2023版課標(biāo)版高考總復(fù)習(xí)化學(xué)版：專題十五 專題資料包（版）

1、第 頁(yè)專題十五物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.碳是地球上組成生命的最基本元素之一。不僅能形成豐富多彩的有機(jī)化合物,還能形成多種無(wú)機(jī)化合物,碳及其化合物的用途廣泛。根據(jù)要求回答下列問題:(1)在基態(tài)14C原子中,核外存在對(duì)自旋相反的電子;第二周期的元素中,第一電離能介于B和C之間的是(寫元素符號(hào))。(2)下圖中分別代表了碳單質(zhì)的兩種常見晶體,圖1晶體中C原子的雜化方式為,圖2晶體中,每個(gè)六元環(huán)占有個(gè)C原子。 圖1 圖2 圖3(3)碳可以形成多種有機(jī)化合物,圖3所示是一種吡咯的結(jié)構(gòu),分子中所有原子都在一個(gè)平面上。吡咯中所有元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)椤?4)碳可形成CO、CO2等多種無(wú)機(jī)化合物,在CO轉(zhuǎn)化成CO

2、2的反應(yīng)過程中,下列說法正確的是。A.分子中孤對(duì)電子數(shù)不變B.分子極性發(fā)生變化C.原子間成鍵方式改變D.分子間作用力減弱(5)碳酸鹽在一定溫度下會(huì)發(fā)生分解生成二氧化碳和對(duì)應(yīng)氧化物。實(shí)驗(yàn)證明:碳酸鹽的陽(yáng)離子不同,分解溫度不同,如表所示:碳酸鹽MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3熱分解溫度/4029001 1721 360陽(yáng)離子半徑/pm6699112135隨著陽(yáng)離子半徑的增大,碳酸鹽的分解溫度逐步升高,原因是。(6)在2017年,中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)共同合成了碳的一種新型同素異形體:T-碳。將立方金剛石中的每個(gè)碳原子用一個(gè)由4個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代,形成碳的一種新型三維立方晶體結(jié)構(gòu)(如

3、圖4)。已知T-碳晶胞參數(shù)為a pm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則T-碳的密度為g/cm3(列出計(jì)算式)。表示碳形成的正四面體結(jié)構(gòu)圖4答案(1)2Be(2)sp32(3)NCH(4)BC(5)當(dāng)陽(yáng)離子所帶電荷相同時(shí),陽(yáng)離子半徑越小,其結(jié)合O的能力就越強(qiáng),對(duì)應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解(6)1284NA(a10-10)3解析(1)同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢(shì),但同周期第A族元素的第一電離能大于第A族的,第A族元素的第一電離能大于第A族的,所以第一電離能介于B和C之間的是Be。(2)由題圖1晶體的空間結(jié)構(gòu)可以看出C原子形成四面體結(jié)構(gòu),碳原子的雜化方式為sp3雜化;由題圖2可知,每個(gè)碳原子形成

4、3個(gè)CC鍵,則每個(gè)碳原子被3個(gè)六元環(huán)共有,故每個(gè)六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為613=2。(3)吡咯中所含元素為C、N、H,一般來說,同周期元素從左到右,元素的電負(fù)性逐漸增大,而H的電負(fù)性比大多數(shù)非金屬的小,所以電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镹CH。(4)CO分子中含有2對(duì)孤對(duì)電子,CO2分子中含有4對(duì)孤對(duì)電子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;CO為極性分子,CO2為非極性分子,B項(xiàng)正確;CO中存在CO鍵,CO2中存在CO鍵,分子間成鍵方式改變,C項(xiàng)正確;CO和CO2都可以形成分子晶體,轉(zhuǎn)化過程中,相對(duì)分子質(zhì)量增大,分子間作用力增強(qiáng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。(5)碳酸鹽的分解過程實(shí)際上是晶體中的陽(yáng)離子結(jié)合CO32中的O使CO32分解為CO2的過

5、程,故當(dāng)陽(yáng)離子所帶電荷相同時(shí),陽(yáng)離子半徑越小,其結(jié)合O的能力就越強(qiáng),對(duì)應(yīng)的碳酸鹽就越容易分解。(6)根據(jù)題給晶胞結(jié)構(gòu)圖,晶胞中含有的正四面體結(jié)構(gòu)的數(shù)目是818+612+4=8,每個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)含有4個(gè)碳原子,晶胞的質(zhì)量是4812NA g,已知T-碳晶胞參數(shù)為a pm,則T-碳的密度為1284NA(a10-10)3 g/cm3。2.“金屬鈀催化的交叉偶聯(lián)反響研究”曾獲得過諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。鈀位于元素周期表中第族,與銠(Rh)、鉑(Pt)等元素統(tǒng)稱為鉑系元素,在工業(yè)及軍事技術(shù)上發(fā)揮關(guān)鍵作用。(1)Pd位于第五周期,與鎳相鄰,其基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4d10。下列Pd的價(jià)電子排布圖中能量最低的是(填選項(xiàng)

6、字母)。A.B.C.D.(2)已知:2CH2 CH2+O2 2CH3CHO。CH2 CH2中含有3種不同的共價(jià)鍵,除了C(sp2雜化軌道)H(s軌道)形成的鍵外,還含有C(sp2雜化軌道)C(sp2雜化軌道)形成的鍵和形成的鍵;CH3CHO中碳原子的雜化方式為。不同溫度下PdCl2的結(jié)構(gòu)不同,-PdCl2為無(wú)限的平面形長(zhǎng)鏈,其結(jié)構(gòu)如圖(a)所示,則Pd()的配位數(shù)為。-PdCl2為團(tuán)簇分子,其結(jié)構(gòu)如圖(b)所示,則其分子式為。(3)鉑與鹵離子也可以形成穩(wěn)定的配離子,已知配離子Pt()Cl42-、Pt()Br42-、Pt()I42-的穩(wěn)定性依次增強(qiáng),其可能的原因是 。(4)鉑鎳合金在較低溫度下形

7、成一種超結(jié)構(gòu)有序相,其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù)為a pm。結(jié)構(gòu)中有兩種八面體空隙,一種完全由鎳原子構(gòu)成(例如),另一種由鉑原子和鎳原子共同構(gòu)成(例如)。該晶體的化學(xué)式為。晶體中完全由鎳原子構(gòu)成的八面體空隙與由鉑原子和鎳原子共同構(gòu)成的八面體空隙數(shù)目之比為,兩種八面體空隙中心的最近距離為。答案(1)C(2)C(未雜化的p軌道)C(未雜化的p軌道)sp2、sp34Pd6Cl12(3)隨著原子序數(shù)的增加,Cl、Br、I的電負(fù)性依次降低,鹵原子與中心原子配位的能力依次增強(qiáng),形成配離子的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)(4)Ni3Pt(或PtNi3)1322a pm解析(1)Pd的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為4d10,故P

8、d的價(jià)電子排布圖中能量最低的為。(2)乙烯中鍵由兩個(gè)碳原子未參與雜化的p軌道肩并肩形成;CH3CHO中甲基上的C形成4個(gè)鍵,無(wú)孤電子對(duì),故采取sp3雜化,醛基中的C形成3個(gè)鍵和1個(gè)鍵,無(wú)孤電子對(duì),采取sp2雜化。由題圖(a)可知,Pd()的配位數(shù)為4;-PdCl2為團(tuán)簇分子,分子式為Pd6Cl12。(3)配離子的穩(wěn)定性主要與以下幾個(gè)因素有關(guān),中心離子正電荷相同,半徑越小,越穩(wěn)定;共價(jià)性越顯著,越穩(wěn)定;配位原子電負(fù)性越大,吸引電子能力越強(qiáng),則給出電子對(duì)并與中心原子配位的能力越弱,而題給配離子穩(wěn)定性主要受電負(fù)性影響。(4)由鉑鎳合金晶胞,利用均攤法可知,1個(gè)晶胞中,Pt的個(gè)數(shù)為818=1,Ni的個(gè)

9、數(shù)為612=3,故化學(xué)式為Ni3Pt或PtNi3。完全由鎳原子構(gòu)成的八面體空隙在晶胞的體心,鉑原子和鎳原子共同構(gòu)成的八面體空隙在棱心,二者的數(shù)目之比為13,而兩種八面體空隙中心最近的距離是棱心和體心的距離,為22a pm。3.碳及其化合物在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。回答下列問題:(1)畫出基態(tài)碳原子的價(jià)電子排布圖:。(2)1個(gè)H2CO3分子中含有個(gè)鍵;CO32-的空間結(jié)構(gòu)為,寫出一種與CO32-具有相同空間結(jié)構(gòu)的分子:(填化學(xué)式)。(3)CO易與人體的血紅蛋白結(jié)合,導(dǎo)致人體供氧不足而出現(xiàn)中毒癥狀。血紅蛋白的局部結(jié)構(gòu)如下圖所示。該結(jié)構(gòu)中碳原子的雜化類型為,配位原子為(填原子符號(hào))。第一電離能:I

10、1(C)I1(O)(填“”或“”)。(4)g-C3N4具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu),其中一種二維平面結(jié)構(gòu)如下圖所示,g-C3N4晶體中存在的微粒間作用力不包括(填標(biāo)號(hào))。a.非極性鍵b.極性鍵 c.鍵d.范德華力用硅原子替換氮化碳的部分碳原子可形成具有相似性質(zhì)的化合物(如下圖所示),該化合物的化學(xué)式為。(5)C與Mg、Ni可形成一種新型超導(dǎo)體,其立方晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示。已知該晶胞密度為 gcm-3,若C、Mg、Ni的原子半徑分別為a pm、b pm、c pm,則其原子的空間利用率(即晶胞中原子體積占晶胞體積的百分率)為。(用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示,其中NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案(1

11、)(2)5平面三角形SO3(或BF3或其他合理答案)(3)sp2、sp3N(4)aSiC2N4(5)4NA(a3+b3+3c3)6391030解析(1)C是6號(hào)元素,則基態(tài)碳原子的價(jià)電子排布圖為。(2)H2CO3的結(jié)構(gòu)式為,則1個(gè)H2CO3分子含有5個(gè)鍵;CO32中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+12(4+2-32)=3,根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型可知,其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形;根據(jù)等電子原理可知,互為等電子體(即原子總數(shù)相同,價(jià)電子總數(shù)相同的微粒)的微粒具有相同的空間結(jié)構(gòu),則一種與CO32-具有相同空間結(jié)構(gòu)的分子有SO3或BF3。(3)由題給血紅蛋白局部結(jié)構(gòu)圖可知,該結(jié)構(gòu)中部分碳原子形成4個(gè)鍵,采用sp

12、3雜化,部分碳原子形成3個(gè)鍵,采用sp2雜化,故該結(jié)構(gòu)中碳原子的雜化類型為sp2、sp3;配位原子是指提供孤電子對(duì)的原子,由題圖可知配位原子為N。C、O是同一周期元素,同一周期從左往右元素的第一電離能呈增大趨勢(shì),第A與第A、第A與第A反常,故第一電離能:I1(C)I1(I)。I原子半徑大于Cl原子半徑,SiI鍵鍵能較小,較易斷裂;而SiCl鍵鍵能較大,不易斷裂。(2)苯環(huán)上的碳原子以及碳氧雙鍵中的碳原子為sp2雜化,共有7個(gè)。有機(jī)物B為鄰羥基苯甲醛,能形成分子內(nèi)氫鍵,而對(duì)羥基苯甲醛只能形成分子間氫鍵,故前者的沸點(diǎn)低于后者。單鍵均為鍵,1個(gè)碳氮三鍵中有一個(gè)鍵、兩個(gè)鍵,故鍵與鍵的個(gè)數(shù)比為52。(3)根據(jù)均攤法,1個(gè)晶胞中Ti原子的個(gè)數(shù)為818+414+4=6,Si原子的個(gè)數(shù)為814