有的孤电子对数＝(6＋2－4×2)÷2＝0，所以SO的立体构型是正四面体形，其中S原子的杂化轨道类型是sp3杂化。(4)晶胞中含有Fe原子数为×8＋×12＋×6＋1＝8，含有Al原子数为4，因此化学式为Fe2Al(或AlFe2)。设该晶胞的密度为ρ，则有ρ×(a×10－7cm)3＝×(56×2＋27) g，则ρ＝ g·cm－3。

【答案】　(1)

(2)产生蓝色沉淀　[C⋮⋮N]－　(3)Cr　

[Cu(NH3)4]2＋　正四面体形　sp3杂化

(4)Fe2Al(或AlFe2)　

3．(2018·山东六校联考)碳、氮、氧、硫、氯和铝、铁、铜是中学重要的元素，其单质和化合物在生活、生产中有广泛应用。

回答下列问题：

(1)基态铜原子的价层电子排布式为_____________________________；

基态铝原子核外电子云形状有________(填名称)。

(2)C、H、O、N四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图1所示。

图1　　　　　图2　　　　图3

①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，从轨道重叠方式来分析，碳氮之间的共价键类型是________；氮镍之间形成的化学键是________。

②该结构中，碳原子的杂化轨道类型为________。

(3)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图2所示。铝的配位数为________。氮化铝的晶体类型是________。

(4)N和Cu形成的化合物的晶胞结构如图3所示，则该化合物的化学式为________。该化合物的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数。若该晶胞的边长为a pm，则该晶体的密度是________g·cm－3。

【解析】　(1)Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则价层电子排布式为3d104s1。基态铝的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占据s、p轨道，s轨道为球形，p轨道为哑铃形。(2)①1个双键是由1个σ键和1个π键组成的，所以碳氮之间的共价键类型是σ键和π键；镍原子有空轨道，氮原子有孤对电子，因此二者之间形成配位键。②在该结构中有4个碳原子形成4个σ键，4个碳原子形成3个σ键和1个π键，因此杂化轨道类型分别是sp3和sp2杂化。③由氮化铝的空间结构知，1个铝连接4个氮，铝的配位数为4；根据氮化铝具有耐高温、耐磨等特性，推知它属于原子晶体。(4)根据均摊法，每个晶胞平均含有Cu原子数为12×1/4＝3，N原子数为8×1/8＝1，故其化学式为Cu3N。根据密度的定义式：ρ＝m/V＝＝求得晶胞的密度，注意单位换算。

【答案】　(1)3d104s1　球形、哑铃形

(2)①σ键和π键　配位键　②sp2、sp3杂化

(3)4　原子晶体

(4)Cu3N　1030M/(NA×a3)

4．(2018·山东济南一模)(1)第四周期的某主族元素，其第一至五电离能数据如下图所示，则该元素对应原子的M层电子排布式为___________________________。

(2)如下图所示，每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是________。

(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]＋，该过程新生成的化学键为________(填序号)。

A．离子键　　 B．配位键

C．氢键  D．非极性共价键

若化合物(CH3)3N能溶于水，试解析其原因________________________

____________________________________________________________。

(4)CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图所示。该晶体的熔点比SiO2晶体________(选填“高”或“低”)，该晶体中碳原子轨道的杂化类型为________。

(5)Cu2＋等过渡元素的水合离子是否有颜色与原子结构有关，且存在一定的规律。试推断Ni2＋的水合离子为________(填“有”或“无”)色离子，依据是____________________________________________________________

____________________________________________________________。

(6)晶体具有规则的几何外形，晶体中最基本的重复单元称为晶胞。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值小于1。测知FexO晶体密度为5.71 g·cm－3，晶胞边长为4.28×10－10m，FexO中x的值为________(精确至0.01)。

【解析】　(1)由该元素的第一至五电离能数据可以知道，该元素第一、二电离能较小，说明容易失去2个电子，即最外层有两个电子，已知该元素为第四周期的某主族元素，则为第四周期ⅡA族元素Ca，其原子M层有8个电子，则M层电子排布式为3s23p6。

(2)在ⅣA～ⅦA族元素中的氢化物里，NH3、H2O、HF因分子间存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有ⅣA族元素氢化物不存在反常现象，组成与结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，故a点代表的应是第ⅣA族Si的氢化物，即SiH4。

(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)2NH]＋，该过程新生成的化学键为氮与氢离子形成配位键，所以选B。

(4)CO2在高温高压下所形成的晶体中原子之间通过共价键结合，属于原子晶体，而碳氧键的键长短，所以该晶体的熔点比SiO2晶体高；该晶体中C原子形成4个C—O单键，则C原子含有4个价层电子对，所以C原子轨道的杂化类型为sp3。

(6)FexO晶体的晶胞结构为NaCl型，所以每个晶胞中含有4个O原子，有4个“FexO”，再根据m＝ρV可知4× g＝5.71 g·cm－3×(4.28×10－8cm)3，解得：x≈0.92。

【答案】　(1)3s23p6　(2)SiH4　(3)B　化合物(CH3)3N为极性分子且可与水分子间形成氢键　(4)高　sp3杂化　(5)有　Ni2＋的3d轨道上有未成对电子　(6)0.92

5．(2018·黑龙江五校联考)钠是重要的碱金属元素。回答下列问题：

(1)Na的焰色反应为________色，该现象与核外电子发生________有关。电子排布式为1s22s22p53s2是Na原子的________态原子。

(2)将氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)溶液滴加到CuSO4溶液可得到结构简式为的物质。1个中含________个π键，________个配位键。

(3)丙酸钠(CH3CH2COONa)和氨基乙酸钠均能水解，水解产物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH)，H2NCH2COOH中N原子的杂化轨道类型为________杂化，C原子的杂化轨道类型为________杂化。常温下丙酸为液体，而氨基乙酸为固体，主要原因是____________________________________。

(4)Na2O晶胞结构如图所示，其中O原子为________(填“甲”或“乙”)，其晶胞参数a＝0.566 nm，则Na2O的密度为________g·cm－3。(NA＝6.02×1023 mol－1)

【解析】　(1)原子的核外电子发生跃迁时，能量以光的形式释放出来形成不同的颜色。由于2p轨道电子未排满，而3s轨道填充2个电子，故1s22s22p53s2表示的是Na的激发态。(2)1个中含有2个π键，Cu与2个N形成2个配位键。(3)H2NCH2COOH中N原子上有3对成键电子和1对孤电子，故为sp3杂化；H2NCH2COOH中—CH2—的C原子为sp3杂化，羧基上C原子为sp2杂化。分子间氢键能影响物质的熔、沸点。(4)通过晶胞结构中原子位置分析，甲位于晶胞的8个顶点和6个面上，故该晶胞含甲原子数为8×1/8＋6×1/2＝4，而乙位于晶胞内部，共8个，又因化学式为Na2O，故甲为O，乙为Na。根据晶胞结构可知一个晶胞中含4个“Na2O”，故晶胞的质量m＝，而晶胞的体积V＝a3＝(0.566×10－7)3cm3，故晶体的密度ρ＝＝÷(0.566×10－7)3 cm3≈2.27 g·cm－3。

【答案】　(1)黄　跃迁(答“跃迁释放能量”也得分，但只答“释放能量”不得分)　激发

(2)2　2

(3)sp3　sp3、sp2　羧基的存在使丙酸形成分子间氢键，而氨基乙酸分子中，羧基和氨基均能形成分子间氢键

(4)甲　2.27

6．(2018·福建名校联考)钛及其化合物的应用越来越受到人们的关注。

(1)基态Ti原子核外电子排布的最高能级的符号是________。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有________种。

(2)钛比钢轻、比铝硬，是一种新兴材料。钛的硬度比铝大的原因是____________________________________________________________

____________________________________________________________。

(3)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体，分子结构相同。采用蒸馏的方法分离SiCl4和TiCl4的混合物，先获得的馏分是______(填化学式)。

(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构简式如图所示。

①组成该物质的元素中，电负性最大的是________(填元素名称)。

②M中碳原子的杂化方式有________种。

③M中不含________(填标号)。

a．π键      b．σ键　　c．配位键　　d．氢键　　e．离子键

(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一，具有四方晶系结构。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。

①4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是________。

②若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，____，______)；钛氧键的键长d＝________(用代数式表示)。

【解析】　(1)基态Ti原子核外有22个电子，根据构造原理可知，3d能级为基态Ti原子核外电子排布的最高能级；基态Ti原子有2个未成对电子，第四周期元素和基态原子中有2个未成对电子的原子除Ti外还有3种，即Ni、Ge和Se。(2)Ti原子的价电子排布式为3d24s2，其价电子数比Al多，导致其金属键比铝强，其硬度也比铝大。(3)常温下TiCl4和SiCl4均呈液体，且二者分子结构相同，又可以用蒸馏法分离二者，说明二者均为分子晶体，由于相对分子质量：TiCl4＞SiCl4，则沸点：TiCl4＞SiCl4，故蒸馏二者的混合物时先获得的馏分为SiCl4。(4)①M中含有C、H、Cl、O、Ti，共5种元素，其中O的电负性最大。②M中C原子采取sp2杂化和sp3杂化。③M中共价单键为σ键，共价双键含π键和σ键，Ti原子与O原子之间形成配位键，M中不含氢键和离子键。(5)①由均摊法可知该晶胞中含B的数目为1/2×4＝2，含D的数目为2，A、C为同种原子，含A(或C)的数目为1/8×8＝1，由于晶胞中Ti和O数目之比为1∶2，结合题意知处于晶胞体心的原子及A、C均为Ti原子，B和D均为O原子。②根据晶胞图示，D的原子坐标为D(0.19a，0.81a，0.5c)。根据晶胞图示中B、C的原子坐标数据可知，钛氧键的键长d＝0.31a。

【答案】　(1)3d　3　(2)Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强(或Ti的原子化热比Al大，金属键更强等其他合理答案)　(3)SiCl4　(4)①氧　②2　③de　(5)①BD　②0.81a　0.5c　0.31×a