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新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习专题突破练7物质结构与性质B
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这是一份新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习专题突破练7物质结构与性质B，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2023河北统考)下列关于甲、乙两种超分子的叙述正确的是( )。
A.含有超分子的物质都属于分子晶体
B.超分子都是无限伸展的,属于高分子
C.甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征
D.图甲中K+与冠醚形成离子键,图乙中C60与杯酚形成氢键
2.用化学用语表示C2H2+HClC2H3Cl(氯乙烯)中的相关粒子,其中正确的是( )。
A.中子数为7的碳原子C
B.氯乙烯的结构简式:CH2CHCl
C.氯离子的结构示意图:
D.HCl的电子式:H+]-
3.研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,C氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。下列关于该反应的说法中错误的是( )。
A.CO2和Mn都属于金属晶体
B.CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式不同
C.该反应利用了H2的还原性
D.干冰晶体中每个CO2分子周围有12个紧邻分子
4.LiAlH4是重要的还原剂与储氢材料,在120 ℃下的干燥空气中相对稳定,其合成方法为NaAlH4+LiClLiAlH4+NaCl。下列说法正确的是( )。
A.该反应可以在水溶液中进行
B.基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子的空间运动状态有2种
C.LiAlH4中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构为正方形
D.上述所有物质中电负性最大的元素与电负性最小的元素形成的化合物,其电子式为Na+H]-
5.下列各组物质性质的比较,结论正确的是( )。
A.物质的硬度:NaClB.物质的沸点:AsH3>PH3>NH3
C.氢化物水溶液的酸性:HCl>HBr>HI
D.稳定性:BaCO3>SrCO3>CaCO3
6.(2022广东实验中学模拟)白磷(P4,结构如图所示)与Cl2反应得PCl3,PCl3可继续与Cl2反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g) ΔH<0。固态PCl5中含有PC、PC两种离子。下列关于H2O、P4、PCl3和PC的说法正确的是( )。
A.H2O很稳定是因为分子间含有氢键
B.PCl3的空间结构为平面三角形
C.P4与PC中的键角相同
D.H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化
7.下列有关晶体及配合物结构和性质的判断错误的是( )。
8.向CuSO4溶液中通入H2S,会生成CuS沉淀,反应为CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4。下列有关说法正确的是( )。
A.S的空间结构为正四面体
B.H2S为非极性分子
C.基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d10
D.S2-的结构示意图为
9.(2023辽宁丹东一模)锌、硒所形成的晶体是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图甲所示,乙图为该晶胞俯视图,已知A点原子坐标为(0,0,0),B点坐标为(,1,),下列说法错误的是( )。
A.Zn位于元素周期表的ds区
B.该晶体的化学式为ZnSe
C.Se的配位数为4
D.C点原子的坐标为()
10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,W、X、Y形成的化合物甲的结构如图所示,Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道。下列说法正确的是( )。
Y+Y+
A.简单离子半径大小:Z>X>Y
B.简单氢化物的沸点:Z>X
C.X、Y形成的化合物只含离子键
D.化合物甲中阴离子的空间结构为三角锥形
二、非选择题
11.A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的核外电子排布;C、 D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。请回答下列问题。
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物E, E的空间结构为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)化合物D2A的空间结构为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,反应的化学方程式为 。
12.Fe3O4和Fe2O3是铁的重要氧化物,能制成重要的纳米材料。请回答下列问题。
(1)基态铁原子的s能级上的电子数是其未成对电子数的 倍。
(2)第一电离能:Fe (填“>”“<”或“=”)O。
(3)将Fe2O3溶于足量稀硫酸后得到几乎无色的溶液A,往溶液A中加入少许氯化钠后得到黄色溶液B。已知溶液A中Fe元素主要以浅紫色的[Fe(H2O)6]3+形式存在,溶液B中存在黄色的[FeCl6]3-。溶液A中浓度最大的阴离子的空间结构为 ,中心原子的杂化方式为 。[Fe(H2O)6]3+与[FeCl6]3-中都含有的化学键为 。根据上述实验,可知稳定性:[Fe(H2O)6]3+ (填“强于”或“弱于”)[FeCl6]3-。
13.工业上以纯碱、水、二氧化硫为原料,利用“干法”工艺制备食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。请回答下列问题。
(1)原料涉及的元素中,电负性最大的是 (填元素符号);纯碱中阴离子的中心原子杂化方式为 。
(2)二氧化硫易溶于水的原因除与水反应外,还有 。
(3)焦亚硫酸根的结构图为[]2-,标有“*”的硫的化合价为 价。
(4)Na2S2O5加热至一定温度时分解为Na2O和SO2,Na2O晶胞为立方晶胞,结构如图,图中黑球代表阳离子,白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。
①阴离子的配位数为 。
②若晶胞参数为a nm,则晶胞的密度为 g·cm-3。(用含a、NA的式子表示)
14.砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。请回答下列问题。
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为 。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是 。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 ml雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 ml电子,则另一种产物为 。雌黄中As的杂化方式为 。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测As的空间结构为 。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图1所示,若沿体对角线方向进行投影则得到图2所示结构,请在图中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为 ,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为 pm。
图1图2
15.研究表明TiO2-aNb、Cu(In1-xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题。
(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为 ,价电子中未成对电子有 个;Ga、In、Se第一电离能从大到小的顺序为 。
(2)Se的空间结构为 ;SeO2中硒原子采取的杂化类型是 。
(3)31Ga可以形成 GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6) 等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为 。
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大,其原因是 。
向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用: 。
专题突破练七 物质结构与性质(B)
一、选择题
1.C 解析 冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子,该物质是离子晶体,A项错误;超分子是分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的,B项错误;甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征,C项正确;图甲中K+与冠醚形成配位键,图乙中C60与杯酚之间以分子间作用力结合,D项错误。
2.C 解析 根据原子结构,该碳原子的表示形式为C,A项错误。氯乙烯的结构简式为CH2CHCl,碳碳双键不能省略,B项错误。Cl-是Cl原子最外层得到一个电子,即结构示意图为,C项正确。HCl为共价化合物,不属于离子化合物,D项错误。
3.A 解析 CO2常温常压下为气态,属于分子晶体,Mn属于金属晶体,A项错误。CO2为直线形分子,C原子为sp杂化,CH3OH分子中C原子为sp3杂化,杂化类型不同,B项正确。该反应中H元素化合价升高,H2作还原剂,利用了H2的还原性,C项正确。CO2晶体中,与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子,D项正确。
4.B 解析 LiAlH4会与水反应,不可以在水溶液中进行,A项错误。基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子所占能级有2个,空间运动状态有2种,B项正确。Al中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构应为正四面体形,C项错误。题述所有物质中电负性最大的元素为Cl,电负性最小的元素为Na,形成化合物为NaCl,其电子式为Na+]-,D项错误。
5.D 解析 NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,阳离子相同,阴离子半径越小,硬度越高,所以硬度:NaCl>NaBr>NaI,A项错误。结构和组成相似的分子组成的物质,相对分子质量越大,沸点越高,但NH3分子间存在氢键,沸点较高,所以沸点:NH3>AsH3>PH3,B项错误。Cl、Br、I的原子核对其核外电子的吸电子能力逐渐减小,使得氢卤键越来越易断裂,氢原子变得更易于解离,酸性越来越强,所以酸性:HClSrCO3>CaCO3,D项正确。
6.D 解析 共价键越强,分子稳定性越强,氢键只影响物理性质,A项错误;PCl3中磷原子价层电子对数为3+=4,含有一个孤电子对,则其空间结构为三角锥形,B项错误;根据价层电子对互斥理论,PC的价层电子对数为4+=4,则空间结构为正四面体形,键角为109°28',P4与PC中的键角不同,C项错误;H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化,D项正确。
7.C 解析 Rh2P的立方晶胞如图所示,晶胞单独占有的黑球个数为8,晶胞单独占有的白球个数为8×+6×=4,因此黑球为Rh,以右侧面面心磷原子分析,得到磷原子的配位数为 8,A项正确。根据配离子[C(NO2)6]3-得到C3+的配体为N,配位数为 6,B项正确。GaN、GaP、GaAs都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似,属于共价晶体,N、P、As的原子半径依次增大,因此GaN、GaP、GaAs 的键长依次增大,键能依次减小,熔、沸点依次减小,C项错误。氨硼烷(NH3BH3)分子中存在配位键,N有一个孤电子对,B没有孤电子对,因此提供孤电子对的原子是氮原子,D项正确。
8.A 解析 S中心S原子的价层电子对数为4+=4,不含孤电子对,所以空间结构为正四面体,A项正确。H2S的空间结构为V形,正、负电中心不重合,为极性分子,B项错误。Cu2+是由Cu原子失去最外层两个电子生成,基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9,C项错误。S2-核外有18个电子,结构示意图为,D项错误。
9.D 解析 锌元素的原子序数为30,价电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区,A项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子个数为4,位于顶角和面心的硒原子个数为8×+6×=4,则晶体的化学式为ZnSe,B项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子周围距离最近的硒原子个数为4,由晶体的化学式为ZnSe可知,硒原子的配位数为4,C项正确;由A点原子坐标为(0,0,0)、B点坐标为(,1,)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线处的C点原子的坐标为(),D项错误。
10.A 解析 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,则W为C或Si;结合化合物甲的结构,可判断X是O,Y是Na;Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道,Z是S,W是C。简单离子半径:S2->O2->Na+,A项正确。水分子间存在氢键,沸点较高,简单氢化物的沸点:H2O>H2S,B项错误。X、Y形成的化合物可以是氧化钠或过氧化钠,过氧化钠中含有共价键,C项错误。化合物甲中的阴离子是C,C原子的价层电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,D项错误。
二、非选择题
11.答案 (1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)
(2)O3 O3的相对分子质量较大,分子间范德华力大 分子晶体 离子晶体
(3)三角锥形 sp3
(4)V形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)
解析 C核外电子总数是最外层电子数的3倍,应为P元素;C、D为同周期元素,则应为第三周期元素,D元素最外层有一个未成对电子,应为Cl元素;A2-和B+具有相同的核外电子排布,结合原子序数关系可知A为O元素,B为Na元素。
(1)四种元素分别为O、Na、P、Cl,电负性最大的为O元素,C为P元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
(2)A为O元素,有O2、O3两种同素异形体,两者对应的晶体都为分子晶体,因O3的相对原子质量较大,则分子间范德华力较大,沸点较高;A的氢化物为水,为分子晶体,B的氢化物为NaH,为离子晶体。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物PCl3,P形成3个σ键,孤电子对数为=1,则P采取sp3杂化,PCl3的空间结构为三角锥形。
(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个σ键,孤电子对数为=2,则中心原子的价层电子对数为4,空间结构为V形,氯气与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)。
12.答案 (1)2 (2)<
(3)正四面体形 sp3 配位键 弱于
解析 (1)基态铁原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2,s能级上的电子数共有8个,3d能级上有4个未成对电子,所以s能级上的电子数是其未成对电子数的2倍。
(2)第一电离能为气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,铁为金属元素,容易失去电子,O为非金属元素,失去电子比较困难,所以第一电离能:Fe(3)溶液A中浓度最大的阴离子为S,中心原子S原子的价层电子对数为4+×(6+2-4×2)=4,S原子的杂化方式为sp3,无孤电子对,所以S的空间结构为正四面体。Fe3+有空轨道,水分子和氯离子都有孤电子对,所以[Fe(H2O)6]3+与[FeCl6]3-中都含有的化学键为配位键。向含有[Fe(H2O)6]3+的溶液中加入少许氯化钠得到[FeCl6]3-,可知[Fe(H2O)6]3+的稳定性弱于[FeCl6]3-。
13.答案 (1)O sp2
(2)SO2与H2O 极性相同(或 SO2与 H2O 均为极性分子)
(3)+5
(4)①8 ②
解析 (1)纯碱、水、二氧化硫所含元素有H、C、O、Na、S,同周期元素从左到右电负性增强,同主族元素从上到下电负性减弱,则电负性最大的为O,纯碱中阴离子为C,中心碳原子的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化。
(2)二氧化硫中中心原子的价层电子对数为3,有一个孤电子对,为V形结构,正、负电中心不重合,为极性分子,根据“相似相溶”规律可知其易溶于极性溶剂水。
(3)由结构式可知,标有“*”的硫原子与三个氧原子形成5个共价键,化合价为+5价。
(4)①由晶胞结构可知,以面心白球为观察对象可知其在一个晶胞中连接的黑球有4个,由此可知阴离子周围等距的阳离子有8个,配位数为8。
②Na2O晶胞中,Na位于体内的个数为8,O有8个在顶角,6个在面心,个数为8×+6×=4,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,则晶胞的密度=g·cm-3=g·cm-3。
14.答案 (1)2∶3 As的4p轨道半充满,稳定,I1较大
(2)SO2 sp3
(3)三角锥形
(4)或 12
(r1+r2)
解析 (1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3,由于As的4p轨道为4p3,为半充满,而Se为4p4,既不是半充满也不是全充满,故As更稳定,I1较大。
(2)1ml雄黄与O2反应生成As2O3,转移28ml电子,即1mlAs4S4与7mlO2反应,根据质量守恒可知,该反应的化学方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2。由题图可知,雌黄中As与在周围的3个S原子形成了3个σ键,As的孤电子对数为1,故As的价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3)As中As与在周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为×(5+3-3×2)=1,故As的价层电子对数为3+1=4,故推测As的空间结构为三角锥形。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1pm,Ga原子的半径为r2pm,则晶胞的边长为a=pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半,故为a=(r1+r2)pm。
15.答案 (1)4s 2 Se>Ga>In
(2)三角锥形 sp2
(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大 减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度
解析 (1)基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2,占据的最高能级符号为 4s,价电子中未成对电子有2个。同周期元素的第一电离能由左向右逐渐增大,故 Se>Ga;同主族由上而下逐渐减小,故Ga>In。
(2)Se中Se共有4个价层电子对,有3个配位原子,故空间结构为三角锥形。 SeO2中Se共有3个价层电子对,故杂化类型为sp2。
(3)向题述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明溶液中有电离出来的Cl-。过滤后,充分加热能够使所有的配位键断裂,生成游离的Cl-和NH3,且氨全部逸出,游离的Cl-与足量AgNO3溶液反应又有沉淀生成,此时生成沉淀的Cl-是形成配位键的Cl-,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,说明电离出来的Cl-与形成配位键的Cl-个数比为1∶2,该化合物的配位数为6,所以其化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大。乙醇的分子极性小,加入乙醇后,溶剂的极性减小,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度。选项
结构和性质
相应判断
A
贵金属磷化物Rh2P 可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图所示
该晶体中磷原子的配位数为8
B
配离子[C(NO2)6]3-可用于检验K+的存在
该离子中C3+配位数为6
C
GaN、GaP、GaAs 都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似
GaN、GaP、GaAs的熔点依次升高
D
氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一
分子中存在配位键,提供孤电子对的原子是氮原子
1.(2023河北统考)下列关于甲、乙两种超分子的叙述正确的是( )。
A.含有超分子的物质都属于分子晶体
B.超分子都是无限伸展的,属于高分子
C.甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征
D.图甲中K+与冠醚形成离子键,图乙中C60与杯酚形成氢键
2.用化学用语表示C2H2+HClC2H3Cl(氯乙烯)中的相关粒子,其中正确的是( )。
A.中子数为7的碳原子C
B.氯乙烯的结构简式:CH2CHCl
C.氯离子的结构示意图:
D.HCl的电子式:H+]-
3.研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,C氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。下列关于该反应的说法中错误的是( )。
A.CO2和Mn都属于金属晶体
B.CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式不同
C.该反应利用了H2的还原性
D.干冰晶体中每个CO2分子周围有12个紧邻分子
4.LiAlH4是重要的还原剂与储氢材料,在120 ℃下的干燥空气中相对稳定,其合成方法为NaAlH4+LiClLiAlH4+NaCl。下列说法正确的是( )。
A.该反应可以在水溶液中进行
B.基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子的空间运动状态有2种
C.LiAlH4中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构为正方形
D.上述所有物质中电负性最大的元素与电负性最小的元素形成的化合物,其电子式为Na+H]-
5.下列各组物质性质的比较,结论正确的是( )。
A.物质的硬度:NaCl
C.氢化物水溶液的酸性:HCl>HBr>HI
D.稳定性:BaCO3>SrCO3>CaCO3
6.(2022广东实验中学模拟)白磷(P4,结构如图所示)与Cl2反应得PCl3,PCl3可继续与Cl2反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g) ΔH<0。固态PCl5中含有PC、PC两种离子。下列关于H2O、P4、PCl3和PC的说法正确的是( )。
A.H2O很稳定是因为分子间含有氢键
B.PCl3的空间结构为平面三角形
C.P4与PC中的键角相同
D.H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化
7.下列有关晶体及配合物结构和性质的判断错误的是( )。
8.向CuSO4溶液中通入H2S,会生成CuS沉淀,反应为CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4。下列有关说法正确的是( )。
A.S的空间结构为正四面体
B.H2S为非极性分子
C.基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d10
D.S2-的结构示意图为
9.(2023辽宁丹东一模)锌、硒所形成的晶体是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图甲所示,乙图为该晶胞俯视图,已知A点原子坐标为(0,0,0),B点坐标为(,1,),下列说法错误的是( )。
A.Zn位于元素周期表的ds区
B.该晶体的化学式为ZnSe
C.Se的配位数为4
D.C点原子的坐标为()
10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,W、X、Y形成的化合物甲的结构如图所示,Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道。下列说法正确的是( )。
Y+Y+
A.简单离子半径大小:Z>X>Y
B.简单氢化物的沸点:Z>X
C.X、Y形成的化合物只含离子键
D.化合物甲中阴离子的空间结构为三角锥形
二、非选择题
11.A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的核外电子排布;C、 D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。请回答下列问题。
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物E, E的空间结构为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)化合物D2A的空间结构为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,反应的化学方程式为 。
12.Fe3O4和Fe2O3是铁的重要氧化物,能制成重要的纳米材料。请回答下列问题。
(1)基态铁原子的s能级上的电子数是其未成对电子数的 倍。
(2)第一电离能:Fe (填“>”“<”或“=”)O。
(3)将Fe2O3溶于足量稀硫酸后得到几乎无色的溶液A,往溶液A中加入少许氯化钠后得到黄色溶液B。已知溶液A中Fe元素主要以浅紫色的[Fe(H2O)6]3+形式存在,溶液B中存在黄色的[FeCl6]3-。溶液A中浓度最大的阴离子的空间结构为 ,中心原子的杂化方式为 。[Fe(H2O)6]3+与[FeCl6]3-中都含有的化学键为 。根据上述实验,可知稳定性:[Fe(H2O)6]3+ (填“强于”或“弱于”)[FeCl6]3-。
13.工业上以纯碱、水、二氧化硫为原料,利用“干法”工艺制备食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。请回答下列问题。
(1)原料涉及的元素中,电负性最大的是 (填元素符号);纯碱中阴离子的中心原子杂化方式为 。
(2)二氧化硫易溶于水的原因除与水反应外,还有 。
(3)焦亚硫酸根的结构图为[]2-,标有“*”的硫的化合价为 价。
(4)Na2S2O5加热至一定温度时分解为Na2O和SO2,Na2O晶胞为立方晶胞,结构如图,图中黑球代表阳离子,白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。
①阴离子的配位数为 。
②若晶胞参数为a nm,则晶胞的密度为 g·cm-3。(用含a、NA的式子表示)
14.砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。请回答下列问题。
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为 。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是 。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 ml雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 ml电子,则另一种产物为 。雌黄中As的杂化方式为 。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测As的空间结构为 。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图1所示,若沿体对角线方向进行投影则得到图2所示结构,请在图中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为 ,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为 pm。
图1图2
15.研究表明TiO2-aNb、Cu(In1-xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题。
(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为 ,价电子中未成对电子有 个;Ga、In、Se第一电离能从大到小的顺序为 。
(2)Se的空间结构为 ;SeO2中硒原子采取的杂化类型是 。
(3)31Ga可以形成 GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6) 等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为 。
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大,其原因是 。
向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用: 。
专题突破练七 物质结构与性质(B)
一、选择题
1.C 解析 冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子,该物质是离子晶体,A项错误;超分子是分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的,B项错误;甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征,C项正确;图甲中K+与冠醚形成配位键,图乙中C60与杯酚之间以分子间作用力结合,D项错误。
2.C 解析 根据原子结构,该碳原子的表示形式为C,A项错误。氯乙烯的结构简式为CH2CHCl,碳碳双键不能省略,B项错误。Cl-是Cl原子最外层得到一个电子,即结构示意图为,C项正确。HCl为共价化合物,不属于离子化合物,D项错误。
3.A 解析 CO2常温常压下为气态,属于分子晶体,Mn属于金属晶体,A项错误。CO2为直线形分子,C原子为sp杂化,CH3OH分子中C原子为sp3杂化,杂化类型不同,B项正确。该反应中H元素化合价升高,H2作还原剂,利用了H2的还原性,C项正确。CO2晶体中,与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子,D项正确。
4.B 解析 LiAlH4会与水反应,不可以在水溶液中进行,A项错误。基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子所占能级有2个,空间运动状态有2种,B项正确。Al中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构应为正四面体形,C项错误。题述所有物质中电负性最大的元素为Cl,电负性最小的元素为Na,形成化合物为NaCl,其电子式为Na+]-,D项错误。
5.D 解析 NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,阳离子相同,阴离子半径越小,硬度越高,所以硬度:NaCl>NaBr>NaI,A项错误。结构和组成相似的分子组成的物质,相对分子质量越大,沸点越高,但NH3分子间存在氢键,沸点较高,所以沸点:NH3>AsH3>PH3,B项错误。Cl、Br、I的原子核对其核外电子的吸电子能力逐渐减小,使得氢卤键越来越易断裂,氢原子变得更易于解离,酸性越来越强,所以酸性:HCl
6.D 解析 共价键越强,分子稳定性越强,氢键只影响物理性质,A项错误;PCl3中磷原子价层电子对数为3+=4,含有一个孤电子对,则其空间结构为三角锥形,B项错误;根据价层电子对互斥理论,PC的价层电子对数为4+=4,则空间结构为正四面体形,键角为109°28',P4与PC中的键角不同,C项错误;H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化,D项正确。
7.C 解析 Rh2P的立方晶胞如图所示,晶胞单独占有的黑球个数为8,晶胞单独占有的白球个数为8×+6×=4,因此黑球为Rh,以右侧面面心磷原子分析,得到磷原子的配位数为 8,A项正确。根据配离子[C(NO2)6]3-得到C3+的配体为N,配位数为 6,B项正确。GaN、GaP、GaAs都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似,属于共价晶体,N、P、As的原子半径依次增大,因此GaN、GaP、GaAs 的键长依次增大,键能依次减小,熔、沸点依次减小,C项错误。氨硼烷(NH3BH3)分子中存在配位键,N有一个孤电子对,B没有孤电子对,因此提供孤电子对的原子是氮原子,D项正确。
8.A 解析 S中心S原子的价层电子对数为4+=4,不含孤电子对,所以空间结构为正四面体,A项正确。H2S的空间结构为V形,正、负电中心不重合,为极性分子,B项错误。Cu2+是由Cu原子失去最外层两个电子生成,基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9,C项错误。S2-核外有18个电子,结构示意图为,D项错误。
9.D 解析 锌元素的原子序数为30,价电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区,A项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子个数为4,位于顶角和面心的硒原子个数为8×+6×=4,则晶体的化学式为ZnSe,B项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子周围距离最近的硒原子个数为4,由晶体的化学式为ZnSe可知,硒原子的配位数为4,C项正确;由A点原子坐标为(0,0,0)、B点坐标为(,1,)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线处的C点原子的坐标为(),D项错误。
10.A 解析 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,则W为C或Si;结合化合物甲的结构,可判断X是O,Y是Na;Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道,Z是S,W是C。简单离子半径:S2->O2->Na+,A项正确。水分子间存在氢键,沸点较高,简单氢化物的沸点:H2O>H2S,B项错误。X、Y形成的化合物可以是氧化钠或过氧化钠,过氧化钠中含有共价键,C项错误。化合物甲中的阴离子是C,C原子的价层电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,D项错误。
二、非选择题
11.答案 (1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)
(2)O3 O3的相对分子质量较大,分子间范德华力大 分子晶体 离子晶体
(3)三角锥形 sp3
(4)V形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)
解析 C核外电子总数是最外层电子数的3倍,应为P元素;C、D为同周期元素,则应为第三周期元素,D元素最外层有一个未成对电子,应为Cl元素;A2-和B+具有相同的核外电子排布,结合原子序数关系可知A为O元素,B为Na元素。
(1)四种元素分别为O、Na、P、Cl,电负性最大的为O元素,C为P元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
(2)A为O元素,有O2、O3两种同素异形体,两者对应的晶体都为分子晶体,因O3的相对原子质量较大,则分子间范德华力较大,沸点较高;A的氢化物为水,为分子晶体,B的氢化物为NaH,为离子晶体。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物PCl3,P形成3个σ键,孤电子对数为=1,则P采取sp3杂化,PCl3的空间结构为三角锥形。
(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个σ键,孤电子对数为=2,则中心原子的价层电子对数为4,空间结构为V形,氯气与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)。
12.答案 (1)2 (2)<
(3)正四面体形 sp3 配位键 弱于
解析 (1)基态铁原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2,s能级上的电子数共有8个,3d能级上有4个未成对电子,所以s能级上的电子数是其未成对电子数的2倍。
(2)第一电离能为气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,铁为金属元素,容易失去电子,O为非金属元素,失去电子比较困难,所以第一电离能:Fe
13.答案 (1)O sp2
(2)SO2与H2O 极性相同(或 SO2与 H2O 均为极性分子)
(3)+5
(4)①8 ②
解析 (1)纯碱、水、二氧化硫所含元素有H、C、O、Na、S,同周期元素从左到右电负性增强,同主族元素从上到下电负性减弱,则电负性最大的为O,纯碱中阴离子为C,中心碳原子的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化。
(2)二氧化硫中中心原子的价层电子对数为3,有一个孤电子对,为V形结构,正、负电中心不重合,为极性分子,根据“相似相溶”规律可知其易溶于极性溶剂水。
(3)由结构式可知,标有“*”的硫原子与三个氧原子形成5个共价键,化合价为+5价。
(4)①由晶胞结构可知,以面心白球为观察对象可知其在一个晶胞中连接的黑球有4个,由此可知阴离子周围等距的阳离子有8个,配位数为8。
②Na2O晶胞中,Na位于体内的个数为8,O有8个在顶角,6个在面心,个数为8×+6×=4,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,则晶胞的密度=g·cm-3=g·cm-3。
14.答案 (1)2∶3 As的4p轨道半充满,稳定,I1较大
(2)SO2 sp3
(3)三角锥形
(4)或 12
(r1+r2)
解析 (1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3,由于As的4p轨道为4p3,为半充满,而Se为4p4,既不是半充满也不是全充满,故As更稳定,I1较大。
(2)1ml雄黄与O2反应生成As2O3,转移28ml电子,即1mlAs4S4与7mlO2反应,根据质量守恒可知,该反应的化学方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2。由题图可知,雌黄中As与在周围的3个S原子形成了3个σ键,As的孤电子对数为1,故As的价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3)As中As与在周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为×(5+3-3×2)=1,故As的价层电子对数为3+1=4,故推测As的空间结构为三角锥形。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1pm,Ga原子的半径为r2pm,则晶胞的边长为a=pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半,故为a=(r1+r2)pm。
15.答案 (1)4s 2 Se>Ga>In
(2)三角锥形 sp2
(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大 减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度
解析 (1)基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2,占据的最高能级符号为 4s,价电子中未成对电子有2个。同周期元素的第一电离能由左向右逐渐增大,故 Se>Ga;同主族由上而下逐渐减小,故Ga>In。
(2)Se中Se共有4个价层电子对,有3个配位原子,故空间结构为三角锥形。 SeO2中Se共有3个价层电子对,故杂化类型为sp2。
(3)向题述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明溶液中有电离出来的Cl-。过滤后,充分加热能够使所有的配位键断裂,生成游离的Cl-和NH3,且氨全部逸出,游离的Cl-与足量AgNO3溶液反应又有沉淀生成,此时生成沉淀的Cl-是形成配位键的Cl-,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,说明电离出来的Cl-与形成配位键的Cl-个数比为1∶2,该化合物的配位数为6,所以其化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大。乙醇的分子极性小,加入乙醇后,溶剂的极性减小,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度。选项
结构和性质
相应判断
A
贵金属磷化物Rh2P 可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图所示
该晶体中磷原子的配位数为8
B
配离子[C(NO2)6]3-可用于检验K+的存在
该离子中C3+配位数为6
C
GaN、GaP、GaAs 都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似
GaN、GaP、GaAs的熔点依次升高
D
氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一
分子中存在配位键,提供孤电子对的原子是氮原子
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