2022届高考化学一轮复习-课时练40-物质的聚集状态与物质性质鲁科版.docx

2022届高考化学一轮复习 课时练40 物质的聚集状态与物质性质鲁科版

2022届高考化学一轮复习 课时练40 物质的聚集状态与物质性质鲁科版

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姓名：

- 13 -

物质的聚集状态与物质性质
基础巩固
1.(2020重庆模拟)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组
B组
C组
D组
金刚石:>3 500 ℃
Li:181 ℃
HF:-83 ℃
NaCl:801 ℃
硅晶体:1 410 ℃
Na:98 ℃
HCl:-115 ℃
KCl:776 ℃
硼晶体:2 300 ℃
K:64 ℃
HBr:-89 ℃
RbCl:718 ℃
二氧化硅:1 713 ℃
Rb:39 ℃
HI:-51 ℃
CsCl:645 ℃

据此回答下列问题:
(1)A组属于　　　　晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是　　　　　　。 
(2)B组晶体共同的物理性质是　　　　　　(填序号)。 
①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)D组晶体可能具有的性质是　　　　　(填序号)。 
①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电
2.(2020四川广安调研)现有A、X、Y、Z、W五种元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同;X基态原子的L层中有3个未成对电子;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道其他电子不同;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子;W基态原子的最外层电子数为1,其余内层均充满电子。请回答下列问题:
(1)这五种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式是　　　　　,W位于元素周期表的　　　　　(填“s”“p”“d”或“ds”)区。 
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连,请根据等电子原理写出X2Y的电子式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中心原子的杂化轨道类型是　　　　　,1 mol X2Y含有的π键数目为　　　　　。 

图1
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,该阴离子的化学式为　　　　　;其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图1所示),该阳离子的化学式为　　　　　;该化合物加热时首先失去的成分是　　　　　,判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

图2
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图2所示的立方晶胞(其中X显-3价),则其化学式为　　　　　　。设阿伏加德罗常数的值为NA,距离最近的两个W粒子的核间距为a cm,则该晶体的密度为　　　　 g·cm-3。(用含有a和NA的代数式表示) 
3.(1)人工氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图所示。

①该晶体中与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有　　　　　个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有　　　　　　个,这几个N原子形成的空间形状是　　　　　。 
②该晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示),若该晶胞的边长为a nm,密度为ρ g·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量可表示为　　　　　。 
4.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产、生活中有重要的应用。回答下列问题:
(1)写出As的基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　,它们的氢化物沸点最高的是　　　　。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与SO42-互为等电子体,则该阴离子的化学式是　　　　　　　　。 
(3)Fe3+、Co3+与N3-、CN-等可形成络合离子。
①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为　　　　　　　　　　　。 
②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为　　　　　　　　,其配离子中含有的化学键类型为　　　　(填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的立体构型为　　　　　　　。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为　　　　　　　　　　　　(列出计算式即可)。 

5.(2019安徽合肥高三调研)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:
(1)基态磷原子的电子排布式为　　　　　;基态砷原子中未成对电子数为　　　　　　　。 
(2)PH3分子立体构型为　　　　;AsO33-中砷原子的杂化轨道方式为　　　　　　　　。 
(3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是　　　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图1所示,该分子中存在的化学键为　　　　　　(填选项字母)。 

图1
a.σ键 b.π键
c.离子键 d.配位键
(5)砷化铟的晶胞结构如图2所示,砷化铟晶体的化学式为　　　　　　;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为　　　　　　　　　　　(用含a、NA的代数式表示)。 

图2
能力提升
6.(2020江苏镇江调研)磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。
(1)基态Fe3+的电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)NO3-和NH3中氮原子的杂化轨道类型分别为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)NH3的沸点高于PH3,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)与N3-具有相同价电子数的三原子分子的立体构型是　　　　　。 
(5)向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水,刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀,当氨水过量时,沉淀会溶解,生成含[Ni(NH3)6]2+的蓝色溶液,则1 mol [Ni(NH3)6]2+中含有的σ键的物质的量为　　　　　 mol。 
(6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数为　　　　　,如果Fe的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则此单质的密度表达式为　　　　　　　g·cm-3(不必化简)。 

7.(2020湖北孝感联考)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题:
(1)基态磷原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　,其第一电离能比硫的　　　　　　(填“大”或“小”)。 
(2)羟基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质,其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为　　　　　　　　　,PO43-的立体构型为　　　　　　,该化合物中所含元素电负性最大的是　　　　　　。 
(3)P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构,则该分子中含有的共价键数目是　　　　　　。 
(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,则H3PO3的结构式为　　　　　　,其为　　　　　　元酸,原因是　　　　　　。 
(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸,其某一钙盐的结构如下图所示:

由图推知该多磷酸钙盐的通式为　　　　　　。 
(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞如下图所示,其密度为ρ g·cm-3,设NA是阿伏加德罗常数的值,则磷原子的配位数为　　　　　　,晶胞参数为　　　　　　 pm。 

拓展深化
8.(2020山东济南二中线上检测)钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价,其中以+4价的Ti最为稳定。回答下列问题:
(1)基态钛原子的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。 
(2)已知电离能:I2(Ti)=1 310 kJ·mol-1,I2(K)=3 051 kJ·mol-1。I2(Ti)<I2(K),其原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)某钛配合物可用于催化环烯烃聚合,其结构如图所示:

①钛的配位数为　　　　,碳原子的杂化轨道类型有　　　　　　　。 
②该配合物中存在的化学键有　　　　(填字母)。 
a.离子键　b.配位键　c.金属键　d.共价键
e.氢键
(4)钛与卤素形成的化合物的熔、沸点如下表所示:
化合物
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔点/℃
-24.1
38.3
155
沸点/℃
136.5
233.5
377

分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子的化学式为　　　　　。硫酸氧钛阴离子的空间结构为　　　　　　。 

(6)已知TiN晶体的晶胞结构如图所示,若该晶胞的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中钛原子与氮原子的最近距离为　　　　　 pm。(用含ρ、NA的代数式表示) 

课时规范练40　物质的聚集状态与物质性质
1.答案(1)原子　共价键　(2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键　(4)②④
解析:(1)A组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。
(2)B组为金属晶体,具有①②③④四条共性。
(3)HF存在分子间氢键,故其熔点反常。
(4)D组属于离子晶体,具有②④两条性质。
2.答案(1)1s22s22p4　ds　(2)··N······N····O····　sp　2NA
(3)SO42-　[Cu(NH3)4(H2O)2]2+　H2O
H2O与Cu2+形成的配位键比NH3与Cu2+形成的配位键弱
(4)Cu3N　206NA×(2a)3
解析:A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期序数相同,故A为H;X基态原子的L层中有3个未成对电子,故X为N;Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋状态与2p轨道上其他电子的自旋状态相反,故Y为O;Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子,故Z为S;W基态原子的最外层电子数为1,其余各电子层均充满电子,故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O,其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素,在元素周期表中位于ds区。(2)N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,N2O与CO2互为等电子体,故N2O的电子式为 ··N······N····O····,中心原子氮原子的杂化轨道类型为sp,1分子N2O中的π键数目为2,故1molN2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中,阴离子呈正四面体结构,则阴离子为SO42-,结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2+、4个NH3及2个H2O,故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2+。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知氮原子的数目为8×18=1,铜原子的数目为12×14=3,所以其化学式为Cu3N。设晶胞边长为bcm,则2×(b2)2=a2,b=2a,故该晶体的密度ρ=206NA×(2a)3g·cm-3。
3.答案(1)①12　6　正八面体　②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能
(2)5a3ρNA×10-22
解析:(1)①与Ti原子距离最近且相等的Ti原子有12个,与Ti原子距离最近且相等的N原子有6个(在Ti原子的上、下、左、右、前、后)。②氮化钛晶体中阴、阳离子的电荷数均高于氯化钠晶体中阴、阳离子的电荷数,氮化钛晶体的晶格能高于氯化钠晶体的晶格能,因此氮化钛晶体的熔点高于NaCl晶体的熔点。
(2)该晶胞中Co原子的个数为8×18+1=2,则该晶胞的质量为2MrNAg=ρg·cm-3×(a×10-7cm)3,Mr=5a3ρNA×10-22。
4.答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3　(2)N>P>As　NH3　NO43-
(3)①sp　②6　共价键、配位键　N　氮原子2p能级中的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子
(4)正四面体　4×145ρa3×10-30
解析:(1)As的原子序数为33,由构造原理可知其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即电负性:N>P>As;它们的氢化物中,NH3分子间可形成氢键,沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属于等电子体,等电子体结构相似,与SO42-互为等电子体的该阴离子是NO43-。(3)①CN-中碳原子价层电子对数=1+12×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但氮原子2p能级上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成立体构型为正四面体结构;由题图可知一个GaAs晶胞含有4个Ga和4个As,若晶胞的边长为apm,则晶胞体积为(a×10-10)3cm3,晶体的密度为ρg·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3cm3×ρg·cm-3=ρa3×10-30g,则ρa3×10-30g×NAmol-1=4×145g·mol-1,则NA=4×145ρa3×10-30。
5.答案(1)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3　3　(2)三角锥形　sp3
(3)NH3　NH3与水分子之间易形成氢键
(4)abd　(5)InAs　760a3NA g·cm-3
解析:(1)P的原子序数为15,原子核外有15个电子,P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3;砷元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为3。(2)中心原子磷原子形成了3个σ键,另外还有1对未成键孤电子对,其价层电子对的总数是4,故采用sp3杂化,分子的空间构型为三角锥形;AsO43-中心原子的价层电子对数为5+32=4,所以砷原子的杂化方式为sp3杂化。(3)因为NH3与水分子之间易形成氢键,故AsH3与NH3在水中溶解度较大的是NH3。(4)根据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为σ键、π键和配位键。(5)由砷化铟的晶胞结构,根据均摊法可得,每个晶胞含有8×18+6×12=4个In原子,4个As原子,砷化铟晶体的化学式为InAs;该晶胞的棱长为acm,则砷化铟晶体的密度为ρ=4×190NAa3g·cm-3=760a3NAg·cm-3。
6.答案(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(2)sp2、sp3　(3)NH3分子间存在氢键　(4)V形
(5)24　(6)8　56×2NA(4a3)3
解析:(1)Fe为26号元素,则基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)NO3-的立体构型为平面三角形,氮原子采取sp2杂化;NH3为三角锥形的分子,基中氮原子采取sp3杂化。
(4)N3-价电子数为10,与N3-具有相同价电子数的三原子分子为H2O,水分子的立体构型为V形。
(5)在[Ni(NH3)6]2+中,每个氮原子与3个氢原子形成σ键,同时还与镍原子形成配位键,配位键也属于σ键,因此1mol[Ni(NH3)6]2+中含有的σ键为4mol×6=24mol。
(6)堆积模型为体心立方堆积,即在立方体的中心有一个铁原子,与这个铁原子距离最近的原子位于立方体的8个顶点,所以铁的配位数为8,每个立方体中含有的铁原子数为8×18+1=2,如果铁原子半径为acm,则立方体的边长为4a3cm,则立方体的体积为(4a3cm)3,阿伏加德罗常数的值为NA,所以铁单质的密度表达式为56×2NA(4a3)3g·cm-3。
7.答案(1)　大
(2)sp3　正四面体形　O(或氧元素)　(3)12
(4)或　二　一个H3PO3分子中只有两个羟基,含氧酸羟基上的氢易电离
(5)(CaP2O6)n　(6)4　3168ρNA×1010
解析:(1)P是15号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,其价电子排布式为3s23p3,所以基态磷原子价电子排布图为;由于其最外层的3p能级电子处于半充满的稳定状态,所以失去一个电子比元素S的原子难,需要的能量高,故其第一电离能比硫的大。
(2)—OH中氧原子的价层电子对数为6+22=4,所以氧原子采取sp3方式杂化;PO43-中磷原子价层电子对数=4+5+3-2×42=4,没有孤电子对,故PO43-为正四面体结构;根据元素的非金属性越强,元素的电负性越大,则Ca、P、O、H四种元素中O的非金属性最强,O的电负性最大。
(3)磷原子最外层有5个电子,氧原子最外层有6个电子,要使分子中每个原子都达到8电子稳定结构,其结构式应为,可见分子中含有的共价键为12个。
(4)亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,羟基氢原子能电离产生H+,说明H3PO3分子中含有2个—OH,它属于二元酸,由于磷原子最外层有5个电子,则H3PO3的结构式为或。
(5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6,所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n。
(6)根据晶体结构可知每个硼原子被四个距离相等且最近的磷原子包围,每个磷原子被四个距离相等且最近的硼原子包围,所以磷原子的配位数是4;在一个晶胞中含有的磷原子数目为8×18+6×12=4,在一个晶胞中含有的硼原子数目为4,即1个晶胞中含有4个BP,一个晶胞的质量是m=4×42g·mol-1NAmol-1=168NAg,由于晶胞密度为ρg·cm-3,所以晶胞的体积为168NAgρg·cm-3=168ρNAcm3,所以晶胞参数为3168ρNAcm=3168ρNA×1010pm。
8.答案(1)
(2)K+失去的是全充满的3p6电子,所需能量较高,Ti+失去的是4s1电子,相对较易失去,故I2(Ti)<I2(K)
(3)①6　sp3、sp2　②bd
(4)三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔、沸点升高
(5)TiO2+　正四面体　(6)331ρNA×1010
解析:(1)基态钛原子有4个价电子,根据构造原理,4s能级能量较低,电子先填满4s能级,再填入3d能级;根据泡利原理和洪特规则,2个电子先填入4s能级的1个轨道,自旋相反,3d能级有5个轨道,剩余2个电子应先占据不同的轨道,且自旋平行,故答案为。
(2)基态Ti+的电子排布为[Ar]3d24s1,再失去1个电子,4s轨道将变为全空状态,趋势较大,所需能量I2(Ti)较低;基态K+的电子排布为[Ne]3s23p6,再失去1个电子,将破坏3p6的全充满状态,所需能量I2(K)较高。
(3)①由配合物的结构可知,Ti的配位数为6,甲基碳的杂化轨道类型为sp3,双键碳的杂化轨道类型为sp2。②该配合物中存在配位键和共价键,故选bd。
(4)TiCl4、TiBr4、TiI4的熔、沸点逐渐升高,原因是它们均为分子晶体,组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高。
(5)可用均摊法确定硫酸氧钛晶体中阳离子的化学式,每个钛原子连接2个氧原子,每个氧原子只有一半属于它,所以钛原子与氧原子的个数比=1∶(12×2)=1∶1,则阳离子的化学式为TiO2+;硫酸氧钛的阴离子为SO42-,中心原子S的价层电子对数为4+12×(8-4×2)=4,VSEPR模型为正四面体,没有孤电子对,所以SO42-的空间构型为正四面体。
(6)根据TiN的晶胞结构可知,一个TiN晶胞中,钛原子数和氮原子数均为4,m(晶胞)=m(Ti)+m(N)=4NAmol-1×48g·mol-1+4NAmol-1×14g·mol-1=248NAg,V(晶胞)=m(晶胞)ρ(晶胞)=248NAgρg·cm-3=248NAρcm3,晶胞的棱长=3248NAρcm3=3248NAρcm=3248NAρ×1010pm,晶胞中钛原子与氮原子的最近距离=晶胞的棱长×12=3248NAρ×1010pm×12=331NAρ×1010pm。