2023届高考化学二轮总复习广西专版课后习题 专题能力训练12 物质结构与性质(选修)

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专题能力训练12　物质结构与性质(选修)非选择题1.(2022福建二模)C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题:(1)科学家常利用　　　　　　　　　　　区分晶体SiO2和非晶体SiO2。 (2)基态Ge原子核外电子的空间运动状态有　　　　　　种。 (3)Si为重要的半导体材料,硅与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶液,该溶液中所含元素电负性由小到大的顺序为　　　　　　　　　　　。硅酸盐中的硅酸根离子通常以[SiO4]四面体(如图1所示)的方式形成链状、环状或网状复杂阴离子,图2所示为一种环状硅酸根离子,写出其化学式:　                                                  。 图1图2图3(4)实验中常用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,K3[Fe(CN)6]中Fe3+的配位数为　　　　　　　,其中碳原子的杂化轨道类型为　　　　　。1 mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键与π键的物质的量之比为　　　　　　　　　。 (5)灰锡的晶体结构(如图3所示)与金刚石相似,其中A处原子的原子分数坐标为(0,0,0),则C处原子的原子分数坐标为　　　　　　　　　　　。 2.卤族元素的单质和化合物很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。(1)卤族元素位于周期表的　　区;溴的价电子排布式为　　　　　　　。 (2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在。使氢氟酸分子缔合的作用力是　　　　　　　　　　。 (3)请根据下表提供的第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是　　　　。 元素氟氯溴碘铍1 6811 2511 1401 008900 (4)已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6()和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸。请比较二者酸性强弱:H5IO6　　(填“>”“<”或“=”)HIO4。 (5)已知Cl为角形,中心氯原子周围有四对价层电子。Cl中心氯原子的杂化轨道类型为　                                                  。 (6)下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是　                                                  　。 碘晶体晶胞A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力(7)已知CaF2晶体(见下图)的密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值,相邻的两个Ca2+的核间距为a cm,则CaF2的相对质量可以表示为　                                                  。 氟化钙晶胞3.东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:(1)基态Ni原子的电子排布式为　　　　　　　　;Ni2+与Cu2+的3d能级上未成对电子数之比为　　　　。 (2)单质铜及镍都是由　　　　键形成的晶体。 (3)Ni2+与丁二酮肟反应生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀(如图所示),该反应可用于检验Ni2+。①1 mol 丁二酮肟分子中含有σ键的数目为　　　　(用NA代表阿伏加德罗常数的值); ②丁二酮肟镍分子中碳原子的杂化轨道类型为　　　　　　　　。 (4)CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐,其中S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　,S的立体构型是　　　　　　　　。 (5)Cu、N两元素形成的某种化合物的晶胞结构如图:①该化合物的化学式为                                                  　; ②该晶胞中,距离A处N原子最近的N原子构成的空间构型为　                                                  ; ③已知该晶胞的密度为ρ g·cm-3,用NA代表阿伏加德罗常数的值,则紧邻的N原子与Cu原子之间的距离为　　　 nm。(用含ρ、NA的代数式表示) 4.非金属元素在化学中具有重要地位,请回答下列问题:(1)下列氧原子轨道表达式中,能量最低的是　　　　(填字母)。 A.B.C.D.(2)与SO2分子互为等电子体的分子为　　　　　。 (3)1 mol 含有的σ键数目为　　　　(用NA代表阿伏加德罗常数的值)。 (4)(NH4)3PO4中P的　　　　杂化轨道与O的2p轨道形成　　　　键。 (5)元素X与硒(Se)同周期,且该周期中X元素原子核外未成对电子数最多,则X在元素周期表的位置　　　　　　。 (6)BF3与一定量的水形成晶体(H2O)2·BF3,结构式如下:该晶体中各种微粒间的作用力不涉及　　　　　(填字母)。 a.离子键　　b.共价键　　c.配位键d.金属键　　e.氢键　　　f.范德华力(7)金刚石的晶胞如下所示,已知该晶胞边长为356.7 pm,其密度为　　　　　 g·cm-3。(写出计算表达式即可) 5.铜存在于自然界的多种矿石中。(1)CuSO4、Cu(NO3)2中阳离子的最外层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　,S、O、N三种元素的电负性由小到大的顺序为　                                                  。 (2)CuSO4中S的中心原子的杂化轨道类型为　　　;Cu(NO3)2晶体中N的空间立体构型是　　　　　　　。 (3)CuSO4晶体熔点560 ℃,Cu(NO3)2晶体熔点115 ℃。前者比后者熔点高的原因是                                                   　。 (4)CuSO4·5H2O溶解于水后溶液呈天蓝色,滴加氨水首先生成沉淀,继续滴加氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液。沉淀加氨水后得到深蓝色溶液的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;判断NH3和H2O与Cu2+的配位能力:NH3　　　　(填“>”“=”或“<”)H2O。 (5)某种Cu与O形成的氧化物,其晶胞结构如图所示。①该晶胞原子坐标参数a(0,0,0),b(1,0,0),c()。则d原子的坐标参数为　　　　　,该氧化物的化学式为　　　　　。 ②若该氧化物晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体密度ρ=　　　　　　　 g·cm-3(列出数学表达式,1 pm=10-12 m)。   参考答案 专题能力训练12　物质结构与性质(选修)1.答案 (1)X-射线衍射实验(2)17(3)Na<Si<H<O　Si6(4)6　sp　1∶1(5)()解析 (1)构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列,晶体的这一结构特征可以通过X-射线衍射图谱反映出来。因此区分晶体SiO2和非晶体SiO2的方法是对固体进行X-射线衍射实验。(2)基态Ge原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,共有17个原子轨道,故基态Ge原子的核外电子有17种不同的空间运动状态。(3)在Na2SiO3溶液中含有四种元素分别是Na、H、O、Si。元素的非金属性越强,其电负性就越大。元素的非金属性由弱到强的顺序是Na<Si<H<O,故这四种元素的电负性由小到大的顺序为Na<Si<H<O;根据环状硅酸根离子结构并结合均摊法计算知,该结构中含有6个Si原子、18个O原子,O的化合价为-2价,Si的化合价为+4价,则该离子所带电荷为(+4)×6+(-2)×18=-12,其化学式为Si6。(4)根据配合物结构可知,Fe3+的配位数是6;C原子与N原子之间形成了共价三键,所以C原子的杂化轨道类型是sp杂化;在配离子[Fe(CN)6]3-中的中心离子Fe3+与6个配体CN-通过6个配位键结合,配位键是σ键;在配体CN-中形成共价三键,共价三键中一个是σ键、两个是π键,所以在1 mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键是12 mol、π键是12 mol ,则1 mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键与π键的物质的量之比为1∶1。(5)根据灰锡中各个原子的相对位置及A处原子的坐标可知,C处原子的原子分数坐标是()。2.答案 (1)p　4s24p5　(2)氢键　(3)碘　(4)<　(5)sp3杂化　(6)A　(7)a3ρ NA解析 (1)溴位于第四周期第ⅦA族,所以价电子数为7;(3)应注意铍不属于卤素原子;(4)非羟基氧越多,电负性越大,羟基中的H更易电离,酸性更强。后者的非羟基氧为3个,前者只有1个,所以后者酸性强;(5)中心原子氯原子形成两个σ键,孤电子对数==2,采用sp3杂化;(6)在立方体的顶面上,有5个I2,4个方向相同,结合其他面考虑可知A项正确;每个晶胞中有4个碘分子,B项错误;此晶体是分子晶体,C项错误;碘原子间只存在非极性共价键,范德华力存在于分子与分子之间,D项错误;(7)一个晶胞中含有Ca2+为顶点(1)+面心(3)=4个;含有F-为8个;相邻的Ca2+是顶点与面心的距离最短,所以该晶胞的棱长为a cm,一个晶胞的体积为2a3 cm3,一个晶胞的质量为 g,依据ρ=列式计算。3.答案 (1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2∶1(2)金属(3)①15NA　②sp3、sp2(4)N>O>S　正四面体(5)①Cu3N　②正八面体　③×107解析 (1)Ni为第28号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2;Ni2+的3d能级上有8个电子,有2个未成对电子,Cu2+的3d能级上有9个电子,有1个未成对电子,因此Ni2+与Cu2+的3d能级上未成对电子数之比为2∶1;(2)Cu和Ni均为金属,它们的成键方式为金属键;(3)①单键均为σ键,双键为1个σ键1个π键,1个丁二酮肟分子中有13个单键和2个双键,因此1个丁二酮肟分子中共有13+2=15个σ键,1 mol丁二酮肟分子中共有15NA个σ键;②丁二酮肟镍分子的结构中存在连接4个原子的C原子和连接3个原子的C原子,连接4个原子的C原子的杂化轨道类型为sp3杂化,连接3个原子的C原子的杂化轨道类型为sp2杂化,因此丁二酮肟镍分子中C的杂化方式为sp2、sp3杂化;(4)同一周期从左向右第一电离能的趋势是逐渐增大的,但由于第ⅡA、ⅤA族电子排布的特殊性,其第一电离能较相邻两个族的电离能大,同一主族从上到下第一电离能逐渐减小,因此,S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S;根据价层电子对互斥理论可以计算中心原子S的孤电子对数=×(6+2-4×2)=0,说明中心原子S不含有孤电子对,S与O之间存在4个相同共价键,硫酸根的空间构型为正四面体;(5)①根据均摊法,一个晶胞中N原子的个数为8×=1个,Cu原子的个数为12×=3个,因此该化合物的化学式为Cu3N;②距离A处N原子最近的N原子有6个,分别位于A处N原子的上下、左右、前后,这6个N原子构成的空间几何体的构型为正八面体;③设晶胞的棱长为x,根据晶胞的质量与晶胞密度可以计算晶胞棱长,x= cm=×107 nm,紧邻的N原子与Cu原子之间的距离为×107 nm,整理得×107 nm。4.答案 (1)A　(2)O3　(3)15NA　(4)sp3　σ　(5)第四周期ⅥB族　(6)ad　(7)解析 (1)由于简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道,且自旋方向相同,原子的能量最低,O原子能量最低排布是,故选A;(2)SO2有三个原子,有18个电子,与SO2分子互为等电子体的分子为O3;(3)单键都是σ键,双键中有一个σ键和一个π键,可知1 mol 含有σ键数目为15NA;(4)(NH4)3PO4中P的价电子对数为4,故为sp3杂化,P的sp3杂化轨道和O的2p轨道形成σ键;(5)元素X与(Se)同周期,且该周期中X元素原子核外未成对电子数最多,X应该是第四周期3d、4s能级半满的原子,为24号元素Cr元素,位于第四周期ⅥB族;(6)BF3与水均是共价化合物,含有共价键。氧原子与硼原子之间还有配位键。二者形成的晶体均是分子晶体,还存在分子间作用力。由于没有阴阳离子,不存在离子键和金属键;(7)晶胞中,C原子数目=8×+6×+4=8,故晶胞质量为8× g= g,晶胞的棱长为356.7 pm,则晶胞体积为(356.7×10-10cm)3,则该晶胞的密度为 g·cm-3。5.答案 (1)　S、N、O(2)sp3　平面三角形(3)S比N所带电荷多,故CuSO4的晶格能较大(4)Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O　>(5)①()　Cu2O　②