2019届二轮复习 大题分点提速练(四)　物质结构与性质 作业（全国通用）

大题分点提速练(四)　物质结构与性质(选修3)

(分值：50分，建议用时：35分钟)

非选择题：共50分。每个试题考生都必须作答。

1．(10分)(2018·调研卷)磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，也是重要的非金属元素。

回答下列问题：

(1)基态P原子的价电子排布式为____________________________________。

(2)N和P同主族，PF3和NH3都能与许多过渡金属形成配合物，但NF3却不能与过渡金属形成配合物，其原因是

____________________________________________________________。

(3)磷酸为三元酸，其结构简式为，PO的空间构型和P的杂化类型分别为________、________；写出两种与PO互为等电子体且属于非极性分子的物质的化学式________________。

(4)将磷酸加强热可发生分子间脱水反应生成焦磷酸(H4P2O7)、连三磷酸以及高聚磷酸，焦磷酸的酸性强于磷酸的原因是______________________________。

(5)磷酸、焦磷酸、连三磷酸的结构简式依次为：

连多磷酸的通式为________(磷原子数用m表示)；磷原子数目为n＋1的连多磷酸，能形成________种酸式盐。

(6)Cu3N的晶胞结构如图，N3－的配位数为________，Cu＋的半径为a pm，N3－的半径为b pm，则Cu3N晶体的密度为________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。

【解析】　(1)由P元素的原子序数可知其基态原子的价电子排布式为3s23p3。(2)NF3分子中，F的电负性比N大，使得N原子给电子对的能力较差，因而NF3不能与过渡金属形成配合物。(3)PO中P的价层电子对数为4，无孤电子对，所以PO的空间构型为正四面体形；等电子体要求原子个数和价电子数都相等。(4)同种元素含氧酸的酸性可由非羟基氧数目多少来判断，焦磷酸中非羟基氧的数目比磷酸中非羟基氧的数目多，所以其酸性要强一些。(5)根据H3PO4、H4P2O7、H5P3O10可推知连多磷酸的通式为Hm＋2PmO3m＋1，磷原子数目为n＋1的连多磷酸为(n＋1＋2)元酸，酸式盐为n＋2种。(6)Cu＋、N3－为棱上的间隔直线排列，故N3－的配位数为2×3＝6，该晶胞边长为2(a＋b)×10－10cm，晶胞体积为2(a＋b×10－10)cm3。则该晶胞的密度为ρ＝＝＝ g/cm3。

【答案】　(1)3s23p3

(2)NF3分子中，F的电负性比N大，使得N原子给电子对的能力较差

(3)正四面体　sp3　CCl4、SiF4等(写出两种即可)

(4)焦磷酸中非羟基氧的数目比磷酸中非羟基氧的数目多

(5)Hm＋2PmO3m＋1　n＋2

(6)6　

2．(10分)锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一，早在远古时代，人们便发现并使用了锡。回答下列问题：

(1)锡是50号元素，在元素周期表中位于________区。

(2)SnO2是一种重要的半导体传感器材料，用来制备灵敏度高的气敏传感器，SnO2与熔融NaOH反应生成Na2SnO3，Na2SnO3中阴离子的空间构型为________。

(3)比较下列卤化锡的熔点和沸点，分析其变化规律及原因____________________________________________________________。

(4)汽车废气中常含有有毒的一氧化碳气体，但在二氧化锡的催化下，在300 ℃时，一氧化碳可大部分转化为二氧化碳。C、O、Sn电负性由大至小的顺序是____________________________________________________________。

(5)灰锡具有金刚石型结构，其中Sn原子的杂化方式为____________，微粒之间存在的作用力是____________。

(6)①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为灰锡的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)、B为(，0，)，则D为(，______，________)。锡的配位数为________。

②已知灰锡的晶胞参数a＝0.648 9 pm，其密度为______g·cm－3(NA为6.02×1023 mol－1，不必算出结果，写出简化后的计算式即可)。

【解析】　(1)Sn是50号元素，价电子排布式为5s25p2，在元素周期表中位于p区。(2)SnO中Sn原子为sp2杂化，无孤电子对，所以空间构型为平面三角形。(3)锡元素的卤化物都为分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。对于组成类型相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。由于相对分子质量：SnCl4＜SnBr4＜SnI4，所以它们的熔沸点由低到高的顺序：SnCl4＜SnBr4＜SnI4。(4)C、O、Sn电负性由大至小的顺序是O＞C＞Sn。(5)灰锡具有金刚石型结构，其中Sn原子的杂化方式为sp3杂化。灰锡是同一元素的原子通过共用电子对形成的单质，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键(或共价键)。(6)①根据各个原子的相对位置可知，D在体对角线的1/4处，所以其坐标参数是(，，)。②根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Sn原子个数是8×1/8＋6×1/2＋4＝8，所以晶胞的密度为g·cm－3＝×107g·cm－3。

【答案】　(1)p　(2)平面三角形

(3)SnCl4、SnBr4、SnI4熔沸点依次升高；原因是它们分子结构相似，随相对分子质量增大，分子间相互作用力逐渐增强

(4)O＞C＞Sn　(5)sp3杂化　非极性共价键(或共价键)

(6)①　　4　②×107

3．(10分)(2018·广州二模)C、N和Si能形成多种高硬度材料，如Si3N4、C3N4、SiC。

(1)Si3N4和C3N4中硬度较高的是________________，理由是____________________________________________________________。

(2)C和N能形成一种类石墨结构材料，其合成过程如图所示。

该类石墨结构材料化合物的化学式为________，其合成过程中有三聚氰胺形成，三聚氰胺中N原子的杂化方式有________。

(3)C和N还能形成一种五元环状有机物咪唑(im)，其结构为。化合物[Co(im)6]SiF6的结构示意图如图：

①Co原子的价层电子轨道表达式(价层电子排布图)为________________________。N与Co之间的化学键类型是________，判断的理由是__________________________________。

②阴离子SiF中心原子Si的价层电子对数为______。阳离子[Co(im)6]2＋和SiF之间除了阴阳离子间的静电作用力，还存在氢键作用，画出该氢键的表示式______________________。例如，水中氢键的表示式为：O—H…O

(4)β－SiC为立方晶系晶体，晶胞参数为a，已知Si原子半径为rSi，C原子半径为rC，该晶胞中原子的分数坐标为

C：(0,0,0)；(，，0)；(，0，)；(0，，)……

Si：(，，)；(，，)；(，，)；(，，)。

则β－SiC立方晶胞中含有________个Si原子、________个C原子；该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________(列出计算式即可)。

【解析】　(1)Si3N4和C3N4均为原子晶体，C的原子半径比Si的原子半径小，故C—N键比Si—N键的键长短，键能大，即C—N键比Si—N键牢固，故C3N4的硬度较高。(2)该类石墨结构材料化合物重复的结构单元为，其中含6个C,7个N为该单元所有，3个N被3个相同单元共有，故C原子个数为6，N原子个数为7＋3×＝8，故化学式为C6N8。—NH2中N的杂化类型为sp3；===N—中N的杂化类型为sp2。(3)①Co的核外电子排布式为[Ar]3d74s2，故价层电子排布图为。N与Co之间形成配位键，

因为N有孤对电子，Co2＋有空轨道。②SiF的中心原子Si无孤对电子，故价层电子对数为6。根据提供的水中氢键的表示式，知该阴阳离子间的氢键为N—H…F—。(4)β­SiC的晶胞如图所示，C位于顶点和面心，C原子的个数为8×＋6×＝4，Si位于晶胞内，Si原子的个数为4。该晶胞中原子的体积为4×πr＋4×πr＝π(r＋r)，晶胞的体积为a3，故晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为π(r＋r)÷a3×100%＝×100%。

【答案】　(1)C3N4　两者同属原子晶体，C的原子半径小于Si，与Si—N键相比，C—N键的键长短、键能大　

(2)C6N8　sp2、sp3　(3)①　配位键　N有孤对电子，Co2＋有空轨道　②6　N—H…F—　(4)4　4　×100%

4．(10分)(2018·郑州二模)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：

(1)基态Cu原子的价电子排布式为________。

(2)从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是I1(Fe)________(填“＞”“＜”或“＝”)I1(Cu)。

(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构简式如图：

①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。

②1 mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则吡咯环中的大π键应表示为________。

③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为________(填化学式)。

④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过________键相结合。

(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO3的空间构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是____________________________________________________________

____________________________________________________________。

(5)用石墨作电极处理黄铜矿可制得硫酸铜溶液和单质硫。石墨的晶体结构如图所示，虚线勾勒出的是其晶胞。则石墨的晶胞中含碳原子数为________。已知石墨的密度为ρ g·cm－3，C—C键的键长为r cm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则石墨晶体的层间距d＝________cm。

【解析】　(1)基态Cu原子核外有29个电子，其价电子排布式为3d104s1。(2)Fe的价电子排布式为3d64s2,4s轨道全充满，为稳定状态，故I1(Fe)＞I1(Cu)。(3)①吡咯分子中各个原子均在同一平面内，则与N成键的2个C、1个H形成平面三角形，则N的杂化轨道数为3，杂化类型为sp2。②1 mol吡咯中含有1 mol N—H σ键、2 mol N—C σ键、3 mol C—C σ键、4 mol C—H σ键，共10NA个σ键。吡咯中C、N均为sp2杂化，1个氮原子上2个未杂化的p轨道上的电子与4个碳原子上各1个未杂化的p轨道上的电子，形成5原子、6电子的大π键，表示为Π。③NH3、H2O分子间均可形成氢键，其沸点均比CH4高，常温下NH3为气体，H2O为液体，H2O的沸点比NH3高，故沸点由低到高的顺序为CH4＜NH3＜H2O。④Fe2＋具有空轨道，O2中O具有孤电子对，故血红蛋白中Fe2＋与O2是通过配位键相结合。(4)SO3中S无孤电子对，空间构型为平面三角形。H2SO4、H2SO3均为硫元素的含氧酸，其中硫的化合价分别为＋6、＋4，H2SO4中S的正电性强于H2SO3中的S，使羟基中O—H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更容易电离出H＋，故H2SO4的酸性强于H2SO3。(5)由图可知，石墨晶胞中含碳原子个数为8×＋4×＋2×＋1＝4。设石墨晶胞的底边长为a cm，根据石墨晶胞的结构可知，＝r×sin 60°，a＝r，则ρ g·cm－3＝，d＝cm或cm。提示：石墨的晶胞底边长与原子半径的关系如图所示。

【答案】　(1)3d104s1　(2)＞

(3)①sp2　②10NA　Π　③CH4＜NH3＜H2O　④配位

(4)平面三角形　SO2(OH)2(或H2SO4)中S的化合价为＋6，S的正电性强于SO(OH)2(或H2SO3)中的S，使羟基中O—H间的共用电子对更易偏向O原子，羟基更容易电离出H＋，故H2SO4的酸性强于H2SO3

(5)4　或

5．(10分)X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。Y基态原子的3p轨道上有4个电子。Z的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍。

回答下列问题：

(1)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子的杂化轨道类型是______________。

(2)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是____________________________________________________________。

(3)Y与Z可形成YZ。

①YZ的空间构型为________(用文字描述)。

②写出一种与YZ互为等电子体的分子的化学式________________。

(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有σ键的数目为______________。

(5)X与Y所形成的化合物的晶胞如图所示。

①基态X原子的核外电子排布式为________________。

②该化合物的化学式为________。

③若该化合物的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是________cm3(只要求列出计算式，阿伏加德罗常数用NA表示)。

【解析】　X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数为2＋8＋18＝28，且最外层电子数为2，所以该原子核外有30个电子，X为Zn；Y的基态原子的3p轨道上有4个电子，则Y是S；Z的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍，最外层电子数小于或等于8，所以Z是O。(1)H2S的中心原子(S原子)的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，所以S为sp3杂化。(2)在乙醇与水的混合溶液中，水分子和乙醇分子之间易形成分子间氢键。(3)①SO的中心原子(S原子)价层电子对数＝4＋(6＋2－4×2)＝4，没有孤对电子，所以是正四面体结构。②等电子体是原子数相等，原子价层电子数之和相等的分子或离子，硫酸根离子中的原子数为5，价层电子数为32。(4)1 mol[Zn(NH3)4]Cl2中有4 mol配位键，4 mol氨分子中含有12 mol σ键，共有16 mol σ键。(5)①Zn的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2。②根据均摊法可知，在一个晶胞中，Zn原子数为8×＋6×＝4，S原子数为4，故该化合物的化学式为ZnS。③1个ZnS晶胞的质量是 g，晶胞的体积是 g÷a g·cm－3＝cm3。

【答案】　(1)sp3杂化

(2)水分子与乙醇分子之间能形成氢键

(3)①正四面体形　②CCl4或SiCl4等

(4)16NA或16×6.02×1023

(5)①1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2　②ZnS　③