2020届高考化学二轮复习物质结构与性质作业 练习

大题题型集训(四)　物质结构与性质

(建议用时：35分钟)

(对应学生用书第175页)

1．(2019·泸州模拟)钴、 铜及其化合物在工业上有重要用途， 回答下列问题：

(1) 请补充完基态Co的简化电子排布式：[Ar]______， Co2＋有________个未成对电子。

(2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂， 配位体NO的中心原子的杂化形式为______， 空间构型为______。大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和 (如苯分子中的大π键可表示为Π)，则NO中大π键应表示为________。

(3)配合物[Cu(En)2]SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ) 是铜的一种重要化合物。其中 En 是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。

①该配合物[Cu(En)2]SO4中N、 O、 Cu的第一电离能由小到大的顺序是__________________。

②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺， 且相对分子质量相近， 但乙二胺比三甲胺的沸点高得多， 原因是_____________________________

_____________________________________________________。

(4) 金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示， 其配位数为________，铜原子的半径为a nm 阿伏加德罗常数的值为NA Cu的密度为________ g/cm3(列出计算式即可)。

[解析]　(2)NO中心原子氮原子价层电子对数为＝3，故杂化轨道数为3，所以氮原子的杂化方式为sp2杂化，空间构型为V形；NO中参与形成大π键的原子个数为3个，每个原子提供一个单电子，得电子数为1个，所以NO的大π键可以表示为Π。

(4) 由图可知， 距每个Cu最近的Cu有12个，即配位数为12; 晶胞中实际含有的Cu为4个，其质量为4×64 g/NA；已知铜原子的半径为a nm，由图可知，晶胞中面对角线长为4a nm，晶胞的棱长为2a nm，则晶胞的体积为(2a×10－7)3 cm3，所以有(2×10－7)3×ρ＝4×64 g/NA，解得ρ＝ g/cm3。

[答案]　(1)3d74s2　3　(2)sp2　V形　Π　(3)①Cu<O<N　②乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键　(4)12　

2．(2019·烟台模拟)含氟化合物在生产、生活中有重要的应用，回答下列问题：

(1)基态氟原子核外电子的运动状态有____________种，有________种不同能量的原子轨道，其价层轨道表示式为______________________。

(2)N与F可形成化合物N2F2，下列有关N2F2的说法正确的是________(填字母)。

a．分子中氮原子的杂化轨道类型为sp2

b．其结构式为F—N≡N—F

c．其分子有两种不同的空间构型

d．1 mol N2F2含有的σ键的数目为4NA

(3)NaHF2可用于制无水氟化氢和供雕刻玻璃、木材防腐等用。常温常压下为白色固体，易溶于水，160 ℃分解。NaHF2中所含作用力的类型有________(填字母)。

a．离子键 　 b．共价键

c．配位键 d．氢键

(4)二氟甲烷(CH2F2)难溶于水，而三氟甲烷(CHF3)可溶于水，其可能的原因是______________________________________________________

_____________________________________________________。

(5)氟化钙的晶胞结构如图所示。晶胞中Ca2＋的配位数为________。与F－等距且最近的Ca2＋形成的空间构型为________。已知氟化钙的晶胞边长为a pm，其密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数的数值为________(列出计算式即可)。

[解析]　(2)a.该分子中的氮氮键为共价双键，其中氮原子采取sp2杂化的方式，故a正确；其结构式为F—N===N—F，故b错误； 此结构F—N===N—F有顺式反式之分，故c正确；1 mol N2F2含有的σ键的数目为3NA，故d错误。(5)从氟化钙的晶胞结构图可以看出Ca2＋居于晶胞的顶点和面心，在每个Ca2＋周围距离相等且最近的F－有8个，Ca2＋的配位数为8，F－居于晶胞的八个小正方体的体心，在每个F－周围距离相等最近的Ca2＋有4个，形成的空间构型为正四面体，在一个晶胞中含有Ca2＋的数目为4，含有F－的数目为8，列式计算ρ g·cm－3×(a×10－10)3 cm＝4×78/NA g，所以NA＝。

[答案]　(1)9　3　 　(2)ac　

(3)abd　(4)三氟甲烷中由于3个氟原子的吸引使得碳原子的正电性增强，从而三氟甲烷中的氢原子可与H2O中的氧原子之间形成氢键　(5)8　正四面体　

3．(2019·宣城二模)硫及其化合物有许多用途。请回答下列问题：

(1)基态硫离子价层电子的轨道表达式为____________，其电子填充的最高能级的轨道数为________。

(2)常见含硫的物质有单质硫(S8)、SO2、Na2S、K2S等，四种物质的熔点由高到低的顺序依次为______________，原因是___________________________

_____________________________________________________。

(3)方铅矿(即硫化铅)是一种比较常见的矿物，酸溶反应为PbS＋4HCl(浓)===H2[PbCl4]＋H2S↑，则H2[PbCl4]中配位原子是________，第一电离能I1(Cl)________I1(S)(填“>”“<”或“＝”)，H2S中硫的杂化方式为________，下列分子空间的构型与H2S相同的有________。

A．H2O　　　　 B．SO3   

C．O3 D．CH4

(4)方铅矿的立方晶胞如图所示，硫离子采取面心立方堆积，铅离子填在由硫离子形成的________空隙中。已知晶体密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为________ nm。

[解析]　(3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl，中心原子是Pb；同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，I1(Cl)>I1(S)；H2S中硫的价层电子对数＝2＋＝4，采用sp3杂化，为V形分子；A.H2O中O的价层电子对数＝2＋＝4，采用sp3杂化，为V形分子；B.SO3中硫的价层电子对数＝3＋＝3，采用sp2杂化，为平面三角形分子；C.O3中O的价层电子对数＝2＋＝3，采用sp2杂化，为V形分子；D.CH4中C的价层电子对数＝4＋＝4，采用sp3杂化，为正四面体形分子；空间的构型与H2S相同的有AC。(4)晶胞棱长为a，故a3ρNA＝4×(32＋207)，所以a＝ cm，S2－与Pb2＋的距离为a，进而求出答案。

[答案]　(1) 　3　(2)Na2S＞K2S＞S8＞SO2　Na2S、K2S均为离子晶体，熔点较高，Na＋半径比K＋半径小，故Na2S熔点高；S8、SO2均为分子晶体，熔点较低，因S8的相对分子质量比SO2大，故S8熔点比SO2高　(3)Cl　＞　sp3　AC　(4)四面体　××107

4．(2019·开封模拟)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题：

(1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I5表示)如表所示：

元素M化合态常见化合价是________价，其基态原子电子排布式为________________。

(2)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为________________。

(3)PO的中心原子的杂化方式为________，该离子的空间构型为________，键角为________，其等电子体有________(请写出两种)。

(4)CaF2晶胞结构如图所示，则CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的Ca2＋数目为________；已知Ca2＋和F－半径分别为a cm、b cm，阿伏加德罗常数为NA，M为摩尔质量，则晶体密度为________ g·cm－3(不必化简)。

(5)已知MgO与CaO的晶体结构相似，其摩氏硬度的大小关系为________，原因为______________________________________________________

_____________________________________________________。

[解析]　(1)根据元素M的气态原子的第I1至I5电离能大小可以看出：I1、I2相差不大，I2、I3电离能相差较多，说明M原子最外层有2个电子。在Ca5(PO4)3中元素有Ca、P、O三种元素，只有钙元素最外层有2个电子，原子半径大，容易失去最外层的2个电子，化合价为＋2价；根据原子核外电子排布规律可知Ca基态原子电子排布式为[Ar]4s2或1s22s22p63s23p64s2。

(3)PO的中心原子P的价层电子对数是4，故磷原子杂化为sp3杂化；由于孤对电子对数为0，该离子的空间构型为正四面体形，键角为109°28′，其等电子体有SO、CCl4。

(4)根据CaF2晶胞结构可知：在每个晶胞中与Ca2＋距离最近且等距离的Ca2＋有3个，通过每个Ca2＋可形成8个晶胞，每个Ca2＋计算了2次，所以与Ca2＋距离最近且等距离的Ca2＋有(3×8)÷2＝12个；将CaF2晶胞分成8个小正方体，正方体中心为F－，顶点为Ca2＋，晶胞中共有4个钙离子、8个氟离子。Ca2＋与F－的最近核间距(a＋b)为晶胞体对角线的。故晶胞边长为。根据3ρNA＝4M，可求晶体密度。

[答案]　 (1)＋2　[Ar]4s2或1s22s22p63s23p64s2　(2)F>O>P　(3) sp3　正四面体形 　109°28′　SO、CCl4等　(4)12　　(5)MgO>CaO　Mg2＋半径比Ca2＋小，晶格能较大

5．(2019·衡水中学模拟)砷和镍均为重要的无机材料，在化工领域具有广泛的应用。

(1)基态砷原子的价层电子的电子云轮廓图形状为________。与砷同周期的主族元素的基态原子中，第一电离能最大的为________(填元素符号)。

(2)Na3AsO3可用于碘的微量分析。

①Na＋的焰色反应呈黄色，金属元素能产生焰色反应的微观原因为______________________________________________________

_____________________________________________________。

②Na3AsO3中所含阴离子的立体构型为________，写出一种与其互为等电子体的分子________(填化学式)。

(3)M()OO可用于合成Ni2＋的配体，M中碳原子的杂化方式为________，其所含σ键和π键的数目之比为________。

(4)Ni与Ca处于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，其原因为______________________________

_____________________________________________________。

区分晶体Ni和非晶体Ni的最可靠的科学方法为________。

(5)某砷镍合金的晶胞结构如下图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度ρ为________ g·cm－3，晶体中Ni周围最近的等距离的As有________个。

[解析]　(2)②AsO中砷原子的价层电子对数目为4，其立体构型为三角锥形。根据等电子体的含义知，与AsO互为等电子体的分子有PCl3、PBr3、NF3、NCl3等。

(3)每个分子中含有14个σ键和2个π键，则σ键与π键的数目之比为7∶1。

(4)金属晶体熔沸点的高低与金属键的强弱有关，金属键的强弱与价层电子数目和金属原子的半径有关。

(5)由砷镍合金的晶胞结构图可知， 每个晶胞中含有2个镍原子和2个砷原子，晶胞的体积V＝×10－30 cm3，故晶胞的密度ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。晶体中As周围等距离最近的Ni有6个，因As与Ni的个数比为1∶1，故Ni周围也有6个As。

[答案]　(1)球形、哑铃形(或纺锤形)　Br　(2)①电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量

②三角锥形　PCl3、PBr3、NF3、NCl3等(答一种即可)

(3)sp3，sp2　7∶1

(4)镍原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强　X­射线衍射法

(5) 　6

6．钠、铝、钛的化合物是目前生活与生产上较为常用的物质，回答下列问题：

(1)下列铝原子的价电子排布图中属于激发态的是________；属于基态的是________。

(2)氯化铝的熔、沸点都明显低于氧化铝的原因是______________

_____________________________________________________。

已知氯化铝常以二聚体形式存在，其分子模型为，则1个二聚体分子中含有配位键的个数为________。

(3)硫酸氧钛晶体中的阳离子为链状聚合形式的离子，该阳离子的结构片段如下图所示，该阳离子的化学式为________；阴离子的中心原子的轨道杂化类型为________。

(4)钙钛矿(CaTiO3)晶体的结构如右图所示，Ti位于立方晶胞的顶点，被________个O包围成配位八面体，若晶胞的边长为a nm，则Ca与O间的最短距离为________nm。在钙钛矿晶胞结构的另一种表示中，Ca处于各顶角位置，则Ti处于________位置，O处于________位置。

[解析]　(2)氯化铝属于分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，而氧化铝属于离子晶体，熔化时需要克服离子键。氯化铝的二聚体结构为，其1个二聚体分子中含有配位键的数目为2。(3)根据分割法，可以得出该阳离子的化学式为TiO2＋，阴离子SO的中心原子S采用sp3杂化。(4)由题图可得出CaTiO3晶胞的结构图为，由此可见Ti被6个O包围。Ca位于4个氧原子构成的正方形的中心如图所示，晶胞边长为a nm，则Ca与O间的最短距离为a nm。在钙钛矿的另一种晶胞结构中Ca处于各顶角位置，则Ti处于体心位置，O处于面心位置。

[答案]　(1)BD　AC

(2)氯化铝为分子晶体，氧化铝为离子晶体　2

(3)TiO2＋　sp3

(4)6　a　体心　面心