2020届二轮复习 物质结构与性质 作业（全国通用） (3) 练习

物质结构与性质1．(2019·广州高三调研测试)FeSe、MgB2等超导材料具有广阔的应用前景。(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为________________，基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类型为________；该分子内存在________(填标号)。A．σ键   B．π键C．配位键   D．氢键(3)将金属锂直接溶于液氨，得到具有很高反应活性的金属电子溶液，再通过系列反应可制得FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2。①NH的空间构型为________。②液氨是氨气液化的产物，氨气易液化的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)MgB2的晶体结构如图所示。B原子独立为一层，具有类似于石墨的结构，每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子；六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为__________ g·cm－3(列出计算式)。答案　(1)　哑铃(或纺锤)　(2)sp2杂化　AB　(3)①V形　②氨分子间存在氢键，分子间作用力较强，容易液化(4)3　解析　(1)基态Fe原子核外有26个电子，电子排布式为[Ar]3d64s2，价层电子的电子排布图为。Se为第四周期ⅥA族元素，价电子排布式为4s24p4，电子占据的最高能级为4p，电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形。(2)吡啶中氮原子有一对孤对电子，杂化轨道数为2＋1＝3，故氮原子的杂化类型为sp2杂化。该分子内存在σ键、π键。(3)①NH中N的孤电子对数为＝2，NH的空间构型为V形。②氨气易液化，是因为NH3分子间存在氢键，其沸点较高。(4)根据题图知每个B原子周围有3个与之等距离且最近的B原子。该晶胞中Mg的个数为12×＋2×＝3，B的个数为6，该晶胞的体积为3个相同的平行四面体的体积之和，每个平行四面体的体积为a cm×a cm×c cm＝a2c cm3，故该晶体的密度为 g÷a2c cm3＝ g·cm－3。2．(2019·安徽五校联盟高三质检)微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是_____________________ ___________________________________________________。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为______________。(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体，其能自发地呈现多面体外形，这种性质称为晶体的________。(3)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为__________。②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子________(填化学式)。(4)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂。BH的键角是________，立体构型为________。(5)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料，可作为金属表面的保护层，其结构与金刚石类似，晶胞结构如图所示。磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是________；已知晶胞边长为458 pm，则磷化硼晶体的密度是________g·cm－3(列式并计算，结果保留两位有效数字，已知4.583＝96.07)。答案　(1)　C>Be>B　(2)自范性(3)①sp3杂化　②N　C2H6　(4)109°28′　正四面体(5)正方形　≈2.9解析　(1)硼的价电子排布式为2s22p1，故其价电子轨道表达式为。与B同周期且相邻的元素为Be、C，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但由于Be的2s能级全满，为稳定状态，故第一电离能：Be>B，因此第一电离能：C>Be>B。(2)晶体硼能自发地呈现多面体外形，这种性质为晶体的自范性。(3)①B2H6分子中每个B形成4个键，无孤电子对，B原子的杂化轨道数为4，故杂化方式为sp3。②氨硼烷(NH3BH3)中B无孤电子对，故NH3中N提供孤电子对。与氨硼烷互为等电子体的分子为C2H6。(4)BH中B的价层电子对数为4，且无孤电子对，故BH的立体构型为正四面体形，键角为109°28′。(5)将该晶胞分为8个小立方体，则B原子处在互不相邻的4个小立方体的体心，故磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是正方形。该晶胞中含有4个B、4个P，则磷化硼晶体的密度为 g÷(458×10－10 cm)3＝≈2.9 g·cm－3。3．(2019·河南南阳市高三期末质量评估)中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺：将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分Cu2O)和木炭粉混合加热至800 ℃左右可制得与黄金相似的鍮石金。回答下列问题：(1)锌元素基态原子的价电子排布式为________，铜元素基态原子中的未成对电子数为________。(2)硫酸锌溶于过量氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。①[Zn(NH3)4]SO4中，阴离子的立体构型是________，[Zn(NH3)4]2＋中含有的化学键有______________________。②NH3分子中，中心原子的轨道杂化类型为________，NH3在H2O中的溶解度________(填“大”或“小”)，原因是______________________________。(3)铜的第一电离能为I1Cu＝745.5 kJ·mol－1，第二电离能为I2Cu＝1957.9 kJ·mol－1，锌的第一电离能为I1Zn＝906.4 kJ·mol－1，第二电离能为I2Zn＝1733.3 kJ·mol－1，I2Cu>I2Zn的原因是__________________________________________________。(4)Cu2O晶体的晶胞结构如图所示。O2－的配位数为________；若晶胞的密度为d g·cm－3，则晶胞参数a＝____________nm。答案　(1)3d104s2　1(2)①正四面体　配位键和极性共价键　②sp3　大　NH3分子和H2O分子均为极性分子，且NH3分子和H2O分子之间能形成氢键(3)铜失去的是全充满的3d10电子，而锌失去的是4s1电子(4)4　×107解析　(1)Zn原子核外有30个电子，根据构造原理，基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2。Cu原子核外有29个电子，基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,4s上有1个未成对电子，即基态Cu原子有1个未成对电子。(2)①SO中中心原子S上的孤电子对数＝×(6＋2－4×2)＝0，成键电子对数为4，价层电子对数为0＋4＝4，VSEPR模型为正四面体，S上没有孤电子对，SO的立体构型为正四面体。[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋与NH3分子间为配位键，NH3分子内含极性共价键。②NH3分子中中心原子N的价层电子对数＝×(5－3×1)＋3＝4，N原子采取sp3杂化。NH3分子和H2O分子都是极性分子，且NH3分子和H2O分子间形成氢键，所以NH3在H2O中的溶解度大。(3)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1，基态Zn原子的价电子排布式为3d104s2，Cu的第二电离能失去的是全充满的3d10电子，Zn的第二电离能失去的是4s1电子，所以I2Cu＞I2Zn。(4)由晶胞可以看出O2－的配位数为4。用“均摊法”，1个晶胞中含O2－：8×＋1＝2个，Cu＋：4个，晶胞的体积为＝ cm3，晶胞参数a＝ cm＝×107 nm。4．(2019·昆明市高三复习诊断测试理科综合能力测试)金属钼(Mo)常用于工业、军事等领域，已被多个国家列为战略金属，我国的钼储量居世界第二。已知钼在元素周期表中呈现的信息为回答下列问题：(1)钼位于元素周期表的位置是______________，基态Mo原子核外有________种不同运动状态的电子，其中核外电子占据最高能层的符号是________。(2)辉钼(MoS2)在纳米电子设备制造领域比硅或富勒烯(如C60)更有优势，可用H2S硫化(NH4)2MoO4溶液生产辉钼。O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为______________，H2S中心原子的杂化轨道类型为__________________。(3)MoS2纳米粒子具有类似于石墨的层状结构，具有优异的润滑性能，其原因是________________________________。(4)Mo能与CO形成Mo(CO)6的配合物，其中Mo的化合价为________，其配体分子与N2具有相似的化学结构，则该配体分子中σ键与π键数目之比为____________。(5)金属钼晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式为____________堆积。若晶体钼的密度为ρ g·cm－3，钼原子半径为r pm，NA表示阿伏加德罗常数的值，M表示钼的相对原子质量，则钼晶胞中原子的空间利用率为____________________(用含有ρ、r、NA、M的代数式表示)。答案　(1)第五周期ⅥB族　42　O(2)N＞O＞S　sp3(3)层与层之间的范德华力较弱，外力作用下易发生滑动(4)0　1∶2(5)体心立方　解析　(1)已知钼在元素周期表中呈现的信息为，钼位于元素周期表的位置是第五周期ⅥB族，Mo原子核外有42个电子，所以基态Mo原子核外有42种不同运动状态的电子，其中核外电子占据最高能层是第五电子层，其符号是O。(2)同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大；同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小，故N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞S；H2S中S的孤电子对数为＝2，价电子数为4，采取sp3杂化。(4)Mo能与CO形成Mo(CO)6的配合物，由于CO分子不带电，故Mo的化合价为0价，CO与N2是等电子体，N2的结构式为N≡N，CO的结构式为C≡O，CO中有1个σ键，2个π键。(5)由题图可知金属钼晶体中的原子堆积方式为体心立方堆积。该晶胞中含有2个钼原子，体积为V＝2×π×(r×10－10)3，晶胞的体积为V′＝＝，钼晶胞中原子的空间利用率为。5．(2019·成都市高三诊断)黄铜矿是工业冶炼铜的原料，主要成分为CuFeS2。试回答下列问题：(1)基态硫原子核外电子有________种不同运动状态，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________。(2)基态Cu原子的价层电子排布式为________；Cu、Zn的第二电离能大小I2(Cu)________(填“>”“<”或“＝”)I2(Zn)。(3)SO2分子中S原子的轨道杂化类型为________，分子空间构型为________；与SO2互为等电子体的分子有________(写一种)。(4)请从结构角度解释H2SO3的酸性比H2SO4酸性弱的原因________________。(5)[Cu(CH3CN)4]2＋比四氨合铜离子稳定，中心离子配位数为________，配位体中σ键与π键个数之比为________。(6)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H2分子之间的距离为a nm，则该晶体的密度为________ g·cm－3。(列出计算表达式)答案　(1)16　哑铃形(2)3d104s1　>(3)sp2　V形　O3(其他合理答案均可)(4)H2SO3分子的非羟基氧数目小于H2SO4(其他合理答案也可)(5)4　5∶2(6)解析　(1)基态硫原子核外有16个电子，每个电子的运动状态各不相同，因此总共有16种不同运动状态。能量最高的电子占据3p轨道，为哑铃形。(2)基态铜原子核外有29个电子，其电子排布式为[Ar]3d104s1，价层电子排布式为3d104s1。Cu、Zn原子各失去1个电子后的电子排布式分别为[Ar]3d10、[Ar]3d104s1，由于3d轨道全满，为稳定状态，再失去1个电子较难，故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。(3)SO2中S的孤电子对数为＝1，S的杂化轨道数为2＋1＝3，故轨道杂化类型为sp2。S有一个孤电子对，故SO2的空间构型为V形。与SO2互为等电子体的分子有O3等。(6)设晶胞边长为r nm，则距离最近的两个H2分子之间的距离为晶胞边长的，故r＝a，r＝a，该晶体的晶胞中Mg位于体内，个数为8，Fe位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故该晶体的密度为 g÷(a×10－7 cm)3＝ g·cm－3。