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文档简介

1、1.钾和碘的相关化合物在化工材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)基态 K 原子中,核外电子的空间运动状态共 种,占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为。(2)K 和Cr 属于同一周期,且核外最外层电子构型相同。第一电离能比较:K(填“>”或“<”)Cr,金属键强度比较:K(填“>”或“<”)Cr。(3)I的立体构型的名称为,中心原子的杂化方式为。(4)HIO4 的酸性强于 HIO3,其为。图 Z16-1(5)KIO3 晶体是一种性能良好的非线性光学材料,晶胞如图 Z16-1 所示。晶胞的棱长为 a=0.446 nm,晶胞中 K、I、O 分别处于顶角、体心、面心

2、位置,K与 I 间的最短距离为nm,与 K 紧邻的 O 的个数为 常数的值为 6.02×1023,列式计算晶体的密度为(不必计算结果)g·cm-3。2.第 23 号元素钒在地壳中的含量大约为 0.009%,在过渡元素中仅次于 Fe、Ti、Mn、Zn,排第五位。(1)钒在周期表中的位置为,电子占据的最高能层的轨道形状为。(2)在地壳中含量最高的五种过渡金属元素 Fe、Ti、Mn、Zn、V 中,基态原子核外单电子数最多的是。(3)过渡金属可形成许多羰基配合物,即 CO 作为配体形成的配合物。CO 的等电子体有 N2、CN-、(任写一个)等。CO 作配体时,配位原子是 C 而不是

3、 O,其是。(4)过渡金属配合物常满足 18 电子规则,即中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于 18,如Fe(CO)5、Mn(CO)5-等都满足这个规则。下列钒配合物中,钒原子满足 18 电子规则的是。A.V(H2O)62+B.V(CN)64-C.V(CO)6-D.V(O2)43-化合物的熔点为138 ,其晶体类型为;已知该化合物满足18 电子规则,其配体“”中的大键可表示为。(5)VCl2(熔点 1027 )和 VBr2(熔点 827 )均为六方晶胞,结构如图 Z16-2 所示。图 Z16-2VCl2 和 VBr2 二者熔点有差异的是。设晶体中阴、阳离子半径分别为 r-和 r+,该

4、晶体的空间利用率为(用含 a、c、r+和 r-的式子表示)。3.C、O、Si、S、Fe 是重要的化学元素,在中学化学中对它们的单质和化合物的研究颇多。(1)C、O、Si 三种元素第一电离能由大到小的顺序是。(2)CS2 是重要的溶剂,CS2 中 C 原子的杂化方式为,其空间构型为。(3)基态 Fe 原子中,核外电子占据的最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。图 Z16-3(4)晶胞推导有助于我们理解晶体结构。将 NaCl 晶胞(如图 Z16-3)中的所有 Cl-去掉,并将 Na+全部换成 Si 原子,再间隔地在“小立方体”中心处各放置一个 Si 原子便了晶体 Si 的一个晶胞,

5、若再在每两个距离最近的 Si 原子中心连线的中点处增添一个 O 原子,便了 SiO2 晶胞。由此可推算 SiO2 晶胞中有 个 Si 原子, 个 O 原子。简述利用 NaCl 晶胞推导出 CsCl 晶胞的方法:。4.科学的进步离不开技术的。原子光谱、核磁共振、X 射线衍射、量子计算等技术的发展与应用都推进了结构的研究。如过渡元素原子结构、超结构、晶体结构研究等。(1)过渡元素Ni 原子的基态电子排布式为,Ni 的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是(填“吸收”或“发射”)光谱。图 Z16-4(2)胍 离子C(NH2可以与甲基磺酸根(CH3S)形成超晶体,其局部结构如图 Z16-4 所示。组

6、成该晶体的元素中第一电离能最大的是,其中 C 的杂化类型有。元素 C、N、S 的气态氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为,是。图 Z16-5(3)近年研究通过量子化学计算并了化合物 Na2He,经 X 射线衍射分析其晶胞结构如图 Z16-5 所示。晶胞中 Na 堆积形成(填形状)空隙,He 占据一半空隙,另一半由 e-占据。已知 Na2He 晶体不能导电,理由是。已知晶胞边长为 a nm,晶胞中 Na 的半径为 b nm,则 He 的半径为nm(列出计算式即可)。5.由 S、Cl 及 Fe、Co、Ni 等过渡元素组成的新型材料有着广泛的用途,回答下列问题:(1)钴元素基态原子的电子排布式为,P

7、、S、Cl 的第一电离能由大到小的顺序为。(2)SCl2中的中心原子杂化轨道类型是,该空间构型为。(3)Fe、Co、Ni 等过渡元素易与 CO 形成配合物,化学式遵循 18 电子规则: 中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于 18,如 Ni 与CO 形成的配合物的化学式为 Ni(CO)4,则 Fe 与 CO 形成的配合物的化学式为。Ni(CO)4 中键与键个数比为,已知: Ni(CO)4 的熔点为-19.3 ,沸点为 43 ,则Ni(CO)4 为晶体。(4)已知 NiO 的晶体结构如图 Z16-6(a)所示。图 Z16-6NiO 的晶体结构可描述为:氧原子位于面心和顶点,氧原子可形成正

8、八面体空隙和正四面体空隙,镍原子填充在氧原子形成的空隙中。则 NiO 晶体中镍原子填充在氧原子形成的体空隙中。已知 MgO 与 NiO 的晶体结构相似,其中 Mg2+和 Ni2+的离子半径分别为 66pm 和 69 pm。则熔点:MgO (填“>”“<”或“=”)NiO,理由是。一定温度下,NiO 晶体可以自发地分散并形成“单层”,可以认为 O2-作密置单层排列,Ni2+填充在 O2-形成的正三角形空隙中,如图 Z16-6(b),已知 O2-的半径为 a m,每平方米面积上分散的 NiO 的质量为g。(用 a、NA 表示)6.亚铁化钾(结构式如图 Z16-7 所示)属于欧盟批准使用

9、的食品添加剂。亚铁化钾不稳定,受热易分解:3K4Fe(CN)612KCN+Fe3C+2(CN)2+N2+C;K4Fe(CN)6+K2CO35KCN+KOCN+Fe+CO2。图 Z16-7(1)基态 Fe 原子的未成对电子数为;K4Fe(CN)6中 Fe2+与 CN-的中心原子形成的化学键类型为,提供孤电子对的成键原子是。(2)KOCN 中阴离子 OCN-的几何构型为,中心原子的杂化轨道类型为。O、C、N 的第一电离能从大到小的顺序为,电负性从大到小的顺序为。(3)(CN)2 的结构式为。图 Z16-8(4)KCN 的晶体结构如图 Z16-8 所示,已知晶胞参数a=0.648 nm。则 K+的配

10、位数为,紧邻的两个 K+的距离为cm,该晶体的密度为(列出计算式)g·cm-3。7.稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15 种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共 17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略。(1)钪(Sc)为 21 号元素,位于周期表的区,基态原子价电子排布图为。(2)离子化合物 Na3Sc(OH)6中,存在的化学键除离子键外还有。(3)Sm(钐)的单质与 1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2ISmI2+CH2CH2。ICH2CH2I 中碳原子杂化轨道类型为,1 mol CH2CH2 中

11、含有的键数目为。常温下 1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要是。(4)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与 CaF2 相似,晶胞中 Pr(镨)原子位于面心和顶点。则 PrO2(二氧化镨)的晶胞中有个氧原子。(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=516 pm。晶胞中 Ce(铈)原子的配位数为,列式表示 Ce(铈)单质的密度:g·cm-3(用 NA 表示伽常数的值,不必计算出结果)。8.铜和硫的化合物在化工、材料等领域具有广泛的用途。回答下列问题:(1)原子轨道是指电子在原子核外的,基态 S 原子的原子轨道数是 个。(2)基态 Cu 原子中,核外电子占据的原子轨道为球形的最

12、高能级的符号是,占据该能级的电子数为。(3)Cl、S、Se 在元素周期表中处于相邻的位置,其第一电离能的大小顺序为。图 Z16-9(4)图 Z16-9 是含元素 Cu、S 的有机物的结构。该有机化合物结构中含有的化学键类型是(填“共价键”“离子键”或“共价键、离子键”)、配位键,其中 1 个该有机物中配位键的数目为个,这些配位键中提供孤电子对的元素是。S 原子的杂化方式为、带*N 原子的杂化方式为。图 Z16-10(5)图 Z16-10 是 Cu-Au 合金的一种立方晶胞结构。已知该合金的密度为 d g·cm-3,常数的值为 NA,若Au 原子的半径为 bpm(1 pm=10-10

13、cm),则铜原子的半径为cm(写出计算表达式)。专题限时集训(十六)1.(1)10 球形 (2)< <(3)三角锥形 sp3 杂化(4)HIO4 中 I 的正电性更高, 导致 IOH 中 O 的电子更向 I 偏移,更容易电离出 H+,酸性更强(5)×0.446 或 0.386 12 (1)基态K 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p64s1,所以核外电子的空间运动状态共 10 种;核外电子占据的最高能层为N,K 原子最外层 4s 轨道电子云轮廓为球形。(2)由于 K 原子的半径比较大,第一电离能比较:K<Cr,金属键强度比较:K<Cr。(3)I

14、的中心碘原子的价层电子对数为 4,所以 I为四面体形,由于孤电子对的存在,其立体构型为三角锥形;中心原子采用 sp3 杂化。(4)HIO4 中 I 的正电性更高,导致 IOH 中 O 的电子更向 I 偏移,更容易电离出 H+,酸性更强,所以 HIO4 的酸性强于 HIO3。(5)由晶胞图可知,K 原子处于顶角,I 原子处于体心,二者的最近距离为立方体体对角线的一半,即×0.446 nm;由晶胞可知,与K 原子紧邻的氧原子在三个坐标平面中各有 4 个,所以共 12 个氧原子;由晶胞图可知,每个晶胞实际拥有:1 个 K 原子(8 个顶点),1 个碘原子(体心),3 个 O 原子(6 个面

15、心),化学式为 KIO3,一个晶胞的质量为g,一个晶胞的体积为(0.446×10-7)3cm3,根据=,得晶体的密度为g·cm-3。2.(1)第四周期第B 族 球形 (2)Mn(3)NO+或C 的电负性小于 O,对孤电子对吸引能力弱,给出电子对更容易(4)C 晶体(5)二者均为离子晶体,Cl-半径小于Br-半径,VCl2 中晶格能大于 VBr2,故VCl2 熔点高于 VBr2 ×100% (1)钒是第 23 号元素,在周期表中的位置为第四周期第B 族;电子占据的最高能层的轨道是 4s 轨道,形状为球形。(2)五种过渡金属元素 Fe、Ti、Mn、Zn、V 中,基态原

16、子核外单电子数分别为 4、2、5、0、3,最多的是 Mn。(3)等电子体指价电子数和原子数均相同的微粒,CO 的等电子体有 N2、CN-、NO+、;CO作配体时,配位原子是 C 而不是 O,其是 C 的电负性小于 O,对孤电子对吸引能力弱,给出电子对更容易。(4)V(H2O)62+中 V 原子满足 15 电子规则,V(CN)64-中 V 原子满足 21 电子规则,V(CO)6-中 V 原子满足 18 电子规则,V(O2)43-中 V 原子满足 16 电子规则。化合物的熔点为 138 ,低熔点,其晶体类型为晶体;已知该化合物满足 18 电子规则,其配体“”中的大键为 5 个碳原子共用 5 个电子

17、,可表示为。(5)二者均为离子晶体,Cl-半径小于 Br-半径,VCl2 中晶格能大于 VBr2,故 VCl2 熔点高于 VBr2;晶体中阴、阳离子半径分别为 r-和 r+,晶胞的体积为a2c,球的体积为,该晶体的空间利用率为×100%。3.(1)O>C>Si (2)sp 直线形 (3)N 球形(4)8 16 将 NaCl 晶胞中面心上的 Na+和棱边上的 Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+(或其他合理) (1)同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,同一主族元素从上到下,原子半径增加,第一电离能逐渐变小,所以元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>

18、;Si 。(2)CS2中碳原子的价层电子对数是 2,所以碳原子采用 sp 杂化,该空间构型为直线形。(3)基态 Fe 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以核外电子占据的最高能层符号为 N;Fe 原子最外层4s 轨道电子云轮廓图形状为球形。(4)由晶胞图可知,8 个 Si 位于顶角,6 个 Si位于面心,则可得出Si 原子个数为 ×8+ ×6+4=8,每两个距离最近的Si 原子中心连线的中点处增添一个O 原子,则 Si、O 原子的个数比为 12,O 原子个数为 16。利用 NaCl 晶胞推导出 CsCl 晶胞的方法:将 NaCl 晶胞中面心上的

19、Na+和棱边上的 Cl-全部去掉,将顶角上的 Na+替换为 Cs+。4.(1)Ar3d84s2(或 1s22s22p63s23p63d84s2) 吸收(2)N sp2、sp3NH3>H2S>CH4 CH4 为非极性,NH3、H2S 均为极性,且 NH3 能与水形成氢键a-b(3)立方体移动的离子和电子 (1)Ni 的原子序数为 28,根据能量最低写出电子排布式为Ar3d84s2 或 1s22s22p63s23p63d84s2。(2)组成该晶体的元素有 C、H、N、O、S,O、S 属于同一主族元素,同一主族元素的第一电离能从上而下依次减小,故 O>S;C、N、O 属于同一周期元

20、素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第A 族的大于第A 族的,所以第一电离能大小顺序是 N>O>C,故第一电离能最大的是 N。该晶体甲基中的碳为 sp3 杂化,C(NH2中的 C 为 sp2 杂化。元素 C、N、S 的气态氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为 NH3>H2S>CH4,是 CH4 为非极性,NH3、H2S 均为极性,且 NH3 能与水之间形成氢键。(3)由图可知,晶胞中 Na 堆积形成立方体空隙,He 占据一半空隙,另一半由 e-占据。Na2He 晶体中移动的离子和电子,因此不能导电。已知晶胞边长为 a nm,Na 与

21、 He 原子之间的最短距离a nm,晶胞中 Na 的半径为 b nm,则 He 的半径为为nm。5.(1)1s22s22p63s23p63d74s2 或Ar3d74s2 Cl>P>S(2)sp3 V 形(3)Fe(CO)5 11(4)正八面> Mg2+半径比 Ni2+小, MgO 的晶格能比 NiO 大 (1)钴元素是第 27 号元素,位于第四周期第族,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2 或Ar3d74s2;同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,P 元素原子的 3p 轨道为半充满结构,第一电离能较高,高于 S 元素而低于Cl 元素,故第一电离

22、能大小顺序为 Cl>P>S。(2)SCl2 中 S 原子杂化轨道数为 4,采取 sp3 杂化方式,该空间构型为 V 形。(3)CO 作配体时可提供的电子数为2,Fe 的价电子排布式是3d64s2,一共有8 个价电子,遵循18 电子规则,则Fe 与CO形成的配合物的化学式为 Fe(CO)5。每个 CO内含有 1 个键和 2 个键,而每个CO同时又通过 1 个配位键与Ni 原子连接,所以键和键个数之比为11。Ni(CO)4 的熔沸点较低,所以该物质是晶体。(4)由图可知,氧原子形成的正四面体空隙中不含镍原子,形成的正八面体空隙中含有一个镍原子,则该晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体

23、空隙中。晶体结构相似时,离子半径越小离子键强度越高,Mg2+半径比 Ni2+小,MgO 的晶格能比 NiO 大,故熔点MgO>NiO。图中的“单层”可以如图画出一维重复单元:重复单元呈平行四边形,由相邻四个O 原子中心的连线组成,每个重复单元包含 1个 O 原子和 1 个 Ni 原子,NiO 相对质量为 75。重复单元所占的平行四边形面积:S=2a×a=2a2 m2,则 1 平方米上该晶体的质量为g,即g。6.(1)4 配位键 C(2)直线形 sp N>O>C O>N>C(3)NCCN(4)6 4.58×10-8 (1)26 号元素,基态 Fe

24、 原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d 中有 4 个未成对电子;K4Fe(CN)6中 Fe2+与 CN-的中心原子形成的化学键为配位键,提供孤电子对的成键原子是 C。(2)KOCN 中阴离子OCN-与CO2 互为等电子体,结构相似,几何构型为直线形,中心原子的杂化轨道类型为 sp 杂化;同一周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第A族、第A 族元素的第一电离能大于相邻元素,O、C、N 的第一电离能从大到小的顺序为 N>O>C;一般元素的非金属性越强,电负性数值越大,电负性从大到小的顺序为 O>N>C。(3)为直线形,因 C 形成 4

25、 个化学键、N 形成 3 个化学键,则其结构式为 NCCN。(4)KCN 的晶胞中含 CN-数目为 12× +1=4,含 K+数目为 8× +6× =4,晶体中 K+周围紧邻的 CN-数为 6,即晶体中 K+的配位数为 6;紧邻的两个 K+的距离为面对角线的一半=0.648 nm×4.58×10-8 cm;晶胞的体积为(0.648×10-7)3 cm3,NA 个晶胞的质量为4×(39+12+14) g=(4×65) g,则 KCN 晶体的密度为g·cm-3。7.(1)d(2)共价键和配位键(3)sp3 3

26、.01×1024 或 5NA 1,2-二碘乙烷的相对质量较大,间作用力较强,沸点相对较高(4)8 (5)12 (1)钪为 21 号元素,核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d14s2,则钪元素位于周期表的 d 区,基态原子价电子排布图为。(3)在 ICH2CH2I中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为 sp3;1 个 CH2CH2 分子中含有 5 个键,故 1 mol CH2CH2 中含有的键数目为 5NA;由于 1,2-二碘乙烷的相对质量较大,间作用力较强,沸点相对较高,所以常温下 1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体。(4)在晶胞中,Y 为镨原子,X 为氧原子,可以看到氧原子在晶胞的内部,故此晶胞中应有 8 个氧原子。(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子

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