高考化學二輪專題復習習題專題五物質結構與性質課后達標檢測

[課后達標檢測][學生用書P153(單獨成冊)]1．(2017·武昌高三調研)鐵及其氧化物是日常生活生產(chǎn)中應用廣泛的材料。請回答下列問題：(1)基態(tài)鐵原子的價電子排布圖為________________________________________________________________________。(2)鐵元素常見的離子有Fe2＋和Fe3＋，穩(wěn)定性Fe2＋________Fe3＋(填“大于”或“小于”)，原因是________________________________________________________________________。(3)納米氧化鐵能催化火箭推進劑NH4ClO4的分解，NHeq\o\al(＋,4)的結構式為__________(標出配位鍵)，立體構型為__________，其中氮原子的雜化方式為________；與ClOeq\o\al(－,4)互為等電子體的分子或離子為______________(任寫兩種)。(4)金屬鐵晶體原子采用________堆積。鐵晶體的空間利用率為______(用含π的式子表示)。(5)某種離子型鐵的氧化物晶胞如圖所示，它由A、B方塊組成。則該化合物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的個數(shù)比為________(填最簡整數(shù)比)；已知該晶體的密度為dg/cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶胞參數(shù)a為________nm(用含d和NA的代數(shù)式表示)。解析：(1)基態(tài)鐵原子的價電子排布圖為(2)鐵元素常見的離子有Fe2＋和Fe3＋，穩(wěn)定性Fe2＋小于Fe3＋，原因是Fe2＋的價電子排布式為3d6，F(xiàn)e3＋的價電子排布式為3d5，F(xiàn)e3＋的3d能級為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定。(3)NHeq\o\al(＋,4)的結構式為，立體構型為正四面體，其中氮原子的價層電子對為4，雜化方式為sp3；ClOeq\o\al(－,4)是5原子、32e－的離子，與ClOeq\o\al(－,4)互為等電子體的分子或離子為CCl4、POeq\o\al(3－,4)等。(4)金屬鐵晶體原子采用體心立方堆積。鐵晶體的晶胞含有2個鐵原子，設晶胞邊長為a，金屬原子半徑為r，則面對角線長eq\r(2)a，體對角線長eq\r(3)a＝4r，得r＝eq\f(\r(3)a,4)，空間利用率＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,a3)＝eq\f(\r(3),8)π。(5)A方塊含有1.5個亞鐵離子、4個氧離子，B方塊含有0.5個亞鐵離子、4個氧離子、4個鐵離子，則該氧化物中Fe2＋、Fe3＋、O2－的個數(shù)比為1∶2∶4；1個晶胞含有Fe2＋、Fe3＋、O2－的個數(shù)分別是為8、16、32，它們的相對質量之和是24×56＋32×16＝1856，根據(jù)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＋的價電子排布式為3d6，F(xiàn)e3＋的價電子排布式為3d5，F(xiàn)e3＋的3d能級為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定正四面體sp3CCl4、POeq\o\al(3－,4)(其他合理答案均可)(4)體心立方eq\f(\r(3),8)π(5)1∶2∶4eq\r(3,\f(1856,NA·d))×1072．(2017·長春高三質檢)稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素，以及與鑭系元素化學性質相似的鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素。稀土元素有“工業(yè)維生素”的美稱，如今已成為極其重要的戰(zhàn)略資源。(1)鈧(Sc)為21號元素，位于元素周期表的________區(qū)，基態(tài)原子價電子排布圖為______________。(2)離子化合物Na3[Sc(OH)6]中，存在的化學鍵除離子鍵外還有________。(3)Sm(釤)的單質與1，2－二碘乙烷可發(fā)生反應：Sm＋ICH2CH2I→SmI2＋CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子雜化軌道類型為________，1molCH2=CH2中含有的σ鍵數(shù)目為________。常溫下，1，2－二碘乙烷為液體而乙烷為氣體，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)PrO2(二氧化鐠)的晶體結構與CaF2相似，晶胞中Pr(鐠)原子位于面心和頂點。則PrO2(二氧化鐠)的晶胞中有________個氧原子。(5)Ce(鈰)單質為面心立方晶體，其晶胞參數(shù)a＝516pm。晶胞中Ce(鈰)原子的配位數(shù)為________，列式表示Ce(鈰)單質的密度為________________g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，不必計算出結果)。解析：(3)ICH2CH2I中碳原子為飽和碳原子，雜化軌道類型為sp3。1個CH2=CH2中含有4個C—H鍵，1個C=C鍵，共5個σ鍵，故1molCH2=CH2中含有的σ鍵數(shù)目為5NA。1，2－二碘乙烷的相對分子質量較大，分子間作用力較強，沸點相對較高，因此常溫下1，2－二碘乙烷為液體而乙烷為氣體。(4)晶胞中Pr原子位于面心和頂點，其個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，根據(jù)化學式PrO2，則PrO2的晶胞中氧原子個數(shù)為8。(5)Ce單質為面心立方晶體，則晶胞中Ce原子的配位數(shù)為12；該晶胞中含有的Ce原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，故Ce單質的密度為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)共價鍵和配位鍵(3)sp33.01×1024(或5NA)1，2－二碘乙烷的相對分子質量較大，分子間作用力較強，沸點相對較高(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.氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸，配位氫化物、富氫載體化合物是目前所采用的主要儲氫材料。(1)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。在基態(tài)Ti2＋中，電子占據(jù)的最高能層符號為________，該能層具有的原子軌道數(shù)為________。(2)液氨是富氫物質，是氫能的理想載體，利用N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3實現(xiàn)儲氫和輸氫。下列說法正確的是________。a．NH3分子中氮原子的軌道雜化方式為sp2雜化b．NHeq\o\al(＋,4)與PHeq\o\al(＋,4)、CH4、BHeq\o\al(－,4)、ClOeq\o\al(－,4)互為等電子體c．相同壓強時，NH3的沸點比PH3的沸點高d．[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子(3)已知NF3與NH3的立體構型相同，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.氯化鈉是生活中的常用調味品，也是結構化學中研究離子晶體時常用的代表物，其晶胞結構如圖所示。(1)設氯化鈉晶體中Na＋與跟它最近鄰的Cl－之間的距離為r，則與Na＋次近鄰的Cl－個數(shù)為________，該Na＋與跟它次近鄰的Cl－之間的距離為________。(2)已知在氯化鈉晶體中Na＋的半徑為apm，Cl－的半徑為bpm，它們在晶體中是緊密接觸的，則在氯化鈉晶體中離子的空間利用率為_____________(用含a、b的式子表示)。(3)納米材料的表面原子占總原子數(shù)的比例很大，這是它有許多特殊性質的原因。假設某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞的10倍，則該氯化鈉顆粒中表面原子占總原子數(shù)的百分比為________(列出計算式，不必計算結果)。解析：Ⅰ.(1)基態(tài)Ti2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d2，電子占據(jù)的最高能層為M層，該能層有s、p、d三個能級，具有1＋3＋5＝9個原子軌道。(2)NH3分子中氮原子的軌道雜化方式為sp3雜化，a錯誤；NHeq\o\al(＋,4)中共有8個價電子，但ClOeq\o\al(－,4)中價電子共有32個，價電子總數(shù)不相等，因此它與NHeq\o\al(＋,4)不互為等電子體，b錯誤；NH3能形成分子間氫鍵，使其沸點高于PH3，c正確；[Cu(NH3)4]2＋中，Cu原子核外有空軌道，而N原子核外有孤電子對，故N原子是配位原子，d正確。Ⅱ.(1)根據(jù)氯化鈉晶胞結構可知與Na＋次近鄰的Cl－共有8個。Na＋與跟它次近鄰的Cl－之間的距離為晶胞體對角線的一半，即eq\r(3)r。(2)晶胞邊長＝2(a＋b)pm，晶胞體積V＝[2(a＋b)]3pm3；1個晶胞中有4個NaCl，則離子體積V′＝[4×eq\f(4,3)πa3＋4×eq\f(4,3)πb3]pm3，所以離子的空間利用率為eq\f(V′,V)×100%＝eq\f(2π,3)×eq\f(（a3＋b3）,（a＋b）3)×100%。(3)若立方體氯化鈉顆粒邊長為氯化鈉晶胞的10倍，則立方體氯化鈉顆粒的棱上有21個原子，那么該立方體的原子總數(shù)為213。而該立方體的每條棱的相應里面一層(緊靠)的棱上有19個原子，即該立方體中有193個原子處于立方體內部，所以該立方體表面原子個數(shù)為213－193，因而表面原子占總原子數(shù)的百分比為eq\f(213－193,213)×100%。答案：Ⅰ.(1)M9(2)cd(3)N、F、H三種元素的電負性大小順序為F>N>H，在NF3中，共用電子對偏向氟原子，偏離氮原子，使得氮原子上的孤電子對難以與Cu2＋形成配位鍵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·濰坊高三二模)C、P、Cl、Fe等元素及其化合物有重要的應用，回答下列問題：(1)C原子的價電子排布圖為__________________。(2)CCl4分子的立體構型是______________，其中心原子采取______________雜化，與CCl4互為等電子體的一種離子是____________(填離子符號)。(3)PCl3屬于____________分子(填“極性”或“非極性”)。(4)FeO、NiO的晶體結構均與NaCl晶體結構相同，其中Fe2＋與Ni2＋的離子半徑分別為7.8×10－2nm、6.9×10－2nm，則熔點FeO________NiO(填“>”“<”或“＝”)，原因是________________________________________________________________________。(5)已知FeCl3的沸點為319℃，熔點為306℃，則FeCl3的晶體類型為______________。(6)已知Fe單質有如圖所示的兩種常見堆積方式：其中屬于體心立方密堆積的是____________(填“a”或“b”)；若單質Fe按a方式緊密堆積，原子半徑為rpm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則單質Fe的密度為______________g·cm－3(列出計算式即可)。解析：(1)C的原子序數(shù)為6，最外層電子數(shù)為4，原子的價電子排布圖為(2)CCl4分子中C原子價層電子對數(shù)＝4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，所以采取sp3雜化；立體構型為正四面體；與CCl4互為等電子體的離子有SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)等。(3)PCl3分子中含有的共價鍵是極性共價鍵，其結構不對稱，屬于極性分子。(4)FeO、NiO的晶體結構相同，F(xiàn)e2＋、Ni2＋所帶電荷相同，但Fe2＋的離子半徑大于Ni2＋的離子半徑，則FeO的晶格能小于NiO的晶格能，因此熔點FeO<NiO。(5)根據(jù)晶體的特點，F(xiàn)eCl3熔、沸點較低，因此FeCl3的晶體類型為分子晶體。(6)由晶胞示意圖可知，b為體心立方堆積，a為面心立方最密堆積，a中鐵原子位于面心和頂點，則一個晶胞中Fe的個數(shù)為6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4，一個晶胞的質量為eq\f(4×56,NA)g，面心立方結構中，面對角線長為4rpm，晶胞邊長為eq\f(4r×10－10,\r(2))cm，晶胞的體積為(eq\f(4r×10－10,\r(2)))3cm3，故密度為eq\f(224,（\f(4r×10－10,\r(2))）3NA)g·cm－3。答案：(1)(2)正四面體sp3SOeq\o\al(2－,4)(或POeq\o\al(3－,4)等)(3)極性(4)<FeO、NiO的晶體結構相同，F(xiàn)e2＋、Ni2＋所帶電荷相同，但Fe2＋的離子半徑大于Ni2＋的離子半徑，則FeO的晶格能小于NiO的晶格能，因此熔點FeO<NiO(5)分子晶體(6)beq\f(224,（\f(4r×10－10,\r(2))）3NA)5．(2017·石家莊沖刺模考)Cu、Ni、V為制造合金及合成催化劑的重要元素。請回答下列問題：(1)Cu元素位于元素周期表的__________區(qū)，其基態(tài)原子有__________種能量不同的電子。(2)[Cu(NH3)4]SO4是一種重要的配合物。與SOeq\o\al(2－,4)互為等電子體的分子的化學式為__________(任寫一種)；NH3分子的VSEPR模型為________________。(3)Ni(CO)4的熔點為－25℃，沸點為43℃。其晶體類型為______。晶體中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為________。(4)Ni可作為與H2加成的催化劑。在相同壓強下，的沸點比低，原因為________________________________________________________________________。(5)有增強胰島素和降糖作用，其中所含非金屬元素的電負性由小到大的順序為____________(用元素符號表示)；氧原子的雜化軌道類型為__________。(6)已知：釔鋇銅氧晶體的晶胞是一個長方體(如圖所示)，其晶胞參數(shù)分別為anm、bnm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。則該晶體的密度為________g/cm3(列出計算式即可)。解析：(1)Cu元素位于元素周期表的ds區(qū)，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，因此有7種能量不同的電子。(2)原子數(shù)和價電子數(shù)分別都相等的是等電子體，則與SOeq\o\al(2－,4)互為等電子體的分子的化學式為CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等；NH3分子中氮原子的價層電子對數(shù)＝3＋(5－3×1)/2＝4，所以VSEPR模型為四面體形。(3)Ni(CO)4的熔點為－25℃，沸點為43℃，說明晶體類型為分子晶體。單鍵都是σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵，晶體中σ鍵和π鍵的數(shù)目之比為8∶8＝1∶1。(4)形成分子內氫鍵，而形成分子間氫鍵，分子間氫鍵大于分子內氫鍵，因此在相同壓強下，的沸點比低。(5)非金屬性越強，電負性越大，則其中所含非金屬元素的電負性由小到大的順序為H＜C＜N＜O；氧原子的價層電子對數(shù)是4，雜化軌道類型為sp3。(6)Y位于體內，數(shù)目為1，Ba位于體心，數(shù)目為2，Cu位于頂點和棱心，數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋8×eq\f(1,4)＝3，O位于棱心和面心，數(shù)目為12×eq\f(1,4)＋8×eq\f(1,2)＝7，化學式為YBa2Cu3O7，則該晶體的密度為ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(667,a2bNA)×1021g/cm3。答案：(1)ds7(2)CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4(任選一種，答案合理即可)四面體形(3)分子晶體1∶1(4)形成分子內氫鍵，而形成分子間氫鍵(5)H＜C＜N＜Osp3(6)eq\f(6.67×1023,a2bNA)6．已知A、B、C、D、E、F、G七種元素，它們的原子序數(shù)依次增大。A在所有元素中原子半徑最?。籅原子核外電子有6種不同運動狀態(tài)；D與C、E均相鄰；A、D、E三種元素的原子序數(shù)之和為25；E2－和F＋有相同的核外電子排布；G的質子數(shù)是25。請回答下列問題：(1)寫出元素G的基態(tài)原子價電子排布式：__________；B、C、D三種元素分別形成的最簡單氫化物的沸點最高的是________(用化學式表示)。(2)由上述元素中的兩種元素組成的一種陰離子與D的一種同素異形體分子互為等電子體，該陰離子化學式為________。(3)由上述元素組成的屬于非極性分子且VSEPR模型為直線形的微粒的電子式為______________(任寫一種)。(4)M是由4個C原子組成的一種不穩(wěn)定的多原子單質分子，M分子中C原子雜化方式為sp3雜化，M分子的立體構型為________。(5)某一次性電池的比能量和可儲存時間均比普通干電池優(yōu)良，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池的升級換代產(chǎn)品之一，它的負極材料是Zn，正極材料是G的一種常見氧化物，電解質是KOH。該電池的正極反應式為________________________________________________________________________。(6)由上述元素中電負性最大的元素和第一電離能最小的元素形成的某化合物N的晶胞如圖所示?；衔颪與氧化鈣相比，晶格能較小的是______(填化學式)。已知該化合物的晶胞邊長為apm，則該化合物的密度為____________g·cm－3(只要求