化学高考压轴题库型提分练.doc

题型五　物质结构与性质
1．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：
(1)Q＋核外电子排布式为______________________________________________________。
(2)化合物X2W2中W的杂化方式为________________，ZW的立体构型是________。
(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)sp3杂化　V形
(3)SiO2　SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体
(4)2Cu＋8NH3＋O2＋2H2O===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－
解析　根据元素信息可以推断，X为H，Y为C，Z为N，W为O，R为Si，Q为Cu。
(2)NO的价层电子对数为2＋×(5＋1－2×2)＝3对，有2对形成共价键，所以其离子构型为V形。
2．钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
(1)钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
①Ti的基态原子价电子排布式为________。
②Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。
(2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7＋3CCl4===2KCl＋2CrO2Cl2＋3COCl2↑。
①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是____________________(用元素符号表示)。
②COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化方式为________。
(3)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为6.9×10－2 nm和7.8×10－2 nm。则熔点：NiO________(填“>”、“<”或“＝”)FeO。
(4)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在日本和中国已实现了产业化。该合金的晶胞结构如图所示。

①该晶体的化学式为________________。
②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol－1，密度为d g·cm－3。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。
③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知：a＝511 pm，c＝397 pm；标准状况下氢气的密度为8.98×10－5 g·cm－3；储氢能力＝。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为________。
答案　(1)①3d24s2　②7
(2)①O>Cl>C　②3∶1　sp2
(3)>
(4)①LaNi5　②　③1 236
解析　(4)①从图中可以看出，La位于平行六面体的顶点，晶胞中La的原子数为×8＝1。平行六面体的上、下两个面各有2个Ni原子，四个侧面各有1个Ni原子，体心还有1个Ni原子。故晶胞中Ni的原子数为×8＋1×1＝5。故该晶体的化学式为LaNi5。
②晶胞的体积为 cm3。
③LaNi5合金储氢后的密度ρ＝＝≈0.111 g·cm－3，由定义式：储氢能力＝，故储氢能力＝≈1 236。
3．在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A与其余五种元素既不同周期也不同主族，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，C的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，D原子核外电子有8种不同的运动状态， E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，F元素的基态原子最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。
(1)写出基态E原子的价电子排布式________。
(2)B、C、D三元素第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)；A与C形成CA3型分子，分子中C原子的杂化类型为________，分子的立体构型为________；C的单质与 BD化合物是等电子体，据等电子体的原理，写出BD化合物的电子式：________； A2D由液态形成晶体时密度________(填“增大”、“不变”或“减小”)，分析主要原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示：

则该化合物的化学式为________(用元素符号表示)；若相邻D原子和F原子间的距离为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为______________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
答案　(1)3d54s1
(2)C<O<N　sp3杂化　三角锥形　C⋮⋮O　减小　水形成晶体时，每个水分子与4个水分子形成氢键，构成空间正四面体网状结构，水分子空间利用率低，密度反而减小
(3)Cu2O　
解析　根据元素信息可以判断，A为H，B为C，C为N，D为O，E为Cr，F为Cu。
(3)N(O)：8×＋1＝2，N(Cu)：4
所以其化学式为Cu2O。
设棱长为x cm，则体对角线为x，而Cu与O之间的距离为体对角线的，所以a＝，所以x＝，根据x3·ρ·NA＝2M(Cu2O)，得：ρ＝。
4．主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，X、Z和M分属于不同的周期，X、M元素可以形成负一价离子，Y原子的各能层电子数相同，Z原子最外层电子数是次外层的3倍，N元素原子的4p轨道上有3个未成对电子。
(1)五种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。(填元素符号)
(2)Y元素原子的价层电子的电子排布图为________，该元素的名称是________。气态分子YM2的立体构型为________，YM2可形成多聚体(YM2)n的原因是_______________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)Z和N形成分子W的结构如图所示，化合物W的分子式为________，Z、N原子的杂化类型分别为________、________。

(4)已知化合物NX3是剧毒的气体，与AgNO3溶液反应有黑色Ag析出，同时生成W，此反应是检验微量NX3的方法，该反应的化学方程式是_____________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)画出配离子YZ4X的结构式：________，1 mol该离子中含有的共价键数目为__________。
答案　(1)Be　O
(2)　铍　直线形　BeCl2分子中Be与另外两个 BeCl2分子的Cl原子形成配位键
(3)As4O6　sp3　sp3
(4)4AsH3＋24AgNO3＋6H2O===As4O6＋24Ag↓＋24HNO3
(5)　8NA
解析　元素分析：Y原子的各能层电子数相同，可知核外电子层有2层，每层2个电子，Y为Be元素；Z原子最外层电子数是次外层的3倍，则Z为O元素；X、Z和M原子序数依次增大，且分属于不同的周期，X、M元素可以形成负一价离子，可知：X为H元素、M为Cl元素；N元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，N为As元素。(1)同一周期，从左向右，元素第一电离能、电负性逐渐增大，同一主族，从上往下，第一电离能、电负性逐渐减小，可知第一电离能最小的是Be；电负性最大的是O。(2)Y为4号元素铍(Be)，价电子排布式为2s2，故其价电子排布图为；气态分子YM2为BeCl2，中心原子价电子对数为(2＋1×2)/2＝2，采用sp杂化，无孤电子对，故其立体构型为直线形；考虑到BeCl2分子中Be与另外两个 BeCl2分子的Cl原子形成配位键，BeCl2分子可形成多聚体(BeCl2)n。(3)O原子最外层电子数为6，含有2个未成对电子，所以氧原子在一般化合物中都是形成两个共价键；As原子最外层电子数为5，含有3个未成对电子，在一般化合物中都是形成3个共价键；由W的结构可知，黑色小球为As原子共4个，白色小球为O原子共6个，化合物W的分子式为As4O6且均采用sp3杂化。(4)化合物NX3为AsH3，与AgNO3溶液反应有黑色Ag析出，同时生成W(As4O6)，AgNO3 ～Ag～e－，4AsH3～As4O6～24e－，根据得失电子守恒及原子守恒可得反应方程式为4AsH3＋24AgNO3＋6H2O===As4O6＋24Ag↓＋24HNO3。(5)配离子YZ4X为[Be(OH)4]2－，中心原子Be2＋提供空轨道，配体OH－提供孤电子对形成4个配位键，其结构式为；1个[Be(OH)4]2－存在4个配位键及4个O—H键，则1 mol该离子含共价键数目为8NA。
5．Ⅰ.根据等电子体原理可知：
(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有________组。
(2)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________种。
(3)试预测N的空间构型为______________。
Ⅱ.氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应(见下图)可以制得Ti3N4和纳米TiO2。

上图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

I1
I2
I3
I4
I5
电离能/kJ·mol－1
738
1 451
7 733
10 540
13 630
(4)M是________(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为________，配位数为________。
(5)基态Ti3＋中未成对电子数有________个；与Ti同族相邻的元素Zr的基态原子外围电子排布式为________________；钛元素最高化合价为________。
(6)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如下图所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子数为________，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________。

(7)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为__________ g·cm－3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个。

科学家通过X­射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下：
离子晶体
NaCl
KCl
CaO
晶格能/kJ·mol－1
786
715
3 401
KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________。
答案　(1)2　(2)2　(3)直线形
(4)Mg　六方最密堆积　12
(5)1　4d25s2　＋4
(6)7　O>N>C
(7)　12　TiN>CaO>KCl
解析　Ⅰ.(1)在Li、Be、B、C、N、O、F组成的共价分子有N2、O2、F2、CO、CO2、NO、NO2、N2O，其中N2与CO、CO2与N2O互为等电子体。
(2)NO为3原子，价电子数为18，其中SO2、O3与NO互为等电子体。
(3)N与CO2互为等电子体，所以N为直线形。
Ⅱ.(7)(2a×10－10)3·ρ·NA＝4M(TiN)，
ρ＝。
6．硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。请回答下列问题：
(1)Ga与B同主族，Ga的基态原子核外电子排布式为________，第一电离能由大到小的顺序是________。
(2)硼酸(H3BO3)是白色片状晶体(层状结构如下图)，有滑腻感，在冷水中溶解度很小，加热时溶解度增大。

①硼酸中B原子的杂化轨道类型为________ 。
②硼酸晶体中存在的作用力有范德华力和________ 。
③加热时，硼酸的溶解度增大，主要原因是________。
④硼酸是一元弱酸，在水中电离时，硼酸结合水电离出的OH－而呈酸性。写出硼酸的电离方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)硼氢化钠(NaBH4)是有机化学中的一种常用还原剂，在热水中水解生成硼酸钠和氢气，用化学方程式表示其反应原理：_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
[BH4]－的空间构型是___________________________________________________________。
(4)B3N3H6可用来制造具有耐油、耐高温性能的特殊材料。写出它的一种等电子体物质的分子式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)硼化镁晶体在39 K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，下图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。

(6)金刚石的晶胞如右图。立方氮化硼的结构与金刚石相似，已知晶胞边长为361.5 pm，则立方氮化硼的密度是____________________ g· cm－3。
(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数用NA表示)。

答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1　B>Ga
(2)①sp2　②氢键、共价键
③加热破坏了硼酸分子之间的氢键
④H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋
(3)NaBH4＋4H2O===Na[B(OH)4]＋4H2↑(或NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑)　正四面体
(4)C6H6
(5)MgB2
(6)
解析　(5)每个Mg周围有6个B，每个B周围有3个Mg，所以硼化镁的化学式为MgB2。
(6)a3·ρ·NA＝4M(BN)，ρ＝。
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