高考化学二轮专题复习习题专题五物质结构与性质课后达标检测

[课后达标检测][学生用书P153(单独成册)]1．(2017·武昌高三调研)铁及其氧化物是日常生活生产中应用广泛的材料。请回答下列问题：(1)基态铁原子的价电子排布图为________________________________________________________________________。(2)铁元素常见的离子有Fe2＋和Fe3＋，稳定性Fe2＋________Fe3＋(填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________________________________。(3)纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解，NHeq\o\al(＋,4)的结构式为__________(标出配位键)，立体构型为__________，其中氮原子的杂化方式为________；与ClOeq\o\al(－,4)互为等电子体的分子或离子为______________(任写两种)。(4)金属铁晶体原子采用________堆积。铁晶体的空间利用率为______(用含π的式子表示)。(5)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。则该化合物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数比为________(填最简整数比)；已知该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞参数a为________nm(用含d和NA的代数式表示)。解析：(1)基态铁原子的价电子排布图为(2)铁元素常见的离子有Fe2＋和Fe3＋，稳定性Fe2＋小于Fe3＋，原因是Fe2＋的价电子排布式为3d6，Fe3＋的价电子排布式为3d5，Fe3＋的3d能级为半充满状态，较稳定。(3)NHeq\o\al(＋,4)的结构式为，立体构型为正四面体，其中氮原子的价层电子对为4，杂化方式为sp3；ClOeq\o\al(－,4)是5原子、32e－的离子，与ClOeq\o\al(－,4)互为等电子体的分子或离子为CCl4、POeq\o\al(3－,4)等。(4)金属铁晶体原子采用体心立方堆积。铁晶体的晶胞含有2个铁原子，设晶胞边长为a，金属原子半径为r，则面对角线长eq\r(2)a，体对角线长eq\r(3)a＝4r，得r＝eq\f(\r(3)a,4)，空间利用率＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3),8)π。(5)A方块含有1.5个亚铁离子、4个氧离子，B方块含有0.5个亚铁离子、4个氧离子、4个铁离子，则该氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数比为1∶2∶4；1个晶胞含有Fe2＋、Fe3＋、O2－的个数分别是为8、16、32，它们的相对质量之和是24×56＋32×16＝1856，根据m＝ρV可得1856g＝dg/cm3×a3×NA，a＝eq\r(3,\f(1856,NA·d))×107nm。答案：(1)(2)小于Fe2＋的价电子排布式为3d6，Fe3＋的价电子排布式为3d5，Fe3＋的3d能级为半充满状态，较稳定正四面体sp3CCl4、POeq\o\al(3－,4)(其他合理答案均可)(4)体心立方eq\f(\r(3),8)π(5)1∶2∶4eq\r(3,\f(1856,NA·d))×1072．(2017·长春高三质检)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。稀土元素有“工业维生素”的美称，如今已成为极其重要的战略资源。(1)钪(Sc)为21号元素，位于元素周期表的________区，基态原子价电子排布图为______________。(2)离子化合物Na3[Sc(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反应：Sm＋ICH2CH2I→SmI2＋CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为________，1molCH2=CH2中含有的σ键数目为________。常温下，1，2－二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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＝516pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为________，列式表示Ce(铈)单质的密度为________________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，不必计算出结果)。解析：(3)ICH2CH2I中碳原子为饱和碳原子，杂化轨道类型为sp3。1个CH2=CH2中含有4个C—H键，1个C=C键，共5个σ键，故1molCH2=CH2中含有的σ键数目为5NA。1，2－二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高，因此常温下1，2－二碘乙烷为液体而乙烷为气体。(4)晶胞中Pr原子位于面心和顶点，其个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，根据化学式PrO2，则PrO2的晶胞中氧原子个数为8。(5)Ce单质为面心立方晶体，则晶胞中Ce原子的配位数为12；该晶胞中含有的Ce原子的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故Ce单质的密度为eq\f(4×140,NA)g÷(516×10－10cm)3＝eq\f(4×140,6.02×1023×（516×10－10）3)g·cm－3。答案：(1)d(2)共价键和配位键(3)sp33.01×1024(或5NA)1，2－二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高(4)8(5)12eq\f(4×140,6.02×1023×（516×10－10）3)或eq\f(4×140,NA×（516×10－10）3)3．Ⅰ.氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2＋中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________。(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是________。a．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化b．NHeq\o\al(＋,4)与PHeq\o\al(＋,4)、CH4、BHeq\o\al(－,4)、ClOeq\o\al(－,4)互为等电子体c．相同压强时，NH3的沸点比PH3的沸点高d．[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子(3)已知NF3与NH3的立体构型相同，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.氯化钠是生活中的常用调味品，也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物，其晶胞结构如图所示。(1)设氯化钠晶体中Na＋与跟它最近邻的Cl－之间的距离为r，则与Na＋次近邻的Cl－个数为________，该Na＋与跟它次近邻的Cl－之间的距离为________。(2)已知在氯化钠晶体中Na＋的半径为apm，Cl－的半径为bpm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为_____________(用含a、b的式子表示)。(3)纳米材料的表面原子占总原子数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞的10倍，则该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为________(列出计算式，不必计算结果)。解析：Ⅰ.(1)基态Ti2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2，电子占据的最高能层为M层，该能层有s、p、d三个能级，具有1＋3＋5＝9个原子轨道。(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp3杂化，a错误；NHeq\o\al(＋,4)中共有8个价电子，但ClOeq\o\al(－,4)中价电子共有32个，价电子总数不相等，因此它与NHeq\o\al(＋,4)不互为等电子体，b错误；NH3能形成分子间氢键，使其沸点高于PH3，c正确；[Cu(NH3)4]2＋中，Cu原子核外有空轨道，而N原子核外有孤电子对，故N原子是配位原子，d正确。Ⅱ.(1)根据氯化钠晶胞结构可知与Na＋次近邻的Cl－共有8个。Na＋与跟它次近邻的Cl－之间的距离为晶胞体对角线的一半，即eq\r(3)r。(2)晶胞边长＝2(a＋b)pm，晶胞体积V＝[2(a＋b)]3pm3；1个晶胞中有4个NaCl，则离子体积V′＝[4×eq\f(4,3)πa3＋4×eq\f(4,3)πb3]pm3，所以离子的空间利用率为eq\f(V′,V)×100%＝eq\f(2π,3)×eq\f(（a3＋b3）,（a＋b）3)×100%。(3)若立方体氯化钠颗粒边长为氯化钠晶胞的10倍，则立方体氯化钠颗粒的棱上有21个原子，那么该立方体的原子总数为213。而该立方体的每条棱的相应里面一层(紧靠)的棱上有19个原子，即该立方体中有193个原子处于立方体内部，所以该立方体表面原子个数为213－193，因而表面原子占总原子数的百分比为eq\f(213－193,213)×100%。答案：Ⅰ.(1)M9(2)cd(3)N、F、H三种元素的电负性大小顺序为F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤电子对难以与Cu2＋形成配位键Ⅱ.(1)8eq\r(3)r(2)eq\f(2π,3)×eq\f(（a3＋b3）,（a＋b）3)×100%(3)eq\f(213－193,213)×100%4．(2017·潍坊高三二模)C、P、Cl、Fe等元素及其化合物有重要的应用，回答下列问题：(1)C原子的价电子排布图为__________________。(2)CCl4分子的立体构型是______________，其中心原子采取______________杂化，与CCl4互为等电子体的一种离子是____________(填离子符号)。(3)PCl3属于____________分子(填“极性”或“非极性”)。(4)FeO、NiO的晶体结构均与NaCl晶体结构相同，其中Fe2＋与Ni2＋的离子半径分别为7.8×10－2nm、6.9×10－2nm，则熔点FeO________NiO(填“>”“<”或“＝”)，原因是________________________________________________________________________。(5)已知FeCl3的沸点为319℃，熔点为306℃，则FeCl3的晶体类型为______________。(6)已知Fe单质有如图所示的两种常见堆积方式：其中属于体心立方密堆积的是____________(填“a”或“b”)；若单质Fe按a方式紧密堆积，原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则单质Fe的密度为______________g·cm－3(列出计算式即可)。解析：(1)C的原子序数为6，最外层电子数为4，原子的价电子排布图为(2)CCl4分子中C原子价层电子对数＝4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，所以采取sp3杂化；立体构型为正四面体；与CCl4互为等电子体的离子有SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)等。(3)PCl3分子中含有的共价键是极性共价键，其结构不对称，属于极性分子。(4)FeO、NiO的晶体结构相同，Fe2＋、Ni2＋所带电荷相同，但Fe2＋的离子半径大于Ni2＋的离子半径，则FeO的晶格能小于NiO的晶格能，因此熔点FeO<NiO。(5)根据晶体的特点，FeCl3熔、沸点较低，因此FeCl3的晶体类型为分子晶体。(6)由晶胞示意图可知，b为体心立方堆积，a为面心立方最密堆积，a中铁原子位于面心和顶点，则一个晶胞中Fe的个数为6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4，一个晶胞的质量为eq\f(4×56,NA)g，面心立方结构中，面对角线长为4rpm，晶胞边长为eq\f(4r×10－10,\r(2))cm，晶胞的体积为(eq\f(4r×10－10,\r(2)))3cm3，故密度为eq\f(224,（\f(4r×10－10,\r(2))）3NA)g·cm－3。答案：(1)(2)正四面体sp3SOeq\o\al(2－,4)(或POeq\o\al(3－,4)等)(3)极性(4)<FeO、NiO的晶体结构相同，Fe2＋、Ni2＋所带电荷相同，但Fe2＋的离子半径大于Ni2＋的离子半径，则FeO的晶格能小于NiO的晶格能，因此熔点FeO<NiO(5)分子晶体(6)beq\f(224,（\f(4r×10－10,\r(2))）3NA)5．(2017·石家庄冲刺模考)Cu、Ni、V为制造合金及合成催化剂的重要元素。请回答下列问题：(1)Cu元素位于元素周期表的__________区，其基态原子有__________种能量不同的电子。(2)[Cu(NH3)4]SO4是一种重要的配合物。与SOeq\o\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式为__________(任写一种)；NH3分子的VSEPR模型为________________。(3)Ni(CO)4的熔点为－25℃，沸点为43℃。其晶体类型为______。晶体中σ键和π键的数目之比为________。(4)Ni可作为与H2加成的催化剂。在相同压强下，的沸点比低，原因为________________________________________________________________________。(5)有增强胰岛素和降糖作用，其中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为____________(用元素符号表示)；氧原子的杂化轨道类型为__________。(6)已知：钇钡铜氧晶体的晶胞是一个长方体(如图所示)，其晶胞参数分别为anm、bnm，阿伏加德罗常数的值为NA。则该晶体的密度为________g/cm3(列出计算式即可)。解析：(1)Cu元素位于元素周期表的ds区，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，因此有7种能量不同的电子。(2)原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则与SOeq\o\al(2－,4)互为等电子体的分子的化学式为CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等；NH3分子中氮原子的价层电子对数＝3＋(5－3×1)/2＝4，所以VSEPR模型为四面体形。(3)Ni(CO)4的熔点为－25℃，沸点为43℃，说明晶体类型为分子晶体。单键都是σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，三键中含有1个σ键和2个π键，晶体中σ键和π键的数目之比为8∶8＝1∶1。(4)形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键大于分子内氢键，因此在相同压强下，的沸点比低。(5)非金属性越强，电负性越大，则其中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O；氧原子的价层电子对数是4，杂化轨道类型为sp3。(6)Y位于体内，数目为1，Ba位于体心，数目为2，Cu位于顶点和棱心，数目为8×eq\f(1,8)＋8×eq\f(1,4)＝3，O位于棱心和面心，数目为12×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,2)＝7，化学式为YBa2Cu3O7，则该晶体的密度为ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(667,a2bNA)×1021g/cm3。答案：(1)ds7(2)CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4(任选一种，答案合理即可)四面体形(3)分子晶体1∶1(4)形成分子内氢键，而形成分子间氢键(5)H＜C＜N＜Osp3(6)eq\f(6.67×1023,a2bNA)6．已知A、B、C、D、E、F、G七种元素，它们的原子序数依次增大。A在所有元素中原子半径最小；B原子核外电子有6种不同运动状态；D与C、E均相邻；A、D、E三种元素的原子序数之和为25；E2－和F＋有相同的核外电子排布；G的质子数是25。请回答下列问题：(1)写出元素G的基态原子价电子排布式：__________；B、C、D三种元素分别形成的最简单氢化物的沸点最高的是________(用化学式表示)。(2)由上述元素中的两种元素组成的一种阴离子与D的一种同素异形体分子互为等电子体，该阴离子化学式为________。(3)由上述元素组成的属于非极性分子且VSEPR模型为直线形的微粒的电子式为______________(任写一种)。(4)M是由4个C原子组成的一种不稳定的多原子单质分子，M分子中C原子杂化方式为sp3杂化，M分子的立体构型为________。(5)某一次性电池的比能量和可储存时间均比普通干电池优良，适用于大电流和连续放电，是民用电池的升级换代产品之一，它的负极材料是Zn，正极材料是G的一种常见氧化物，电解质是KOH。该电池的正极反应式为________________________________________________________________________。(6)由上述元素中电负性最大的元素和第一电离能最小的元素形成的某化合物N的晶胞如图所示。化合物N与氧化钙相比，晶格能较小的是______(填化学式)。已知该化合物的晶胞边长为apm，则该化合物的密度为____________g·cm－3(只要求