专题05 物质结构

2019年高考冲刺化学大题百题精练专题五物质结构1．太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位，单晶硅太阳能电池片在加工时，一般掺杂微量的铜、钴、硼、镓、硒等。回答下列问题：（1）基态二价铜离子的电子排布式 ，已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从核外电子排布角度解释 。（2）铜的某种氧化物晶胞如图，该晶胞中阴离子的个数为 。（3） 铜与（SC©反应生成Cu（SCN）2,1mol（SCN）2中含有n键的数目为 ，HSCN结构有两种，硫氰酸（H—S—C三N）的沸点低于异硫氰酸（H—N=C=S）的原因是 。（4）BF3能与NH3反应生成BF3・NH3。B与N之间形成配位键，氮原子提供 ，在BF3・NH3中B原子的杂化方式为 。（6）六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似,⑸Co的一种氧化物CoO2晶体的层状结构如图所示（小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元不能描述CoO2的化学组成是（填字母代号）（6）六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似,层间相互作用力为。六方氮化硼在高温高压层间相互作用力为下，可以转化为立方氮化硼，其结构、硬度与金刚石相似，其晶胞如图，晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼的密度是 g・cm—（只列算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。【答案】1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 亚铜离子价电子排布式为3d10,核外电子处于稳定的全充满状态4 4NA或2.408x1024 异硫氰酸分子间可形成氢键，所以熔沸点较高 孤对电子 sp3 D4x25分子间作用力或范德华力 "厂

解析】分析】Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，Cu原子失去一个4s电子、一个3d电子生成二价铜离子，根据构造原理书写二价铜离子的电子排布式；原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定(2)利用均摊法可确定晶胞中氧离子的数目；(SCNb结构式为N三C-S-S-C三N，据此判断n键数；硼元素具有缺电子性，NH3中的N上含有孤电子对；在BF3・NH3中B原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论确定B原子的杂化方式；CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1：2,结合均摊法计算判断；六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，石墨晶体层间为分子间作用力(或范德华力)，层内为共价键，立方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，二者结构相似，根据晶胞结构计算。详解】Cu是29号元素，其原子核外有29个电子，Cu原子失去一个4s电子、一个3d电子生成二价铜离子，根据构造原理，二价铜离子的电子排布式为Is22s22p63s23p63d9；原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定，二价铜离子价电子排布式为3d9、亚铜离子价电子排布式为3d10，亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态，所以较稳定，故答案为：Is22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；亚铜离子价电子排布式为3dio,亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态;111(2)根据均摊法可知，晶胞中氧离子的数目为8/+2/+4/+1=4，故答案为:4；(3(3)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,(SCNb分子中硫原子形成两个共用电子对、C原子形成四个共用电子对、N原子形成三个共用电子对，(SCN)2结构式为N三C-S-S-C三N，每个分子中含有4个n键，则lmol(SCN)2中含有n键的数目为4NA；能形成分子间氢键的物质熔沸点较高，异硫氰酸(H—N=C=S)分子间可形成氢键，而硫氰酸(H—S—C三N)不能形成分子间氢键，所以异硫氰酸熔沸点高于硫氰酸，故答案为：4Na；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，所以异硫氰酸熔沸点较高；硼元素具有缺电子性，其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3・NH3.在BF3・NH3中B原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论，B原子的杂化方式为sp3,B与N之间形成配位键，N原子含有孤电子对，所以氮原子提供孤电子对，故答案为：孤电子对；sp3；CoO2的重复结构单元示意图中Co、O原子数目之比应为1:2，由图像可知：A中Co、O原子11数目之比为1：4(=1：2，符合；B中Co、O原子数目之比为(1+4丁)：4=1：2，符合；C中Co、O111原子数目之比为4/:4/=1：2,符合；D中Co、O原子数目之比为1：4/=1：1,不符合；故答案为：D;6)六方氮化硼晶体结构与石墨晶体相似，石墨晶体层间为分子间作用力(或范德华力)，层内为共价键；立方氮化硼的结构和硬度都与金刚石相似，二者结构相似，根据晶胞结构，1个晶胞中含有4个N118小+6加=4个B,不妨取lmol这样的晶胞，即有NA个这样的晶胞，1个晶胞的体积为m4x(14+11)V=a3cm3=(361.5xlO-i0)3cm3，则立方氮化硼的密度是尸入!'='丿x,「用1门x1() ，g/cm3，故答案为:4x25分子间作用力(或范德华力)；,llr含第VA族的磷、砷(As)等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：基态P原子的核外电子排布式为 ，有 个未成对电子。常温下PCl5是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图甲所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至148熔化，形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与CC14、SF6互为等电子体，则A为，其中心原子杂化轨道类型为，B为。PO43-的空间构型为—，其等电子体有—(请写出一种)。砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管(LED)照明，是节能减排的有效举措。已知砷化镓的晶胞结构如图乙，品胞参数a=565pm。砷化镓的化学式为 ，镓原子的配位数为 。砷化镓的晶胞密度= g/cm3(列式并计算，精确到小数点后两位)，m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为 pm(列式表示)。【答案】1s22s22p63s23p3 3 sp3 "正四面体 SO42- GaAs4 (7°+75)X4 必胪“常56"6.02xl023x(565xlO10)3 4解析】分析】根据构造原理，按照电子排布顺序(Is2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f.……)进行电子排布，再画出电子排布图分析未成对电子；PC15晶体中含有两种微粒，熔融能导电，说明这两种微粒是阴阳离子，再根据A、B两种微粒分另IJ与cci4、sf6互为等电子体，分析作答；PO43-的孤电子对为(5-8+3)/2=0，成键电子对为4,据此分析构型；原子数为5,价电子数为32，据此找等电子体；①利用均摊法计算：黑球4个全部在晶胞内，白球位于晶胞顶点和面心，配位数通过观察晶胞分析；②砷化镓的晶胞含4个CaAs，先计算4个CaAs的质量(70+75)x4g/NA，再晶胞的体积为a3=(565x10®3I=-cm3,最后通过 '求算。详解】(1)根据构造原理，基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，电子排布图为:有3个未成对电子。答案：1s22s2有3个未成对电子。答案：1s22s22p63s23p3；3；Is2s2p3S3p常温下PCl5是一种白色晶体，由A、B两种微粒构成。将其加热至148°C熔化，形成一种能导电的熔体，这说明形成的是分子晶体。已知A、B两种微粒分别与CC14、SF6互为等电子体，由于原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则A为PCl4+，P原子的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,因此其中心原子杂化轨道类型为sp3,B为PCl6-。答案：PCI，；；sp3；PCI。PO43-的中心原子P的价层电子对数是4,由于孤对电子对数为0,该离子的空间构型为正四面体形，其等电子体有so42-、CCl4。答案：正四面体；so42-；①晶胞中黑球位于晶胞内，数目为4,白球位于晶胞顶点和面心，数目为8x1/8+6x1/2=4,原子数目为1：1,则砷化镓的化学式为CaAs；镓原子位于顶点，被8个晶胞共有，而4个As原子平均分布在晶胞体心，即镓原子距离最近的As原子数目为4,即配位数为4；②砷化镓的晶胞含4个CaAs，则1mol晶胞的质量为(70+75)x4g,晶胞的体积为a3=(565x10-10)3cm3,1mol晶胞的体积为6.02x1023x(565x10-10)3cm3,则晶胞的密度为(70+75)x4g/[6.02x1023x(565x10-10)3cm3=5.34g/cm3；m位置As原子与n位置Ga原子之间的距离为晶体对角线的1/4,则距离为1/4x*x565

*565 松•右^3x565pm= pm。答案： 【点睛】确定晶胞中原(离)子数目及晶体化学式，对于平行六面体晶胞而言，用均摊法计算的依据是：①处于顶点的微粒，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有1/8属于该晶胞；②处于棱上的微粒，同时为4个晶胞所共享，每个微粒有1/4属于该晶胞；③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有1/2属于该晶胞；④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞。对于六方晶胞而言，用均摊法计算的依据是：①处于顶点的微粒，同时为6个晶胞所共享，每个微粒有1/6属于该晶胞；②处于竖直棱上的微粒，同时为3个晶胞所共享，每个微粒有1/3属于该晶胞；处于底面棱上的微粒，则同时为4个晶胞所共享，每个微粒有1/4属于该晶胞；③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有1/2属于该晶胞；④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞。铁触媒是重要的催化剂，铁触媒在500°C左右时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在500€左右进行的重要原因之一。CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe+5CO===Fe(CO)5；在溶液中除去CO的化学方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3+CO+NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。请回答下列问题：TOC\o"1-5"\h\z基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar] ；C、N、O的电负性由大到小的顺序为 。Cu2+在水中呈现蓝色是因为形成了四水合铜(II)离子，其化学式为 ；配合物[Cu(nh3)2]oocch3中，铜显—价，碳原子的杂化轨道类型 ，nh3价电子对互斥理论模型是 。用[Cu(NH3)2]OOCCH3溶液除去CO的反应中，肯定有 (填字母)形成。A.离子键 B.配位键 C.非极性键 D.。键Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是 。单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为 ，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为 (写出已化简的比例式即可)。(两种堆积中最邻近的铁原子的核间距相等)【答案】【答案】3d64s2 0>N>C2:1祷:3弟[Cu(H2O)4]2+ +1 sp2、sp3杂化 四面体BD分子晶体解析】

分析】铁是26号元素，根据能量最低原理书写基态Fe原子的核外电子排布式；同周期元素从左到右电负性逐渐增大；Cu2+在水中与4个H2O分子通过配位键形成配离子；根据化合价代数和等于0计算[Cu(NH3)2]OOCCH3中铜的化合价，[Cu(NH3)2]OOCCH3中有1个单键碳、1个双键碳；NH3中N原子5+3 =4的价电子对数是；' ;用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有配位键和o键生成；Fe(CO)5常温下为黄色油状液体，说明熔点低；_M根据均摊原则计算面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数比，根据 亦X计算面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度比；详解】铁是26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式是[Ar]3d64s2；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，C、N、O的电负性由大到小的顺序为O>N>C；Cu2+在水中与4个H2O分子通过配位键形成配离子，其化学式为[Cu(H2O)4]2+；配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中醋酸根离子(CH3COO-)显-1价,nh3分子整体为0价，根据化合价代数和等于0,可知铜显+1价,[Cu(NH3)2]OOCCH3中有1个单键碳、1个双键碳，碳原子的杂化轨道类型是sp2、sp3,5+3 =4NH3中N原子的价电子对数是' ，NH3价电子对互斥理论模型是四面体。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有Cu原子和N、C原子之间的配位键且也是o键生成，故选BD；Fe(CO)5常温下为黄色油状液体，说明熔点低，Fe(CO)5属于分子晶体；11.8x—+6x—二4根据均摊原则，面心立方晶胞中铁原子数是 2 、体心立方晶胞中实际含有的铁原8启+1二子数是H:个数比是2:1，设铁原子半径是rcm，面心立方晶胞的边长是'弟厂、体心立方晶胞的边长是护，根据:个数比是2:1，设铁原子半径是rcm，面心立方晶胞的边长是'弟厂、体心立方晶胞的边长是护，根据=4*:3不。点睛】本题考查晶胞计算，侧重考查学生分析计算及空间想象能力，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、元素周期律等知识点，难点是晶胞计算，注意Fe晶胞面心立方和体心立方区别，关键会正确计算两种晶胞体积。铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。TOC\o"1-5"\h\zFe2+基态核外电子占据最高能级的符号 ,Fe2+比Mn2+还原性强的原因 。丙酮(沖：,)分子中碳原子轨道的杂化类型 。乙醇的沸点高于丙酮，这是因为C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 。写出两种阴离子与N2互为等电子体的常见物质的化学 。某FeN的晶胞如图所示，若该晶体的密度是pg・ci3i,贝V两个最近的Fe原子间的距离为xy cm。(阿伏加德罗常数用NA表示)Fe.vNvFe.vNv晶胞结构示意图(6)Cu可以完全替代图晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe()CuN。则Cu替(x-n)ny代a位置Fe型产物的化学式为 。【答案】3d 基态Fe2+3d能级有6个电子，易失去一个电子形成3d5半充满的相对稳定结构，而基态Mn2+价电子为3d5，相对难以失去电子，故Mn2+价电子为3d5，相对难以失去电子，故Mn2+还原性弱于Fe2+sp2和sp3乙醇分子间存在氢键C<O<NCaC2NaCNFe3CuN解析】分析】根据核外电子排布规律分析微粒的稳定性及第一电离能大小；根据化学键类型分析轨道杂化类型；根据等电子体原理分析解答；根据晶胞结构进行相关计算。详解】(l)Fe的原子序数为26，Fe2+基态核外电子数为24，核外电子占据最高能级的符号是3d，基态Fe2+3d能级有6个电子，易失去一个电子形成3d5半充满的相对稳定结构，而基态Mn2+价电子为3d5，相对难以失去电子，故Mn2+还原性弱于Fe2+；丙酮分子中碳原子，全部形成单键的轨道的杂化类型是sp3，含有碳氧双键的碳原子轨道杂化类型为sp2；乙醇中含有羟基，乙醇分子间可以形成氢键，所以乙醇的沸点高于丙酮；原子半径越大，越容易失电子，第一电离能越小，又因为N原子的外围电子排布为2s22p3,p轨道为半满更稳定结构，所以C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序CvOvN；根据等电子体概念分析得：CaC2,NaCN；如图所示晶胞中铁原子数目为8xl/8+6xl/2=4,氮原子数目为1,则晶胞的质量为：56x4+14_238 f238Na尤4,贝9晶胞的棱长为，根据晶胞结构知最近的Fe原子间的距离为对角线的一半,(6)由图可知，Cu替代a位置的Fe时，则Cu位于顶点，N(Cu)=8x1/8=1,Fe位于面心，N(Fe)=6x1/2=3,N位于体心，则只有1个N,其化学式为Fe3CuN，故答案为：Fe3CuN。【点睛】把握电子排布规律、第一电离能比较、杂化类型及化学键的关系、均摊法计算晶胞结构为解答的关键5．铜及其化合物在人们的日常生活中有着广泛的用途。回答下列问题：⑴铜或铜盐的焰色反应为绿色，该光谱是 (填“吸收光谱”或“发射光谱”)。⑵基态Cu原子中，核外电子占据的最低能层符号是 ，其价电子层的电子排布式为 ,Cu与Ag均属于IB族，熔点：Cu Ag(填“>，或“<”)。⑶[Cu(NH3)4]SO4中阴离子的立体构型是 ；中心原子的轨道杂化类型为 ，[Cu(NH3)4]SO4中Cu2+与NH3之间形成的化学键称为 。⑷用Cu作催化剂可以氧化乙醇生成乙醛，乙醛再被氧化成乙酸，等物质的量的乙醛与乙酸中g键的数目比为 。⑸氯、铜两种元素的电负性如表：元糸ClCu电负性3.21.9CuCl属于 (填“共价”或“离子”)化合物。Cu与Cl形成某种化合物的晶胞如图所示，该晶体的密度为pg・cmT，晶胞边长为acm,则阿伏加德罗常数为 (用含p、a的代数式表示，相对原子质量：Cu-64,C1-35.5)。【答案】发射光谱K3d104s1 >正四面体sp3配位键6:7共价398/(pa3)mol-1解析】分析】(1)基态原子的电子吸收能量，跃迁到较高能级，电子又从高能级跃迁到低能级，以光的形式释放能量；基态Cu原子的核外电子排布式为：Is22s22p63s23p63dio4si,Cu的离子半径比Ag的小，Cu的金属键更强；根据价层电子对个数=o键个数+孤电子对个数计算解答；根据乙醛和乙酸的结构式结合单键为o键，双键含有1个o键、1个n键分析