2019年高考化學滿分專練專題11物質結構與性質含解析 - 下載本文

專題11 物質結構與性質

1.原子序數依次增大的A、B、C、D、E、F五種元素的原子位于前四周期,A元素原子核外有三種不同能級且各個能級所填充的電子數相同,C原子的核外已成對的電子數是未成對電子數的3倍;D核內質子數比E少1;E與C同主族;F的M能層里電子全滿。

(1)B元素的名稱為_____,F元素基態原子的價電子排布式為_____。 (2)元素A、B、C第一電離能順序為_____(填元素符號)。

(3)C與E分別形成的最簡單氫化物沸點高低順序為_____(用化學式表示),原因是______。

(4)D與溴形成的化合物DBr5,加壓條件下95℃液化,發生完全電離得到一種能夠導電的液體,經測定,該熔體中含有一種正四面體結構的陽離子和Br,請寫出該條件下DBr5電離的電離方程式____。該熔體中陽離子的中心原子的雜化方式為_____。

(5)請寫出E的兩種常見氧化物的分子空間構型:_____,____。

2+

(6)F與E形成的離子晶體晶胞如圖所示,該晶體的化學式為______(用元素符號表示);若晶體的密度為ρ g/cm3,則該晶胞的棱長為_____pm。

【答案】氮 3d4s N>O>C H2O>H2S 水分子間可形成氫鍵,而硫化氫分子間沒有 PBr5=[PBr4]+Br sp V形 平面三角形 ZnS

+

-3

10

2

【解析】(1)B元素的名稱是氮元素,F為鋅元素,其基態原子的價電子排布式為3d104s2;

(2)同周期從左到右元素第一電離能呈增大趨勢,N的2p能級半充滿較穩定,N的第一電離能大于O,元素C、N、O的第一電離能的順序為N>O>C;

(3)C與E形成的最簡單氫化物分別為H2O和H2S,因為水分子間能形成氫鍵而H2S不能,所以沸點H2O>H2S; (4)D與溴形成的化合物為PBr5,PBr5加壓條件下95℃液化,發生完全電離得到一種能夠導電的液體,經測定,該熔體中含有一種正四面體結構的陽離子和Br,形成正四面體結構的離子應是PBr4,P的價層電子對數為×(5-1-4×1)+4=4,其中心原子采取sp雜化,其電離方程式為:PBr5=[PBr4]+Br; (5)E的兩種常見的氧化物為SO2和SO3,其分子構型分別為V形和平面正三角形;

3

+

--

+

(6)利用均攤法可以看出,該晶體晶胞中F和E原子個數均為4個,所以該晶體的化學式為ZnS。設晶體的棱長為x,則有密度

2.鐵和鈷是重要的過渡元素。

(1)鈷位于元素周期表中第___族,基態鈷原子中未成對電子的個數為_____。

(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱是三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ),是一種重要的配合物。該化合物中中心離子Fe

3+

,求得x=cm=×10pm。

10

的核外價電子排布式為___;尿素分子中氮原子的雜化方式是___,尿素中所含非金屬元素的電負性由大到小的順序是___。

(3)Co(NH3)5BrSO4可形成兩種結構的鈷的配合物,已知Co的配位數是6,為確定鈷的配合物的結構,現對兩種配合物進行如下實驗:

在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產生白色沉淀。

在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產生淡黃色沉淀,則第二種配合物的配體為_____。

(4)離子化合物CaC2的一種晶體結構如圖1所示,從鈣離子看,屬于____堆積,其配位數是_____;一個晶胞中平均含有的π鍵的個數為_____。

3+

(5)科學研究結果表明。碳的氧化物CO2能夠與H2O借助于太陽能制備HCOOH,其反應原理如下:2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,則生成的HCOOH分子中σ鍵和π鍵的個數比是____。

(6)奧氏體是碳溶解在γ-Fe中形成的一種間隙固溶體,無磁性,其晶胞如圖2所示,則該物質的化學式為______,若晶體密度為ρg/cm3,則晶胞中最近的兩個碳原子的距離為_____pm(阿伏加德羅常數的值用NA表示,寫出計算式即可)。

【答案】Ⅷ 3 3d sp O>N>C>H SO4、NH3 面心立方最密 6 4 4:1 FeC

【解析】 (1)Co是27號元素,處于周期表中第四周期第Ⅷ族,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2; (2)Fe的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,原子形成陽離子先失去高能層中電子,同一能層先失去高能級電子;分子中C原子形成3個σ鍵,沒有孤電子對,雜化軌道數目為3;同周期主族元素隨原子序數增大電負性增大,C、N、O在它們的氫化物中均表現負化合價,說明它們的電負性都比H元素的大; (3)在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產生白色沉淀,說明外界為SO4,Br為配體,在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產生淡黃色沉淀,說明Br-為外界,而SO42-為配體;

(4)鈣離子處于頂點、面心位置,鈣離子為心立方最密堆積;以頂點鈣離子研究,與之最近的C22-處于棱中間,且關于頂點鈣離子對稱;均攤法計算晶胞中C2數目,每個C2含有1個σ鍵; (5)HCOOH分子結構式為

,單鍵為σ鍵,雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵;

2-2-2--

532-

(6)Fe原子處于頂點、面心,碳原子處于體心、棱中心,均攤法計算Fe、C原子數目確定化學式;晶胞中最近的兩個碳原子的距離為同一頂點的2條棱中心2個碳原子的距離。 (1)Co是27號元素,處于周期表中第四周期第Ⅷ族,核外電子排布式為1s2s2p3s3p3d4s,基態鈷原子中3d軌道有3個未成對電子; (2)Fe的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,Fe3+的核外價電子排布式為3d5;分子中C原子形成3個σ鍵,沒有孤電子對,雜化軌道數目為3,碳原子雜化方式為sp3;同周期主族元素隨原子序數增大電負性增大,C、N、O在它們的氫化物中均表現負化合價,說明它們的電負性都比H元素的大,電負性為:O>N>C>H;

(3)在第一種配合物溶液中加硝酸銀溶液產生白色沉淀,說明外界為SO42-,Br-為配體,在第二種配合物溶液中加入硝酸銀溶液產生淡黃色沉淀,說明Br-為外界,而SO42-為配體,還有5個NH3為配體;

(4)鈣離子處于頂點、面心位置,鈣離子為心立方最密堆積;以頂點鈣離子研究,與之最近的C2處于棱中

2-2

2

6

2

6

7

2

間,且關于頂點鈣離子對稱,鈣離子的配位數為6;晶胞中C2數目=1+12×=4,每個C2含有1個σ鍵,故一個晶胞含有的σ鍵平均有4個; (5)HCOOH分子結構式為的個數比是4:1;

(6)Fe原子處于頂點、面心,碳原子處于體心、棱中心,晶胞中Fe原子數目=6×+8×=4、C原子數目=1+12×=4,Fe、C原子數目之比為1:1,故該晶體的化學式為:FeC。在其晶胞中,最近的兩個碳原子的距離為同一頂點的2條棱中心2個碳原子的距離,設晶胞中最近的兩個碳原子的距離為rpm,則晶胞棱長=

rpm,晶胞質量=dg/cm×(

3

2-2-

,單鍵為σ鍵,雙鍵含有1個σ鍵、1個π鍵,分子中σ鍵和π鍵

r×10cm)=4×

-103

g,解得r=。

3. 含硼、氮、磷的化合物有許多重要用途,如:(CH3)3N、Cu3P、磷化硼等。回答下列問題: (1)基態B原子電子占據最高能級的電子云輪廓圖為____;基態Cu+的核外電子排布式為 ___。 (2)化合物(CH3)3N分子中N原子雜化方式為 ___,該物質能溶于水的原因是 ___。

(3)PH3分子的鍵角小于NH3分子的原因是 ___;亞磷酸(H3PO3)是磷元素的一種含氧酸,與NaOH反應只生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽,則H3PO3分子的結構式 為____。

(4)磷化硼是一種耐磨涂料,它可用作金屬的表面保護層。磷化硼晶體晶胞如圖1所示:

①在一個晶胞中磷原子的配位數為____。

②已知磷化硼晶體的密度為ρg/cm3,阿伏加德羅常數為NA,則B-P鍵長為____pm。

③磷化硼晶胞沿著體對角線方向的投影如圖2,請在答題卡上將表示B原子的圓圈涂黑________。 【答案】啞鈴形或紡錐形 [Ar]3d sp雜化 (CH3)3N為極性分子,且可與水分子間形成氫鍵 電

10

3

負性N>P,成鍵電子對離中心原子越近,成鍵電子對之間的排斥力就越大,因而鍵角就變大 或

4 或

【解析】 (1)B為5號元素,位于第二周期第ⅢA族元素,其電子排布為1s2s2p,占據的最高的能級為2p能級,p能級的電子云輪廓圖為啞鈴形或紡錐形;基態Cu的核外電子排布為[Ar] 3d4s,形成離子是從最外層開始失去, Cu+的電子排布式為[Ar]3d10;

(2)(CH3)3N中,N形成3個σ鍵,N上還有1對孤電子對,則N為sp3雜化;(CH3)3N和H2O都為極性分子,而且(CH3)3N分子可以與H2O分子間形成氫鍵,所以(CH3)3N能溶于水;答案為:sp3雜化 (CH3)3N為極性分子,且可與水分子間形成氫鍵;

(3)根據價層電子對互斥理論,PH3中的P和NH3中的N的價層電子對數都為4,孤電子對數都為1,PH3和NH3都是三角錐形,但是P的電負性沒有N的電負性強,成鍵電子對離中心原子越近,成鍵電子對之間的排斥力就越大,因而鍵角就變大,故PH3分子的鍵角小于NH3分子;亞磷酸(H3PO3)是磷元素的一種含氧酸,與NaOH反應只生成NaH2PO3和Na2HPO3兩種鹽,說明H3PO3為二元酸,H3PO3分子中含2個羥基,P原子最外層有5個

10

1

221

電子,則H3PO3的結構式為或;

(4)①黑球為磷原子,根據晶胞分析,P原子作面心立方最密堆積,從上底面面心的P原子分析,周圍等距且最近的B原子有4個,即P原子的配位數為4;

②1個晶胞中,包含P原子數目為8×1/8+6×1/2=4個,含有B原子數目為4個,則1mol晶胞的質量為m=42×4g;設晶胞的邊長為apm,則晶胞的體積(a×10cm)=鍵長為a的,則B—P鍵長為

pm;

-10

3

÷ρg/cm,則a=

3

pm,B-P

③根據晶胞結構分析,立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形,中心B與P重合,六邊形中

形成兩個倒立關系的正三角形,分別由3個B原子或者3個P原子形成,所以畫圖為或 。

4.鐵、碳等元素的單質及其化合物在化工醫藥、材料等領域有著廣泛的應用。回答下列問題:

(1)Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名稱是三硝酸六尿素合鐵(Ⅲ),是一種重要的配合物。該化合物中Fe3+的核外電子排布式為___,所含非金屬元素的電負性由大到小的順序為___。碳原子為____雜化,NO3-的空間構型為____。

(2)目前發現的鋁原子簇Al13的性質與鹵素相似,則原子簇Al13屬于____晶體。Na[Al(OH)4]存在的化學鍵有 ___(填字母)。

A 離子鍵 B 極性鍵 C 非極性鍵 D 配位鍵 E 氫鍵 F 金屬鍵





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