2023届高考化学二轮复习题型4物质结构与性质突破练含解析

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题型4:物质结构与性质


原子核外电子排布

【典例】
1.(2022·山东等级考节选)基态Ni原子的价电子排布式为__________,在元素周期表中位置为______________。 
2.(2022·海南选择考节选)基态O原子的电子排布式为________________,其中未成对电子有__________个。 
3.(2022·广东选择考节选)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为___________
_______。 
4.(2022·湖南选择考节选)基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]____________。 
5.(2022·河北选择考节选)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为________________。 
6.(2022·全国甲卷节选)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为__________。 
7.(2022·全国乙卷节选)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
　【审答思维】题干划线部分关键信息解读
关键信息
答题思维
价电子排布式
Ni是第四周期过渡元素,价电子包括3d和4s能级上的电子,价电子排布式为 
未成对电子
基态O的电子排布图为,1s、2s能级没有未成对电子,2p能级上有______个未成对电子 
简化电子排布式
原子实是上一周期稀有气体,基态Se的原子实[Ar]之外应为____
____________ 
两种自旋状态的电子
基态S的价电子排布式为3s23p4,根据洪特规则和泡利原理,两种自旋状态的电子数分别是______ 
价电子排布图(轨道表示式)
基态F的价电子排布式为2s22p5,价电子排布图为__________ 
【失分警示】(1)对1~36号元素核外电子排布不熟悉,不能准确写出元素的核外电子排布式;
(2)不能准确提取题干信息,错写电子排布式、价电子排布式、简化电子排布式、电子排布图等。

1.核外电子排布规则
(1)泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,而且它们的自旋相反,这个原理被称为泡利原理。
(2)洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋平行。
(3)能量最低原理:电子尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低。
2.电子排布式书写方法
(1)按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中,然后将同能层的能级移到一起。
(2)特殊原子:当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时,能量相对较低,原子结构较稳定。如Cr、Cu。
(3)离子的电子排布式
①原子失去电子时,总是从能量高的能级失去电子。一般来说,主族元素只失去它们的最外层电子,而副族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
②原子得到电子形成阴离子,得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。

1.(电子排布式)(1)基态Ti原子的核外电子排布式为 _____________________。 
(2)Fe2+基态核外电子排布式为______________________。 
2.(价电子排布式)(1)银位于铜的下一周期,写出基态银原子的价电子排布式____________________________________________________。 
(2)基态铜原子有__________种运动状态不相同的电子,其价层电子排布式为__________________________________________________。 
3.(电子排布图)(1)基态Cu的价电子轨道表示式为 ______________________。 
(2)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是________,第三电子层上有________个能级,该元素基态原子的价电子轨道表示式为__________________。 
4.(未成对电子数)(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。基态Ti3+的未成对电子数有______个。
(2)铬和锰基态原子核外未成对电子数之比为________。 
共价键类型与键参数

【典例】
1.(2022·湖南选择考节选)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:

富马酸分子中σ键与π键的数目比为__________。 
2.(2022·全国乙卷节选) 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3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(Π34)。
3.(2022·湖南选择考节选)比较键角大小:气态SeO3分子______ SeO32-离子(填“>”“sp2>sp3。
(2)杂化类型相同时,中心原子孤电子对数越多,键角越小,如H2OPH3。
(4)杂化类型和孤电子对数相同时,配位原子的电负性越大,键角越小,如NCl3”或“晶体硅　96×1030a3NA　(3)sp3、sp2　54
2.【解析】(1)钴元素的原子序数为27,失去3个电子形成钴离子,Co3+的价层电子排布式为3d6,离子中有4个未成对电子,则离子的磁矩μB=n(n+2)=
4×(4+2)=26;(2)由Y+的结构可知,Y+中的配体,提供孤电子对的原子是氮原子和氯原子,配位数为6;晶体中仅存在3种离子,由原子个数和电荷守恒可知,X+是H5O2+;(3)Y+中形成单键的氮原子的杂化方式为sp3杂化;乙二胺分子中含有的氨基能形成分子间氢键,而正丁烷不能形成分子间氢键,分子间作用力小于乙二胺,沸点低于乙二胺;(4)NO2+中氮原子的价层电子对数为2,孤电子对数为0,离子的空间结构为直线形;NO3-中氮原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,离子的空间结构为平面三角形,NO2-中氮原子的价层电子对数为3,孤电子对数为1,离子的空间结构为V形,则三种离子的键角由大到小的顺序是NO2+、NO3-、NO2-;(5)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面心和体内的锂离子的个数为8×18+6×12+4=8,由钴酸锂的化学式可知,晶胞中含有氧离子的个数为8×2=16;晶胞中锂离子的体积为43πr3 pm3×8=323πr3 pm3,则锂离子占有晶胞总体积的百分率为43πr3a3×100%
=32πr33a3×100%。
答案:(1)3d6　26　(2)N、Cl　6　H5O2+
(3)sp3　因为乙二胺分子间存在氢键,所以乙二胺的沸点高于正丁烷
(4)NO2+、NO3-、NO2-　(5)16　32πr33a3×100%
3.【解析】(1)元素Ti是过渡元素,价层电子排布式为3d24s2,Ti位于元素周期表的第四周期第ⅣB族,元素Cu的价层电子排布式为3d104s1,在周期表中处 ds 区;(2)TNT上每个N原子的1个p轨道与2个氧原子的p轨道形成π键,故N原子杂化轨道数=σ键数目+孤电子对数=3+0=3,故与苯环上的碳原子的杂化类型相同,均为sp2杂化。TNT比甲苯相对分子质量大,范德华力更强,熔点比甲苯高;(3)1 mol GaCl3·xNH3的溶液中加入足量AgNO3溶液生成的白色沉淀是AgCl;过滤后加热滤液,又生成的沉淀还是AgCl,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,说明3个Cl-有2个做配体,另外1个位于外界,又充分加热滤液时逸出4 mol氨气,故作为配体的NH3是4个,即x=4,故其配位数为6,所以其化学式可表示为[Ga(NH3)4Cl2]Cl;
(4)未掺杂前Ti原子数目=8×18+1+4×12=4,由化学式TiO2可知氧原子个数为8,掺杂后Ti原子数目和未掺杂前相同,因为有2处空穴和1处N原子代换,O原子数目=8-1-12-14=254,N原子数目=12,故掺杂后晶胞化学式为
TiO2516N18,即2-a=2516,a=716。
答案:(1)第四周期第ⅣB族　ds
(2)相同　TNT比甲苯相对分子质量大,范德华力更大
(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl　(4)716
4.【解析】(1)根据核外电子排布规律书写Ni原子的核外电子排布式:
1s22s22p63s23p63d84s2,故Ni原子价电子排布式为3d84s2;(2)配体N(CH2COO-)3中4种元素H、C、O、N,除H元素外均为第二周期元素,依据同一周期第一电离能呈增大趋势,第ⅤA的N元素半满结构比较稳定,N元素的第一电离能比O元素的大,故四种元素第一电离能的关系为N>O>C>H;(3)由图可知Ni的配位数为6,依据价层电子对互斥理论分析,其空间结构为八面体结构;(4)该结构中五元环共平面,氮原子杂化轨道数=σ键个数+孤电子对数,左下角位置的N原子杂化轨道数=2+1=3,右上角位置的N原子有3个杂化轨道形成σ键,有一个p轨道形成大π键,故其杂化轨道数=3+0=3,所以两个氮原子轨道杂化类型均为sp2杂化;(5)Ni与Ca均为金属晶体,且都位于第四周期,比较金属晶体熔点要看金属键的强弱,Ni原子半径比钙原子小,且价电子比Ca原子多,故其金属键更强,熔点高;(6)①HCN分子中H与C之间是单键,C与N原子间是三键,故分子中有两个σ键,两个π键,σ键和π键个数之比为 1∶1; ②图2的晶胞中NH3位于棱边,对晶胞的贡献是14,NH3个数是8×14=2,苯分子位于晶胞的面心,对晶胞的贡献是12,苯分子个数是4×12=2,故b∶c为1∶1,氨分子和水分子间可以形成氢键,氨分子和水分子均为极性分子,相似相溶故氨分子极易溶于水;③长度单位换算,1 nm=10-7 cm,故密度ρ=mV=MNAV×10-21=MVNA×1021。
答案:(1)3d84s2　(2)N>O>C>H　(3)八面体　(4)sp2
(5)Ni与Ca同周期,Ni的原子半径比Ca小且价电子数多,形成的金属键比较强,熔点比较高
(6)①1∶1　②1∶1　氨分子和水分子间可以形成氢键,氨分子和水分子极性接近,溶解度大　③M×1021VNA