2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用：选修物质结构与性质4模块综合检测（选修　物质结构与性质）

模块综合检测(选修　物质结构与性质)

 (时间：60分钟；满分：90分)

1．(15分)一定条件下， Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色沉淀A。

(1)基态Ni2＋的核外电子排布式为_______________________________。

(2)丁二酮肟分子中C原子的杂化轨道类型是________。

(3)元素Ni的一种碲(Te)化物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________。

(4)Ni(CO)4是一种无色液体，沸点为42.1 ℃，熔点为－19.3 ℃。Ni(CO)4的晶体类型是________。请写出1种由第2周期主族元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式：________________________。

解析：(1)Ni的原子序数为28，根据能量最低原理可写出Ni2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。

(2)丁二酮肟分子中有形成双键和四条单键的两类碳原子，即碳原子的杂化类型是sp2和sp3。

(3)晶胞为长方体结构，Ni处于晶胞的八个顶点，两个Te处于晶胞内，故该化合物的化学式为NiTe2。

(4)Ni(CO)4的熔、沸点低，应为分子晶体。根据等电子体的概念可知，与CO互为等电子体的有CN－和C。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)

(2)sp3和sp2　(3)NiTe2

(4)分子晶体　[∶C⋮⋮N∶]－{或[∶C⋮⋮C∶]2－}

2．(15分)(2016·高考全国卷Ⅱ)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：

(1)镍元素基态原子的电子排布式为_________________________________，

3d能级上的未成对电子数为________。

(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。

①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间构型是________。

②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。

③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是______________________

________________________________________________________________________；

氨是________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为__________。

(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ/mol、INi＝1 753 kJ/mol，ICu >INi的原因是____________________________________

________________________________________________________________________。

(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g/cm3，晶胞参数a＝________nm。

解析：(1)Ni元素原子核外有28个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。3d能级上有2个未成对电子。(2)①SO中S无孤电子对，空间构型为正四面体。②[Ni(NH3)6]2＋为配离子，Ni2＋与NH3之间形成化学键为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。③NH3分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3中N有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，因此NH3为极性分子，N的杂化轨道数为3＋1＝4，杂化类型为sp3。(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu、Ni失去一个电子后简化电子排布式分别为[Ar]3d10、[Ar]3d84s1，铜的3d轨道全充满，达到稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大。(4)①Cu原子位于面心，个数为6×＝3，Ni原子位于顶点，个数为8×＝1，铜原子与镍原子的数量比为3∶1。②以该晶胞为研究对象，则 g＝d g/cm3×(a×10－7 cm)3，解得a＝×107。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2

(2)①正四面体　②配位键　N　③高于　NH3分子间可形成氢键　极性　sp3

(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子

(4)①3∶1　②×107

3．(15分)(2017·高考江苏卷)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(H3CCOCH3)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)Fe为26号元素，Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)甲基上的碳原子为sp3杂化，羰基上的碳原子为sp2杂化。单键全为σ键，1个双键中含有1个π键和1个σ键，故1 mol丙酮中含有9 mol σ键。(3)非金属性：H＜C＜O，则电负性：H＜C＜O。(4)乙醇中的羟基之间可以形成分子间氢键，故沸点高于丙酮。(5)能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型会更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N(Cu)＝8×＝1，Fe位于面心，N(Fe)＝6×＝3，N位于体心，N(N)＝1，其化学式为Fe3CuN。

答案：(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5

(2)sp2和sp3　9NA

(3)H＜C＜O

(4)乙醇分子间存在氢键

(5)Fe3CuN

4．(15分)(2018·河南百校联盟联考)磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：

(1)基态砷原子的核外价电子排布式为____________________。

(2)生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为____________，电负性由大到小的顺序为____________。

(3)COS(羰基硫)可用作粮食的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型为____________，所含共价键的类型为____________，写出一种与COS键合方式相同且空间构型也相同的微粒：____________。

(4)H2O与H2S为同族元素的氢化物，H2O可以形成H9O或H3O＋，而H2S几乎不能形成类似的H9S或H3S＋，其原因是__________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2 000 ℃，其晶胞结构如图所示。

①磷化铝的晶体类型为____________。

②A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为____________。

③磷化铝的晶胞参数a＝546.35 pm，其密度为____________g·cm－3(列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

解析：(3)COS中C原子的孤电子对数是＝0，价层电子对数是1＋1＋0＝2，所以碳原子的杂化轨道类型是sp，COS的空间构型是直线形，结构式是O===C===S，含有2个σ键和2个π键；与COS键合方式相同且空间构型也相同的微粒应与COS互为等电子体，最容易想到的就是CO2和CS2。

(4)H3O＋是由H2O和H＋通过配位键形成的，H9O是由(H2O)4和H＋通过配位键形成的，其中(H2O)4是H2O分子间通过氢键形成的缔合分子，因此应从氢键的形成条件去考虑H2S不能形成H9S或H3S＋的原因。

(5)①磷化铝的晶胞结构类似金刚石，且其熔点很高，因此磷化铝属于原子晶体。②由磷化铝的晶胞结构可以看出，Al原子位于立方体的体对角线的处，因此C点的原子坐标为。③1个AlP晶胞中含有的P原子数是8×＋6×＝4，Al原子数也是4，因此一个晶胞的质量m＝ g，而晶胞的体积V＝(a×10－10)3 cm3＝(5.463 5×10－8)3 cm3，所以磷化铝的密度ρ＝＝ g·cm－3。

答案：(1)4s24p3　(2)Cl>P>S　Cl>S>P

(3)sp　σ键和π键(写“极性键”也可)　CO2(或CS2、BeF2等)

(4)氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H＋可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键

(5)①原子晶体　②

③

5．(15分)(2018·商丘高三模拟)硼元素、钙元素、铜元素在化学中有很重要的地位，单质及其化合物在工农业生产和生活中有广泛应用。请回答下列问题：

(1)已知CaC2与水反应生成乙炔。

①CaC2中C与O互为等电子体，1 mol O中含有的π键数目为________。

②乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C===CH—C≡N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是________，构成丙烯腈元素中第一电离能最大的元素是________。

(2)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子间通过氢键相连(如图1)。则1 mol H3BO3的晶体中有________mol氢键。硼酸溶于水生成弱电解质一水硼酸B(OH)3·H2O，它电离生成少量[B(OH)4]－和H＋，则[B(OH)4]－的空间构型为________。

(3)某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子，空心圆代表M原子)。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________(填“离子”或“共价”)化合物。

(4)Cu3N的晶胞结构如图3，N3－的配位数为________，Cu＋半径为a pm，N3－半径为b pm，Cu3N的密度为________________g·cm－3。(阿伏加德罗常数用NA表示)

解析：(1)①互为等电子体的微粒结构相似，C的结构为[C≡C]2－，1 mol C含2 mol π键，故1 mol O含2 mol π键。②碳碳双键是平面结构，其中的C采取sp2杂化，—C≡N是直线形，其中的C采取sp杂化；N的2p能级是半充满的稳定状态，C、N、H元素中第一电离能最大的是N。(2)1个H3BO3分子形成6个氢键，而每个氢键为2个分子共用，因此1 mol H3BO3形成的氢键为3 mol。[B(OH)4]－的中心原子形成4对电子对，即价电子对数是4，空间构型是正四面体形。(3)二者的电负性之差是1.1，小于1.7，因此形成的是共价键，是共价化合物。(4)根据Cu3N的化学式及晶胞结构知大黑球是Cu＋，顶点是N3－，N3－的配位数是3×2＝6。晶胞边长为(2a＋2b)×10－10cm，1个晶胞含1个Cu3N，晶胞质量为1×M/NA＝206/NA，根据ρV＝m，ρ×[(2a＋2b)×10－10]3＝206/NA，ρ＝ (g·cm－3)。

答案：(1)①2NA　②sp、sp2　N　(2)3　正四面体形

(3)共价　(4)6　

6．(15分)(2018·兰州高三模拟)已知A、B、C、D、E、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子有6种不同的运动状态，且s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；C原子L层上有2对成对电子；E有“生物金属”之称，E4＋和氩原子的核外电子排布相同；W位于周期表中第8列。请回答：

(1)BA2C分子中B原子的杂化方式为________，BA2C分子的空间构型为________。

(2)写出与BC2分子互为等电子体的一种分子的化学式：________。BC2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图1所示。则该晶体的类型属于________晶体(填“分子”“原子”“离子”或“金属”)。

(3)经光谱测定证实单质D与强碱溶液反应有[D(OH)4]－生成，则[D(OH)4]－中存在________。

a．共价键　　　　　　　　　 b．配位键

c．σ键   d．π键

(4)“生物金属”E内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图2所示。则晶胞中E原子的配位数为________；若该晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，E原子的摩尔质量为M g·mol－1，则该晶胞的棱长为______________cm。

(5)W元素应用非常广泛，如果人体内W元素的含量偏低，则会影响O2在体内的正常运输。已知W2＋与KCN溶液反应得W(CN)2沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配合离子结构如图3所示。

①W元素基态原子外围电子排布式为________________________________。

②写出W(CN)2溶于过量KCN溶液的化学方程式：________________________________。

解析：A、B、C、D、E、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍，只能是A处于第1周期、D处于第3周期，则A为H元素，D为Al元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，则B为碳元素；C原子L层上有2对成对电子，核外电子排布为1s22s22p4，故C为O元素；E有“生物金属”之称，E4＋和氩原子的核外电子排布相同，原子核外电子数为18＋4＝22，则E为Ti元素；W位于周期表中第8列，则W为Fe元素。(1)CH2O分子为甲醛，分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，故C原子采取sp2杂化，杂化轨道全部用于成键，为平面三角形结构。(2)与CO2分子互为等电子体的分子为N2O或CS2；CO2在高温高压下形成晶体，由其晶胞结构可知晶胞中白色球数目为4＋8×＋6×＝8，黑色球数目为16，故白色球为C元素、黑色球为O原子，晶体中不存在CO2分子，故在高温高压下所形成的晶体为原子晶体。(3)[Al(OH)4]－中铝离子与氢氧根离子之间存在配位键；氢氧根离子中氧原子与氢原子之间形成共价键，属于σ键，离子中没有π键。(4)Ti内部原子的堆积方式是面心立方堆积，以顶点原子研究，与之相邻的原子位于面心，每个顶点原子为8个晶胞共用，故晶胞中Ti原子的配位数为12；晶胞中含Ti原子数目为8×＋6×＝4，晶胞质量为4× g，若该晶胞的密度为ρ g·cm－3，则晶胞棱长＝＝cm。(5)①Fe元素的核外电子数为26，基态原子外围电子排布式为3d64s2。②Fe(CN)2溶于过量KCN溶液生成[Fe(CN)6]4－配离子，化学方程式为Fe(CN)2＋4KCN===K4[Fe(CN)6]。

答案：(1)sp2　平面三角形　(2)CS2(或N2O)　原子

(3)abc　(4)12　 　(5)①3d64s2　②Fe(CN)2＋4KCN===K4[Fe(CN)6]