2019届高考化学二轮复习 物质结构与性质作业 练习

1．科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b. CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d. CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________mol σ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 　　参数分子　　　分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91图0 ①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (1)H、C、O　(2)a、d　(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ　②8　(4)①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析] (1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。 (2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1 mol Ni(CO)4中共有8 mol σ键。(4) 可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。2． A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是______(填分子式)，原因是__________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为______________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3 )________________________________。图0 (1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3　O3相对分子质量较大，范德华力大　分子晶体　离子晶体(3)三角锥形　sp3(4)V形　42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O　8　＝2.27 g·cm－3[解析] 根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素，即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3＞O2，故O3沸点较高；H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4对，即空间结构为三角锥形，中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2，即Cl2O为V形分子，价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8＋×6＝4和8，即F的化学式为Na2O，位于晶胞顶点和面心的原子为O，而晶胞内部的原子为Na，O原子周围有8个等距离的Na原子，即O原子配位数为8。根据(0.566×10－7cm)3ρ＝×62 g·mol－1可求出ρ。3．碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：　图0①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。 (1) 电子云　2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键　sp　CO2 、SCN－(或COS等)(4)分子　(5) ①3　2　②12　4[解析] (1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小；C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子，2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子，不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构，也不易完全得到4个电子，形成8电子稳定结构，所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S，其中化学键从成键元素角度理解为极性键；从共用电子对数目角度理解为双键；从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键；CS2中C原子价层电子对数目为＝2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化；据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2 等。(4)该化合物熔沸点都较低，应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构，每个碳原子周围有3条单键，每两条相邻单键在一个环内，则每个C原子连接3个六元环，每个环内有6×＝2个碳原子；②金刚石晶体为空间立体网状结构，每个碳原子周围有4条单键，每两条相邻单键参与形成三个六元环，即每个C原子连接12个六元环，每个环内最多有4个C原子共平面。4． X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是____________________________。 (1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2　(2)三角锥形　(3)HNO3　HF　Si、Mg、Cl2　(4) P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4[解析] Z和U位于第ⅦA族，故Z为F元素，U为Cl元素；X和Z可形成化合物XZ4，则X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si元素；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等，则Q为Mg元素；T的一种单质在空气中能够自燃，则T为P元素。(1)R为Si元素，原子序数为14，故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5＋3)÷2＝4，除形成三条P－Cl σ键，还有一对孤电子对，受孤电子对的排斥，PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期，非金属性强弱顺序为F>O>N，因F、O无正化合价，故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键，沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体，Mg是金属晶体，Cl2形成的晶体是分子晶体，故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4) P的最高价含氧酸为H3PO4，则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4。  5．A1、A2、N2[2015·四川卷] 设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)A．2.0 g HO与D2O的混合物中所含中子数为NAB．常温常压下，4.4 g乙醛所含σ键数目为0.7NAC．标准状况下，5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NAD．50 mL 12 mol/L盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA5．A　[解析] HO和D2O的相对分子质量都为20，而中子数都为10，故2.0 g混合物中含有的中子数为NA，A项正确；乙醛的结构式为CHHHCOH，分子中存在6条σ键，因此4.4 g(即0.1 mol)乙醛中含有σ键的数目为0.6NA，B项错误；CO2与Na2O2发生反应的方程式为2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，每有2 mol CO2参加反应转移2 mol电子，故5.6 L CO2(即0.25 mol)CO2参加反应转移0.25NA电子，C项错误；随着反应的进行，盐酸的浓度越来越小，二氧化锰和稀盐酸不再发生反应，故转移的电子数小于0.3NA，D项错误。6．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知：AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1 。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 (1)b、d　(2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF　(3)V形　sp3　(4)172　低[解析] (1)CaF2是离子化合物，阴阳离子间既存在静电吸引作用，又存在静电排斥作用，a项错误；熔点与晶格能有关，晶格能与离子半径成反比，b项正确；离子个数比相同的晶体，晶体结构不一定相同，c项错误；离子晶体在熔融状态下可以电离，d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)，溶液中的F－与Al3＋形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解，总反应方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6＋2)÷2＝4，故氧原子杂化类型为sp3，因氧原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应：Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ/mol，反应中Q吸＝3×159 kJ/mol＋242 kJ/mol＝719 kJ/mol，Q放＝719 kJ/mol＋313 kJ/mol＝1032 kJ/mol，故Cl－F键的平均键能＝1032 kJ/mol÷6＝172 kJ/mol。通常情况下，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，故ClF3的沸点比BrF3低。7． X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是____________________________。 (1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2　(2)三角锥形　(3)HNO3　HF　Si、Mg、Cl2　(4) P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4[解析] Z和U位于第ⅦA族，故Z为F元素，U为Cl元素；X和Z可形成化合物XZ4，则X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si元素；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等，则Q为Mg元素；T的一种单质在空气中能够自燃，则T为P元素。(1)R为Si元素，原子序数为14，故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5＋3)÷2＝4，除形成三条P－Cl σ键，还有一对孤电子对，受孤电子对的排斥，PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期，非金属性强弱顺序为F>O>N，因F、O无正化合价，故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键，沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体，Mg是金属晶体，Cl2形成的晶体是分子晶体，故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4) P的最高价含氧酸为H3PO4，则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4。  8． A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是______(填分子式)，原因是__________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为______________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566 nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3 )________________________________。图0 (1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3　O3相对分子质量较大，范德华力大　分子晶体　离子晶体(3)三角锥形　sp3(4)V形　42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O　8　＝2.27 g·cm－3[解析] 根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素，即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3＞O2，故O3沸点较高；H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4对，即空间结构为三角锥形，中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2，即Cl2O为V形分子，价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8＋×6＝4和8，即F的化学式为Na2O，位于晶胞顶点和面心的原子为O，而晶胞内部的原子为Na，O原子周围有8个等距离的Na原子，即O原子配位数为8。根据(0.566×10－7cm)3ρ＝×62 g·mol－1可求出ρ。9．氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知：AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1 。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 (1)b、d　(2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF　(3)V形　sp3　(4)172　低[解析] (1)CaF2是离子化合物，阴阳离子间既存在静电吸引作用，又存在静电排斥作用，a项错误；熔点与晶格能有关，晶格能与离子半径成反比，b项正确；离子个数比相同的晶体，晶体结构不一定相同，c项错误；离子晶体在熔融状态下可以电离，d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)，溶液中的F－与Al3＋形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解，总反应方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6＋2)÷2＝4，故氧原子杂化类型为sp3，因氧原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应：Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ/mol，反应中Q吸＝3×159 kJ/mol＋242 kJ/mol＝719 kJ/mol，Q放＝719 kJ/mol＋313 kJ/mol＝1032 kJ/mol，故Cl－F键的平均键能＝1032 kJ/mol÷6＝172 kJ/mol。通常情况下，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，故ClF3的沸点比BrF3低。