高考化學二輪復習 第一篇 專題滿分突破 專題六 物質結構與性質習題1

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物質結構與性質 (限時：45分鐘) 1．(2016全國卷Ⅰ)鍺(Ge)是典型的半導體元素，在電子、材料等領域應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： (1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]________，有________個未成對電子。 (2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析，原因是________________________________________。 (3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原因_________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔點/℃ －49.5 26 146 沸點/℃ 83.1 186 約400 (4)光催化還原CO2制備CH4反應中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是________。 (5)Ge單晶具有金剛石型結構，其中Ge原子的雜化方式為________，微粒之間存在的作用力是________。 (6)晶胞有兩個基本要素： ①原子坐標參數(shù)，表示晶胞內部各原子的相對位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0)；B為(，0，)；C為(，，0)。則D原子的坐標參數(shù)為________。 ②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76 pm，其密度為________gcm－3(列出計算式即可)。 解析：本題以鍺為載體考查物質的結構與性質，意在考查考生的綜合分析能力和空間想象能力。(1)在元素周期表中，鍺位于硅正下方，鍺的原子序數(shù)為14＋18＝32，基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，由于4p能級有3個能量相同的軌道，根據(jù)洪特規(guī)則，4p上2個電子分別占據(jù)兩個軌道且自旋方向相同，故未成對電子數(shù)為2。(2)本題從單鍵、雙鍵、叁鍵的特點切入，雙鍵、叁鍵中都含有π鍵，難以形成雙鍵、叁鍵，實質是難以形成π鍵，因為鍺的原子半徑較大，形成單鍵的鍵長較長，pp軌道肩并肩重疊程度很小。(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出，三種鍺鹵化物都是分子晶體，其熔、沸點分別依次增高，而熔、沸點的高低與分子間作用力強弱有關，分子間相互作用力強弱與分子量大小有關。(4)鋅、鍺位于同周期，同一周期從左至右元素的電負性逐漸增大(除稀有氣體元素外)，而氧位于元素周期表右上角，電負性僅次于氟，由此得出氧、鍺、鋅的電負性依次減小。(5)類比金剛石，晶體鍺是原子晶體，每個鍺原子與其周圍的4個鍺原子形成4個單鍵，故鍺原子采用sp3雜化。微粒之間的作用力是共價鍵。(6)①對照晶胞圖示，坐標系以及A、B、C點坐標，選A點為參照點，觀察D點在晶胞中位置(體對角線處)，由B、C點坐標可以推知D點坐標。②類似金剛石晶胞，1個晶胞含有8個鍺原子，ρ＝107gcm－3。 答案：(1)3d104s24p2　2 (2)Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵的鍵長較長，pp軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似，相對分子質量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強 (4)O>Ge>Zn　(5)sp3　共價鍵 (6)①(，，)　②107 2．(2016全國卷Ⅱ)東晉《華陽國志南中志》卷四中已有關于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}： (1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為________，3d能級上的未成對電子數(shù)為________。 (2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構型是________。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學鍵稱為________，提供孤電子對的成鍵原子是________。 ③氨的沸點________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為________。 (3)單質銅及鎳都是由________鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu＝1 958 kJmol－1、INi＝1 753 kJmol－1，ICu>INi的原因是___________________。 (4)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。 ①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。 ②若合金的密度為d gcm－3，晶胞參數(shù)a＝________nm。 解析：本題主要考查物質結構與性質，意在考查考生對原子、分子、晶體結構和性質的理解能力。(1)Ni元素原子核外有28個電子，電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。3d能級上有2個未成對電子。(2)①SO中S無孤電子對，立體構型為正四面體。②[Ni(NH3)6]2＋為配離子，Ni2＋與NH3之間為配位鍵。配體NH3中提供孤電子對的為N。③NH3分子間存在氫鍵，故沸點比PH3高。NH3中N有一個孤電子對，立體構型為三角錐形，因此NH3為極性分子，N的雜化軌道數(shù)為3＋1＝4，雜化類型為sp3。(3)單質銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體，Cu，Ni失去一個電子后電子排布式分別為[Ar]3d10、[Ar]3d84s1，銅的3d軌道全充滿，達到穩(wěn)定狀態(tài)，所以Cu的第二電離能相對較大。(4)①Cu原子位于面心，個數(shù)為6＝3，Ni原子位于頂點，個數(shù)為8＝1，銅原子與鎳原子的數(shù)量比為3∶1。②以該晶胞為研究對象，則g＝d gcm－3(a10－7cm)3，解得a＝107。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2 (2)①正四面體?、谂湮绘I　N?、鄹哂凇H3分子間可形成氫鍵　極性　sp3 (3)金屬　銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子 (4)①3∶1?、?07 3．(2016全國卷Ⅲ)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等。回答下列問題： (1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式________。 (2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga________As，第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構型為________，其中As的雜化軌道類型為________。 (4)GaF3的熔點高于1 000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是____________。 (5)GaAs的熔點為1 238℃，密度為ρ gcm－3，其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為MGagmol－1和MAsgmol－1，原子半徑分別為rGapm和rAspm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為________。 解析：本題考查物質結構與性質知識，意在考查考生對相關原理的應用能力。(1)根據(jù)構造原理可寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式。(2)同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小，第一電離能呈增大趨勢。Ga的原子半徑大于As，Ga的第一電離能小于As。(3)AsCl3的中心原子(As原子)的價層電子對數(shù)為(5＋13)/2＝4，所以是sp3雜化。AsCl3的立體構型為三角錐形。(4)根據(jù)晶體類型比較熔點。一般來說，離子晶體的熔點高于分子晶體的熔點。 (5)根據(jù)晶胞結構示意圖可以看出，As原子與Ga原子形成了空間網(wǎng)狀結構的晶體，結合GaAs的熔點知GaAs是原子晶體。首先用均攤法計算出1個晶胞中含有As原子的個數(shù)：81/8＋61/2＝4，再通過觀察可知1個晶胞中含有4個Ga原子。4個As原子和4個Ga原子的總體積V1＝4(π10－30r＋π10－30r)cm3；1個晶胞的質量為4個As原子和4個Ga原子的質量之和，即(＋)g，所以1個晶胞的體積V2＝(MAs＋MGa)cm3。最后V1/V2即得結果。 答案：(1)[Ar]3d104s24p3 (2)大于　小于　(3)三角錐形　sp3 (4)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體 (5)原子晶體　共價　100% 4．(2015課標全國卷Ⅰ)碳及其化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉栴}： (1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在________對自旋相反的電子。 (2)碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主，原因是________。 (3)CS2分子中，共價鍵的類型有________，C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子________。 (4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于________晶體。 (5)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示： ①在石墨烯晶體中，每個C原子連接________個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有________個C原子。 ②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個C原子連接________個六元環(huán)，六元環(huán)中最多有________個C原子在同一平面。 解析：本題主要考查物質結構知識，意在考查考生的抽象思維能力、空間想象能力以及知識遷移能力。(1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用“電子云”形象化描述。根據(jù)碳的基態(tài)原子核外電子排布圖可知，自旋相反的電子有2對。(2)碳原子有4個價電子，且碳原子半徑小，很難通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結構，所以碳在形成化合物時，其鍵型以共價鍵為主。(3)CS2中C為中心原子，采用sp雜化，與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子有CO2、SCN－等。(4)Fe(CO)5的熔、沸點較低，符合分子晶體的特點，故其固體為分子晶體。(5)①由石墨烯晶體結構圖可知，每個C原子連接3個六元環(huán)，每個六元環(huán)占有的C原子數(shù)為6＝2。②觀察金剛石晶體的空間構型，以1個C原子為標準計算，1個C原子和4個C原子相連，則它必然在4個六元環(huán)上，這4個C原子中每個C原子又和另外3個C原子相連，必然又在另外3個六元環(huán)上，34＝12，所以每個C原子連接12個六元環(huán)；六元環(huán)中最多有4個C原子在同一平面。 答案：(1)電子云　2 (2)C有4個價電子且半徑小，難以通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結構 (3)σ鍵和π鍵　sp　CO2、SCN－(或COS等) (4)分子　(5)①3　2?、?2　4 5．(2015課標全國卷Ⅰ)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構型；C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}： (1)四種元素中電負性最大的是________(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為________。 (2)單質A有兩種同素異形體，其中沸點高的是________(填分子式)，原因是________；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。 (3)C和D反應可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構型為________，中心原子的雜化軌道類型為________。 (4)化合物D2A的立體構型為________，中心原子的價層電子對數(shù)為________，單質D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A，其化學方程式為________。 (5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學式為________；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計算晶體F的密度(gcm－3)________。 解析：本題考查物質結構與性質，意在考查考生對原子、分子以及晶體知識的掌握程度。C的核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍．則C可能是Li或P，但是A、B、C、D原子序數(shù)依次增大，所以C應為P，D的最外層只有一個未成對電子，所以D為Cl。A2－和B＋的電子層結構相同，則A為O，B為Na。(1)電負性最大，也即非金屬性最強的為O。P為15號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p3。(2)氧的兩種同素異形體分別為O2和O3，均為分子晶體，分子晶體中相對分子質量越高，沸點越高。H2O為分子晶體，NaH為離子晶體。(3)PCl3中P有一對孤對電子，價層電子對數(shù)為1＋3＝4，所以P為sp3雜化，PCl3的空間構型為三角錐形。(4)Cl2O中O有兩對孤對電子，價層電子對數(shù)為2＋2＝4，所以O為sp3雜化，Cl2O的空間構型為V形。Cl2O中Cl為＋1價，Cl2發(fā)生歧化反應生成Cl2O和NaCl。(5)由晶胞圖知，小黑球有8個，大黑球有81/8＋61/2＝4，所以化學式為Na2O。小黑球為Na，大黑球為O。A為O，由晶胞結構知，面心上的1個O連有4個鈉，在相鄰的另一個晶胞中，O也連有4個鈉，故O的配位數(shù)為8。1個晶胞中含有4個Na2O，根據(jù)密度公式有：ρ＝＝＝＝2.27(gcm－3)。 答案：(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3) (2)O3　O3相對分子質量較大，范德華力大　分子晶體　離子晶體 (3)三角錐形　sp3 (4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) (5)Na2O　8 ＝2.27 gcm－3 6．填寫下列空白。 (1)(2014新課標卷Ⅱ，節(jié)選)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子?；卮鹣铝袉栴}： b、c、d中第一電離能最大的是________(填元素符號)，e的價層電子軌道示意圖為________。 (2)現(xiàn)有部分前36號元素的性質或原子結構如下表。 元素編號 元素性質或原子結構 R 基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子 S 單質能與水劇烈反應，所得溶液呈弱酸性 T 基態(tài)原子3d軌道上有1個電子 X ①R元素的第一電離能大于其同周期相鄰元素的第一電離能，原因是________________ ________________________________________________________________________。 ②S元素的常見化合價為________，原因是____________________________________ ________________________________________________________________________。 ③T元素的原子N能層上電子數(shù)為________。 ④X的核外電子排布圖違背了________。用X單質、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成焰火。燃放時，焰火發(fā)出五顏六色的光，請用原子結構的知識解釋發(fā)光的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)題意知，周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，則a為氫元素；b的價電子層中的未成對電子有3個，則b為氮元素；c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍，則c為氧元素；d與c同主族，則d為硫元素；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子，則e為銅元素。同周期由左向右第一電離能呈遞增趨勢，但當元素原子的軌道呈全滿、全空、半充滿狀態(tài)時，較穩(wěn)定；同主族由上到下第一電離能逐漸減小，氮原子2p軌道為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，則N、O、S中第一電離能最大的是N；e為銅元素，價層電子軌道示意圖為。(2)①R元素基態(tài)原子的電子排布式可表示為 ，可知R為氮，氮原子2p軌道半充滿，能量低，穩(wěn)定，所以其第一電離能較大。②由題目所給信息可知S為氟元素，氟的電負性最強，只能得電子，無正價，其常見化合價為－1價。③由構造原理可知T的基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律為1s22s22p63s23p64s23d1，根據(jù)能量最低原理，先排4s軌道再排3d軌道，則N能層只有2個電子。④X元素的核外電子排布先應排能量低的3s軌道。發(fā)射光譜是電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷至較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時釋放能量產生的。 答案：(1)N　 (2)①N原子2p軌道半充滿，能量低，穩(wěn)定 ②－1　F的電負性最強，只能得1個電子?、? ④能量最低原理　電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以光(子)的形式釋放能量 7．已知X、Y、Z、W、K五種元素均位于元素周期表的前四周期，且原子序數(shù)依次增大。元素X是周期表中原子半徑最小的元素；Y的基態(tài)原子中電子占據(jù)了三種能量不同的原子軌道，且這三種軌道中的電子數(shù)相同；W位于第二周期，其原子核外成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍；K位于ds區(qū)且原子的最外層電子數(shù)與X的相同。 請回答下列問題(答題時，X、Y、Z、W、K用所對應的元素符號表示)： (1)Y、Z、W元素的第一電離能由大到小的順序是______________。 (2)K的電子排布式是______________。 (3)Y、Z元素的某些氫化物的分子中均含有18個電子，則Y的這種氫化物的化學式是__________；Y、Z的這些氫化物的沸點相差較大的主要原因是 ________________________________________________________________________。 (4)若X、Y、W形成的某化合物(相對分子質量為46)呈酸性，則該化合物分子中Y原子軌道的雜化類型是________；1 mol該分子中含有σ鍵的數(shù)目是________。 (5)Z、K兩元素形成的某化合物的晶胞結構如圖所示，則該化合物的化學式是________，Z原子的配位數(shù)是________。 解析：X、Y、Z、W、K分別為H、C、N、O、Cu。(1)同周期元素的第一電離能從左到右有增大的趨勢，但第ⅡA族和第ⅤA族最外層電子為全滿和半滿的相對穩(wěn)定結構，能量低，第一電離能大于相鄰元素，故為N>O>C。(3)碳的18電子的氫化物在有機物中尋找，故為C2H6；含有N、O、F三種元素的氫化物中含有氫鍵，氫鍵的存在顯著影響物質的物理性質如熔點、沸點、溶解性等。(4)該化合物為甲酸HCOOH，碳原子的價電子對數(shù)為＝3，為sp2雜化；甲酸結構式為,1 mol該分子中含有4 mol σ鍵。(5)晶胞中黑球在棱上，12＝3，白球在頂點，8＝1，所以化學式為Cu3N；白球為氮原子，配位數(shù)是6個。 答案：(1)N>O>C (2)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (3)C2H6　氮的氫化物(N2H4)分子間存在氫鍵 (4)sp2　4NA　(5)Cu3N　 6