2023屆新高考新教材化學(xué)魯科版一輪專(zhuān)項(xiàng)提能特訓(xùn)三　情境命題-探究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

專(zhuān)項(xiàng)提能特訓(xùn)三情境命題——探究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高能炸藥BNCP的結(jié)構(gòu)1．基態(tài)Co原子的核外電子排布式為[Ar]3d74s2，基態(tài)Co3＋的價(jià)電子軌道表示式。2．元素H、N、O第一電離能的大小順序?yàn)镹＞O＞H。3．在高能炸藥BNCP分子中，N的雜化類(lèi)型為sp3和sp2、Cl的雜化類(lèi)型為sp3。4．ClOeq\o\al(－,4)中的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，其空間結(jié)構(gòu)為正四面體。5．BNCP中陽(yáng)離子的中心原子為Co3＋，其配體是什么？配位數(shù)是多少？配位原子是什么？提示：配體是NH3和；配位數(shù)是6；配位原子是N。6．1mol中σ鍵數(shù)目為多少？提示：8NA7．BNCP分子中，微粒間存在離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵、氫鍵等相互作用。8．Co3＋在某溶液中捕捉Neq\o\al(－,5)離子，成功制得全氮陰離子金屬鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O，已知其結(jié)構(gòu)式為：此鹽中存在的作用力有哪些？Co的配位數(shù)是多少？提示：共價(jià)鍵、配位鍵、氫鍵6全氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的結(jié)構(gòu)單元1．上述結(jié)構(gòu)中兩種陽(yáng)離子是什么？它們中心原子雜化，空間結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別？請(qǐng)分析。提示：H3O＋和NHeq\o\al(＋,4)NHeq\o\al(＋,4)和H3O＋的中心原子N和O的雜化軌道類(lèi)型均為sp3雜化，即價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，共價(jià)鍵類(lèi)型均為σ鍵，呈現(xiàn)出來(lái)的空間結(jié)構(gòu)不同，NHeq\o\al(＋,4)為正四面體形，H3O＋為三角錐形。2．陰離子Neq\o\al(－,5)中σ鍵的數(shù)目為多少？電子總數(shù)為多少？提示：Neq\o\al(－,5)為五元環(huán)，有5個(gè)σ鍵，電子總數(shù)為36。3．上述結(jié)構(gòu)中含有氫鍵，用A—H…B表示其中的氫鍵。提示：O—H…N，N—H…N4．已知全氮陰離子鹽的晶體密度為dg·cm－3，其立方晶胞參數(shù)為anm，晶胞中含有y個(gè)[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元，該單元的摩爾質(zhì)量為M，晶胞體積為多少？晶胞質(zhì)量為多少？則密度計(jì)算式是什么？寫(xiě)出分析步驟。提示：V晶胞＝a3×10－21cm3m晶胞＝eq\f(yM,NA)gρ＝eq\f(m晶胞,V晶胞)＝eq\f(yM,NAa3)×1021g·cm－31．2021年，自修復(fù)材料、自適應(yīng)材料、新型傳感材料等智能材料技術(shù)將大量涌現(xiàn)，為生物醫(yī)療、國(guó)防軍事以及航空航天等領(lǐng)域發(fā)展提供支撐。(1)我國(guó)科研工作者基于丁二酮肟氨酯基團(tuán)的多重反應(yīng)性，研制了一種強(qiáng)韌、自愈的超級(jí)防護(hù)材料，其中的分子機(jī)制如圖所示。Cu在元素周期表中位于區(qū)，M層中核外電子能量最高的電子云在空間有個(gè)伸展方向。C、N、O第一電離能由大到小的順序?yàn)椤?2)氧化石墨烯基水凝膠是一類(lèi)新型復(fù)合材料，對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行還原可得到還原氧化石墨烯，二者的結(jié)構(gòu)如圖所示：還原石墨烯中碳原子的雜化形式是，上圖中氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為還原石墨烯時(shí)，1號(hào)C與其相鄰C原子間鍵能的變化是(填“變大”“變小”或“不變”)，二者當(dāng)中在水溶液中溶解度更大的是(填物質(zhì)名稱(chēng))，原因?yàn)椤?3)砷化硼是近期受到廣泛關(guān)注一種Ⅲ—V半導(dǎo)體材料。砷化硼為立方晶系晶體，該晶胞中原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為：B：(0,0,0)；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))；……As：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出砷化硼晶胞的俯視圖，已知晶體密度為dg/cm3，As半徑為apm，假設(shè)As、B原子相切，則B原子的半徑為pm(寫(xiě)計(jì)算表達(dá)式)。解析：(1)Cu原子核外有29個(gè)電子，基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1，Cu在元素周期表中位于ds區(qū)，M層中核外電子能量最高的電子云為3d能級(jí)電子云，在空間有5個(gè)伸展方向；C、O、N元素都是第2周期非金屬元素，同一周期元素自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N元素原子2p能級(jí)是半滿(mǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞O＞C；(2)根據(jù)還原石墨烯的結(jié)構(gòu)可知該物質(zhì)中碳原子有形成碳碳雙鍵的不飽和碳原子還有只形成單鍵的飽和碳原子，所以碳原子的雜化方式為sp3和sp2；氧化石墨烯中1號(hào)C連接的O原子吸引電子能力較強(qiáng)，導(dǎo)致與1號(hào)C原子相鄰C原子對(duì)電子的吸引力減小，所以氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為還原石墨烯時(shí)，1號(hào)C與其相鄰C原子間鍵能變大；氧化石墨烯中含有的羥基更多，與水分子間形成的氫鍵更多，所以氧化石墨烯溶解度更大；(3)由各原子坐標(biāo)，可知晶胞中B原子處于晶胞的頂點(diǎn)、面心位置，而As原子處于晶胞內(nèi)部，處于B原子形成的正四面體體心位置，晶胞三維結(jié)構(gòu)如圖所示：(注：小球大小不代表原子半徑大小)，投影時(shí)頂點(diǎn)原子形成正方形的頂點(diǎn)，左、右側(cè)面及前、后面的面心原子投影處于正方形棱心，而上、下底面面心原子投影重合處于正方形的中心，As原子投影處于原子處于正方形內(nèi)部且處于正方形對(duì)角線(xiàn)上(As原子投影、上下底面面心B原子投影將對(duì)角線(xiàn)4等分)，故砷化硼晶胞的俯視圖為：；根據(jù)晶胞三維結(jié)構(gòu)示意圖可知，位于體對(duì)角線(xiàn)上的原子相切，即As原子和B原子的半徑之和的四倍即體對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度；根據(jù)均攤法，一個(gè)晶胞中As原子個(gè)數(shù)為4，B原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以晶胞的質(zhì)量為eq\f(75×4＋11×4,NA)g＝eq\f(344,NA)g，晶胞密度為dg/cm3，則晶胞的體積為eq\f(344,dNA)cm3，則晶胞的邊長(zhǎng)為eq\r(3,\f(344,dNA))cm＝eq\r(3,\f(344,dNA))×1010pm，則晶胞的體積對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度為eq\r(3)×eq\r(3,\f(344,dNA))×1010，所以B原子的半徑為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),4)×\r(3,\f(344,dNA))×1010－a))pm。答案：(1)ds5N＞O＞C(2)sp3和sp2變大氧化石墨烯氧化石墨烯中含有的羥基更多，與水分子間形成的氫鍵更多，溶解度更大(3)eq\f(\r(3),4)×eq\r(3,\f(344,dNA))×1010－a2．近期我國(guó)學(xué)者研制出低成本的電解“水制氫”催化劑——鎳摻雜的磷化鈷三元納米片電催化劑(Ni0.1Co0.9P)。回答下列問(wèn)題：(1)Co在元素周期表中的位置為，Co2＋價(jià)層電子排布式為。(2)Co、Ni可形成[Co(NH3)6]Cl2、K3[Co(NO3)6]、Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4等多種配合物。①SOeq\o\al(2－,4)的空間結(jié)構(gòu)為，NOeq\o\al(－,3)中N原子的雜化軌道類(lèi)型為。②C、N、O、S四種元素中，第一電離能最大的是。③1mol[Co(NH3)6]Cl2中含有σ鍵的數(shù)目為；已知NF3比NH3的沸點(diǎn)小得多，試解釋原因。(3)常用丁二酮肟來(lái)檢驗(yàn)Ni2＋，反應(yīng)如下：①1個(gè)二(丁二酮肟)合鎳(Ⅱ)中含有個(gè)配位鍵。②上述反應(yīng)的適宜pH為(填字母序號(hào))A．12B．5～10C．1(4)磷化硼是一種備受關(guān)注的耐磨涂料，其晶體中磷原子作面心立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中(如圖)。已知磷化硼晶體密度為ρg·cm－3，計(jì)算晶體中硼原子和磷原子的最近核間距為cm。解析：(1)Co為27號(hào)元素，位于元素周期表第4周期Ⅷ族；基態(tài)Co原子價(jià)層電子排布式為3d74s2，失去最外層2個(gè)電子形成Co2＋，所以Co2＋的價(jià)層電子排布式為3d7；(2)①硫酸根離子中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4＋eq\f(6＋2－4×2,2)＝4，無(wú)孤對(duì)電子，所以空間結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)；NOeq\o\al(－,3)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3＋eq\f(5＋1－3×2,2)＝3，所以為sp2雜化；②同主族元素自上而下第一電離能逐漸減小，同周期元素自左向右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但ⅡA族、VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以4中元素中第一電離能最大的為N元素；③6個(gè)NH3與Co2＋之間形成6個(gè)配位鍵，屬于σ鍵，每個(gè)氨氣分子中的氮?dú)滏I也為σ鍵，共6＋3×6＝24，所以1mol[Co(NH3)6]Cl2含有的σ鍵個(gè)數(shù)為24NA；N元素電負(fù)性較大，所以NH3分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)較高；(3)①根據(jù)N原子的成鍵特點(diǎn)可知，在二(丁二酮肟)合鎳中N原子和Ni2＋形成的化學(xué)鍵均為配位鍵，所以1個(gè)二(丁二酮肟)合鎳(Ⅱ)中含有4個(gè)配位鍵；②堿性太強(qiáng)容易生成Ni(OH)2沉淀，酸性太強(qiáng)大量的氫離子存在不利于二(丁二酮肟)合鎳(Ⅱ)的生成，所以適宜的pH應(yīng)為B：5～10；(4)由圖可知，1個(gè)晶胞中含有4個(gè)B原子和4個(gè)P原子，故晶胞質(zhì)量m＝eq\f(4×11＋31,NA)g，設(shè)邊長(zhǎng)為acm，則晶胞的體積V＝a3cm3，故晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4×11＋31,NA×a3)g·cm－3，解得a＝2×eq\r(3,\f(21,ρ×NA))cm；晶體中硼原子和磷原子的最近核間距為晶胞體對(duì)角線(xiàn)的eq\