2023版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

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(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．1s22s22p43s1 b．1s22s22p43d2
c．1s22s12p5 d．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(∏34)。
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·湖南卷]铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：
①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________；
②该新药分子中有________种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态SeO3分子________SeO32−离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是____________________________________。
(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为________；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为________。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3－转化NH2−，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为________；
②与NH2−互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：
①该超导材料的最简化学式为____________________________；
②Fe原子的配位数为________；
③该晶胞参数a＝b＝0.4 nm、c＝1.4 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为____________________________g·cm－3(列出计算式)。
3．[2021·全国乙卷]过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：
(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是______(填标号)。
A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar] 3d54s1
B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大
(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。CrNH33H2O2Cl2+中提供电子对形成配位键的原子是____________，中心离子的配位数为____________。
(3) [Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。
PH3中P的杂化类型是________， NH3的沸点比PH3的________，原因是________________________________________________________________________________________。H2O的键角小于NH3的，分析原因________________________________________________________________________。
(4)在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是________原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为________%(列出计算表达式)。
4．[2021·河北卷(节选)]KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题：
(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是________(填离子符号)。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋12表示，与之相反的用－12表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为________。
(3)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·ml－1)如下表：
从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是
________________________________________________________________________。
(4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为________，其中P采取________杂化方式。
(5)与PO43−电子总数相同的等电子体的分子式为________。
(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为________。
(7)分别用○、●表示H2PO4−和K＋，KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示，图(b)、图(c)分别显示的是H2PO4−、K＋在晶胞xz面、yz面上的位置：
①若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为________ g·cm－3(写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为________(填标号)。
专练57 结构与性质综合应用
1．答案：（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
2．答案：（1）①3d104s24p4 ②8 ③＞ 前者中Se为sp2杂化、后者中Se为sp3杂化
（2）①11∶3 ②O＞C＞H＞Fe
（3）①sp3 ②H2O
（4）①KFe2Se2 ②4 ③ eq \f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA×0.42×1.4) ×1021
解析：（1）①Se为34号元素，根据构造原理可写出基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。②该物质结构对称，具有如图所示8种不同化学环境的C原子：
。③SeO3中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为0，SeO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) 中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为 eq \f(6＋2－3×2,2) ＝1，故SeO3和SeO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) 中Se原子分别为sp2和sp3杂化，则SeO3分子中键角大于SeO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) 中键角。（2）①由富马酸分子的结构模型可确定其结构简式为，由单键均为σ键，双键有1个σ键和1个π键，知该分子中σ键和π键的数目比为11∶3。②富马酸亚铁中含C、H、O、Fe四种元素，由电负性递变规律可知，电负性由大到小的顺序为O>C>H >Fe。（3）①产物中N原子形成4个共价键，则其采取sp3杂化。（4）①分析晶胞在xz、yz、xy平面的投影图可知，占据顶点和体心位置的为K原子，故K原子个数为8× eq \f(1,8) ＋1＝2，每个竖直棱上有2个Se原子，体内有2个Se原子，故Se原子个数为8× eq \f(1,4) ＋2＝4，每个竖直面上有2个Fe原子，故Fe原子个数为8× eq \f(1,2) ＝4，该物质的晶胞结构如图所示：
其最简化学式为KFe2Se2。③以1号Fe原子为研究对象，2号和3号铁原子及其对称位置的2个Fe原子距离1号Fe原子最近，故Fe的配位数为4。③该晶胞的质量为 eq \f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA) g，体积为0.4×0.4×1.4×10－21 cm3，故该晶体的密度为 eq \f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA×0.42×1.4) ×1021 g·cm－3。
3．答案：（1）AC
（2）N、O、Cl 6
（3）sp3 高 NH3存在分子间氢键 NH3含有一对孤对电子，而H2O含有两对孤对电子。H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大
（4）Al eq \f(8π（2r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(Cr)) ＋r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(Al)) ）,3a2c) ×100
解析：（1）Cr是24号元素，基态Cr原子核外电子排布式为[Ar]3d54s1，3d和4s轨道均处于半充满状态，此时体系总能量低，A项正确；4s电子能量较高，但其并不总是在比3s电子离核更远的地方运动，B项错误；因为Cr原子半径小于K，故电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C项正确。（2）形成配位键的原子价层必须存在孤电子对，故三种配体NH3、H2O、Cl－中提供孤电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2＋中中心离子的配位数为3＋2＋1＝6。（3）PH3中P原子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，故价层电子对数是4，采用sp3杂化；NH3的沸点比PH3高，是因为NH3分子间存在氢键，PH3分子间只有范德华力；由于NH3中N原子含有1个孤电子对，而H2O中O原子含有2个孤电子对，孤电子对越多对成键电子对的斥力越大，因此H2O中的键角小于NH3中的键角。（4）由结构图可知，根据均摊法，该晶胞含有4个白球和2个黑球，则黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金属原子的总体积是 eq \f(4,3) π（4r eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(Cr)) ＋2r eq \\al(\s\up11(3),\s\d4(Al)) ），晶胞体积是a2c，故原子空间利用率是 eq \f(8π（2r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(Cr)) ＋r eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(Al)) ）,3a2c) ×100%。
4．答案：（1）P3－、K＋ （2）＋ eq \f(3,2) 或－ eq \f(3,2)
（3）3倍的N—N键的键能小于NN键的键能，而3倍的P—P键的键能大于PP键的键能
（4） sp3 （5）SiF4 （6）PnO eq \\al(\s\up11(n－),\s\d4(3n))
（7）① eq \f(4×136,a2cNA×10－30) ②B
解析：（1）H、O、P、K四种元素各自所能形成的简单离子中P3－、K＋的核外电子排布相同。（2）基态磷原子的价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道中自旋磁量子数的代数和为0，3p轨道中3个电子自旋方向相同，所以代数和为＋ eq \f(3,2) 或－ eq \f(3,2) 。（3）由题表中键能关系可知3倍的N—N键的键能小于NN键的键能，而3倍的P—P键的键能大于PP键的键能，所以氮以N2中的NN形式存在更稳定，磷以P4中的P—P键形式存在更稳定。（4）由KH2PO2为正盐，可知H3PO2中只含一个羟基氧，所以H3PO2的结构式为，其中P的价层电子对数为5＋ eq \f(1,2) ×（5－1×3－2×2）＝4，则P的杂化方式为sp3。（5）PO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)) 的原子数为5，价电子数为32，总电子数为50，则与PO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)) 电子总数相同的等电子体的分子为SiF4。（6）每相邻两个磷酸分子脱去一个水分子，所以n个磷酸分子形成环状结构会脱去n个水分子，则形成的多磷酸的分子式中氢原子数目为3n－2n＝n，磷原子的数目为n，氧原子的数目为4n－n＝3n，即多磷酸分子式为HnPnO3n，故多磷酸的酸根可写成PnO eq \\al(\s\up11(n－),\s\d4(3n)) 。（7）①由题给KH2PO4晶体的四方晶胞图可知，每个晶胞中，K＋个数为6× eq \f(1,2) ＋4× eq \f(1,4) ＝4（个），H2PO eq \\al(\s\up11(－),\s\d4(4)) 个数为8× eq \f(1,8) ＋4× eq \f(1,2) ＋1＝4（个），则1个KH2PO4晶体的四方晶胞中有4个KH2PO4，晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积，其中晶胞体积为a2c×10－30 cm3，晶胞的质量为 eq \f(4×136,NA) g，所以晶体的密度为 eq \f(4×136,a2cNA×10－30) g·cm－3。②由题图（a）可知，晶胞在x轴方向的投影图，应为B选项中的图。N—N
NN
P—P
PP
193
946
197
489