高考化学二轮复习-选考大题专攻练(三)物质结构与性质(A)

选考大题专攻练(三)物质结构与性质(A)(满分75分,建议用时30分钟)大题强化练,练就慧眼和规范,占领高考制胜点!可能用到的相对原子质量:H-1C-12N-14O-16Na-23Mg-24Al-27Si-28S-32Cl-35.5Fe-56Cu-64As-75I-1271.(15分)原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序数为29。(1)氟原子基态的外围核外电子排布式为_。(2)在A、B、C三种元素中,第一电离能由小到大的顺序是_(用元素符号回答)。(3)元素B的简单气态氢化物的沸点_(“高于”“低于”)元素A的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是_。(4)由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-的结构式为_。(5)在元素A与E所形成的常见化合物中,A原子轨道的杂化类型为_。(6)由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为_。(7)FC在加热条件下容易转化为F2C,从原子结构的角度解释原因_ _。【解析】原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素,A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等,则A是碳元素;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同,C原子序数大于A,则C为氧元素;B原子序数大于A而小于C,则B是氮元素;E和C位于同一主族,且E的原子序数小于29,则C是硫元素;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素,原子序数小于S,则D是钠元素;F的原子序数为29,为铜元素。(1)F是铜元素,其原子核外有29个电子,根据构造原理知铜元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。(2)A、B、C分别是C、N、O,同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第A族、第A族元素第一电离能大于其相邻元素,所以电离能从小到大顺序是CON。(3)氨分子间含有氢键、甲烷中不含氢键,所以氨气熔、沸点高于甲烷。(4)等电子体原子个数相等、价电子数相等,由C、N、O形成的离子OCN-与CO2互为等电子体,根据二氧化碳结构式知OCN-的结构简式为NCO-。(5)在元素C与S所形成的常见化合物为CS2,其结构式为SCS,所以中心碳原子采用sp杂化。(6)由N、O、Na三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,该晶胞中氮原子个数=1+8=2、氧原子个数=2+16=4,钠原子个数=8=2,所以该晶胞中Na、N、O个数之比=224=112,则化学式为NaNO2。(7)在原子中电子层全满、半满和全空为稳定状态,Cu+外围电子3d10轨道全满稳定,Cu2+外围电子3d9轨道电子非全满和半满状态,不稳定,所以CuO在加热条件下容易转化为Cu2O。答案:(1)Ar3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)(2)CO冰(NH3)n,而平均每个分子含氢键数:冰中2个,(HF)n和(NH3)n只有1个,气化要克服的氢键的总键能是冰(HF)n(NH3)n。(5)晶胞中硅原子数目为4、碳原子数目为8+6=4,每个硅原子周围有4个碳原子,原子配位数与原子数目成反比,则碳原子配位数也是4,即碳原子周围与其距离最近的硅原子数目为4;以顶点碳原子研究,与之距离最近的碳原子位于面心上,每个顶点原子为8个晶胞共用,每个面为2个晶胞共用,与碳原子等距离最近的碳原子有=12个;作过1号硅原子的体对角线、2号碳原子的体对角线,相交于O点,与顶点碳原子形成如图所示:,其中B为2号碳原子,C为1号硅原子,1号硅原子与周围的4个碳原子形成正四面体,1号硅原子与顶点碳原子连线处于晶胞体对角线上,且距离为体对角线长度的,体对角线长度为apm,则OA=OB=apm,故OC=apm,则:(a)2+(a)2-2aacosAOB=a2,解得cosAOB=故(a)2+(a)2-2aa=BC2,解得BC=晶胞质量为4g,则晶体密度为4g(a10-10cm)3=gcm-3。答案:(1)3(2)3d84s2(3)sp2和sp25NA(4)单个氢键的键能是(HF)n冰(NH3)n,而平均每个分子含氢键数:冰中2个,(HF)n和(NH3)n只有1个,气化要克服的氢键的总键能是冰(HF)n(NH3)n(5)412a3.(15分)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。其中A元素原子的核外p电子数比s电子数少1。C是电负性最大的元素。D原子次外层电子数是最外层电子数2倍,E是第族中原子序数最小的元素。(1)写出基态碳原子的电子排布式_ _。(2)A、B两种元素的第一电离能由大到小的顺序为_ (用元素符号表示),原因是_ 。(3)已知DC4常温下为气体,则该物质的晶体类型是_,组成微粒的中心原子的轨道杂化类型为_,空间构型是_。(4)Cu2+容易与AH3形成配离子Cu(AH3)42+,但AC3不易与Cu2+形成配离子,其原因是_ _。(5)A、B两元素分别与D形成的共价键中,极性较强的是_。A、B两元素间能形成多种二元化合物,其中与A3-互为等电子体的物质的化学式为_ _。(6)已知E单质的晶胞如图所示,则晶体中E原子的配位数为_,一个E的晶胞质量为_。【解析】A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1,则A元素的核外电子排布为1s22s22p3,不可能为1s22s22p53s2,因此A为氮元素。C是电负性最大的元素,所以C是F,则B是O。D原子次外层电子数是最外层电子数2倍,则D为硅元素。E是第族中原子序数最小的元素,E为铁元素。(1)C为F,原子序数为9,基态原子的电子排布式为1s22s22p5。(2)氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态,所以第一电离能大于氧元素。(3)根据SiF4常温下为气体,该物质在固态时构成分子晶体,组成微粒的中心原子Si与4个F相连,没有孤电子对,采用sp3杂化,空间构型是正四面体形。(4)氨易于与Cu2+形成配离子,而NF3难与Cu2+形成配离子,由于电负性FNH,在NF3分子中,共用电子对偏向F,使得N上的孤电子对难与Cu2+形成配位键。(5)O的非金属性较强,吸引电子的能力大于N,极性较强的是SiO键,A、B两元素间能形成多种二元化合物,其中与互为等电子体的物质的化学式为N2O。(6)根据铁单质的晶胞示意图,晶胞为体心立方,体心的铁原子到8个顶点的距离相等且最短,铁原子的配位数为8,一个铁的晶胞中含有铁原子的数目为1+8=2,1 mol晶胞的质量为112 g,一个晶胞的质量为g。答案:(1)1s22s22p5(2)NO氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态(3)分子晶体sp3正四面体形(4)由于电负性FNH,在NF3分子中,共用电子对偏向F,使得N上的孤电子对难与Cu2+形成配位键(5)SiO键N2O(6)8g【加固训练】已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素。其中A是元素周期表中原子半径最小的元素,B原子最外层电子数是内层电子数的2倍。D、E为同主族元素,且E的原子序数是D的2倍。F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位。回答下列问题:(1)F元素价层电子排布式为_。(2)关于B2A2的下列说法中正确的是_A.B2A2中的所有原子都满足8电子结构B.每个B2A2分子中键和键数目比为11C.B2A2是由极性键和非极性键形成的非极性分子D.B2A2分子中的AB键属于ssp键(3)B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体,则满足上述条件的B和D形成的化合物的结构式为_。(4)C元素原子的第一电离能比B、D两元素原子的第一电离能都高的主要原因是_ _。(5)D的氢化物比E的氢化物沸点高,其主要原因是_;E的氢化物的价层电子对互斥模型为_,E原子的杂化方式为_ 。(6)F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式,即面心立方堆积和体心立方堆积,其晶胞的棱边长分别为acm、bcm,则F单质的这两种晶体密度之比为_,F原子的配位数之比为_。【解析】已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素。其中A是元素周期表中原子半径最小的元素,A为氢元素。B原子最外层电子数是内层电子数的2倍,B有2个电子层,最外层电子数为4,故B为碳元素。D、E为同主族元素,且E的原子序数为D的2倍,D为氧元素,E为硫元素。C为氮元素,F元素在地壳中含量位于金属元素的第二位,F为Fe元素。(1)Fe元素是26号元素,价层电子排布式为3d64s2。(2)B2A2为C2H2,分子中H原子不满足8电子结构,故A错误;含有2个碳氢键、1个碳碳三键,单键为键,三键中含有1个键、2个键,键与键之比为3:2,故B错误;碳氢键为极性键,碳碳三键是非极性键,为对称结构,属于非极性分子,故C正确;分子中C原子采取sp杂化,故C-H键为s-sp键,故D正确;故答案为CD。(3)B和D形成的一种三原子分子与C和D形成的一种化合物互为等电子体,则为CO2与N2O,CO2是直线型,其结构式为OCO。(4)N元素原子2p能级有3个电子,为半满稳定状态,能量较低,较稳定,失去第一个电子需要的能量比C、O多。(5)D的氢化物为H2O,分子之间有氢键,E的氢化物为H2S,分子之间没有氢键,H2O分子间存在氢键较H2S分子间的范德华力强,所以沸点高。在H2S分子中S原子成2个S-H键,含有2对孤电子对,价层电子对为4,价层电子对互斥理论模型为四面体型,S原子的杂化方式为sp3杂化。(6)面心立方晶胞边长为acm,体积V=a3cm3,含有Fe原子数目为8+6=4,故a3(面心)=4,体心立方晶胞边长为bcm,体积V=b3cm3,含有Fe原子数目为8+1=2,故b3(体心)=2,故(面心)(体心)=2b3a3;面心立方晶胞中每个Fe原子周围有12个Fe原子,体心立方晶胞中每个Fe原子周围有8个Fe原子,故Fe原子配位数之比为128=32。答案:(1)3d64s2(2)C D(3)OCO(4)氮原子最外层电子排布为2s22p3,2p3为半满,能量低较稳定,失去第一个电子需要的能量高于碳和氧(5)H2O分子间存在氢键较H2S分子间的范德华力强四面体sp3(6)2b3a3324.(15分)有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均不大于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子;C的核外没有成单电子,B、C两元素形成的化合物晶胞结构如下图所示;D的3p能级有1个单电子,且与B所在主族相邻;E元素在地壳中含量居第四位;则:(1)写出基态E原子的价电子排布式_。(2)A的最简单氢化物分子的空间构型为_,其中A原子的杂化类型是_。(3)B能形成两种常见的单质,其分子式分别为_ ,其沸点是同族元素氢化物中最高的原因是_ 。(4)A和D形成的化合物中,D显正化合价,试写出该化合物与水反应的方程式:_ _。(5)B、C两元素形成的化合物晶胞结构中,B原子是_堆积(填堆积模型);已知B和C形成的化合物晶体的密度为gcm-3,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=_cm。(用含、NA的计算式表示)【解析】有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均不大于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子,则A是N;E元素在地壳中含量居第四位,因此E是Fe;C的核外没有成单电子,B、C两元素形成化合物,则C最外层电子排布应为3s2,为镁元素。根据晶胞结构可知二者的化学式为BC或CB,B应该是O。D的3p能级有1个单电子,则D是Al或Cl,且与B所在主族相邻,因此D是Cl。(1)铁的原子序数是26,则基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。(2)A的最简单氢化物分子是氨气,其空间构型为三角锥形,其中氮原子含有一对孤对电子,则氮原子的杂化类型是sp3。(3)B能形成两种常见的单质,其分子式分别为O2、O3;其沸点是同族元素氢化物中最高的原因是水分子间存在氢键。(4)A和D形成的化合物中,D显正化合价,则该化合物的化学式为NCl3,该化合物与水反应的方程式为NCl3+3H2ONH3+3HClO或NCl3+3H2ONH4ClO+2HClO。(5)B、C两元素形成的化合物晶胞结构中,B原子是面心立方最密堆积;根据晶胞结构可知分子中含有4个Mg和4个O,则根据NA=4可知晶胞边长a=cm。答案:(1)3d64s2(2)三角锥形sp3(3)O2、O3水分子间存在氢键(4)NCl3+3H2ONH3+3HClO(或NCl3+3H2ONH4ClO+2HClO)(5)面心立方最密5.(15分).80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位。(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_ _,N2F2分子中氮原