课时规范练40　物质的聚集状态与物质性质.docx

1、课时规范练课时规范练 40物质的聚集状态与物质性质物质的聚集状态与物质性质 基础巩固基础巩固 1.(2020 重庆模拟)现有几组物质的熔点()数据: A组B 组C 组D组 金刚石:3 500 Li:181 HF:-83 NaCl:801 硅晶体:1 410 Na:98 HCl:- 115 KCl:776 硼晶体:2 300 K:64 HBr:- 89 RbCl:718 二氧化硅:1 713 Rb:39 HI:-51 CsCl:645 据此回答下列问题: (1)A组属于晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是。 (2)B 组晶体共同的物理性质是(填序号)。 有金属光泽导电性导热性延展性 (3)C 组

2、中 HF 熔点反常是由 于。 (4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。 硬度小水溶液能导电固体能导电熔融状态能导电 2.(2020 四川广安调研)现有 A、X、Y、Z、W 五种元素,它们的原子序数依次增大。A 元素原子的核 外电子总数与其周期序数相同;X 基态原子的 L层中有 3 个未成对电子;Y 基态原子的 2p 轨道上有一 个电子的自旋状态与 2p 轨道其他电子不同;Z 基态原子的 3p 轨道上得到两个电子后不能再容纳外 来电子;W 基态原子的最外层电子数为 1,其余内层均充满电子。请回答下列问题: (1)这五种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式是,W 位于元素周期表的 (填“

3、s”“p”“d”或“ds”)区。 (2)已知 X2Y 分子中 Y 原子只与一个 X 原子相连,请根据等电子原理写出 X2Y 的电子 式:,其中心原子的杂化轨道类型 是,1 mol X2Y含有的键数目为。 图 1 (3)W 可以形成配合物。A、X、Y、Z、W 五种元素形成的一种 11 型离子化合物中,阴离子呈正四 面体结构,该阴离子的化学式为;其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图 1 所示),该阳离 子的化学式为;该化合物加热时首先失去的成分是,判断理由 是 。 图 2 (4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图 2 所示的立方晶胞(其中 X 显-3 价),则其化学式 为。设阿伏加德罗常数的值

4、为 NA,距离最近的两个 W 粒子的核间距为 a cm,则该晶体 的密度为gcm-3。(用含有 a 和 NA的代数式表示) 3.(1)人工氮化钛晶体的晶胞与 NaCl 晶胞相似,如图所示。 该晶体中与 Ti 原子距离最近且相等的 Ti 原子有个,与 Ti 原子距离最近且相等的 N 原 子有个,这几个 N原子形成的空间形状是。 该晶体的熔点高于 NaCl 晶体的熔点,其原因 是。 (2)钴晶体的一种晶胞是一种体心立方堆积(如图所示),若该晶胞的边长为 a nm,密度为 gcm-3,NA表 示阿伏加德罗常数的值,则钴的相对原子质量可表示为。 4.钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产、生活中有重要的

5、应用。回答下列问题: (1)写出 As的基态原子的电子排布式:。 (2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为,它们的氢化物沸点最 高的是。将 NaNO3和 Na2O 在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与 SO4 2- 互为等电子体,则该阴离子的化学式是。 (3)Fe3+、Co3+与N3 -、CN-等可形成络合离子。 K3Fe(CN)6可用于检验 Fe2+,配体 CN-中碳原子杂化轨道类型为。 Co(N3)(NH3)5SO4中 Co 的配位数为,其配离子中含有的化学键类型为 (填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O 的第一电离能最大的为,其原因 是。 (4

6、)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中 Ga 与周围等距且最近的 As 形成的立体构型为。 已知砷化镓晶胞边长为 a pm,其密度为 gcm-3,则阿伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。 5.(2019 安徽合肥高三调研)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、 通信、太阳能电池等领域。回答下列问题: (1)基态磷原子的电子排布式为;基态砷原子中未成对电子数为。 (2)PH3分子立体构型为;AsO3 3-中砷原子的杂化轨道方式为 。 (3)AsH3与 NH3在水中溶解度较大的是,其原因是。 (4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图 1 所示,该分子

7、中存在的化学键为 (填选项字母)。 图 1 a.键b.键 c.离子键d.配位键 (5)砷化铟的晶胞结构如图 2 所示,砷化铟晶体的化学式为;该晶胞的棱长为 a cm,则砷 化铟晶体的密度为(用含 a、NA的代数式表示)。 图 2 能力提升能力提升 6.(2020 江苏镇江调研)磁性材料氮化铁镍合金可用 Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、 氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。 (1)基态 Fe3+的电子排布式是。 (2)NO3 -和 NH3中氮原子的杂化轨道类型分别为 。 (3)NH3的沸点高于 PH3,其主要原因 是。 (4)与 N3-具有相同价电子数的三原子分子

8、的立体构型是。 (5)向 Ni(NO3)2溶液中滴加氨水,刚开始时生成绿色 Ni(OH)2沉淀,当氨水过量时,沉淀会溶解,生成含 Ni(NH3)62+的蓝色溶液,则 1 mol Ni(NH3)62+中含有的键的物质的量为mol。 (6)铁元素对应的单质在形成晶体时,采用如图所示的堆积方式。则这种堆积模型的配位数 为,如果 Fe 的原子半径为 a cm,阿伏加德罗常数的值为 NA,则此单质的密度表达式为 gcm-3(不必化简)。 7.(2020 湖北孝感联考)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题: (1)基态磷原子的价电子轨道表示式为,其第一电离能比硫的(填“大”或 “小”

9、)。 (2)羟基磷灰石Ca(PO4)3OH是牙齿中的重要矿物质,其中羟基(OH)中氧原子的杂化方式 为,PO4 3-的立体构型为 ,该化合物中所含元素电负性最大的 是。 (3)P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足 8 电子稳定结构,则该分子中含有的共 价键数目是。 (4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与 NaOH 反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3 两种盐,则 H3PO3的结构式为,其为元酸,原因是。 (5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸,其某一钙盐的结构如下图所示: 由图推知该多磷酸钙盐的通式为。 (6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞如

10、下图所示,其密度为 gcm-3,设 NA是阿伏加德罗常数的 值,则磷原子的配位数为,晶胞参数为pm。 拓展深化拓展深化 8.(2020 山东济南二中线上检测)钛被誉为“21 世纪的金属”,可呈现多种化合价,其中以+4 价的 Ti 最为 稳定。回答下列问题: (1)基态钛原子的价层电子轨道表示式为。 (2)已知电离能:I2(Ti)=1 310 kJmol-1,I2(K)=3 051 kJmol-1。I2(Ti)PAsNH3NO4 3- (3)sp6共价键、配位键N氮原子 2p 能级中的电子为半充满,相对稳定, 更不易失去电子 (4)正四面体 4145 ?310-30 解析:(1)As 的原子序数

11、为 33,由构造原理可知其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)As、P、N 元素属于同一主族元素,其原子 序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即电负性:NPAs;它们的氢化物中,NH3分子间可 形成氢键,沸点最高;原子个数相等、价电子数相等的微粒属于等电子体,等电子体结构 相似,与 SO4 2-互为等电子体的该阴离子是 NO 4 3-。(3)CN-中碳原子价层电子对数 =1+1 2(4+1-13)=2,所以采取 sp杂化;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增 大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,

12、但氮原子 2p能级上 的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是 NOC。 (4)Ga 与周围等距离且最近的 As 形成立体构型为正四面体结构;由题图可知一个 GaAs 晶胞含有 4个 Ga 和 4 个 As,若晶胞的边长为 a pm,则晶胞体积为(a10-10)3cm3,晶体的 密度为 gcm-3,则晶胞质量为(a10-10)3cm3 gcm-3= a310-30g,则 a310-30gNAmol- 1=4145 gmol-1,则 NA= 4145 ?310-30。 5.答案 (1)1s22s22p63s23p3或Ne3s23p33(2)三角锥形sp3 (3)NH3

13、NH3与水分子之间易形成氢键 (4)abd(5)InAs 760 ?3?A gcm-3 解析:(1)P 的原子序数为 15,原子核外有 15个电子,P的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3;砷元素基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为 3。(2)中心原子磷原子形成了 3 个键,另外还 有 1 对未成键孤电子对,其价层电子对的总数是 4,故采用 sp3杂化,分子的空间构型为三 角锥形;AsO4 3-中心原子的价层电子对数为5+3 2 =4,所以砷原子的杂化方式为 sp3杂化。(3) 因为 NH3与水分子之间易形成

14、氢键,故 AsH3与 NH3在水中溶解度较大的是 NH3。(4)根 据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为键、键和配位键。(5)由砷化铟的 晶胞结构,根据均摊法可得,每个晶胞含有 81 8+6 1 2=4 个 In 原子,4 个 As 原子,砷化铟晶 体的化学式为 InAs;该晶胞的棱长为 a cm,则砷化铟晶体的密度为= 4190 ?A ?3 gcm-3= 760 ?3?A gcm-3。 6.答案 (1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5 (2)sp2、sp3(3)NH3分子间存在氢键(4)V 形 (5)24(6)8 562 ?A (4? 3) 3 解析:(1)Fe 为

15、 26 号元素,则基态 Fe3+的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。 (2)NO3 - 的立体构型为平面三角形,氮原子采取 sp2杂化;NH3为三角锥形的分子,基中 氮原子采取 sp3杂化。 (4)N3-价电子数为 10,与 N3-具有相同价电子数的三原子分子为 H2O,水分子的立体 构型为 V形。 (5)在Ni(NH3)62+中,每个氮原子与 3 个氢原子形成键,同时还与镍原子形成配位键, 配位键也属于键,因此 1 mol Ni(NH3)62+中含有的键为 4 mol6=24 mol。 (6)堆积模型为体心立方堆积,即在立方体的中心有一个铁原子,与这个铁原子距离

16、 最近的原子位于立方体的 8个顶点,所以铁的配位数为 8,每个立方体中含有的铁原子数 为 81 8+1=2,如果铁原子半径为 a cm,则立方体的边长为 4? 3 cm,则立方体的体积为(4? 3 cm)3,阿伏加德罗常数的值为 NA,所以铁单质的密度表达式为 562 ?A (4? 3) 3 gcm-3。 7.答案 (1)大 (2)sp3正四面体形O(或氧元素)(3)12 (4)或二一个 H3PO3分子中只有两个羟基,含氧酸羟基上的氢 易电离 (5)(CaP2O6)n(6)4 3168 ?A10 10 解析:(1)P 是 15 号元素,原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3,其价

17、电子排布式为 3s23p3, 所以基态磷原子价电子排布图为;由于其最外层的 3p能级电子处于半充满的 稳定状态,所以失去一个电子比元素 S的原子难,需要的能量高,故其第一电离能比硫的 大。 (2)OH 中氧原子的价层电子对数为6+2 2 =4,所以氧原子采取 sp3方式杂化;PO4 3-中磷 原子价层电子对数=4+5+3-24 2 =4,没有孤电子对,故 PO4 3-为正四面体结构;根据元素的非 金属性越强,元素的电负性越大,则 Ca、P、O、H四种元素中 O的非金属性最强,O的电 负性最大。 (3)磷原子最外层有 5 个电子,氧原子最外层有 6 个电子,要使分子中每个原子都达到 8 电子稳定

18、结构,其结构式应为,可见分子中含有的共价键为 12 个。 (4)亚磷酸与 NaOH 溶液发生酸碱中和反应只生成 Na2HPO3和 NaH2PO3两种盐,羟 基氢原子能电离产生 H+,说明 H3PO3分子中含有 2个OH,它属于二元酸,由于磷原子最 外层有 5 个电子,则 H3PO3的结构式为或。 (5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是 CaP2O6,所以该多磷酸钙盐的通式为 (CaP2O6)n。 (6)根据晶体结构可知每个硼原子被四个距离相等且最近的磷原子包围,每个磷原子 被四个距离相等且最近的硼原子包围,所以磷原子的配位数是 4;在一个晶胞中含有的磷 原子数目为 81 8+6 1 2=4

19、,在一个晶胞中含有的硼原子数目为 4,即 1个晶胞中含有 4个 BP, 一个晶胞的质量是 m=442 gmol -1 ?Amol-1 = 168 ?A g,由于晶胞密度为 gcm-3,所以晶胞的体积为 168 ?Ag ?gcm-3 = 168 ?A cm3,所以晶胞参数为 3168 ?A cm= 3168 ?A10 10 pm。 8.答案 (1) (2)K+失去的是全充满的 3p6电子,所需能量较高,Ti+失去的是 4s1电子,相对较易失去, 故 I2(Ti)I2(K) (3)6sp3、sp2bd (4)三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大, 熔、沸点升高

20、(5)TiO2+正四面体(6) 331 ?A10 10 解析:(1)基态钛原子有 4个价电子,根据构造原理,4s 能级能量较低,电子先填满 4s 能级, 再填入 3d 能级;根据泡利原理和洪特规则,2个电子先填入 4s 能级的 1 个轨道,自旋相 反,3d 能级有 5 个轨道,剩余 2个电子应先占据不同的轨道,且自旋平行,故答案为 。 (2)基态 Ti+的电子排布为Ar3d24s1,再失去 1个电子,4s 轨道将变为全空状态,趋势 较大,所需能量 I2(Ti)较低;基态 K+的电子排布为Ne3s23p6,再失去 1个电子,将破坏 3p6 的全充满状态,所需能量 I2(K)较高。 (3)由配合物

21、的结构可知,Ti 的配位数为 6,甲基碳的杂化轨道类型为 sp3,双键碳的 杂化轨道类型为 sp2。该配合物中存在配位键和共价键,故选 bd。 (4)TiCl4、TiBr4、TiI4的熔、沸点逐渐升高,原因是它们均为分子晶体,组成和结构 相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高。 (5)可用均摊法确定硫酸氧钛晶体中阳离子的化学式,每个钛原子连接 2 个氧原子, 每个氧原子只有一半属于它,所以钛原子与氧原子的个数比=1(1 22)=11,则阳离子的 化学式为 TiO2+;硫酸氧钛的阴离子为 SO4 2-,中心原子 S 的价层电子对数为 4+1 2(8- 42)=4,VSEPR 模型

22、为正四面体,没有孤电子对,所以 SO4 2-的空间构型为正四面体。 (6)根据 TiN的晶胞结构可知,一个 TiN 晶胞中,钛原子数和氮原子数均为 4,m(晶 胞)=m(Ti)+m(N)= 4 ?Amol-148 gmol -1+ 4 NAmol-114 gmol -1=248 ?A g,V(晶胞)=?(晶胞) ?(晶胞) = 248 ?Ag ?gcm-3 = 248 ?A? cm3,晶胞的棱长= 3248 ?A? cm3= 3248 ?A? cm= 3248 ?A?10 10pm,晶胞中钛原子与氮 原子的最近距离=晶胞的棱长1 2 = 3248 ?A?10 10 pm1 2 = 331 ?A?10 10 pm。