统考版2024高考化学二轮专题复习题型分组训练12物质结构与性质鸭题（附解析）

这是一份统考版2024高考化学二轮专题复习题型分组训练12物质结构与性质鸭题（附解析），共10页。试卷主要包含了钛铝合金在航空领域应用广泛等内容，欢迎下载使用。

1．Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、________。(填标号)
(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是________、中心原子的杂化形式为________。LiAlH4中，存在________(填标号)。
A．离子键B．σ键
C．π键D．氢键
(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Brn－Haber循环计算得到。
可知，Li原子的第一电离能为______kJ·ml－1，O===O键键能为________kJ·ml－1，Li2O晶格能为________kJ·ml－1。
(5)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为____________g·cm－3(列出计算式)。
2．钛(22Ti)铝合金在航空领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]________，其中s轨道上总共有________个电子。
(2)六氟合钛酸钾(K2TiF6)中存在[TiF6]2－配离子，则钛元素的化合价是________，配体是________。
(3)TiCl3可用作烯烃定向聚合的催化剂，例如丙烯用三乙基铝和三氯化钛作催化剂时，可以发生下列聚合反应：
nCH3CH===CH2eq \(――――――――→,\s\up7(Al(C2H5)3－TiCl3))CH(CH3)—CH2，
该反应涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型有____________，反应涉及的元素中电负性最大的是________。三乙基铝是一种易燃物质，在氧气中三乙基铝完全燃烧所得产物中分子的立体构型是直线形的是________。
(4)钛与卤素形成的化合物熔沸点如表所示：
分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定规律的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)金属钛有两种同素异形体，常温下是六方堆积，高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞结构，晶胞参数a＝0.295nm，c＝0.469nm，则该钛晶体的密度为______________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。
3．在元素周期表中，除稀有气体元素外几乎所有元素都能与氢形成氢化物。
(1)氨气是共价型氢化物。工业上常用氨气和醋酸二氨合铜{[Cu(NH3)2]Ac}的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根简写为Ac－)。反应方程式为[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3⇌[Cu(NH3)3CO]Ac。
①请写出基态Cu原子的电子排布式：________________。
②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小的排列顺序为________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
其中NH3应为________分子(填“极性”或“非极性”)。
③醋酸分子中的两个碳原子的杂化方式分别是____________。
④生成物[Cu(NH3)3CO]Ac中所含化学键类型有________(填序号)。
a．离子键 b．金属键
c．共价键d．配位键
(2)某离子型氢化物化学式为XY2，晶胞结构如图所示，其中6个Y原子(○)用阿拉伯数字1～6标注。
①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞的上、下面上。则5、6号Y原子均在晶胞________(填“侧面”或“内部”)。
②根据以上信息可以推知，XY2晶体的熔、沸点________(填“>”“＝”或“<”)固态氨的沸点。
③若该晶胞的边长为anm，密度为ρg·cm－3，XY2的摩尔质量为Mg·ml－1，则阿伏加德罗常数可表示为________________________________(用含a、ρ、M的代数式表示)。
4．秦兵马俑展现了我国古代科技文化的伟大成就。近年来人们研究发现秦俑彩绘所用的原料的主要成分为BaCuSi2O6，含有微量硫元素等。回答下列问题：
(1)原子轨道是指电子在原子核外的________________。Cu原子核外电子占据最高能级的符号是________，最外层电子的电子云轮廓图形状为________。
(2)硫化硅为白色晶体，分子式为SiS2，遇水分解为SiO2及H2S气体，分解反应中所涉及的所有元素的电负性由大到小的顺序为________________(填元素符号)；SiS2的结构与CS2类似，则SiS2分子的立体构型为____________________________。
(3)一种含Cu、S元素的有机物的结构简式如图1所示，该有机物中存在的作用力类型有________(填字母)，N原子的杂化方式为________。
a．极性键 b．离子键
c．非极性键d．配位键
e．金属键
(4)TiO2与BaCO3一起熔融可制得钛酸钡(BaTiO3)，晶胞结构如图2所示(O2－均与Ti4＋、Ba2＋相接触)，已知O2－的半径为xpm，晶胞边长为ypm，则Ti4＋、Ba2＋的半径分别为________pm、________pm。
(B组)
1．A、B、C、D是四种前三周期元素，且原子序数逐渐增大，这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。请回答下列问题：
(1)D元素的基态原子的价电子排布式是：________________。
(2)A、B、C三种元素可以形成化合物A4B2C2，它是厨房调味品之一。1mlA4B2C2中含有________mlσ键，其中B原子采用的杂化方式为：______________________________。
(3)元素F的原子序数是介于B和C之间的，元素B、C、F的电负性的大小顺序是：________；B、C、F的第一电离能的大小顺序是：________________(由大到小，用元素符号填空)。
(4)随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成，高压技术在物质研究中发挥越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变，也会导致新类型化学键的形成。近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50～300GPa的高压下和Na或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子，小球为钠原子)，写出A、B、C对应晶体的化学式。
A________；B________；C________。
(5)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料。它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。合成磷化硼的化学方程式为：BBr3＋PBr3＋3H2eq \(=====,\s\up7(高温))BP＋6HBr。
①分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构______________、______________。
磷化硼晶体中磷原子作面心立方最密堆积，硼原子填入部分四面体空隙中。磷化硼的晶胞示意图如图。
②已知磷化硼的晶胞参数a＝478pm，计算晶体中硼原子和磷原子的最小核间距(dB－P)(写出计算式，不要求计算结果)________________________。
2．金属互化物是指固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。回答下列问题：
(1)铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)大于锌的第二电离能，其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)金属Na、Mg、Al的熔点由高到低的顺序是________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2，1ml (SCN)2分子中含有σ键的数目为________；SCN－中C原子采取的杂化方式为________，SCN－的空间构型为________。类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论推测硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C≡S)的沸点，其原因是________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)铜与金形成的金属互化物结构如图所示，其晶胞棱长为apm，晶胞中Cu与Au原子个数比为__________，其中原子坐标参数A为(0，0，0)，B为(eq \f(1,2)，eq \f(1,2)，0)，则C原子的坐标参数为____________，该金属互化物的密度为________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
3．我国首艘国产航母的成功下水，标志着我国自主设计建造航空母舰取得重大阶段性成果。请回答下列问题：
(1)航母用钢可由低硅生铁冶炼而成。
①硅原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为______________________________。
②Fe3＋比Fe2＋稳定的原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
③FeO、NiO的晶体结构与NaCl的晶体结构相同。其中Fe2＋与Ni2＋的离子半径分别为7.8×10－2nm、6.9×10－2nm。则熔点FeO________(填“>”“<”或“＝”)NiO，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)航母螺旋桨主要用铜合金制造。含铜废液可以利用铜萃取剂M，通过如下反应实现铜离子的富集，进行回收。
①M所含元素的电负性由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
②上述反应中断裂和生成的化学键有________(填序号)。
A．共价键B．配位键
C．金属键D．范德华力
(3)航母舰艇底部涂有含Cu2O的防腐蚀涂料。已知Cu2O的晶胞结构如图所示。
①该晶胞结构中铜原子的配位数是________。
②已知该晶体的密度为dg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该立方晶胞的参数是________pm。
4．硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：
(1)基态硅原子最外层的电子排布图为______________，晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)；
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。
SiX4的熔、沸点
①0℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是________(填化学式)，沸点依次升高的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
气态SiX4分子的空间构型是__________；
②SiCl4与N－甲基咪唑()反应可以得到M2＋，其结构如图所示：
N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_________________________________，
H、C、N的电负性由大到小的顺序为____________，1个M2＋中含有________个σ键；
(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4，图中Z表示________原子(填元素符号)，该化合物的化学式为__________；
②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，则该晶体的密度ρ＝________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。
题型分组训练12 物质结构与性质（选考题）
（A组）
1．解析：（1）根据能级能量E（1s）答案：（1）D C
（2）Li＋核电荷数较大
（3）正四面体 sp3 AB
（4）520 498 2908
（5）eq \f(8×7＋4×16,NA（0.4665×10－7）3)
2．解析：（1）Ti为22号元素，基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2，其中s轨道上共有8个电子。
（2）由化合物中正、负化合价的代数和为0，知钛元素的化合价为＋4，配体是F－。
（3）该反应涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型有sp3杂化、sp2杂化。同一周期主族元素，从左到右元素的电负性递增，同一主族元素，自上而下元素的电负性递减，故涉及的元素中电负性最大的是Cl。三乙基铝在O2中燃烧生成Al2O3、CO2和H2O，其中分子的立体构型是直线形的是CO2。
（4）三者都是分子晶体，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
（5）该晶胞的底面正六边形的面积S＝eq \f(3\r(3),2)a2，则该晶胞的体积为eq \f(3\r(3),2)a2c＝eq \f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×（4.69×10－8）cm3，又该晶胞中含有的钛原子的数目为2×eq \f(1,2)＋3＋12×eq \f(1,6)＝6，则该晶胞的质量为eq \f(6×48,NA)g，故该钛晶体的密度为eq \f(6×48,\f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×4.69×10－8NA)g·cm－3。
答案：（1）3d24s2 8
（2）＋4 F－
（3）sp2、sp3 Cl CO2
（4）TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，而且组成和结构相似，其相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增大，因而三者的熔点和沸点依次升高
（5）eq \f(6×48,\f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×4.69×10－8NA)
3．解析：（1）①铜元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。②氨水中含氢、氮、氧三种元素，同主族元素，从上至下第一电离能逐渐减小，同周期元素，从左至右第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族元素的2p能级因为是半充满状态，结构稳定，第一电离能反常，大于第ⅥA族元素的第一电离能，所以第一电离能从大到小的顺序为N>O>H；氨分子是三角锥形结构，是极性分子。③甲基中碳原子形成4个σ键，杂化轨道数目为4，采用sp3杂化。④铜离子和氨分子有配位键，氨分子中有共价键，[Cu（NH3）3CO]＋和Ac－之间形成离子键，所以选acd。
（2）①X在8个顶点和体心，晶胞中一共含有2个X，则由氢化物化学式XY2，可知该晶胞中含有4个Y，又1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上，则实际为2个Y原子，则5、6号Y原子均在晶胞内部。②XY2晶体为离子晶体，固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔、沸点高于固态氨的熔、沸点。③晶胞中含有2个XY2，所以有关系式：（a×10－7cm）3ρg·cm－3NAml－1×eq \f(1,2)＝Mg·ml－1，则NA＝eq \f(2M×1021,ρa3)。
答案：（1）①[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1
②N>O>H 同周期元素，从左至右第一电离能呈增大趋势，但第ⅤA族元素的2p能级处于半充满状态，结构稳定，第一电离能反常，大于第ⅥA族元素 极性 ③sp3和sp2 ④acd
（2）①内部 ②> ③eq \f(2M×1021,ρa3)
4．答案：（1）空间运动状态 4s 球形 （2）O＞S＞H＞Si 直线形 （3）acd sp2、sp3 （4）eq \f(y－2x,2) eq \f(\r(2)y－2x,2)
（B组）
1．答案：（1）3s23p3 （2）7 sp2、sp3
（3）O>N>C N>O>C
（4）NaCl3 Na3Cl Na2Cl
（5）①
②dB－P＝eq \f(1,4)eq \r(3)a＝eq \f(1,4)eq \r(3)×478pm或dB－P＝[eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)\r(2)a))eq \s\up12(2)＋eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)a))eq \s\up12(2)]eq \s\up6(\f(1,2))＝eq \f(1,4)eq \r(3)a≈207pm
2．解析：（1）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，Cu比Zn更容易失去一个电子，所以Cu第一电离能比Zn的小。Cu失去第一个电子变为Cu＋后，核外电子排布式为[Ar]3d10，第二个电子在3d全满轨道上，Zn失去1个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d104s1，3d全满比4s半满能量低，结构也更稳定，所以铜的第二电离能较大。
（2）金属晶体中金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，金属键越强。离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋，而电荷数：Na＋Mg>Na。
（3）（SCN）2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，根据（SCN）2的结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键，单键为σ键，每个三键含有1个σ键、2个π键，1个（SCN）2分子含有5个σ键，故1ml（SCN）2分子中含有σ键的数目为5NA。SCN－可能的结构为—S—C≡N或—N==C==S，这两种结构都是直线形的构型，C都采取sp杂化。异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键。
（4）晶胞中Cu原子数目为6×eq \f(1,2)＝3，Au原子数目为8×eq \f(1,8)＝1，晶胞质量为eq \f(3×64＋197,NA)g，晶胞棱长为apm＝a×10－10cm，则晶胞体积为（a×10－10cm）3，该金属互化物的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(3×64＋197,NA)g÷（a×10－10cm）3＝eq \f(389×1030,NA×a3)g·cm－3。
答案：（1）Cu失去第一个电子变为Cu＋后，核外电子排布为[Ar]3d10，是能量较低的稳定结构，所以铜的第二电离能较大
（2）Al>Mg>Na 离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋，而电荷数：Na＋（3）5NA sp 直线形 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键
（4）3∶1 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0，\f(1,2)，\f(1,2))) eq \f(389×1030,NA·a3)
3．解析：（1）①硅原子最外层有4个电子，价层电子排布式为3s23p2，其价层电子的轨道表示式为②Fe3＋的价电子排布式为3d5，处于半充满状态，而Fe2＋的价电子排布式为3d6，故Fe3＋比Fe2＋稳定。③两离子晶体的阴离子均为O2－，阳离子所带电荷相同，但离子半径r（Fe2＋）>r（Ni2＋），故FeO的晶格能较小，熔点较低。
（2）①M中含有C、H、O、N四种元素，元素的非金属性越强，对应的电负性越大，即电负性：O>N>C>H。②反应过程中断裂和生成的化学键有共价键和配位键。
（3）①由题图可知，该晶胞中黑球为Cu，白球为O，晶胞中与Cu等距离且最近的O有2个，即该晶胞中Cu原子的配位数为2。②由均摊法可知该晶胞内含4个Cu原子，O原子数目为1＋8×eq \f(1,8)＝2，即晶胞内含Cu2O数目为2，设该立方晶胞的参数为x，则x3·dg·cm－3＝eq \f(2,NA)×144g，解得x＝eq \r(3,\f(2×144,d·NA))cm＝eq \r(3,\f(288,dNA))×1010pm。
答案：（1）①
②Fe3＋的价电子排布式为3d5，处于半充满状态，结构稳定 ③< FeO和NiO的阴离子相同，阳离子所带电荷相同，但r（Fe2＋）>r（Ni2＋），所以FeO的晶格能较小，熔点较低
（2）①O>N>C>H ②AB （3）①2 ②eq \r(3,\f(288,dNA))×1010
4．解析：（1）硅原子核外有14个电子，有1s、2s、2p、3s、3p五个能级，每个能级的电子数分别是2、2、6、2、2，则基态硅原子最外层的电子排布图为晶体硅和碳化硅均为原子晶体，碳原子半径比硅原子半径小，则C—Si键键长比Si—Si键键长短，故碳化硅的熔点较高。（2）①0℃≈273K，由题表中的数据可知，只有SiCl4的熔点低于273K，沸点高于273K，则SiCl4在0℃时为液态。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，则分子间作用力依次增大，沸点逐渐升高。SiX4的中心原子Si周围的σ键电子对数＝4＋eq \f(1,2)×（4－1×4）＝4，无孤电子对，由VSEPR理论可知，其VSEPR模型与分子空间构型均为正四面体。②中甲基碳原子为饱和碳原子，是sp3杂化，碳碳双键中的碳原子为sp2杂化。短周期同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，且H的电负性比C小，故电负性由大到小的顺序是N>C>H。中1个基团有1个N—Si、4个N—C、1个N===C、1个C===C、6个C—H，共有13个σ键，4个基团，则含13×4＝52（个）σ键，另外还有2个Si—Cl键，故1个中含有σ键的数目为54个。（3）①由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为8×eq \f(1,8)＋4×eq \f(1,4)＋6×eq \f(1,2)＋3＝8（个）；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为1∶4，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。②1个晶胞的质量＝eq \f(24×8＋73×4＋16×16,NA)g＝eq \f(740,NA)g，1个晶胞的体积＝abc×10－21cm3，则晶体的密度ρ＝eq \f(\f(740,NA)g,abc×10－21cm3)＝eq \f(740×1021,abcNA)g·cm－3。
答案：（1）
SiC
（2）①SiCl4 SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大 正四面体
②sp2、sp3 N>C>H 54
（3）①O Mg2GeO4 ②eq \f(740×1021,abcNA)
化合物
熔点/℃
沸点/℃
TiCl4
－25
136.5
TiBr4
39
230
TiI4
150
377
电离能/kJ·ml－1
I1
I2
铜
746
1958
锌
906
1733
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/K
183.0
203.2
278.6
393.7
沸点/K
187.2
330.8
427.2
560.7