高考化学二轮复习课时作业专题突破(十一) 陌生有机化合物的结构与性质（含解析）

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章末综合检测(十一)　物质结构与性质一、选择题：本题包括5小题，每小题只有一个选项最符合题意。1．(2020·山东威海一模)下列叙述错误的是(　　)A．C2H4分子中有π键B．CH4 的中心原子是sp3杂化C．HCl和HI化学键的类型和分子的极性都相同D．价电子构型为3s23p4的粒子，其基态原子轨道表示式为：D　 [C2H4的结构简式为CH2＝CH2，碳碳双键中含有1个π键，A项正确；CH4的中心碳原子价电子对数为4，VSEPR模型和分子的空间构型均为正四面体形，则中心碳原子采取sp3杂化，B项正确；HCl和HI都只含σ键，都是极性分子，C项正确；价电子构型为3s23p4的粒子是S原子，其基态原子核外电子排布式为[Ne]3s23p4，根据洪特规则，3p轨道的4个电子要占据3个p轨道，其基态原子轨道表示式为，D项错误。]2．(2021·山东泰安调研)下列说法或表达方式中不正确的是(　　)A．电子从激发态到基态产生的光谱是发射光谱B．HClO的电子式：C．NH3、H2O、CO2分子中，中心原子孤电子对数最多的是H2OD．基态氯原子的价电子轨道表示式为B　[电子由基态跃迁到激发态，吸收能量产生吸收光谱；由激发态跃迁到基态，释放能量产生发射光谱，A项正确；HClO的电子式为，B项错误；NH3、H2O、CO2的电子式分别为，中心原子孤电子对数分别为1、2、0，孤电子对数最多的是H2O，C项正确；基态氯原子的价电子排布式为3s23p5，轨道表示式为，D项正确。]3．(2021·辽宁辽阳四校联考)镍的配合物常用于镍的提纯以及药物合成，如Ni(CO)4、[Ni(CN)4]2－、[Ni(NH3)6]2＋等。下列说法正确的是(　　)A．CO与CN－结构相似，CO分子内σ键和π键个数之比为1∶2B．[Ni(NH3)6]2＋中含有非极性共价键和配位键C．Ni2＋的电子排布式为[Ar]3d10D．CN－中C原子的杂化方式是sp2A　[CO与CN－结构相似，二者的成键方式相似，CO的分子结构为C≡O，分子内σ键和π键个数之比为1∶2，A正确；[Ni(NH3)6]2＋中含有极性共价键和配位键，不含非极性键，B错误；基态Ni原子核外电子排布为[Ar]3d84s2，失去4s轨道的2个电子变成Ni2＋，则Ni2＋的电子排布式为[Ar]3d8，C错误；CO与CN－结构相似，碳原子的成键方式相同，均采取sp杂化，D错误。]4．(2021·天津南开中学检测)有5种元素X、Y、Z、Q、T，基态X原子M能层p能级上有2个未成对电子且无空轨道；Y原子的价电子构型为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是(　　)A．X和Q形成的化合物为直线形B．T和Z分别可与Q形成两种化合物C．Y和X可形成化合物YX、YX2D．X和Z可形成非极性分子ZX2A　[基态X原子M能层p能级上有2个未成对电子且无空轨道，则X的价电子排布式为3s23p4，X是S；Y原子的价电子构型为3d64s2，则Y是Fe；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道，则Z的价电子排布式为2s22p2，Z是C；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子，其价电子排布式为2s22p4，则Q是O；T原子的M电子层上p轨道半充满，其价电子排布式为3s23p3，则T是P。S和O形成的化合物有SO2、SO3，前者是V形，后者是平面三角形，A项错误；P、C分别可与O形成P2O3、P2O5、CO、CO2等化合物，B项正确；Fe和S可形成化合物FeS、FeS2，C项正确；ZX2是CS2，C原子采取sp杂化，属于非极性分子，D项正确。]5．(2021·山东肥城质检)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．H3BO3在水溶液中发生H3BO3＋H2O⇌H＋＋[B(OH)4]－，可知H3BO3是一元弱酸B．六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子C．NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一，1 mol NH4BF4含有配位键的数目为NAD．由B2O3可制备晶体硼，晶体硼的熔点2 573K，沸点2823K，硬度大，属于原子晶体C　[由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3＋H2O⇌H＋＋[B(OH)4]－可知，H3BO3是一元弱酸，A项正确；金刚石晶胞是立方体，其中8个顶点有8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×＋6×＋4＝8，则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子，B项正确；NH4BF4中，NH中含有氮氢配位键，BF中含有硼氟配位键，则1 mol NH4BF4含有配位键的数目为2NA，C项错误；原子晶体具有很高的熔沸点和很大的硬度，晶体硼的熔点2 573K，沸点2 823K，硬度大说明晶体硼属于原子晶体，D项正确。]二、非选择题：本题包括4小题。6．(2021·四川“蓉城名校联盟”联考)2019年的化学诺贝尔奖颁给了为锂电池研究作出贡献的三位科学家。有两种常见锂电池：一种是采用镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2或镍钴铝酸锂为正极的“三元材料锂电池”；另一种是采用磷酸铁锂为正极的磷酸铁锂电池。请回答下列问题：(1)基态钴原子的价电子排布式为____，Mn位于元素周期表的________区(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)。(2)磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，这四种酸中酸性最强的是________。PO的空间构型是______________，中心原子的杂化方式是________。(3)PH3是____分子(填“极性”或“非极性”)，其在水中的溶解性比NH3小，原因是________。(4)硫化锂Li2S(摩尔质量M g·mol－1)的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料，硫化锂的晶体为反萤石结构，其晶胞结构如图。若硫化锂晶体的密度为a g·cm－3，则距离最近的两个S2—的距离是________nm。(用含a、M、NA的计算式表示)解析　(1)基态Co原子核外有27个电子，电子排布式为[Ar]3d74s2，则价电子排布式为3d74s2。Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d34s2，处于周期表的d区。(2)PO离子中P原子最外层价电子对数为4＋1/2(5＋3－2×4)＝4，不含孤电子对，VSEPR模型为正四面体形，则PO的空间构型是正四面体形，中心原子P采取sp3杂化。(3)PH3和NH3都是极性分子，NH3能与水形成分子间氢键，PH3则不能，故NH3在水中的溶解度大于PH3。(4)硫化锂的晶体为反萤石结构，由晶胞结构可知，X的配位数为8，Y的配位数为4，其比值为2∶1，则Y是Li＋，X是S2—。S2—位于面心位置，距离最近的两个S2—的距离为晶胞面对角线的一半，设晶胞边长为x，则距离最近的两个S2－的距离为x；该晶胞的质量m＝，晶胞体积V＝x3，则＝ax3，x＝cm，所以距离最近的两个S2－的距离为× cm＝× ×107nm答案　(1)3d74s2　d　(2)HPO3　正四面体形　 sp3(3)极性　 NH3能与水分子形成分子间氢键，而PH3不能，所以PH3在水中溶解度小(4) ××1077．(2021·山东师大附中检测)目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如下：图1　 (1)Zr原子序数为40，价电子排布式为________。上图中属于非极性的气体分子是__________。(2)①氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3 中B—F比BF中B—F的键长短，原因是____________________。②乙硼烷(B2H6)是用作火箭和导弹的高能燃料，氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料之一。图2图3B2H6的分子结构如图2所示，其中B原子的杂化方式为________。③H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大，但是H3NBH3的沸点却比B2H6高得多，原因是______________________________。④硼酸盐是重要的防火材料。图3是硼酸钠晶体中阴离子(含B、O、H三种元素)的结构，该晶体中含有的化学键有________。A．离子键　　　B．极性键　　　　C．非极性键D．配位键　　　E．金属键(3)CO与Ni可生成羰基镍[Ni(CO)4]，已知其中镍的化合价为0，[Ni(CO)4]的配体中配位原子是____________。图4　　　　　　　图5(4)为了节省贵金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂。一种复合氧化物结构如图4所示，则与每个Sr2＋紧邻的O2－有__________个。(5)与Zr相邻的41号元素Nb金属的晶格类型为体心立方晶格(如图5所示)，原子半径为a pm，相对原子质量为b，阿伏加德罗常数为NA，试计算晶体铌的密度为_______________________________________________________g·cm－3(用a、b、NA表示计算结果)。解析　(1)Zr原子序数为40，基态原子核外电子排布式为[Kr]4d25s2，故其价电子排布式为4d25s2。图中气体分子，属于非极性分子的是O2、N2、CO2，属于极性分子的是C3H8、NO、CO、H2O(g)。(2)①BF3中B原子采用sp2杂化，BF中B原子采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短。②由B2H6的分子结构可知，每个B原子形成4个单键，则B原子采取sp3杂化。③H3NBH3的相对分子质量与B2H6相差不大，由于H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大，故H3NBH3的沸点却比B2H6高得多。④硼酸钠晶体中存在离子键、极性键(H—O、B—O)、配位键(B←O)，故答案选A、B、D。(4)Sr2＋位于晶胞的体心，O2－位于晶胞的棱中点，则与每个Sr2＋紧邻的O2－有12个。(5)金属Nb的晶格类型为体心立方晶格，则每个晶胞含有Nb原子数为1＋×8＝2个；相对原子质量为b，阿伏加德罗常数为NA，则每个晶胞的质量为 g。原子半径为a pm，设晶胞的棱长为x ，体对角线长度等于原子半径的4倍，则有x＝4a pm，x＝pm＝×10—10 cm，晶胞的体积为(×10—10 cm)3，故晶体铌的密度为(g)/(×10－10 cm)3＝g/cm3。答案　(1)4d25s2　O2、N2、CO2(2)①BF3中B采用sp2杂化，BF中B采用sp3杂化，s轨道成分越多，电子云重叠程度越大，键长越短(或BF3中除了σ键，还有()大π键)②sp3　③H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大　④A、B、D(3)C(或碳)　(4)12　(5)8．(2020·山东济宁三模)氮、铬及其相关化合物用途非常广泛。回答下列问题：(1)基态N原子的核外电子排布式为__________，Cr位于元素周期表第四周期________族。(2)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同，两种元素原子第一电离能的大小关系为________；CrCl3的熔点(83 ℃)比CrF3的熔点(1 100 ℃)低得多，这是因为________________。(3)Cr的一种配合物结构如图所示：①阴离子ClO的空间构型为______形。②配离子中，中心离子的配位数为________，N与中心原子形成的化学键称为______键。③配体H2NCH2CH2NH2(乙二胺)中碳原子的杂化方式是______，分子中三种元素电负性从大到小的顺序为______。(4)氮化铬的熔点为1 770 ℃，它的一种晶体的晶胞结构如图所示，其密度为5.9 g·cm －3，氮化铬的晶胞边长为______(列出计算式)nm。解析　(1)N是7号元素，故基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，Cr是24号元素，在周期表第四周期ⅥB族。(2)K最外层只有一个电子，易失去电子，Cr的价电子为3d54s1，较稳定，故第一电离能：K＜Cr。CrCl3的熔点(83 ℃)，典型的分子晶体性质，CrF3的熔点(1 100 ℃)，典型的离子晶体性质。(3)①阴离子C1O的价层电子对数为4＋＝4，没有孤电子对，所以其空间构型为正四面体。②由图可知，与中心Cr形成的配位数为6；N提供孤电子对，Cr提供空轨道，所以N与中心原子形成的化学键称为配位键。③由H2NCH2CH2NH2可知，C原子周围形成了4个单键，即价层电子对数为4，碳原子的杂化方式为sp3；根据电负性在周期表中的变化规律，C、N、H的电负性关系为：N＞C＞H。(4)结合晶胞结构图示，根据均摊法计算，晶胞中Cr的原子数目为×8＋×6＝4；N的原子数目为×12＋1＝4，则晶胞的质量为m＝，密度为ρ＝，从而可得a＝ cm＝ nm答案　(1)1s22s22p3　　ⅥB(2) K<Cr　CrCl3是分子晶体，CrF3是离子晶体 (3)①正四面体　 ②6　配位　③sp3　N>C>H(4) 9．(2021·天津大港一中检测)氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题：(1)基态氮原子的价电子轨道表示式为__________；第二周期的元素中，第一电离能介于B和N之间的元素有________种。(2)雌黄的分子式为As2S3，其分子结构为，As原子的杂化类型为__________。(3)1 mol中所含σ键的物质的量为________mol。已知NF3与NH3分子的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，原因是_____________________。(4)红镍矿是一种重要的含镍矿物，其主要成分的晶胞如下图所示，则每个Ni原子周围与之紧邻的As原子数为________。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，称作原子分数坐标。磷化硼(BP)是一种硬耐磨涂层材料，晶胞为正方体形，晶胞参数为a pm。下图沿y轴投射的晶胞中所有硼原子的分布图和原子分数坐标。设NA为阿伏伽德罗常数的值，1，2，3，4四点原子分数坐标分别为(0.25，0.25，0.75)，(0.75，0.25，0.25)，(0.25，0.75，0.25)，(0.75，0.75，0.75)据此推断BP晶体的密度为________g·cm－3(用代数式表示)解析　(1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则其价电子轨道表示式为。同周期主族元素中第一电离能从左到右呈增大趋势，Be原子的2s处于全满状态，其第一电离能大于B；N原子2p轨道处于半充满状态，其第一电离能大于O，故第一电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O共3种元素。(2)由雌黄的分子结构可知，As原子形成3个As—S键，且含1对孤电子对，则As原子的杂化类型是sp3。(3)有机物分子中单键是σ键，双键中含有1个σ键，故1 mol 中含有15 mol σ键。由于F的电负性比N大，N—F成键电子对偏向于F原子，N原子形成正电中心，N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子。(4)结合红镍矿的晶胞结构及晶胞“平行并置”的特点推知，每个Ni原子周围与之紧邻的As原子有6个。磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，则磷化硼属于共价晶体。观察晶胞结构投影图可知，其晶胞结构与金刚石相似，4个B原子位于晶胞内部，则P原子位于晶胞的8个顶角和6个面心，一个晶胞含有4个磷原子，则每个晶胞的质量为m(晶胞)＝ g；晶胞参数为a pm＝a×10－10 cm，每个晶胞的体积为V(晶胞)＝(a×10—10 cm)3，故BP晶体的密度为ρ＝m(晶胞)/V(晶胞)＝(g)/(a×10－10 cm)3＝ g·cm—3。答案　(1) 　3　(2)sp3(3)15　F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子(4)6