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2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

专题14 物质结构与性质综合题(选考)

1.【2019届四省名校第二次联考】钕铁硼磁铁是目前为止具有最强磁力的永久磁铁。预计在未来20年里,不可能有替代钕铁硼磁铁的磁性材料岀现。生产钕铁硼磁铁的主要原材料有稀土金属钕、纯铁、铝、硼以及其他稀土原料。

(1)钕(Nd)为60号元素,在周期表中第_________周期;基态铁原子的外围电子轨道表示式为__________________。

(2)实验测得AlCl3的实际存在形式为Al2Cl6,其分子的球棍模型如图所示。

2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

①已知Al2Cl6分子中正负电荷中心重合,则Al2Cl6属于_________分子(填“极性”或“非极性”),分

子中A1原采取__________________杂化。

②Al2Cl6与过量NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4],[A1(OH)4]-中存在的化学键有_________(填选项字

母)。

A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.配位键 E.氢键

(3)B元素及与其同周期相邻的两种元素第一电离能由小到大的顺序为__________________(用元素符号表示)。

(4)因材料中含有大量的钕和铁,容易锈蚀是它的一大弱点。可电镀镍(Ni)、锌(Zn)等进行表面涂层处理。

已知Ni可以形成[Ni(NH3)6]Cl2,该配合物中配体分子的空间构型为__________________。

(5)已知立方BN晶体硬而脆,其原因是___________________________;其晶胞结构如图所示,N原子填充在B原子构成的正四面体空隙中,则晶胞中正四面体的空隙填充率为__________________,设晶胞中最近的B、N原子之间的距离为anm,晶体的密度为bg·cm-3,则阿伏加德罗常数为_________mol-1(列式即可,用含a、b的代数式表示)

【答案】六非极性 sp3 BD B

所以性脆 50%

【解析】

故答案为:B

(4)已知Ni可以形成[Ni(NH3)6]Cl2。该配合物中配体分子为六个氨分子,其空间构型为正八面体;

故答案为:正八面体;

(1)邻氨基吡啶的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导效应,其结简式如图所示。

①基态Cu原子的价电子排布式为_________,在元素周期表中铜位于_________区(填“s”“p”“d”

或“ds”)。

②C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________。

③邻氨基吡啶的铜配合物中,Cu2+的配位数是_________,N原子的杂化类型为_________。

(2)C60是富勒烯族分子中稳定性最高的一种,N60是未来的火箭燃料,二者结构相似。

①有关C60和N60的说法中正确的是_________。

A.C60和N60均属于分子晶体 B.N60的稳定性强于N2

C.C60中碳原子是sp3杂化 D.C60易溶于CS2、苯

②近年来,科学家合成了一种具有“二重结构”的球形分子,它是把足球形分子C60容纳在足球形分子

Si60中,则该分子中含有的化学键类型为____________ (填“极性键”“非极性键”)。

(3)原子坐标参数和晶胞参数是晶胞的两个基本参数。

①图a中原子坐标参数分别为:A(0,0,0),B(,,0),C(,0,),则D的原子坐标参数为_________。

②图b为铜的晶胞,铜原子半径为Rnm,N A是阿伏加德罗常数的值,则铜晶体的密度为_________g·cm

-3(用含R、N

A的式子表示)

【答案】3d104s1 ds N>O>C 4 sp2 sp3 AD 极性键、非极性键(0,1/2,1/2)

2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

【解析】

5.【2019届广东揭阳期末】铁被誉为“第一金属”,铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe3+的简化电子排布式为_______________________。

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(2)实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe3+。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为______________(用元素符号表示),苯酚中碳原子的杂化轨道类型为____________。

(3)FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。FeCl3的晶体类型是________________。FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO42-的立体构型是_______________。

(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含___________mol σ键,与CO互为等电子体的离子是_____________(填化学式,写一种)。

(5)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为_____________。

(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知:氧化亚铁晶体的密度为ρ g·cm-3,N A代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_________;Fe2+与O2-的最短核间距为_____________pm。

【答案】[Ar] 3d5 N>O>S sp2分子晶体正四面体形 10 CN- 或C22— 3∶1 12

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【解析】

(5)由晶胞结构可知铁微粒位于顶点和面心上,氮微粒位于体内,用“均摊法”可得晶胞中含Fe个数为12×1/6+2×1/2+3=6个,N原子个数为2个,该晶体中铁、氮的微粒个数之比为6:2=3:1,故答案为:3:1;

(6)根据晶胞结构可知Fe2+为面心立方,与Fe2+紧邻的等距离的Fe2+有12个;用“均摊法”可得晶胞中含Fe2+:8×1/8+6×1/2=4个,含O2-:12×1/4+1=4个,晶体的化学式为FeO,1molFeO的质量为72g,1mol 晶体的体积为72/ρcm3;晶胞的体积为72/ρcm3N A×4=288/(ρN A)cm3,晶胞的边长为cm,Fe2+与O2-最短核间距为cm=cm=1010pm,故答案为:12;。

6.【2019届广东茂名五校第一次联考】翡翠的主要成分为 NaAlSi2O6,还含有其他多种金属阳离子,其中Cr3+的含量决定其绿色的深浅。

(1) NaAlSi2O6所含元素中,第一电离能最小的元素和电负性最大的元素组成的含有两种化学键的化合物是___________(写化学式)

(2)基态Cr3+的核外电子排布式为_____________________。

(3)配合物K[Cr(C2O4)2(H2O)中的配体是___________,C2O42-中碳原子的杂化轨道类型是___________,与H2O互为等电子体的离子是___________(任写一种)

(4)一种铝镍合金的晶胞结构如图所示,与其结构相似的化合物是___________(填标号)。

A.氟化钙 B.金刚石 C.钠 D.氯化铯

(5)Ca、O、Gr可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物,晶胞结构如图所示,其中Ca2+,O2-采用面心立方最密堆积方式。

①该晶体的化学式为___________。

②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm,该晶胞的参数(边长)为___________pm。

③阿伏加德罗常数的值为N A,该晶体密度的计算表达式为___________g·cm-3;晶胞中Cr4+位于O2-所

形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为___________pm。

【答案】Na2O2 [Ar]3d3或1s22s22p63s23p63d3 C2O42-、H2O sp2杂化 NH2- d CaCrO3

240pm g·cm-3 120pm

【解析】

a.氟化钙中每个钙离子周围有8个氟离子,每个氟离子周围有4个钙离子,不符合;

b.金刚石为空间立体网状结构,每C原子周围有4个C原子,不符合;

c.金属钠是体心立方堆积,钠的配位数为8,即每个钠原子周围与其距离最近的原子有8个,不符合;d.氯化铯中每个铯离子周围有8个氯离子,每个氯离子周围有8个铯离子,符合;

故答案为d;

(5)①根据晶胞结构图和均摊法可知,晶胞中O原子数为×6=3,Ca原子数为×8=1,Cr原子数为1,则化学式为CaCrO3;

②已知钙离子、氧离子半径分别为100pm、140pm,则晶胞的面对角线是480 pm,所以该晶胞的参数(边长)

为240pm;

③阿伏加德罗常数的值为N A,该晶体密度的计算表达式为=g·cm

-3;晶胞中Cr4+位于O2-所形成的正八面体的体心,正八面体边长为立方体面对角线长度,则该正八面体的边长为×240pm=120pm。

7.【2019届广东七校第二次联考】镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题:(1)基态 Ni 原子中,电子填充的能量最高的能级符号为_________,价层电子的轨道表达式为_________。(2)Ni的两种配合物结构如图所示:

A B

①A的熔、沸点高于B的原因为_________。

②A晶体含有化学键的类型为___________(填选项字母)。

A.σ键 B.π键 C.配位键 D.金属键

③A晶体中N原子的杂化形式是_________。

(3)人工合成的砷化镍常存在各种缺陷,某缺陷砷化镍的组成为Ni1.2As,其中 Ni 元素只有+2 和+3 两种价态,两种价态的镍离子数目之比为_________。

(4) NiAs的晶胞结构如图所示:

①镍离子的配位数为_________。

②若阿伏加德罗常数的值为N A,晶体密度为ρ g·cm-3,则该晶胞中最近的砷离子之间的距离为

_________pm。

【答案】3d A中含氢键ABC sp21:1 4 或【解析】(1)镍的原子序数为28,其电子排布式为1S22S22P63S23P64S23d8,其价电子的轨道表达式为

,所以基态镍原子核外电子填充的能量最高的能级符号为3d;

8.【2019届广西名校12月调研】铜的相关化合物在化工、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)基态Cu原子中,核外电子占据的最高能层的符号是___________,占据该能层电子的电子_云轮廓图形状为__________;Cu2+价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___________。

(2)Cu2O熔点(1235℃)比Cu2S熔点(113℃)高,它们均属于___________晶体,前者熔点较高的原因是_________________________________。

(3)Cu可与N、S,O等元素形成化合物,N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为______________;

在Cu的催化作用下,乙醇可被氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是________________。(4)1mo[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为___________(用N A表示阿伏加德罗常数)。

(5)Cu与N所形成的某种晶体的立方晶胞如图所示,其晶胞参数为amm。该晶体的化学式为___________,晶体的密度为___________g·cm-3(列出计算式即可,用N A表示阿伏加德罗常数)。

【答案】N 球形离子 Cu20与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带

的电荷数也相同,但O2-半径比S2-半径小,所以Cu20的晶格能更大,熔点更高 N>O>S sp3 sp2 20N A Cu3N 206×1021/(N A×a3)

【解析】

(1)基态Cu原子核外电子排布: 1s22s22p63s23p63d104s1,核外电子占据的最高能层的符号是N;占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形;Cu2+价层电子的轨道表达式(电子排布图)为,

;综上所述,本题答案是:N;球形;。

(4)1个[Cu(NH3)4]SO4中,有4个NH3,1个NH3中有3个σ键;共含有4×3=12个σ键;1个SO42-中含有4个σ键;1个铜原子与4个NH3形成4个配位键,即有4个σ键;因此1 moI[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为20N A;综上所述,本题答案是:20N A。

(5)由晶胞图可知,一个晶胞中,Cu原子的数目为12×1/4=3,N原子的数目为8×1/8=1,因此该晶体的化学式为Cu3N;1mol 晶胞的质量为64×3+14=206g,一个晶胞的体积V=(a×10-7)3cm3,因此晶体的密度=206÷[N A×(a×10-7)3]= 206÷[N A×a3×10-21]= 206×1021/(N A×a3) g/cm3;

综上所述,本题答案是:Cu3N;206×1021/(N A×a3)。

9.【2019届河北唐山期末】H、N、O、S、Ni、As为元素周期表中1~4周期元素。请回答下列问题:(1)上述元素中第一电离能最大的元素符号是___________,电负性最大的元素的原子其价电子轨道表示式为___________。

(2)CH3NO2中C和N的原子轨道杂化方式分别为___________、___________。

(3)SO32-其空间构型为___________。写出一种与该酸根等电子体的微粒___________。

(4)NH3极易溶于水其原因除二者都为极性分子外,另一个重要原因是___________。

(5)Ni与As形成的一种化合物,其晶体如图所示,属六方晶系。

①该晶体的化学式为___________,As原子的配位数为___________。

②已知晶胞参数a=360.2pm,c=500.9pm,此晶体的密度为___________g·cm-3。(写出计算式,N A为阿

伏加德罗常数的值)

【答案】N sp3 sp2三角锥形 AsO33-、ClO3-、PCl3 NH3分子与水分子间形成氢键 NiAs 6

(3)SO32-孤电子对(6+2-2×3)/2=1,σ键数为3,价电子对=1+3=4,采用sp3杂化,其空间构型为三角锥形。与SO32-原子数相同,价电子总数相同的粒子可能为:AsO33-、ClO3-、PCl3等之一。

(4)NH3极易溶于水其原因,除二者都为极性分子外,另一个重要原因是NH3分子与水分子间形成氢键。(5)Ni与As形成的一种化合物,其晶体如图所示,属六方晶系。

①Ni:8×1/8+4×1/4=2,As:2,化学式为NiAs;As原子的配位数为6;

②已知晶胞参数a=360.2pm,c=500.9pm,V=,此晶体的密度为

ρ=m/V=g·cm-3。

10.【2019届河南名校联考】据《科技日报》报道,我国科学家研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化剂,在室温条件下以H2O2为氧化剂直接将CH4氧化成C1含氧化合物。请回答下列问题:

(1)在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中,某基态原子核外电子排布遵循“洪特规则特例”,该原子的外围电子排布式为____________。

(2)在3d过渡金属中,基态原子未成对电子数最多的元素是____________(填元素符号)。

(3)铜的焰色反应呈绿色,在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为__________。(4)石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的C-H键,导致C与H之间的作用力_________ (减弱”或“不变”)。铁晶体中粒子之间作用力类型是__________________。

(5)常温下,H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、 HCOOH等。

①它们的沸点分别为64.7、-195℃、100.8℃,其主要原因是____________________;

②CH 4和HCHO比较,键角较大的是_________,主要原因是___________________。

(6)配离子的颜色d-d电子跃迁的分裂能大小有关,1个电子从较低的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为d的分裂能,用符号△表示。分裂能△[Co(H2O)62+]________△[Co(H2O)63+](填“>”“<”或“=”),理由是_________________。

(7)钴晶胞和白铜(铜镍合金)晶胞如图所示。

①钴晶胞堆积方式的名称为____________________;

②已知白铜晶胞的密度为dg·cm-3,N A代表阿伏加德罗常数的值。图2晶胞中两个面心上铜原子最短核

间距为_____________pm(列出计算式)。

【答案】3d104s1 Cr 光谱分析减弱金属键 CH3OH、HCOOH分子间存在氢键且HCOOH分子间氢键较强,HCHO分子间只存在范德华力 HCHO CH4中C采用sp3杂化,HCHO中C采用sp2杂化 <

前者带2个正电荷,后者带3个正电荷,后者对电子的吸引力较大六方最密堆积

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××1010

【解析】

故答案为:减弱,金属键;

(5)①沸点主要由分子间作用力大小决定,CH3OH、HCOOH分子间存在氢键,且HCOOH分子间氢键较强,而HCHO分子间只存在范德华力,范德华力比氢键弱得多;

②CH4、HCHO分子中C原子杂化类型不同,键角主要由杂化类型决定,CH4中的碳原子为sp3杂化,HCHO中的

碳原子为sp2杂化,所以键角较大的是HCHO,

故答案为:CH3OH、HCOOH分子间存在氢键,且HCOOH分子间氢键较强,而HCHO分子间只存在范德华力;

HCHO;CH4中C采用sp3杂化,HCHO中C采用sp2杂化;

(6)根据分裂能定义,如果配离子所带正电荷数越多,对电子吸引力越大,d-d电子跃迁吸收能量较多,在Co(H2O)62+、Co(H2O)63+中,前者带2个正电荷,后者带3个正电荷,所以前者分裂能较小,后都较大。故答案为:<;前者带2个正电荷,后者带3个正电荷,后者对电子的吸引力较大;

11.【2019届河南南阳期末】中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺:将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分Cu2O)和木炭粉混合加热至800℃左右可制得与黄金相似的鍮石金。

回答下列问题:

(1)锌元素基态原子的价电子排布式为________________,铜元素基态原子中的未成对电子数为_________________。

(2)硫酸锌溶于过量氨水形成[ Zn(NH3)4]SO4溶液。

①[Zn(NH3)4]SO4中,阴离子的立体构型是__________________,[Zn(NH3)4]2+中含有的化学键有

__________________。

②NH3分子中,中心原子的轨道杂化类型为________________,NH3在H2O中的溶解度____________(填

“大”或“小”),原因是_____________________。

(3)铜的第一电离能为I1Cu=745.5kJ·mol-1,第二电离能为I2Cu=1957.9kJ·mol-1,锌的第一电离能为I1Zn=906.4kJ·mol-1,第二电离能为I2Zn=1733.3kJ·mol-1,I2Cu>I2Zn的原因是___________________。(4)Cu2O晶体的晶胞结构如图所示。O2-的配位数为_______________;若Cu2O的密度为dg·cm-3,则晶胞参数a=____________nm。

【答案】 3d104s2 1 正四面体配位键和极性共价键 sp3大 NH3分子和H2O分子均为极性分子,且NH3分子和H2O分子之间能形成氢键铜失去的是全充满的3d10电子,而锌失去的是4s1电子 4

2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

×107

【解析】

12.【2019届河南开封一模】决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题:

(1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能,用符号I1至I5表示)如表所示:

元素M化合态常见化合价是_________价,其基态原子电子排布式为_________。

(2)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为_________。

(3)PO43-的中心原子的杂化方式为_________,该离子的空间构型为_________,键角为_________,其等电子体有_________ (请写出两种)。

(4)CaF2晶胞结构如图所示,则CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数目为_________;已知Ca2+和F-半径分别为a cm、b cm,阿伏加德罗常数为N A,M为摩尔质量,则晶体密度为_________g·cm-3(不必化

简)。

(5)已知MgO与CaO的晶体结构相似,其摩氏硬度的大小关系为_________,原因为_________。

【答案】+2 [Ar]4s2 F>O>P sp3正四面体形109°28′ SO42-、CCl4等 12 MgO>CaO Mg2+半径比Ca2+小,晶格能较大

【解析】

(4)根据CaF2晶胞结构可知:在每个晶胞中与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有3个,通过每个Ca2+可形成8个晶胞,每个Ca2+计算了2次,所以与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有(3×8)÷2=12个;将CaF2晶胞分成8个小正方体,正方体中心为F-离子,顶点为Ca2+,晶胞中共有4个钙离子、8个氟离子。

立方体的对角线为2(a+b),则晶胞的对角线为4(a+b),晶胞的边长为,根据晶体密度计算公式可得该晶体的密度=g/cm3;

(5)MgO与CaO的晶体结构相似,由于离子半径Ca2+>Mg2+,离子半径越大,与O2-形成的离子键的键长就越大,晶格能就越小,物质的硬度就越小,故其摩氏硬度的大小关系为MgO>CaO。

13.【2019届湖北1月联考】钙及其化合物在工业上、建筑工程上和医药上用途很大。回答下列问题(1)基态Ca原子M能层有_____个运动状态不同的电子,Ca的第一电离能__________(填“大于”或“小于”)Ga。

(2)Mn和Ca属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属Mn的熔点沸点等都比金属Ca高,原因是____________________。

(3)氯气与熟石灰反应制漂白粉时会生成副产物Ca(ClO3)2,Ca(ClO3)2中的阴离子空间构型是__________、中心原子的杂化形式为____________________。

(4)碳酸盐的热分解示意图如图1所示

热分解温度:CaCO3_______ (填“高于”或“低于”)SrCO3,原因是____________________。从价键轨道看,CO2分子内的化学键类型有__________。

(5)萤石是唯一一种可以提炼大量氟元素的矿物,晶胞如图2所示。Ca2+的配位数为__________,萤石的一个晶胞的离子数为__________,已知晶胞参数为0.545nm,阿伏加德罗常数的值为N A,则萤石的密度为__________g·cm-3(列出计算式)。

【答案】8 大于 Mn原子半径较小且价电子数较多,金属键较强三角锥形 sp3低于r(Ca2+)

【解析】

(4)由碳酸盐的热分解示意图看出,CaCO3热分解生成CaO,SrCO3热分解生成SrO,CaO和SrO都是离子晶体,因为离子半径r(Ca2+)

(5)萤石的化学式为CaF2,即晶胞中钙离子与氟离子个数比为1:2,从晶胞示意图看,每个晶胞中实际占有黑球的个数=8×+6×=4,晶胞中实际占有白球的个数为8,据此可知黑球代表Ca2+,白球代表F-。

将该面心立方晶胞分割成8个小立方体(),每个小立方体的4个顶点上是Ca2+,体心是F-,现选取一个顶点(Ca2+)作为考查对象,经过该顶点的小立方体有8个,即与该顶点的Ca2+距离相等且最近的F-共有8个,所以Ca2+的配位数为8。萤石的一个晶胞中实际占有4个Ca2+和8个F-,所以萤石一

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2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

2019年高考化学备考全方案12题揭秘专题14物质结构与性质综合题题型训练

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个晶胞的离子数为12。1个Ca2+的质量==g,1个F-的质量==g,则萤石的密度

ρ===g/cm3。

14.【2019届湖南教考联盟一诊】铁、钴、镍具有相似的性质,在化学上称为铁系元素。回答下列问题:(1)LiCoO2、 LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为_________,第四电离能I4(Co) _________I4(Fe)(填“>”或“<”),PO43-的空间构型为_________。

(2)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基配合物。

与CO互为等电子体的分子和离子分别为_________和_________(各举一种,填化学式);在CO分子中,键

与π键数目之比为_________。

(3)铁与K2O、(环戊二烯)在隔绝空气条件下共热可制得二茂铁[Fe(C5H5)2]。在环戊二烯中,C原子的杂化轨道类型为_________。二茂铁熔点为446K,不溶于水,易溶于乙醚、苯、乙醇等有机溶剂,373K即升华;从各种性质看,都表明它是典型的_________化合物。

(4)铁单质的堆积方式有两种,其剖面图分别如图a、b所示。

在图a所示堆积方式里铁原子的半径为rpm,则其晶胞棱长为_________cm。

在图b所示堆积方式里铁原子的总体积占晶体体积的比例为_________(用含圆周率π的代数式表示)

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【答案】[Ar]3d74s2 < 正四面体 N2 CN- 1:2 sp2和sp3共价

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π

(4)设a晶胞棱长为x,4rpm= x即x= rpm=r×10-10cm,

设b晶胞棱长为y,Fe原子半径为R,4R= y,即R= y,晶胞含有的原子数为(8×1/8+6×1/2)=4,原子总体积为 =πy3,铁原子的总体积占晶体体积的比例为π。