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2019-2020年高考化學總復習 專題三十九 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題演練 1．(xx課標全國Ⅰ，37)碳及其化合物廣泛存在于自然界中，回答下列問題： (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(gòu)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(jié)構(gòu)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。 2．(xx課標全國Ⅱ，37)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(gòu)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(zhì)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(yīng)可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為________________，中心原子的雜化軌道類型為________。 (4)化合物D2A的立體構(gòu)型為________，中心原子的價層電子對數(shù)為________，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)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(jié)構(gòu)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 )________。 3．(xx課標全國Ⅱ，37)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(nèi)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}： (1)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)a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為________；分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是________(填化學式，寫出兩種)。 (3)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是________；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是________(填化學式)。 (4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為________。 (5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。 該化合物中陰離子為________，陽離子中存在的化學鍵類型有________；該化合物加熱時首先失去的組分是________，判斷理由是________________________________________________________________________。 題型集訓39　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 一年模擬試題精練 1.(xx濰坊質(zhì)檢)短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外層電子排布式為ms1，B元素的原子價電子排布式為ns2np2，C元素位于第二周期且原子中p能級與所有s能級電子總數(shù)相等，D元素原子的L層的p能級中有3個未成對電子。 (1)C元素原子基態(tài)時的價電子排布式為________，若A元素為非金屬元素，A與C形成的化合物中的共價鍵屬于________鍵(填“σ”或“π”)。 (2)當n＝2時，B的最簡單氣態(tài)氫化物的分子構(gòu)型為________，中心原子的雜化方式為________，BC2屬于________分子(填“極性”或“非極性”)，當n＝3時，B與C形成的晶體屬于________晶體。 (3)若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，B元素的原子價電子排布式為3s23p2，A、B、C、D四種元素的第一電離能由大到小的順序為_________________________________________(填元素符號)。 (4)右圖為C元素與鈦、鈣元素形成的某晶體結(jié)構(gòu)中的最小重復單元，該晶體中每個鈦原子周圍與它最近且距離相等的鈣離子有________個，該晶體的化學式為___________________________。 2．(xx云南省統(tǒng)測)前四周期元素X、Y、Z、W、R的原子序數(shù)依次增大，已知：X原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)；Y原子的L層有2個未成對電子；Z與Y位于同主族；W的＋2價簡單離子核外電子層排布與Ar原子相同；R原子的d軌道上有3個空軌道。請回答下列問題： (1)R原子的基態(tài)電子排布式為______________________________。 (2)X、Y原子的第一電離能大小順序為________。(用元素符號表示) (3) X的常見單質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中σ鍵數(shù)目為___________________。 (4)Z的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸根離子空間構(gòu)型為________________________，中心原子的雜化軌道類型為________________________。 (5) 某礦物晶體由Y、W、R三種元素組成，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。 則該礦物的化學式為___________________________， 若已知該晶胞的邊長為a cm，則該晶胞的密度為________g/cm3。(用含a、NA的代數(shù)式表示) 3．(xx長春質(zhì)檢)以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體材料目前已成為全球半導體研究的前沿和熱點?；卮鹣铝袉栴}： (1)基態(tài)鎵原子的核外電子排布式為________________________。 (2)氮所在主族中第一電離能最大的元素是________________________________________________________________________ (填元素符號，下同)，鎵所在主族中電負性最大的元素是________。 (3)傳統(tǒng)的氮化鎵制備方法是采用GaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)，該反應(yīng)的化學方程式為_______________________________________。 (4)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，氮化鎵中氮原子與鎵原子之間以________相結(jié)合，氮化鎵屬于________晶體。 (5)如圖是氮化鎵的晶胞模型： ①氮化鎵中鎵原子的雜化方式為________，氮原子的配位數(shù)為________。 ②氮化鎵為立方晶胞，氮化鎵的密度為ρ gcm－3。列式計算氮化鎵晶胞邊長的表達式：a＝________cm。 4．(xx邯鄲市模擬)氫能的存儲是氫能應(yīng)用的主要瓶頸，目前所采用或正在研究的主要儲氫材料有：配位氫化物、富氫載體化合物、碳質(zhì)材料、儲氫合金、金屬氫化物等。 (1)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。 ①Ti2＋基態(tài)的電子排布式可表示為___________________。 ②BH的空間構(gòu)型是_______________________________(用文字描述)。 (2)液氨是富氫物質(zhì)，是氫能的理想載體，利用N2＋3H22NH3實現(xiàn)儲氫和輸氫。下列說法正確的是______(多選)。 A．NH3分子中N原子采用sp3雜化 B．相同壓強時，NH3沸點比PH3高 C．[Cu(NH3)4]2＋離子中，N原子是配位原子 D．CN－的電子式為[∶C??N∶]－ (3)xx年，Yoon等人發(fā)現(xiàn)Ca與C60(分子結(jié)構(gòu)如下圖甲)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。 ①C60晶體易溶于苯、CS2，C60是________分子(填“極性”或“非極性”)。 ②1 mol C60分子中，含有σ鍵數(shù)目為_________________________。 (4)MgH2是金屬氫化物儲氫材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如上圖乙所示，已知該晶體的密度為a gcm－3，則晶胞的體積為________cm3(用a、NA表示)。 參考答案 題型集訓39　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【兩年高考真題演練】 1.解析　(1)基態(tài)14C原子核外電子排布式為1s22s22p2，2個s軌道分別存在1對自旋相反的電子，2p軌道上的2個電子自旋方向相同。(2)碳原子有4個價電子，不易得電子也不易失電子，故鍵型以共價鍵為主。(3)CS2與CO2互為等電子體，結(jié)構(gòu)式為S===C===S，分子中含2個σ鍵、2個π鍵，因此碳原子采用sp雜化。與CS2互為等電子體的分子或離子，與其具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式，可用如下兩種方法尋找其等電子體，一是同主族替換，如CO2、COS，二是“左右移位、平衡電荷”，如SCN－、OCN－等。(4)Fe(CO)5的熔沸點低，為分子晶體。(5)①由圖可知，石墨烯中每個碳被3個六元環(huán)所共有，每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6＝2。②金剛石晶體中每個碳原子被12個環(huán)所共有。六元環(huán)呈船式或椅式結(jié)構(gòu)，最多有4個原子共平面。 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(jié)構(gòu) (3)σ鍵和π鍵　sp雜化　CO2、COS、SCN－、OCN－等 (4)分子 　(5)①3　2?、?2　4 2.解析　由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知，C是磷元素；由A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型，且A、B原子序數(shù)小于15可知，A是氧元素，B是鈉元素；A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個未成對電子，因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O(shè)>Cl>P，則電負性O(shè)>Cl>P，Na是金屬，其電負性最小；P的電子數(shù)是15，根據(jù)構(gòu)造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體，相對分子質(zhì)量O3>O2，范德華力O3>O2，則沸點O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH，所屬晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子P的雜化軌道類型為sp3雜化。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為V形；根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出Cl2與濕潤的Na2CO3反應(yīng)的化學方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結(jié)構(gòu)，利用均攤法可計算出氧原子個數(shù)：N(O)＝8＋6＝4，鈉原子全部在晶胞內(nèi)，N(Na)＝8，因此F的化學式為Na2O；以頂角氧原子為中心，與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個，即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；晶胞參數(shù)即晶胞的棱長a＝0.566 nm，晶體F的密度＝＝＝2.27 g/cm3。 答案　(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3) (2)O3　O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大　分子晶體　離子晶體 (3)三角錐形　sp3雜化 (4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) (5)Na2O　8?。?.27 g/cm3 3.解析　根據(jù)題意經(jīng)推斷可知，a、b、c、d、e依次為H、N、O、S、Cu。 (1)根據(jù)同周期和同主族元素第一電離能的變化規(guī)律和N原子的價層電子結(jié)構(gòu)特點(2p軌道半充滿)，可知，N、O、S的第一電離能大小順序為I(N)>I(O)>I(S)；Cu的價層電子排布式為3d104s1，其價層電子軌道示意圖為 (2)H與N、O、S形成的二元化合物分別為NH3、N2H4、H2O、H2O2、H2S。其中NH3分子呈三角錐形；中心原子的雜化方式為sp3雜化；根據(jù)分子結(jié)構(gòu)式可知，分子中只含極性共價鍵的有：NH3、H2O、H2S，既含極性鍵又含非極性鍵的分子有N2H4和H2O2。 (3)這些元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO4、H2SO3，其中HNO2和HNO3分子中的中心原子的價層電子對數(shù)為＝3，H2SO4和H2SO3為＝4；SO呈四面體結(jié)構(gòu)，SO呈三角錐結(jié)構(gòu)。 (4)晶胞中O原子的個數(shù)為8＋1＝2，Cu原子個數(shù)為4，兩種原子個數(shù)比Cu∶O＝2∶1，其化學式為Cu2O。銅離子的電荷數(shù)為＋1。 (5)H、N、O、S、Cu這五種元素形成離子個數(shù)比為1∶1型離子化合物中，呈四面體結(jié)構(gòu)的陰離子只有SO；由圖2知該陽離子為[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，其中存在的化學鍵類型有共價鍵和配位鍵，由于H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱，故該化合物加熱時先失去H2O。 答案　(1)N　 (2)sp3　H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3　H2SO3 (4)＋1 (5)SO　共價鍵和配位鍵　H2O　H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱 【一年模擬試題精練】 1.解析　短周期元素A、B、C、D，A元素的原子最外層電子排布式為ms1，則A位于ⅠA族，B元素的原子價電子排布式為ns2np2，B屬于ⅣA族，C元素位于第二周期且原子中p能級與所有s能級電子總數(shù)相等，其原子核外電子排布式為1s22s22p4，故C為氧元素，D元素原子的L層的p能級中有3個未成對電子，則D元素原子電子排布式為1s22s22p3，故D為氮元素。 (1)A位于ⅠA族，若A元素為非金屬元素，則A為氫元素，與氧元素的化合物為H2O、H2O2，化合物中的共價鍵為σ鍵。 (2)當n＝2時，B為碳元素，其最簡單氣態(tài)氫化物分子式為CH4，為正四面體結(jié)構(gòu)，其中心原子雜化方式為sp3雜化；BC2為CO2，CO2為直線形結(jié)構(gòu)，分子中正負電荷中心重合，屬于非極性分子，當n＝3時，B為Si元素，與氧元素形成的化合物為SiO2，屬于原子晶體。 (3)若A元素的原子最外層電子排布式為2s1，A為鋰元素，B元素的原子價電子排布式為3s23p2，B為硅元素，同周期元素第一電離能從左往右總體上呈增大趨勢，非金屬性越強其第一電離能越大，但N元素原子2p能級容納3個電子，為半充滿狀態(tài)，則N元素的第一電離能高于O元素，故四種元素第一電離能大小順序為：N＞O＞Si＞Li。 (4)由晶胞圖可知，每個鈦原子周圍與它最近且距離相等的鈣離子位于體心，故與Ti原子最近且距離相等的鈣離子有8個，根據(jù)均攤法可知，處于頂角的原子同時為8個晶胞所共有，每個原子有1/8屬于該晶胞，處于棱上的原子，同時被4個晶胞所共有，每個原子有1/4屬于該晶胞；處于體心位置的原子則完全屬于該晶胞，所以N(Ca)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶∶＝1∶1∶3，該晶體的化學式為CaTiO3。 答案　(1)2s22p4　σ　(2)正四面體　sp3　非極性　原子 (3)N＞O＞Si＞Li　(4)8　CaTiO3 2.解析　由題干信息可知，X、Y、Z、W、R五種元素分別為N、O、S、Ca、Ti。(2)由于N的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，故其第一電離能大于O。(3) N的常見單質(zhì)為N2，兩個氮原子間通過三鍵相結(jié)合，其中含有1個σ鍵和2個π鍵。(4)S的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸根離子為SO，中心硫原子有4對成鍵電子，故其空間構(gòu)型為正四面體形，中心原子的雜化軌道類型為sp3。(5)由晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)“均攤法”可確定該礦物的一個晶胞中含有3個O、1個Ca和1個Ti，其化學式為CaTiO3 ，由晶胞邊長可知該晶胞的體積為a3 cm3，一個晶胞的質(zhì)量為136 g/NA，則該晶胞的密度為136/(a3NA g)/cm3。 答案　(1)[Ar]3d24s2　(2)N>O　(3)1　(4)正四面體　sp3　(5)CaTiO3　136/(a3NA) 3.解析　(1)Ga核外有31個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)同主族元素從上到下，第一電離能逐漸減小，電負性也逐漸減小，因此氮所在主族中第一電離能最大的為N。Ga所在主族中，電負性最大的為B。(3)根據(jù)原子守恒配平化學方程式。(4)氮化鎵與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，則氮化鎵為原子晶體，Ga原子與N原子之間以共價鍵相結(jié)合。(5)①1個Ga與4個N形成共價鍵，Ga無孤電子對，則雜化類型為sp3雜化。一個N周圍有4個Ga，N的配位數(shù)為4，②該晶胞中Ga的個數(shù)為8＋1＝2，N的個數(shù)為4＋1＝2。以該晶胞為研究對象，則ρa3＝，a＝cm。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 (2)N　B　(3)GaCl3＋NH3GaN＋3HCl　(4)共價鍵　原子　(5)①sp3雜化　4?、? 4.解析　(1)①Ti2＋的核外電子排布式，先寫Ti原子核外電子排布式，再由外向內(nèi)失電子。②BH中B原子價層電子對數(shù)為4，sp3雜化，空間正四面體構(gòu)型。(2)A項，NH3分子中N原子價層電子對數(shù)為1＋3＝4，N原子sp3雜化，正確；B項，NH3分子間能形成氫鍵，沸點比PH3高，正確；C項，NH3是配體，N原子是配位原子，正確；D項，CN－與N2是等電子體，結(jié)構(gòu)相似，正確。(3)①CS2是非極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理， C60是非極性分子。②每個碳原子與另外三個碳原子相連，形成3個σ鍵，每個碳原子占有1/2，1 mol C60中σ鍵為90 mol。(4)MgH2晶胞中占有2個Mg、4個H原子，ρ＝＝＝＝＝a，V＝ cm3。 答案　(1) ①1s22s22p63s23p63d2或[Ar]3d2?、谡拿骟w (2)ABCD (3)①非極性?、?0NA(或906.021023或5.4181025) (4)