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题型十四 物质结构与性质(选考)
1.(2017湖南郴州三模)A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中非金属元素A的基态原子中成对电子数是未成对电子数的两倍,C元素在地壳中含量最高,D的单质是短周期中熔点最低的金属,E的合金是我国使用最早的合金。
(1)E元素的基态原子核外电子排布式为 。
(2)A的某种氢化物A2H2分子中含有 个σ键和 个π键。
(3)A的含氧酸根离子A的立体构型是 。
(4)B的最简单氢化物的沸点比A的最简单氢化物的沸点高得多,其原因是 。
(5)E的最高价氧化物对应的水化物溶解于氨水中生成的复杂化合物的化学式是 。
(6)下图是D单质的晶体堆积方式,这种堆积方式的晶胞中原子的配位数为 ,若该原子的半径为r pm,此晶体的密度ρ= g·cm-3(用含r的代数式表示,阿伏加德罗常数用NA表示)。
2.(2017山西太原二模)A、B、C、D、E是前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且能形成两种常见化合物DA2和DA3;基态C原子最外电子层上有1个未成对电子;基态B、E原子的最外层均只有2个电子,其余各电子层均全充满。回答下列问题:
(1)基态D原子价电子的电子排布图为 ,元素铜与E的第二电离能分别为ICu=1 985 kJ· mol-1,IE=1 733 kJ· mol-1,ICu>IE的原因是 。
(2)DA2分子的VSEPR模型是 。写出一种与DA3互为等电子体的离子的化学式: 。
(3)实验测得C与氯元素形成气态化合物的实际组成为C2Cl6,其中C原子的杂化方式为 。
已知CCl3在加热时易升华,与过量的NaOH溶液反应可生成Na,CCl3固体属于 晶体(填晶体类型)。
(4)试比较A、D简单氢化物的热稳定性,并说明理由: (用键参数解释)。
(5)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示:
①在该晶体中,D的配位数为 。
②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。上图晶胞中,原子坐标参数a为(0,0,0);b为(,0,);c为(,0),则d的坐标参数为 。
③已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,设NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞中D离子与E离子之间的最近距离为 pm。
3.(2017河南洛阳二模)铁和钴是两种重要的过渡元素。
(1)钴位于元素周期表的第 族,其基态原子中未成对电子个数为 。
(2)[Fe(H2NCONH2)]6(NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ),是一种重要的配合物。该化合物中Fe3+的核外电子排布式为 ,所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是 。
(3)尿素[CO(NH2)2]分子中,碳原子为 杂化,分子中σ键与π键的数目之比为 。
(4)FeO晶体与NaCl晶体结构相似,比较FeO与NaCl的晶格能大小,还需知道的数据是 。
(5)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,结构分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br。已知Co3+的配位数为6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验:在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。则第二种配合物的配体为 。
(6)奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞为面心立方结构,如图所示,则该物质的化学式为 。若晶体密度为d g·cm-3,则晶胞中最近的两个碳原子的距离为 pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出简化后的计算式即可)。
4.(2017山东青岛一模)有A、B、C、D、E五种原子序数增大的元素,只有一种为金属。A、B、C均为第二周期紧邻元素,其第一电离能顺序为B>C>A;B与D同主族;E为第四周期副族元素,其价层电子为全满。
(1)E元素的名称为 ,该元素基态原子的价电子排布式为 。
(2)B与D分别与氢形成最简单氢化物沸点高低顺序为 (用化学式表示);原因是 。
(3)A、B、C三种元素分别与氢元素形成的化合物中的M—M(M代表A、B、C)单键的键能如下表:
氢化物
HxA—AHx
HmB—BHm
HnC—CHn
346
247
207
上述三种氢化物中,A、B、C元素原子的杂化方式有 种;请解释上表中三种氢化物M—M单键的键能依次下降的原因: 。
(4)D与氯形成的化合物DCl5,加压条件下148 ℃液化,发生完全电离得到一种能够导电的熔体,测定D—Cl键键长为198 pm、206 pm两种,该熔体中含有一种正四面体结构的阳离子,请写出该条件下DCl5电离的电离方程式: ;该熔体中阴离子的立体构型为 。
(5)E与C形成的化合物晶体结构有四种,其中一种与金刚石类似,金刚石晶体结构如图所示,该晶体的化学式为 (用元素符号表示);该晶胞的棱长为a pm,则该晶体的密度为 g·cm-3。
5.(2017广东广州二模)硼及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)基态B原子的价电子排布图为 ,其第一电离能比Be的 (填“大”或“小”)。
(2)氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,分子中存在配位键,提供孤电子对的成键原子是 ,写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子 (填化学式)。
图a 图b
(3)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状,其二维平面结构如图a。
①B原子的杂化方式为 。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大: 。
②路易斯酸碱理论认为,任何可接受电子对的分子或离子叫路易斯酸,任何可给出电子对的分子或离子叫路易斯碱。从结构角度分析硼酸是路易斯酸: 。
(4)立方氮化硼(BN)是特殊的耐磨和切削材料,其晶胞结构与金刚石相似,如图b所示。
①与氮原子直接连接的硼原子构成的几何形状为 。硼原子和氮原子所连接的最小环为 元环。
②晶胞有两个基本要素:
原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图b所示,其中原子坐标参数X为(0,0,0),Y原子的坐标参数为(,0,),则Z原子的坐标参数为 。
晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知立方氮化硼的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶胞参数(即图中立方体的边长)a= nm。(列出计算式即可)
6.(2017江西赣州二模)磷、铁及它们化合物在生产生活及科研中应用广泛。
图1 图2 图3
(1)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图1所示。
①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 。
②每个P4S3分子中含孤电子对的数目为 。
(2)磷化铝熔点为2 000 ℃,它与晶体硅互为等电子体,磷化铝晶胞结构如图2所示。
①磷化铝晶体中磷与铝微粒间的作用力为 。
②图中A点和B点的原子坐标参数如图所示,则C点的原子坐标参数为 。
(3)Fe3+、Co3+与N3-、CN-等可形成络合离子。
①C、N、O的第一电离能最大的为 ,其原因是 。
②K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,1 mol [Fe(CN)6]3-离子中含有σ键的数目为 。
③[Co(NH3)5N3]SO4中Co的配位数为 。
(4)化合物FeF3熔点高于1 000 ℃,而Fe(CO)5的熔点却低于0 ℃,FeF3熔点远高于Fe(CO)5的可能原因是 。
(5)某种磁性氮化铁晶体的结构如图3所示,该化合物的化学式为 。
题型十四 物质结构与性质(选考)
1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1
(2)3 2
(3)正三角形
(4)氨分子间可以形成氢键而甲烷分子间不能,所以氨的沸点比甲烷的高
(5)[Cu(NH3)4](OH)2
(6)8
2.答案 (1) 失去第2个电子时,Cu失去的是全充满的3d10电子,Zn失去的是4s1电子,所以Zn的第二电离能比Cu的小(答案合理即可)
(2)平面三角形 C(或N等,答案合理即可)
(3)sp3 分子
(4)热稳定性:H2O>H2S,因为O原子半径小于S原子半径,O—H键键长小,键能大
(5)4 (1,) ×1010
3.答案 (1)Ⅷ 3 (2)1s22s22p63s23p63d5 O、N、C、H
(3)sp2 7∶1
(4)离子半径大小 (5)S、NH3
(6)FeC ×1010
4.答案 (1)锌 3d104s2
(2)NH3>PH3 两者均为分子晶体,NH3分子间可以形成氢键,而PH3分子间不能形成氢键
(3)1 乙烷中的碳原子没有孤电子对,肼中每个氮原子有1对孤电子对,过氧化氢中每个氧原子有两对孤电子对,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,形成的化学键越不稳定,键能越小
(4)2PCl5PC+PC 正八面体
(5)ZnO
5.答案 (1) 小
(2)N C2H6
(3)①sp2 硼酸分子间通过氢键缔合,加热时部分氢键被破坏
②硼酸分子中B原子有一个2p空轨道
(4)①正四面体 六 ②() ×107
6.答案 (1)①sp3 ②10
(2)①极性共价键(或共价键) ②()
(3)①N 氮原子2p能级上的电子半充满,相对稳定,更不易失去电子 ②12NA ③6
(4)FeF3是离子晶体,Fe(CO)5是分子晶体,离子键的作用远比分子间作用力强,故FeF3的熔点高于Fe(CO)5
(5)Fe3N
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