2020届高考化学二轮复习题型特训(精编25题)物质结构与性质(选考)(答案+解析).docx
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- 答案+解析 2020 高考 化学 二轮 复习 题型 精编 25 物质 结构 性质 答案 解析
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1、 1 二轮题型特训 物质结构与性质(选考) 【精编 25 题 答案+解析】 1.钇钡铜氧(YBa2Cu3O7x)是一种高温超导材料(其中 Y 显3 价,Cu 显2、3 价), 最早是将 BaCO3、Y2(CO3)3和 CuCO3混合在高温下反应制备的。 请回答下列问题: (1)Y(钇)是一种重要的稀土金属,与 Sc(钪)同族相邻。则 Y 原子核外有_ 个价电子。Y 位于元素周期表的_区。 (2)在 BaCO3中,CO 2 3的空间构型为_,C 原子采取_杂化;BaCO3、 CaCO3受热分解分别生成 BaO、CaO,BaO、CaO 熔点较高的是_(填化学式)。 (3)基态 Cu 3的核外电子排
2、布式为_。 (4)若 YBa2Cu3O7x(0x0.5)材料在T 下有超导性,当x0.2 时,n(Cu 3) n(Cu 2)_。 (5)铜有两种氧化物:CuO 和 Cu2O,后者比前者的热稳定性强, 原因是_ _。 (6)如图是某种超导材料 A 的晶胞结构示意图,其化学式为_。若 A 的摩尔 质量为M gmol 1,阿伏加德罗常数的值为 NA,晶胞参数为a pm、a pm、b pm,则晶 体的密度为_gcm 3。 CuSO4和 Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐。回答下列问题: (1)CuSO4和 Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为_,S、O、N 三种元素的第一电离能由大到小为_。
3、 (2)SO 2 4的立体构型是_,与 SO 2 4互为等电子体的一种分子为_(填 2 化学式)。 (3)往 Cu(NO3)2溶液中通入足量 NH3能生成配合物Cu(NH3)4(NO3)2。其中 NO 3中心 原子的杂化轨道类型为_,Cu(NH3)4(NO3)2中存在的化学键类型除了极性共价 键外,还有_。 (4)CuSO4的熔点为 560 ,Cu(NO3)2的熔点为 115 ,CuSO4熔点更高的原因是 _。 (5)利用 CuSO4和 NaOH 制备的 Cu(OH)2检验醛基时,生成红色的 Cu2O,其晶胞结构 如图所示。 该晶胞原子坐标参数 A 为(0,0,0);B 为(1,0,0);C
4、为 (1 2, 1 2, 1 2)。则 D 原子的坐标参数为_,它代表 _原子。 若 Cu2O 晶体密度为d gcm 3,晶胞参数为 a pm,则阿伏加德罗常数值NA _。 解析:(5)将该晶胞分为 8 个小正方体,D 位于小正方体的体心,其坐标参数为 (1 4, 1 4, 1 4),该晶胞中黑球数为 4,白球数为 8 1 812,则白球代表 O,黑球代表 Cu, 故 D 为 Cu。该晶胞的质量为644162 NA gd gcm 3(a1010cm)3,解得 NA 28810 30 da 3。 答案:(1)1s 22s22p63s23p63d9或Ar3d9 NOS (2)正四面体 CCl 4(
5、或 SiF4等) (3)sp 2 配位键、离子键 (4)CuSO 4和 Cu(NO3)2均为离子晶体,SO 2 4所带电荷比 NO 3大,故 CuSO4晶格能较大,熔点较高 (5)(1 4, 1 4, 1 4) Cu 28810 30 da 3 2钴(Co)、镓(Ga)、硒(Se)等化合物薄膜和硅系薄膜是太阳能电池的新产品, 锗(Ge)、砷(As)和硅是典型的半导体材料,在电子、材料等领域应用广泛。 3 (1)Co 2+基态时的电子排布式为_;1molCo(H 2O)6 2+离子中, 含键的数目为_。 (2)GaCl3的熔点为 77.9,其晶体类型为_,GaCl3中镓原子的杂化方式为 _。 (
6、3)镓、锗、砷、硒四种元素中,第一电离能最大的是_(用元素符号表示)。 (4)金刚砂(SiC)的结构如图,可以看成金刚石晶体中 一半的 C 原子被 Si 原 子替换,且同种原子不形成共价键,在 SiC 晶体结构中,每个 C 原子周围最近的 C 原 子数目为_。 【答案】详见解析 【解析】(1)Co 是 27 号元素,处于第四周期第族,Co 原子失去 4s 能级 2 个电子 变成 Co 2+,Co2+基态时的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d7配合离子Co(H 2O)6 2+中 形成 4 个配位键,水分子中形成 2 个键,配离子中含有 18 个键,故 1molCo(H2O) 6 2
7、+离子中含键的数目为:186.021023, 故答案为:1s 22s22p63s23p63d7;186.021023; (2)GaCl3的熔点为 77.9,熔点很低,其晶体类型为分子晶体。GaCl3分子中 Ga 原 子孤电子对数=0,价层电子对数=3+0=3,Ga 原子杂化方式为:sp 2, 故答案为:分子晶体;sp 2; 4 (3)同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,As 元素原子 4p 轨道为半 满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素的,故第一电离能: AsSeGeGa, 故答案为:As; (4)金刚砂中每个碳原子周围的 4 个 Si 原子形成正四面体,每个 Si 原子周围的
8、 4 个 C 原子形成正四面体,晶胞中 Si 与 C 原子的位置相同,若 Si 处于晶胞内部,则 C 原 子处于晶胞的顶点、面心位置。以顶点 C 原子研究,与之最近的 C 原子处于面心,每 个顶点为 8 个晶胞共用,每个面心为 2 个晶胞共用,故每个 C 原子周围最近的 C 原子 数目为=12,故答案为:12。 3.硼及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途很广。请回答下列问题: (1)B 元素的基态原子的价电子排布图为_,B、N、O 元素的第一电离能由 大到小的顺序为_。 (2)三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性气味的无色有毒腐蚀性气体, 其分子的立体构型为_,B 原子的杂化类型为
9、_。 (3)自然界中,含 B 的钠盐是一种天然矿藏,其化学式写作 Na2B4O710H2O,实际 上它的阴离子结构单元是由两个 H3BO3和两个B(OH)4 缩合而成的双六元环,应该写 成 Na2B4O5(OH)48H2O,其结构式如图 1,它的阴离子可形成链状结构。该阴离子由 极性键和配位键构成,请在图 1 中用“”标出其中的配位键,该阴离子通过 _相互结合形成链状结构。 5 (4)科学家发现硼化镁在 39 K 时有超导性,在硼化镁晶体的理想模型中,镁原子 和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间排列。图 2 是该晶体微观结构中取出的部 分原子沿z轴方向的投影,白球是镁原子投影,黑球是硼原子投
10、影。则硼化镁的化学 式为_。 (5)磷化硼(BP)是一种有价值的超硬耐磨涂层材料,这种陶瓷材料可作为金属表面 的保护薄膜。磷化硼晶胞如图 3 所示,在 BP 晶胞中 B 的堆积方式为_,当晶胞 晶格参数为 478 pm 时,磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为_cm。 解析:(1)B 元素的基态原子的价电子排布图为 ;元素的非金属性越强,第一电离能越大,由于氮 原子 2p 能级上有 3 个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能大于相邻元素, 所以 B、N、O 元素的第一电离能由大到小的顺序为 NOB。 (2)BF3分子中,B 原子形成了 3 个键,不含孤电子对,故杂化轨道数为 3,杂化
11、 方式为 sp 2杂化,BF 3分子的立体构型为平面正三角形。(3)B 原子形成的 4 个键中含有 1 个配位键,氢氧根离子中氧原子与硼原子之间形成配位键,题图 1 中用“”标出 其中的配位键为,该阴离子通过氢键相互结合形成链状结构。(4) 根据投影可知,6 个 B 原子构成 1 个正六边形,中间是镁原子,1 个 B 原子被周围的 3 个正六边形共用,所以 1 个正六边形含有的 B 原子数是 632,因此硼化镁的化学 式为 MgB2。(5)由晶胞结构可知,在 BP 晶胞中 B 的堆积方式为面心立方最密堆积;P 原子与周围的 4 个 B 原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上,B、P
12、 之间的最近距离为体对角线长的1 4,立方体的边长为 478 pm,则晶胞体对角线长为 3 478 pm,则 P 原子与 B 原子最近距离为 3478 pm1 4 239 3 2 pm239 3 2 10 10cm。 6 答案:(1) NOB (2)平面正三角形 sp 2杂化 (3) 氢键 (4)MgB2 (5)面心立方最密堆积 239 3 2 10 10 4.Cu3N 具有良好的电学和光学性能在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯 领域以及光学工程等领域中,发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。 (1)C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_。 (2)与 N 3含有相同电子数的三
13、原子微粒的空间构型是_。 (3)Cu 的电子排布式为_,其在酸性溶液中不稳定,可发生歧化反应生成 Cu 2和 Cu,但 CuO 在高温下会分解成 Cu 2O,试从结构角度解释高温下 CuO 为何会生成 Cu2O:_。 (4)在 Cu 的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方 式是_,乙醛分子 HCO 的键角_(填“大于”“等于”或“小于”) 乙醇分子中的 HCO 的键角。 7 (5)Cu(H2O)4 2为平面正方形结构,其中的两个 H 2O 被 Cl 取代 有两种不同的结构,试画出 Cu(H2O)2Cl2具有极性的分子的结构式: _。 (6)Cu3N 的晶胞结构如图所示,
14、N 3的配位数为_,Cu的半径为 a pm,N 3 的半径为b pm,Cu3N 的密度为_ gcm 3(阿伏加德罗常数用 NA表示)。 解析:(1)同周期自左而右第一电离能呈增大趋势,N 元素原子的 2p 能级有 3 个电子, 为半充满稳定状态,能量降低,失去第一个电子需要的能量较高,第一电离能高于同 周期相邻元素,故第一电离能 NOC;(2)与 N 3含有相同电子数的微粒为等电子体, 如 NO 2,等电子体结构相似,亚硝酸根离子中 N 原子价层电子对个数21/2(51 22)3 且含有一个孤电子对,所以为 V 形结构;(3)Cu 的核外有 28 个电子,根据 构造原理知其基态离子核外电子排布
15、式 1s 22s22p63s23p63d10,原子轨道处于全空、半充 满或全充满时最稳定,Cu 的 3d 轨道上全充满,稳定;(4)乙醛分子中甲基上碳原子含 有 4 个键,醛基上的碳原子含有 3 个键,所以甲基中的碳原子采用 sp 3 杂化,醛 基中的碳原子采用 sp 2 杂化,乙醇中含有醇羟基的碳原子采用 sp 3 杂化,导致乙醛分子 中 HCO 的键角大于乙醇分子中的 HCO 的键角;(5)Cu(H2O)4 2为平面正方形 结构,其中的两个 H2O 被 Cl 取代有两种不同的结构,Cu(H 2O)2(Cl)2具有极性的分子, 说明该分子的结构不对称,则其结构式为;(6)Cu3N 的晶胞结构
16、如图,大球 个数121 43,小球个数 1 881,所以大球表示 Cu 原子、小球表示 N 原子,N 3 的配位数326,晶胞的体积(2a2b)10 10 cm3,Cu 3N 的密度 m V 64314 NA 2a2b10 103 g/cm 3 10310 30 4ab 3N A g/cm 3。 答案:(1)NOC (2)V 形 (3)1s 22s22p63s23p63d10(或Ar3d10) Cu的 3d 轨道上 电子全充满,其结构稳定 (4)sp 3、sp2 大于 (5) 8 (6)6 10310 30 4ab 3N A 5.磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有
17、生理上的 化学反应。回答下列问题: (1)基态 P 原子的核外电子排布式为_,有_个未成对电子。 (2)磷的一种同素异形体白磷(P4)的立体构型为_,其键角为_, 推测其在 CS2中的溶解度_(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。 (3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为 93.6和 107,试 分析 PH3的键角小于 NH3的原因_。 (4)常温下 PCl5是一种白色晶体,其立方晶系晶体结构模型如图甲所示,由 A、B 两种微粒构成。将其加热至 148 熔化,形成一种能导电的熔体。已知 A、B 两种微 粒分别与 CCl4、SF6互为等电子体,则 A 为_,其中心原子
18、杂化轨道类型为 _,B 为_。 (5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,图乙为其立方晶胞,其中的每个原子均 满足 8 电子稳定结构,试判断其熔点_(填“高于”或“低于”)金刚石熔点。 已知其 BP 键键长均为x cm,则其密度为_gcm 3(列出计算式即可)。 解析:(1)基态 P 原子核外有 15 个电子,其核外电子排布式为 1s 22s22p63s23p3,有 3 个未成对电子。(2)P4为正四面体结构,其键角为 60,P4为非极性分子,根据“相 似相溶”原理,P4易溶于非极性溶剂 CS2,难溶于极性溶剂 H2O。(4)根据题意可知, PCl5为离子晶体,则晶体中存在阴、阳离子,A 与
19、 CCl4互为等电子体,则 A 为 PCl 4, 9 根据价电子对互斥理论,其采用 sp 3 杂化,B 与 SF6互为等电子体,则 B 为 PCl 6。 (5)BP 与金刚石都是原子晶体,由于 CC 键的键长比 BP 键短,则 CC 键的键能更 大,故金刚石的熔点高于 BP。解法一:将磷化硼晶胞中部分原子进行标号,如图所示: ,图中 1、2、3、4 原子形成正四面体结构,5 原子位于正四面体体心,1、 5 原子之间的距离为x cm,1、5 原子形成的 BP 键与 4、5 原子形成的 BP 键之间 的键角为 10928,设 1、4 原子之间的距离为y cm,则在 1、4、5 原子形成的等腰 三角
20、形中存在:sin10928 2 y 2 x,解得 y2xsin 5444,晶胞边长为 2y 2 cm 2 2xsin 5444 cm,磷化硼晶胞中含有的 B 原子数为 4,含有的 P 原子数为 81 8 6 1 2 4 , 一 个 磷 化 硼 晶 胞 中 含 有4个BP , 则 晶 体 的 密 度 为 442 NA2 2xsin 5444 3gcm 3 442 6.0210 23 2 2xsin 5444 3 gcm 3;解法二:将上图 1、2、3、4 原子 形成的正四面体记为ABCD,如图所示:,其中O为正四面体的体心,E为 正三角形BCD的中心,则AE为正四面体的高,DF为正三角形BCD的
21、高,三角形ADE 为直角三角形,根据题意知,AO为x cm,由正四面体中顶点到体心的距离与体心到底 面的距离之比为 31 知,AE4 3AO 4 3x cm,设正四面体的边长为 y cm,则计算可得 正三角形BCD的高DF为 3 2 y cm,由正三角形中顶点到中心的距离与中心到底边的距 离之比为 21 知,DE为 3 2 y cm2 3 3 3 y cm,在直角三角形AED中,根据勾股定理 10 可得:y 2( 3 3 y) 2(4 3x) 2,解得 y2 6 3 x,则 1、4 原子之间的距离为2 6 3 x cm,晶胞 边长为 2y 2 cm 4 3x cm,故晶体密度为 442 6.0
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