高考化学微专题小练习专练57结构与性质综合应用含答案

这是一份高考化学微专题小练习专练57结构与性质综合应用含答案，共9页。试卷主要包含了北宋沈括《梦溪笔谈》中记载等内容，欢迎下载使用。

（1）氟原子激发态的电子排布式有 ，其中能量较高的是 。（填标号）
a．1s22s22p43s1b．1s22s22p43d2
c．1s22s12p5d．1s22s22p33p2
（2）①一氯乙烯（C2H3Cl）分子中，C的一个 杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl 键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键（Π34）。
②一氯乙烷（C2H5Cl）、一氯乙烯（C2H3Cl）、一氯乙炔（C2HCl）分子中，C—Cl键长的顺序是 ，理由：（ⅰ）C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl键越强；（ⅱ） 。
（3）卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 。解释X的熔点比Y高的原因________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）α­AgI晶体中I－离子作体心立方堆积（如图所示），Ag＋主要分布在由I－构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下，Ag＋不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，α­AgI晶体在电池中可作为 。
已知阿伏加德罗常数为NA，则α­AgI晶体的摩尔体积Vm＝ m3·ml－1（列出算式）。
2．[2022·全国甲卷]2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯（CH2===CH2）与四氟乙烯（CF2===CF2）的共聚物（ETFE）制成。回答下列问题：
（1）基态F原子的价电子排布图（轨道表示式）为 。
（2）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是 （填标号），判断的根据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第三电离能的变化图是 （填标号）。
（3）固态氟化氢中存在（HF）n形式，画出（HF）3的链状结构 。
（4）CF2===CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为 和 ；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因 。
（5）萤石（CaF2）是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X代表的离子是 ；若该立方晶胞参数为a pm，正负离子的核间距最小为 pm。
3．北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”回答下列问题：
（1）基态Cu原子的简化电子排布式为 ；量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态Cu原子核外电子有 个空间运动状态。
（2）胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，其中SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 的空间结构为 。
（3）Cu2＋能与乙二胺四乙酸根离子形成配离子，组成该阴离子的四种元素的电负性由大到小的顺序是 ，第一电离能最大的是 ；C、N原子的轨道杂化类型分别为 、 。
（4）
某种合金的晶胞结构如图所示，晶体中K原子的配位数为 ；已知金属原子半径r（Na）和r（K），计算晶体的空间利用率： （假设原子是刚性球体，用代数式表示）。
4．氧化锌在液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用，常用下列三种锌盐为原料经高温分解制备。
回答下列问题：
（1）Zn为30号元素，它在元素周期表中的位置是 。
（2）原料Ⅰ中阴离子空间结构为 ，其等电子体为 （写出1种即可）。
（3）原料Ⅱ、Ⅲ阴离子对应的酸沸点较高的是 （写结构简式），原因是 。
（4）关于以上几种锌盐说法正确的是 （填序号）。
A．化合物Ⅱ中电负性最大的元素是O
B．化合物Ⅱ中所有C原子的杂化形式均为sp3
C．化合物Ⅲ中只存在离子键和极性共价键
D．化合物Ⅰ阴离子中σ键和π键数目比为2∶1
（5）ZnO存在多种晶体结构，其中纤锌矿型和闪锌矿型是最常见的晶体结构，如图为这两种晶体的局部结构。
①图甲不是纤锌矿型ZnO的晶胞单元，原因是 。
②图乙闪锌矿型属于立方晶胞，原子1的坐标为（ eq \f(1,2) ， eq \f(1,2) ，0），则原子2的坐标为 。
③图乙的闪锌矿型ZnO晶体中离O原子距离最近的Zn原子个数为 ，其晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为 g·cm－3（列出计算式）。
5．[2021·山东卷]非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有 种。
（2）O、F、Cl电负性由大到小的顺序为 ；OF2分子的空间构型为 ；OF2的熔、沸点 （填“高于”或“低于”）Cl2O，原因是 。
（3）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为 ，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是 （填标号）。
A．sp B．sp2
C．sp3D．sp3d
XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有 个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为（ eq \f(1,2) ， eq \f(1,2) ， eq \f(1,2) ）。已知Xe—F键长为r pm，则B点原子的分数坐标为 ；晶胞中A、B间距离d＝ pm。
专练57 结构与性质综合应用
1．(1)ad d
(2)①sp2 σ ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl键越短
(3)CsCl CsCl是离子晶体，熔化时需要克服Cs＋和Cl－之间的离子键，而ICl是分子晶体，熔化时只需要克服范德华力
(4)固体离子导体 eq \f(1,2) (5.04×10－10)3NA
解析：(1)基态氟原子的核外电子排布式为1s22s22p5，有9个电子，排除b、c项；a项，相当于F原子的一个电子从2p能级跃迁到3s能级，属于激发态氟原子，正确；d项，相当于F原子的两个电子从2p能级跃迁到3p能级，属于激发态氟原子，正确；在两个激发态氟原子中，由于3p能级的能量高于3s能级，且d中发生跃迁的电子数目多于a，故d的能量较高。(2)①C2H3Cl分子中存在碳碳双键，C原子为sp2杂化，杂化轨道只能形成σ键，故在C2H3Cl分子中，C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl σ键。②C2H5Cl分子中只存在σ键，C原子为sp3杂化；C2H3Cl分子中存在一个Π34的大π键，C原子为sp2杂化；C2HCl分子中存在两个Π34的大π键[1个是Cl(3pz)－C(2pz)，1个是Cl(3py)－C(2py)]，C原子为sp杂化。杂化轨道中s成分越多(sp3、sp2、sp杂化轨道中s成分依次增多)，形成的C—Cl键越强；Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl键越短，故C—Cl键长顺序为C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl。(3)由CsICl2受热发生非氧化还原反应知，CsICl2受热分解生成CsCl和ICl，故无色晶体X为CsCl，红棕色液体Y为ICl；由于CsCl是离子晶体，熔化时需要克服Cs＋和Cl－之间的离子键，而ICl是分子晶体，熔化时只需要克服范德华力，离子键比范德华力强得多，故CsCl的熔点高于ICl。(4)在α­AgI晶体中，Ag＋可以发生迁移，故α­AgI晶体在电池中可以作为固体离子导体。由于α­AgI晶体中I－作体心立方堆积，由“均摊法”知，1个晶胞中含有I－数目为8× eq \f(1,8) ＋1＝2，即1个晶胞中含有2个α­AgI，则α­AgI晶体的摩尔体积Vm＝ eq \f(1,2) (504×10－12 m)3·NA ml－1＝ eq \f(1,2) (5.04×10－10)3NA m3·ml－1。
2．(1)
(2)a 同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，N原子的价电子排布式为2s22p3，2p轨道是半充满稳定结构，第一电离能比O原子大 b
(3)H—F…H—F…H—F
(4)sp2 sp3 F的电负性比H大，C—F键的键能比C—H键的大
(5)Ca2＋ eq \f(\r(3),4) a
解析：(1)基态F原子的价电子排布式为2s22p5，故其价电子排布图(轨道表示式)为。(2)C、N、O、F均位于第二周期，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引能力增强，第一电离能逐渐增大，但N原子的价电子排布式为2s22p3，2p轨道是半充满稳定结构，第一电离能比O原子大，故选a；C原子失去2个电子后达到2s2全满稳定结构，再失去1个电子较难，故第三电离能比N原子大，故选b。(3)固态氟化氢分子间存在氢键，故(HF)3的链状结构为H—F…H—F…H—F。(4) CF2===CF2分子中C原子形成碳碳双键，故C原子为sp2杂化；ETFE是乙烯与四氟乙烯的共聚物，可表示为CH2—CH2—CF2—CF2，故在ETFE分子中碳原子为sp3杂化；由于F的电负性比H大，C—F键的键能比C—H键的大，故聚四氟乙烯比聚乙烯稳定。(5)X离子位于顶点和面心，根据均摊法知，X离子数目为8× eq \f(1,8) ＋6× eq \f(1,2) ＝4，Y离子位于体内，故Y离子数目为8，结合CaF2的化学式知，X代表的离子是Ca2＋；根据晶胞结构图知，Ca2＋与F－的最小核间距为正方体体对角线长度的 eq \f(1,4) ，即正负离子的核间距最小为 eq \f(\r(3),4) a pm。
3．(1)[Ar]3d104s1 15
(2)正四面体形
(3)O>N>C>H N sp2、sp3 sp3
(4)6 eq \f(π[3r3（Na）＋r3（K）],6[r（Na）＋r（K）]3) ×100%
解析：(1)基态Cu原子核外有29个电子，简化电子排布式为[Ar]3d104s1；基态Cu原子核外电子占据几个轨道，其核外电子就有几个空间运动状态，则基态Cu原子核外电子空间运动状态种类数为1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15。(2)SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 中硫原子价层电子对数为4＋ eq \f(1,2) ×(6＋2－4×2)＝4，空间结构为正四面体形。(3)元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序是O>N>C>H；同周期主族元素第一电离能呈增大趋势，但N原子2p能级处于半满状态，更稳定，则四种元素中第一电离能最大的是N；该离子中亚甲基上的C原子价层电子对数为4、—COO－中的C原子价层电子对数为3，N原子价层电子对数为4，则C原子采用sp3、sp2杂化，N原子采用sp3杂化。(4)根据晶胞结构判断，距离K原子最近的Na原子个数为6，则K原子的配位数是6；该晶胞棱长＝2[r(Na)＋r(K)]，晶胞体积＝[2r(Na)＋2r(K)]3，该晶胞中Na原子个数＝12× eq \f(1,4) ＝3，K原子个数＝ eq \f(1,8) ×8＝1，原子总体积＝3× eq \f(4,3) π[r(Na)]3＋ eq \f(4,3) π[r(K)]3，晶体的空间利用率＝ eq \f(原子总体积,晶胞体积) ×100%＝ eq \f(π[3r3（Na）＋r3（K）],6[r（Na）＋r（K）]3) ×100%。
4．(1)第四周期第ⅡB族
(2)平面三角形 NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) (或SO3，合理即可)
(3)HOOC—COOH HOOC—COOH的相对分子质量高于CH3COOH，且HOOC—COOH存在两个羧基，可以形成更多的分子间氢键 (4)A
(5)①晶胞单元是晶体的最小重复结构单元，该结构中包含了三个更小的重复结构单元
②( eq \f(1,4) ， eq \f(3,4) ， eq \f(3,4) ) ③4 eq \f(4×（65＋16）×1021,NA×a3)
解析：(1)Zn为30号元素，位于第四周期第ⅡB族。(2)原料Ⅰ中阴离子为CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ，碳原子所含孤电子对数为 eq \f(1,2) ×(4＋2－3×2)＝0，所形成σ键数为3，价层电子对数为3，空间结构为平面三角形；原子总数相同、价电子总数相同的微粒互为等电子体，CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) 的等电子体有NO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(3)) 、SO3等。(3)原料Ⅱ、Ⅲ阴离子对应的酸分别为CH3COOH、HOOC—COOH，HOOC—COOH的相对分子质量高于CH3COOH，同时HOOC—COOH存在两个羧基，可以分别与其他分子形成更多的分子间氢键，所以沸点较高。(4)化合物Ⅱ中O的非金属性最强，电负性最大，A项正确；化合物Ⅱ中甲基上的碳原子为sp3杂化，而羧基中的碳原子为sp2杂化，B项错误；化合物Ⅲ中，两个C原子之间还存在非极性共价键，C项错误；单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，则化合物Ⅰ的阴离子中σ键和π键数目比为3∶1，D项错误。(5)①晶胞单元是晶体的最小重复结构单元，图示结构中包含了三个更小的重复结构单元，所以不是纤锌矿型ZnO的晶胞单元；②根据原子1的坐标及建系方式判断，原子2的坐标为( eq \f(1,4) ， eq \f(3,4) ， eq \f(3,4) )；③以顶面面心的O原子为例，该晶胞中有2个Zn原子距离其最近且相等，该晶胞的上方晶胞中还有两个，所以离O原子距离最近的Zn原子数为4；根据晶胞结构可知，该晶胞中有4个Zn原子，4个O原子，晶胞的质量为 eq \f(（65＋16）×4,NA) g，晶胞参数为a nm，则该晶体密度＝ eq \f(4×（65＋16）×1021,NA×a3) g·cm－3。
5．(1)9
(2)F>O>Cl V形 低于 OF2相对分子质量小，分子间作用力小
(3)5 D
(4)2 (0，0， eq \f(r,c) ) eq \f(1,2) eq \r(2a2＋（c－2r）2)
解析：(1)基态F原子核外有9个电子，每个电子的运动状态各不相同，故基态F原子核外电子的运动状态有9种。(2)根据ClO2中O显负价，Cl显正价，知O的电负性大于Cl的电负性，又同一周期主族元素从左到右电负性依次增大，故O、F、Cl电负性由大到小的顺序为F>O>Cl。OF2分子中O的成键电子对数为2、孤电子对数为 eq \f(6－1×2,2) ＝2，故OF2的空间构型为V形；OF2、Cl2O均为分子晶体，分子间以范德华力结合，OF2的相对分子质量小，范德华力小，故OF2的熔、沸点低于Cl2O。(3)XeF2中心原子Xe的价层电子对数为2＋ eq \f(8－1×2,2) ＝5，其杂化轨道数为5，推测Xe的杂化方式为sp3d。 (4)由题图知，晶胞中大球个数为8× eq \f(1,8) ＋1＝2，小球个数为8× eq \f(1,4) ＋2＝4，故大球为Xe，小球为F，该晶胞中含有2个XeF2。以晶胞参数为单位长度建立坐标系时，由B点在棱上 eq \f(r,c) 处，知B点原子的分数坐标为(0，0， eq \f(r,c) )。如图所示从点A向底面作垂线到点D，则ED＝ eq \f(\r(2),2) a pm, AB＝CE＝d，CD＝( eq \f(1,2) c－r) pm，根据CD2＋ED2＝CE2，代入数据可得d2＝0.5a2 pm2＋(0.5c－ r)2 pm2，d＝ eq \r(0.5a2＋（0.5c－r）2) pm。