高考化学总复习第十一单元综合训练教案新人教版.docx

综 合 训 练1.碳族元素(C、Si、Ge、Sn、Pb)的单质及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。回答下列问题:(1)基态Sn原子中,核外电子占据的最高能级符号为,该能级具有的原子轨道数为。(2)Ge单晶具有晶体硅型结构,Ge单晶的晶体类型为。Ge与同周期的 As、Se相比较,第一电离能由大到小的顺序是。(3)资料表明,二氧化三碳(C3O2)是金星大气的主要成分之一,其分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。C3O2中碳原子的杂化方式为,分子中键与键的个数之比为。(4)碳化硅的晶体结构类似于金刚石(如图所示),1个碳化硅晶胞净占个碳原子;二氧化硅晶体中最小环上的原子个数之比为。(5)石墨可作润滑剂,其主要原因是。(6)晶体硅的结构类似于金刚石,已知距离最近的两个硅原子之间的距离为a cm,则硅晶体的密度为gcm-3(用含有a的代数式表示,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。解析(1)Sn是第五周期A元素,则基态Sn原子中,核外电子占据的最高能级符号为5p,该能级具有的原子轨道数为3。(2)Ge单晶具有晶体硅型结构,因此Ge单晶的晶体类型为原子晶体。同周期自左向右第一电离能逐渐增大,但由于As的5p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,因此Ge与同周期的 As、Se相比较,第一电离能由大到小的顺序是AsSeGe。(3)分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构,则碳原子的杂化方式为sp,双键由1个键与1个键组成,因此分子中键与键的个数之比为11。(4)根据碳化硅的晶体结构可判断1个碳化硅晶胞净占818+612=4个碳原子;二氧化硅晶体中最小的环有12个原子,由于每个硅原子被12个环所共有,因此每个环只占有该硅原子的112,因为每个最小环上有6个硅原子,所以每个最小环平均拥有的硅原子数为6112=0.5个,又因为SiO2晶体是由硅原子和氧原子按12的比例组成的,因此每个最小环平均拥有的氧原子的数目为0.52=1个,所以二氧化硅晶体中最小环上的原子个数之比为21。(5)由于石墨晶体具有片层结构,片层之间靠微弱的范德华力结合,可以滑动,所以石墨可作润滑剂。(6)晶胞中Si个数=818+612+4=8,故晶胞质量为828NA g,硅晶体的密度为 gcm-3,则晶胞棱长=3224NA cm,则晶胞对角线长度为33224NA cm,故最近的两个硅原子之间的距离为1433224NA cm=a cm,解得=2132a3NA gcm-3。答案(1)5p;3(2)原子晶体;AsSeGe(3)sp;11(4)4;21(5)石墨晶体具有片层结构,片层之间靠微弱的范德华力结合,可以滑动(6)2132a3NA2.铁、钴、镍等金属单质及化合物的应用广泛。(1)LiFePO4是锂离子电池材料,请写出Fe2+的外围电子排布图:,其中PO43-的立体构型是。(2)化合物“钴酞菁”能显著提升二次电池的充放电效率,图1是改性“氨基钴酞菁”分子的结构图。写出氨基钴酞菁中N原子的杂化轨道类型:。写出一种与NH2-互为等电子体的中性分子的结构式:。将“钴酞菁”改性为“氨基钴酞菁”后,能使其水溶性得到有效改善,请简述其原因:。(3)1 mol Co(NO2)63-中所含的键数目是。K3Co(NO2)6中四种元素的第一电离能由大到小的顺序是。 (4)Sr和Ca为同族金属元素,SrCO3比CaCO3分解温度更高,请简述其原因:。(5)图2所示为NiO晶体的晶胞示意图:该晶胞中阴、阳离子总数是。在NiO晶体中Ni2+的半径为a pm,O2-的半径为b pm,假设它们在晶体中是紧密接触的,则在NiO晶体中原子的空间利用率为。(用含字母a、b的计算式表达)解析(1)铁的原子序数是26,则Fe2+的价层电子排布图为3d。其中PO43-中P的价层电子对数为4,且不存在孤电子对,所以立体构型是正四面体形。(2)氨基钴酞菁中N 原子既能形成双键,也能形成单键,则N原子杂化轨道类型为sp2、sp3。原子数和价电子数分别都相等的是等电子体,则与氨基阴离子NH2-互为等电子体的中性分子为 H2O或H2S等。将“钴酞菁”改性为“氨基钴酞菁”后,由于引入的氨基上的H原子可与水分子形成氢键,所以能使其水溶性得到有效改善。(3)单键都是键,双键中含有1个键,则1 mol Co(NO2)63-中所含的键数目是 18NA。非金属性越强,第一电离能越大,氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则K3Co(NO2)6中四种元素的第一电离能由大到小的顺序是NOCoK。(4)该晶胞中氧离子个数为818+612=4,镍离子个数为1214+1=4,因此占有阴阳离子总数是8。晶胞中共含有4个Ni2+和4个O2-,体积为43(a3+b3) cm34,晶胞的边长为(2a+2b) cm,晶胞体积为(2a+2b)3 cm3,氯化钠晶体中离子的空间利用率为43(a3+b3)4(2a+2b)3=23a3+b3(a+b)3100%。答案(1)3d;正四面体形(2)sp2、sp3(或)引入的氨基上的H原子可与水分子形成氢键(3)18NA;NOCoK(4)钙离子的半径比锶离子小,产物中CaO的晶格能大于SrO的晶格能,CaO相对稳定,更易结合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子分解为CO2,故碳酸钙更易分解(5)823(a3+b3)(a+b)3100%3.氮和磷元素的单质和化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛,请回答下列问题:(1)科学家合成了一种阳离子为“N5n+”,其结构是对称的,5个N排成“V”形,每个N原子都达到8电子稳定结构,且含有2个氮氮三键;此后又合成了一种含有“N5n+”化学式为“N8”的离子晶体,其电子式为,其中的阴离子的空间构型为。 (2)2001年德国专家从硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质,经测定,该物质易溶于水,在水中以SO42-和N4H44+两种离子的形式存在。N4H44+极易被植物根系吸收,但它遇到碱时会生成类似白磷的N4分子,不能被植物吸收。1个N4H44+中含有个键。(3)氨(NH3)和膦(PH3)是两种三角锥形气态氢化物,其键角分别为107和93.6,试分析PH3的键角小于NH3的原因:。(4)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图1所示。P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为。每个P4S3分子中含孤电子对的数目为。(5)某种磁性氮化铁的晶胞结构如图2所示,该化合物的化学式为。若晶胞底边长为a nm,高为c nm,则这种磁性氮化铁的晶体密度为(用含a、c和NA的式子表示)gcm-3。解析(1)N5结构是对称的,5个N排成V形,5个N结合后都达到8电子结构,且含有2个键,满足条件的结构为,故“N5”带一个单位正电荷。因此化学式为“N8”的离子晶体是由N5+和N3-形成的,电子式为NNNNN+NNN-。其中的阴离子和CO2互为等电子体,则其空间构型为直线形。(2)N4与白磷的结构类似为三角锥形,因此N4H44+的结构式为,所以1个N4H44+中含有10个键。 (3)由于N的电负性强于P,对成键电子对的吸引能力更强,成键电子对离中心原子更近,成键电子对之间距离更小,排斥力更大致使键角更大,因而PH3的键角小于NH3。(4)P4S3分子中硫原子的价层电子对数是4,含有2对孤电子对,杂化轨道类型为sp3。分子中每个P含有1对孤对电子,每个S含有2对孤电子对,则每个P4S3分子中含孤电子对的数为41+32=10。(5)根据均摊法在氮化铁晶胞中,含有N原子数为2,Fe原子数为212+1216+3=6,所以氮化铁的化学式Fe3N;若晶胞底边长为a nm,高为c nm,则晶胞的体积是332a2c nm3,所以这种磁性氮化铁的晶体密度为364NA332a2c10-21gcm-3=72839a2cNA1021 gcm-3。答案(1)NNNNN+NNN-直线形(2)10(3)N的电负性强于P,对成键电子对吸引能力更强,成键电子对离中心原子更近,成键电子对之间距离更小,排斥力更大致使键角更大,因而PH3的键角小于NH3(或氮原子电负性强于磷原子,PH3中P周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度, 故PH3的键角小于NH3)(4)sp310(5) Fe3N;72839a2cNA10214.已知:A、B、C、D四种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;D是第四周期未成对电子最多的元素。试回答下列有关问题:(1)写出D元素价电子的电子排布式:。(2)D可形成化合物D(H2O)6(NO3)3。D(H2O)6(NO3)3中阴离子的立体构型是。NO3-中心原子的杂化轨道类型为。在D(H2O)63+中D3+与H2O之间形成的化学键称为,1 mol D(H2O)63+ 中含有的键有mol。(3)已知B、C两种元素形成的化合物通常有两种。这两种化合物中(填化学式)为非极性分子。另一种物质的电子式为。(4)由A、C两元素形成的化合物组成的晶体中,阴、阳离子都具有球形对称结构,它们都可以看作刚性圆球,并彼此“相切”。如图所示为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 gcm-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与的式子表达)。答案(1)3d54s1(2)平面三角形;sp2杂化配位键;18(3)PCl5;ClPClCl(4)6;正八面体形;2-243234NA5.钛(Ti)和锆(Zr)是同一副族的相邻元素,它们的化合物在生产、生活中有着广泛的用途。回答下列有关问题:(1)钛和锆的价层电子结构相同,请画出基态锆原子的价电子排布图:。(2)四氯化锆的沸点为331 ,能溶于水;而二氧化锆的沸点为4300 ,难溶于水。推测四氧化锆属于晶体。(3)人们经常利用过氧化氢作钛元素的定性检验试剂:向TiOSO4溶液中加入H2O2可以生成橙黄色的较稳定的TiO(H2O2)2+。在该配合离子中,作为配体的H2O2分子中氧原子的杂化轨道类型为。S2Cl2的分子结构与H2O2相似,它们均为(填“极性”或“非极性”)分子。H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2的主要原因是。上述物质中H、O、S、Cl四种元素电负性由大到小的顺序为。(4)已知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心,ZrO2晶胞中Zr4+位于O2-所构成的立方体的体心,请根据给出的TiO2晶体和ZrO2晶体的晶胞结构图回答下列问题:根据晶胞图分析,TiO2晶体中O2-的配位数是。TiO2晶体和ZrO2晶体是两种不同类型的晶体结构,决定它们晶体结构不同的重要原因是。已知二氧化锆晶胞的密度为 gcm-3,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中B、D两原子核间的距离为pm。答案(1)4d5s(2)分子(3)sp3极性它们都是分子晶体,H2O2分子可以形成分子间氢键,而S2Cl2分子间只有范德华力,因此H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2OClSH(4)3晶体中Zr4+的半径大于Ti4+的半径,正、负离子的半径比不同343492NA10136.五种常见元素的结构或性质信息如下表:元素结构或性质X基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等Y基态原子的M层p轨道电子数是s轨道电子数的2倍Z短周期元素中,最高价氧化物对应水化物的酸性最强Q基态原子的M能层上有4个未成对电子RM能层各能级轨道均为全充满状态,最外能层只有1个电子请回答下列问题:(1)基态Q原子的核外电子排布式为;基态R2+的外围电子轨道表示式为。(2)X、Y、Z的电负性由大到小的顺序是。(3)Y的氢化物是(填“极性”或“非极性”)分子,其分子的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。(4)Q3+可与SCN-形成Q(SCN)63-,Q3+与SCN-之间形成的化学键为。(5)已知基态M原子的外围电子排布式为3d84s2,R与M形成合金的立方晶胞结构如图所示。R、M原子形成合金的化学式为。若M(R)=a gmol-1,M(M)=b gmol-1,合金的密度为 gcm-3,则晶胞参数为cm(设NA为阿伏加德罗常数的值)。答案(1)3d64s2;3d(2)OClS(3)极性;V形;sp3(4)配位键(5)Cu3Ni(或NiCu3)33a+bNA7.氢能是一种重要的清洁能源,新型储氢材料的研制是开发利用氢能的重要环节。(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4在一定条件下反应制得。基态Ti3+中,电子占据的最高能层符号为,该能层含有的原子轨道数为。基态B原子的核外电子排布式为。LiBH4是由Li+和BH4-构成,其中B原子的轨道杂化类型是,BH4-的空间构型是(用文字描述),LiBH4中存在的作用力有(填字母)。A.离子键B.共价键C.配位键D.金属键(2)Ca与C60生成的Ca32C60能吸附大量H2分子。C60晶体易溶于苯、CS2,C60是(填“极性”或“非极性”)分子。已知金刚石中键的键长为154.45 pm,C60中键的键长为145 pm和140 pm,但C60的熔点低于金刚石,请结合相关知识阐述原因:。(3)LiH和NaH是两种具有良好发展前景的储氢材料。在LiH中,离子半径:Li+(填“”或“”)H-。NaH晶胞结构如图所示,已知NaH晶体的晶胞参数为a pm,Na+的半径为b pm,则H-的半径为p