高考化学二轮复习大题突破练5物质结构与性质综合题含答案

这是一份高考化学二轮复习大题突破练5物质结构与性质综合题含答案，共14页。试卷主要包含了镍钴锰三元材料，某笼形包合物，5,0等内容，欢迎下载使用。
大题突破练5　物质结构与性质综合题
　　　　　　　　　　　　　
1.(2022山东德州二模)锌及其化合物在工业、农业方面用途广泛。
(1)基态Zn原子的价电子排布式为　　　　　　　。 
(2)Zn原子能形成多种配位化合物。一种锌的配合物结构如图:

其中C、N、O、Zn元素的第一电离能大小关系是　　　　　　,结构中参与sp3杂化的原子有　　　　　个。配位键①和②相比,较稳定的是　　　　　;键角③　　　　　(填“>”“”或“”或“O>C>Zn　8　①　>
(3)HOOC—COOH　草酸的相对分子质量高于醋酸,同时草酸分子中存在两个羧基结构,与其他分子形成分子间氢键的数目多于醋酸
(4)①4　②8　③3433.24×1023ρNA
解析 (1)Zn位于元素周期表中第四周期第ⅡB族,价电子排布式为3d104s2。
(2)同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>Zn;结构中的单键碳原子和水中的氧原子都参与sp3杂化,共有8个原子。N和O相比,N的电负性弱,更容易提供孤电子对,配位键更加稳定,故更加稳定的是配位键①;键角③是双键和单键之间的排斥力,电子云密度大,排斥力较大,键角较大,键角④是单键和单键之间的排斥力,电子云密度小,排斥力较小,键角较小,故键角③>键角④。
(3)阴离子对应的酸分别为乙酸(CH3COOH)、草酸(HOOC—COOH),草酸的相对分子质量高于醋酸,同时草酸分子中存在两个羧基结构,与其他分子形成分子间氢键的数目多于醋酸,故沸点高的是HOOC—COOH。
(4)①由题图可知,a纤锌矿型ZnO晶体中O2-的配位数为4;②O2-所形成的“正四面体”空隙有8个;③根据均摊原则,闪锌矿型晶胞含有Zn原子数4×1=4,O原子数8×18+6×12=4,晶胞的边长是33.24×1023ρNAnm,则Zn2+与O2-的距离为
3433.24×1023ρNAnm。
2.答案(1)3　3　(2)Be　F>O>B　sp3　Π46
(3)NH3、HClO
(4)308m2n×10-30NA
解析 (1)基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,1s、2s、2p能量不同,则有3种能量不同的电子;2p能级存在未成对电子,p能级电子云空间有3种伸展方向。
(2)图中的原子分别位于立方体的顶点、棱及面上,根据“均摊法”,K:8×18+2×12=2,X:8×14+4×12=4,Y:8×14+4×12=4,Z:4×14+2×12=2,结合化学式KBe2BO3F2,原子半径:Be>B>F,故图中X表示Be,Y表示F,Z表示B;B、O、F为非金属元素,三者处于第二周期,同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,则电负性由强到弱的顺序为F>O>B。BF4-中中心原子B上的孤电子对数为12×(3+1-4×1)=0,σ键电子对数为4,价层电子对数为0+4=4,故B原子采取sp3杂化;B原子最外层有3个电子,F原子最外层有7个电子,BF3中中心原子B上的孤电子对数为12×(3-3×1)=0,σ键电子对数为3,价层电子对数为0+3=3,B原子采取sp2杂化,1个B原子与3个F原子之间形成3个σ键,B原子未参与杂化的p轨道上没有电子,1个B原子和3个F原子形成大π键,B原子不提供电子,每个F原子提供2个电子,故BF3分子中存在的大π键表示为Π46。
(3)NCl3中中心原子N上的孤电子对数为12×(5-3×1)=1,根据“中心原子有孤电子对,接受H2O的H+进攻”,则NCl3水解生成NH3和HClO。
(4)晶胞的体积为m2n×10-30cm3,1个晶胞的质量为2×154NAg=308NAg,该晶体的密度为308m2n×10-30NA g·cm-3。
3.答案(1)第四周期第ⅥB族　15
(2)①O、N　②d　③独立存在的氨气分子中氮原子含有一对孤电子对,而该物质中的N原子的孤电子对提供出来与Cr3+形成了成键电子对
(3)H>C　③sp2
(3)223355NAd
解析 (1)镍元素的原子序数为28,核外电子数为28,由泡利不相容原理可知,同种原子的核外没有运动状态完全相同的电子,则基态原子核外电子的运动状态有28种;金属晶体的金属键越强,熔点越高,镍和钙都是金属晶体,镍元素与钙元素同周期,镍原子半径比钙小且价电子数比钙多,形成的金属键比钙强,熔点比钙高。
(2)①由配合物的结构可知,镍离子与具有孤电子对的氮原子和氧原子形成配位键,配位数为6,空间结构为八面体形。③由N……Ni存在大π键可知,结构中氮原子的杂化方式为sp2杂化。
(3)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的镍原子个数为8×18=1,位于面心镁原子个数为6×12=3,位于体内的铁原子个数为4,晶胞的化学式为NiMg3Fe4,设晶胞的边长为a cm,由晶胞的质量公式可得:355NA=a3d,解得a=3355NAd,由晶胞结构可知,晶胞中镍原子与镁原子间的距离为面对角线的12,则镍原子与镁原子间的距离为223355NAd cm。
5.答案(1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)　Mn
(2)①bc　②非极性分子　③正四面体形
(3)①F>P>Li　②sp2、sp3
(4)9　9×7+3×59+3×59+3×55+18×16332a2cNA×10-21
解析 (1)锰是25号元素,则锰元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或者[Ar]3d54s2,镍、钴、锰三种基态原子的价层电子排布式分别为3d84s2、3d74s2、3d54s2,故它们基态原子中的未成对电子数分别为2、3、5,则未成对电子数最多的是Mn。
(2)①Ni(CO)4中不存在离子键,a错误;Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4都存在配位键,b正确;Ni(CO)4中有C和O之间的极性键,[Ni(NH3)6]SO4中有N-H、S-O之间的极性键,c正确;Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4都不存在非极性键,d错误。
②H2O是极性分子,CCl4是非极性分子,根据“相似相溶”原理可知,Ni(CO)4常温下难溶于水,易溶于CCl4中,可推知其为非极性分子。
③[Ni(NH3)6]SO4中阴离子即SO42-,SO42-中中心原子S的价层电子对数为4,根据价层电子对互斥理论可知,其空间结构为正四面体形。
(3)①根据第一电离能的变化规律:同一周期主族元素从左往右呈增大趋势,第ⅡA族与第ⅤA族反常,同一主族从上往下依次减小,故LiPF6各元素的第一电离能从大到小的顺序为F>P>Li。
②常见溶剂碳酸乙烯酯()中形成碳氧双键的C原子周围形成了3个σ键,则该原子采用sp2杂化,其余碳原子周围形成了4个σ键,采用sp3杂化。
(4)由题干晶胞图示可知,晶胞中含Li原子数为9,若晶胞的底边边长为a nm,高为c nm,x∶y∶z=1∶1∶1,根据晶胞可知,x+y+z=9,得x=y=z=3,即一个晶胞中含有9个Li、3个Ni、3个Co、3个Mn和18个O,则一个晶胞的质量为m=9×7+3×59+3×59+3×55+18×16NA g,一个晶胞的体积为V=332a2c×10-21 cm3,故其密度为ρ=mV=
9×7+3×59+3×59+3×55+18×16332a2cNA×10-21 g·cm-3。
6.答案(1)　正四面体形　sp3　>　(2)26　4s　分子晶体
(3)①(34,14,14)　②1∶1　③16π(b3+c3)3a3×100%
解析 (1)Ti的价层电子排布式为3d24s2,轨道表示式为;BH4-的中心原子B的价层电子对数为4+12×(3+1-4×1)=4,其空间结构为正四面体形,B采取sp3杂化;电负性是原子对键合电子的吸引力,H的电负性大于B。
(2)铁原子核外有26个电子,每个电子的运动状态都不相同,所以铁原子核外电子运动状态有26种;铁的价层电子排布式为3d64s2,Fe成为阳离子时首先失去的是最外层4s轨道上的电子,FeCl3的熔沸点比较低,故FeCl3是分子晶体。
(3)①D位于晶胞内部,若把晶胞分为8个相等的小立方体,则D位于包含C的小立方体的体心。根据A、B、C的原子坐标参数可知,D的原子坐标参数为(34,14,14)。
②该晶体中,铜位于内部,共4个,氯位于顶点和面心,共8×18+6×12=4个,所以铜、氯微粒个数比为1∶1。
③晶胞中有4个铜原子、4个氯原子,占有的体积为4×43π(b3+c3) pm3,晶胞边长为a pm,则晶胞体积为a3 pm3,该晶胞的空间利用率为16π(b3+c3)3a3×100%。
7.答案(1)3d84s2　N>C>H
(2)sp3　C和P的原子半径较大,“头碰头”重叠形成σ键之后很难进行“肩并肩”重叠形成π键　(3)C
(4)1∶1　+2价　(5)MNA·a3×1021
解析 (1)Ni是28号元素,故基态镍原子的价层电子排布式为3d84s2;该物质中非金属元素即C、N、H,根据电负性同一周期从左往右依次增大,同一主族从上往下依次减小可知,电负性由大到小是N>C>H。
(2)NH3中中心原子N原子周围的价层电子对数为4,则N的杂化轨道类型为sp3,C和P的原子半径较大,“头碰头”重叠形成σ键之后很难进行“肩并肩”重叠形成π键。
(3)在晶胞中,镍离子与CN-之间产生配位键,CN-中C和N上均有孤电子对,但由于C的电负性小,更容易给出孤电子对,则配体CN-提供的配位原子有C。
(4)由题给图示晶胞可知,1个晶胞中含有的NH3个数为2个,苯分子个数为2个,故该络合物中氨与苯分子数目比,即b∶c为2∶2=1∶1,一个晶胞中含CN-个数为4,Ni的个数为2,其中Ni的平均化合价为+42=+2价。
(5)晶体密度为ρ=mV=MNA·a3×10-21cm3=MNA·a3×1021 g·cm-3。
8.答案(1)B
(2)①sp2、sp3　②N　③共价键和配位键　H2O
(3)2×1030Mm3NA　(0.25,0.75,0.625)　4
解析 (1)根据核外电子排布规律可知,B激发态的能量最低,故基态Ga原子转化为激发态B时所需能量最少。
(2)①EDTA中,饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,连有碳氧双键的碳原子的杂化方式为sp2杂化,故EDTA中碳原子杂化方式为sp3和sp2;
②同一周期主族元素从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势,但是第ⅡA族和第ⅤA族的元素的第一电离能均高于其相邻的元素,则第一电离能:N>O>C;同一主族,从上到下,元素的第一电离能逐渐减弱,则第一电离能:O>S;故C、N、O、S四种元素中,第一电离能最大的是N;
③该配合物的阳离子中,Cu2+和配体之间形成配位键,配体分子内存在极性键,故该阳离子中存在配位键和极性键;Cu2+与H2O形成的配位键比与NH3所形成的配位键弱,故该化合物加热时首先失去的组分是H2O。
(3)Cu原子有4个位于棱上,6个位于面上,故Cu原子的个数为6×12+4×14=4,In原子有8个位于顶点上,4个位于面上,1个位于体心,故In原子的个数为8×18+4×12+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部,故Se原子的个数为8,则晶胞质量为4MNAg,晶胞体积为(m×10-10cm)·(m×10-10cm)·(2m×10-10cm)=2m3×10-30cm3,故晶体密度ρ=4MNAg2m3×10-30cm3=2×1030Mm3NAg·cm-3;该晶胞中,原子坐标分别为2号Cu原子(0,0.5,0.25),3号In原子(0,0.5,0.75),4号Se原子(0.25,0.75,0.125)。则1号Se原子的坐标为(0.25,0.75,0.625);晶体中与单个In键合的Se有4个。