2022高考化学一轮复习-专题二十四-物质结构与性质2练习.docx

2022高考化学一轮复习 专题二十四 物质结构与性质2练习2022高考化学一轮复习 专题二十四 物质结构与性质2练习年级：姓名：- 20 -专题二十四物质结构与性质考点1 原子结构与元素的性质1.(1)2021广东广州阶段训练,2分基态Ti原子的未成对电子数是,基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,写出该激发态的价层电子排布式:。(2)2021河南鹤壁联考,2分基态As原子核外电子排布式为Ar。下列状态的铝中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是(填标号)。(3)2021安徽示范高中联考,5分基态Co原子的价层电子轨道表达式为 ;第四周期中基态原子未成对电子数与基态Ni原子相同的元素有种;铁、钴、镍三种元素中,铁元素的常见化合价有+2和+3两种价态,而钴元素和镍元素的常见化合价为+2,请从原子结构的角度解释铁的常见化合价中有+3的原因:。2.(1)2021重庆八中阶段性检测,4分基态镍原子的价层电子排布式为,能量最高的电子所占能级的原子轨道有个伸展方向。(2)2021江苏扬州中学月考,2分下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是(填字母)。(3)4分钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为;基态镝(Dy)原子的核外电子排布式为Xe4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为。(4)2分铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。3.2021山东德州、天津等月考组合,8分根据要求回答下列问题:(1)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)(填“”或“I2(Ni)的原因是。(3)某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能如表所示,R为(填元素符号)。I/(kJmol-1)I1I2I3I4I5数值7381 4517 73310 54013 630考点2 分子结构与性质4.2021陕西西安一中等模拟组合,10分根据要求,回答下列问题:(1)PNAS报道了无规超支化聚合物RHP的自愈过程,合成RHP的基础原料之一为,其沸点(填“”),理由为。(2)SCN-可用于Fe3+的检验,SCN-对应的酸有两种,分别为硫氰酸()和异硫氰酸(HNCS)。写出与SCN-互为等电子体的一种微粒:(填分子式或离子符号)。异硫氰酸的沸点比硫氰酸的沸点高的原因是。(3)氨硼烷(NH3BH3)是一种高性能新型储氢材料,其中硼原子的杂化方式为。5.(1)2021河北衡水调研改编,6分在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。Cu5Zn8具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于(填“晶体”或“非晶体”);在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成Cu(NH3)42+,其中氮原子的杂化方式为。铜能与拟卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸(HNCS)两种,理论上前者沸点低于后者,其原因是;(SCN)2分子中键与键数目之比为。(2)5分8-羟基喹啉铝(分子式为C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与(8-羟基喹啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为;所含元素中电负性最大的是(填元素符号),C、N、O的杂化方式依次为、和。(3)8分镍易形成配合物。 Ni(CO)4的熔点为-19.3 ,沸点为43 ,则其晶体类型是,其分子中键与键数目之比为。Ni的一种配合物的分子结构如图所示,该配合物中碳原子的杂化方式是,配合物分子内不含有(填字母)。 A.共价键B.离子键 C.配位键 D.金属键 向FeCl3溶液中加入KSCN溶液形成红色含K3Fe(SCN)6的溶液。C、N两种元素的电负性大小关系为,与SCN-互为等电子体的分子为(写一种即可)。6.2020江苏,21A节选,10分以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵(NH4)3Fe(C6H5O7)2。(1)Fe基态核外电子排布式为;Fe(H2O)62+中与Fe2+配位的原子是(填元素符号)。(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是。(3)与NH4+互为等电子体的一种分子为(填化学式)。(4)柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的键的数目为mol。7.15分自然报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题:(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物,NaN3中阴离子的空间构型为;NH4NO3中阳、阴离子中的中心原子杂化方式依次为、;1个亚硝基胍分子中含个键。(2)N、P位于同一主族,NH3、PH3分子结构如图所示:NH3中NH键的键长比PH3中PH键的键长短,其主要原因是。NH3和PH3中,N、P原子的杂化方式相同,但HNH间的夹角比HPH间的大,其主要原因是 。NH3比PH3易液化,其主要原因是。考点3 晶体结构与性质8.(1)2021广东广州阶段训练,3分金红石具有较高催化活性,其晶胞结构如图1所示,其化学式为;已知该晶体的密度为 g/cm-3,Ti、 O原子半径分别为a pm和b pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则金红石晶体的空间利用率为(列出计算式)。图1(2)4分某种钛酸钴(CoTiO3)晶胞沿x、y或z轴任意一个方向的投影如图2所示。晶胞中Co处于各顶角位置,则O处于位置,与Co紧邻的O的个数为。若晶胞中Co与O之间的最短距离为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为g/cm3(列出计算式即可)。 图2图3(3)4分MgH2晶体属四方晶系,其晶胞结构如图3所示,晶胞参数a=b=450 pm,c=301 pm,原子坐标为A(0,0,0)、B(0.305,0.305,0)、C(1,1,0.67)、D(0.195,0.805,0.5)。Mg2+的半径为72 pm,则H-的半径为pm(列出计算式即可)。用NA表示阿伏加德罗常数的值,MgH2晶体中H-的密度是标准状况下氢气密度的倍(列出计算式即可,标准状况下氢气的密度为0.089 g/L)。9.2021江苏淮阴中学开学考改编,15分海洋是生命的摇篮,海水中含有大量的卤族元素。NaCl晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。请回答下列问题:(1)Na的价电子被激发到相邻的高能级后可形成激发态的Na,其价电子轨道表达式为。(2)Cl能形成多种无机含氧酸,其酸性由弱到强的顺序为HClOHClO2HClO3”或“”或“H2TeH2SeH2S,其原因是。(3)配合物Cu(NH3)2OOCCH3中,铜显+1价,则其含有化学键的类型有;1 mol该配合物中含有的键数目为,NH3分子的价电子对互斥理论模型是。(4)一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4,其单层平面结构如图1所示,晶胞结构如图2所示。g-C3N4中氮原子的杂化方式是。已知该晶胞的体积为V cm3,中间层原子均在晶胞内部,则g-C3N4的密度为gcm-3。答案专题二十四物质结构与性质1.(1)2(1分)3d24s14p1(1分)(2)3d104s24p3(1分)D(1分)(3)(1分)3(2分)Fe2+失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构(2分)【解析】(1)基态Ti原子核外有22个电子,核外电子排布式为Ar3d24s2,3d轨道上的2个电子为单电子,即未成对电子数是2。基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,该激发态的价层电子排布式为3d24s14p1。(2)As为33号元素,基态As原子核外电子排布式为Ar3d104s24p3;依据铝的第三电离能第二电离能第一电离能,失去电子所需能量:基态激发态,可知D所需的能量最低。(3)Co是27号元素,Co原子的价层电子排布式为3d74s2,价层电子轨道表达式为。Ni是28号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,Ni有2个未成对电子,第四周期中基态原子未成对电子数为2的元素还有Ti(价层电子排布式为3d24s2)、Ge(价层电子排布式为4s24p2)、Se(价层电子排布式为4s24p4),共3种;Fe是26号元素,Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,Fe2+失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构,故铁的常见化合价还有+3。2.(1)3d84s2(2分)5(2分)(2)ACBD(2分)(3)9(2分)4(2分)(4)发射光谱(2分)【解析】(1)Ni为28号元素,价层电子排布式为3d84s2,排布时能量最高的电子所占的能级为3d,3d能级的原子轨道有5个伸展方向。(2)基态氮原子具有的能量最低,激发态氮原子具有的能量较高,且较高能级轨道排布的电子越多,原子具有的能量越高,故氮原子能量由低到高的顺序是ACBZn的核外电子排布为全充满的稳定结构,较难失去电子(2)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(3)Mg【解析】(1)Zn的核外电子排布式为Ar3d104s2,其每个能级都达到全满的稳定结构,故难以失去电子,而Cu的核外电子排布式为Ar3d104s1,其4s能级上有1个电子,容易失去,故Zn的第一电离能比Cu的第一电离能大。(2)铜的第二电离能是在Cu+的基础上失去1个电子,而Cu+的核外电子排布式为Ar3d10,其3d能级为全充满的稳定结构,难以失去1个电子;镍的第二电离能是在Ni+的基础上失去1个电子,Ni+的核外电子排布式为Ar3d84s1,容易失去4s能级上的这个电子。(3)R为短周期金属元素,与第二电离能相比,其第三电离能急剧增大,故R的最外层电子数为2,位于第A族,短周期第A族只有Be和Mg,而Be核外只有4个电子,但题表显示R存在第五电离能,故R为Mg。4.(每空2分)(1)见解析(2)N2O(或CO2、CS2、OCN-等合理答案)异硫氰酸分子间存在氢键(3)sp3【解析】(1)和均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,则分子间作用力越大,熔、沸点越高。(2)碳原子与1个单位的负电荷可以等效替换为氮原子,氮原子与1个单位的负电荷可以等效替换为氧原子,硫原子可以用氧原子替换,故与SCN-互为等电子体的微粒有N2O、CO2、CS2、OCN-等。异硫氰酸分子间能形成氢键,故异硫氰酸的沸点比硫氰酸的沸点高。(3)NH3BH3中B提供空轨道,N提供1对孤电子对,形成配位键,则B周围有4对成键电子对,故B采取sp3杂化。5.(1)晶体(1分)sp3(1分)异硫氰酸分子间可形成氢键(2分) 54(2分)(2)正四面体形(1分)O(1分)sp2(1分)sp2(1分)sp3(1分)(3)分子晶体(1分)11(1分)sp2、sp3(2分)BD(2分)NC(1分)CO2(合理即可)(1分) 【解析】(1)晶体具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,根据Cu5Zn8的特点知该金属互化物属于晶体。根据VSEPR模型可以计算N的价层电子对数=3+5-32=4,所以N采用sp3杂化。异硫氰酸分子中N上连接有H,分子间能形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键,故异硫氰酸的沸点高。拟卤素(SCN)2的结构式为,含有5个键,4个键,键与键数目之比为54。(2)LiAlH4中阴离子为AlH4-,Al的价层电子对数为4+3+1-42=4,无孤电子对,故AlH4-的空间构型为正四面体形;8-羟基喹啉的组成元素有H、C、N、O,电负性最大的是O;8-羟基喹啉中环上的C、N均为sp2杂化,羟基氧原子为sp3杂化。(3)由Ni(CO)4的熔、沸点较低,知其为分子晶体。CO与N2互为等电子体,故1个CO分子中含2个键和1个键,且每个CO与Ni形成1个配位键(键),故该分子中键数为8,键数为24=8,键和键数目之比为11。该配合物中有饱和碳原子和形成双键的不饱和碳原子,故碳原子的杂化方式为sp3、sp2。该配合物中,N与Ni之间为配位键,其他化学键均为共价键,故不存在离子键和金属键。同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增强,故电负性CCl,原子半径ICl,原子得电子能力ICl,故元素非金属性ICl,原子半径ICl,原子核对电子的吸引能力ICl,原子得电子能力ICl,故元素非金属性IGa,GaN中N为-3价,Ga为+3价,b正确;Ga、Al同主族,原子序数GaAl,故离子半径Ga3+Al3+,c错误。(4)由Mn2+MnO2失2e-、ClO2Cl-得5e-,根据得失电子守恒,Mn2+、ClO2的化学计量数分别为5、2,可得5Mn2+2ClO25MnO2+2Cl-,再根据电荷守恒和原子守恒,配平离子方程式为2ClO2+5Mn2+6H2O2Cl-+5MnO2+12H+。3.(1)N(1分)d(1分)(2)(1分)ONH(1分)(3)sp3(1分)H3O+(其他合理答案也可)(1分)(4)离子晶体(1分)Mg2+的半径小于Ca2+,MgO的晶格能大于CaO(2分)(5)6(1分)(12,0,12)(2分)223213dNA1010(3分) 【解析】(1)基态Fe原子核外电子占据的最高能层的符号为N;Ni位于周期表中的d区。(2)同一周期主族元素第一电离能随着原子序数的增大而整体呈增大的趋势,但第A、A族元素的第一电离能分别大于其相邻的第A、A族元素,Mg、Al位于同一周期,且Mg、Al分别位于第A、A族,所以第一电离能MgAl。电负性ONH。(3)NH3分子中N原子价层电子对数=3+5-312=4,N原子的杂化方式为sp3;与NH3互为等电子体的粒子有PH3、H3O+等。(4)MgO、CaO都是离子晶体;离子晶体的熔沸点与晶格能有关,离子所带电荷数越大,离子半径越小,晶格能越大,对应物质的熔沸点越高,Ca2+的半径大于Mg2+,MgO的晶格能大于CaO,则MgO的熔点高于CaO。(5)由题图可知,与C原子紧邻的Ni原子有6个。c原子的坐标参数为(12,0,12)。设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为a pm,则晶胞棱长为2a pm,晶胞体积=(2a10-10)3 cm3,该晶胞中Mg原子个数=818=1、Ni原子个数=612=3、C原子个数是1,晶体的密度d gcm-3=213NA(2a10-10)3 gcm-3,所以a=223213dNA1010。4.(除标明外,每空1分)(1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)NHB(2分)CH3CH3(2分)低H+与H-的静电引力(4)62NAabc10-30(3分)【解析】(1)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小,可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上,二者化学性质相似。(2)NH3BH3中N有孤电子对,B有空轨道,N和B形成配位键,电子对由N提供。NH3BH3中B形成四个键,为sp3杂化,B3O63-中B形成3个键,为sp2杂化。(3)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。与N原子相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,故电负性NHB。原子数相同、价电子总数相同的微粒互称为等电子体,与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。带相反电荷的微粒能形成静电引力,NH3BH3分子间存在H+与H-的静电引力,也称为“双氢键”,“双氢键”能改变物质的熔沸点,而CH3CH3分子间不存在“双氢键”,熔沸点较低。(4)氨硼烷的相对分子质量为31,一个氨硼烷的222超晶胞中含有16个氨硼烷,该超晶胞的质量为3116NA g,体积为2a10-10 cm2b10-10 cm2c10-10 cm=8abc10-30 cm3,则氨硼烷晶体的密度为62NAabc10-30 gcm-3。1.(1)光谱仪(1分)(2)分子(1分)正四面体形(1分)(3)(1分)CO(1分) NCFeK(1分)DE(1分)(4) 56(2分)sp2