1、高考化学一轮复习物质结构与性质作业1.钾和碘的相关化合物在化工医药材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)基态K原子中,核外电子的空间运动状态共种,占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为。(2)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同。第一电离能比较:K(填“”或“”或“”“”或“=”)NiO,理由是。一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充在O2-形成的正三角形空隙中,如图Z16-6(b),已知O2-的半径为a m,每平方米面积上分散的NiO的质量为g。(用a、NA表示)6.亚铁氰化钾(结构式如图Z16-7所示)属于欧盟批
2、准使用的食品添加剂。亚铁氰化钾不稳定,受热易分解:3K4Fe(CN)612KCN+Fe3C+2(CN)2+N2+C;K4Fe(CN)6+K2CO35KCN+KOCN+Fe+CO2。图Z16-7(1)基态Fe原子的未成对电子数为;K4Fe(CN)6中Fe2+与CN-的中心原子形成的化学键类型为,提供孤电子对的成键原子是。(2)KOCN中阴离子OCN-的几何构型为,中心原子的杂化轨道类型为。O、C、N的第一电离能从大到小的顺序为,电负性从大到小的顺序为。(3)(CN)2的结构式为。图Z16-8(4)KCN的晶体结构如图Z16-8所示,已知晶胞参数a=0.648 nm。则K+的配位数为,紧邻的两个K
3、+的距离为cm,该晶体的密度为(列出计算式)gcm-3。 7.稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。(1)钪(Sc)为21号元素,位于周期表的区,基态原子价电子排布图为。(2)离子化合物 Na3Sc(OH)6中,存在的化学键除离子键外还有。(3)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2ISmI2+CH2CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为,1 mol CH2CH2中含有的键数目为。常温下1,2-二碘乙烷为液
4、体而乙烷为气体,其主要原因是。(4)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有个氧原子。(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=516 pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为,列式表示Ce(铈)单质的密度:gcm-3(用NA表示阿伏伽德罗常数的值,不必计算出结果)。8.铜和硫的化合物在化工、医药材料等领域具有广泛的用途。回答下列问题:(1)原子轨道是指电子在原子核外的,基态S原子的原子轨道数是个。(2)基态Cu原子中,核外电子占据的原子轨道为球形的最高能级的符号是,占据该能级的电子数为。(3)Cl、S、Se在元素周
5、期表中处于相邻的位置,其第一电离能的大小顺序为。图Z16-9(4)图Z16-9是含元素Cu、S的有机物的结构简式。该有机化合物结构中含有的化学键类型是(填“共价键”“离子键”或“共价键、离子键”)、配位键,其中1个该有机物分子中配位键的数目为个,这些配位键中提供孤电子对的元素是。S原子的杂化方式为、带*N原子的杂化方式为。图Z16-10(5)图Z16-10是Cu-Au合金的一种立方晶胞结构。已知该合金的密度为d gcm-3,阿伏伽德罗常数的值为NA,若Au原子的半径为b pm(1 pm=10-10 cm),则铜原子的半径为cm(写出计算表达式)。1.(1)10球形(2)(3)三角锥形sp3杂化
6、(4)HIO4中I的正电性更高, 导致IOH中O的电子更向I偏移,更容易电离出H+,酸性更强(5)0.446或0.38612解析 (1)基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,所以核外电子的空间运动状态共10种;核外电子占据的最高能层为N,K原子最外层4s轨道电子云轮廓为球形。(2)由于K原子的半径比较大,第一电离能比较:KCr,金属键强度比较:KCSi(2)sp直线形(3)N球形(4)816将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱边上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+(或其他合理答案)解析 (1)同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,同一主族元素从上到下,
7、原子半径增加,第一电离能逐渐变小,所以元素的第一电离能由大到小的顺序是OCSi 。(2)CS2分子中碳原子的价层电子对数是2,所以碳原子采用sp杂化,该分子空间构型为直线形。(3)基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以核外电子占据的最高能层符号为N;Fe原子最外层4s轨道电子云轮廓图形状为球形。(4)由晶胞图可知,8个Si位于顶角,6个Si位于面心,则可得出Si原子个数为8+6+4=8,每两个距离最近的Si原子中心连线的中点处增添一个O原子,则Si、O原子的个数比为12,O原子个数为16。利用NaCl晶胞推导出CsCl晶胞的方法:将NaCl晶胞中面心上的Na
8、+和棱边上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+。4.(1)Ar3d84s2(或1s22s22p63s23p63d84s2)吸收(2)Nsp2、sp3NH3H2SCH4CH4为非极性分子,NH3、H2S均为极性分子,且NH3能与水形成氢键(3)立方体没有自由移动的离子和电子a-b解析 (1)Ni的原子序数为28,根据能量最低原理可写出电子排布式为Ar3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2。(2)组成该晶体的元素有C、H、N、O、S,O、S 属于同一主族元素,同一主族元素的第一电离能从上而下依次减小,故OS;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第
9、一电离能随着原子序数的增大而增大,但第A族的大于第A族的,所以第一电离能大小顺序是NOC,故第一电离能最大的是N。该晶体甲基中的碳为sp3杂化,C(NH2中的C为sp2杂化。元素C、N、S的气态氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为NH3H2SCH4,原因是CH4为非极性分子,NH3、H2S均为极性分子,且NH3能与水之间形成氢键。(3)由图可知,晶胞中Na堆积形成立方体空隙,He占据一半空隙,另一半由e-占据。Na2He晶体中没有自由移动的离子和电子,因此不能导电。已知晶胞边长为a nm,Na与He原子之间的最短距离为a nm,晶胞中Na的半径为b nm,则He的半径为 nm。5.(1)1s2
10、2s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2ClPS(2)sp3V形(3)Fe(CO)511分子(4)正八面 Mg2+半径比 Ni2+小, MgO的晶格能比 NiO大解析 (1)钴元素是第27号元素,位于第四周期第族,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2;同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,P元素原子的3p轨道为半充满结构,第一电离能较高,高于S元素而低于Cl元素,故第一电离能大小顺序为ClPS。(2)SCl2中S原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化方式,该分子空间构型为V形。(3)CO作配体时可提供的电子数为2,Fe的价电子排布式是
11、3d64s2,一共有8个价电子,遵循18电子规则,则Fe与CO形成的配合物的化学式为Fe(CO)5。每个CO分子内含有1个键和2个键,而每个CO分子同时又通过1个配位键与Ni原子连接,所以键和键个数之比为11。Ni(CO)4的熔沸点较低,所以该物质是分子晶体。(4)由图可知,氧原子形成的正四面体空隙中不含镍原子,形成的正八面体空隙中含有一个镍原子,则该晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体空隙中。晶体结构相似时,离子半径越小离子键强度越高,Mg2+半径比Ni2+小,MgO的晶格能比NiO大,故熔点MgONiO。图中的“单分子层”可以如图画出一维重复单元:重复单元呈平行四边形,由相邻四个O原子中
12、心的连线组成,每个重复单元包含1个O原子和1个Ni原子,NiO相对分子质量为75。重复单元所占的平行四边形面积:S=2aa=2a2 m2,则1平方米上该晶体的质量为 g,即 g。6.(1)4配位键C(2)直线形spNOCONC(3)NCCN(4)64.5810-8解析 (1)铁为26号元素,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d中有4个未成对电子;K4Fe(CN)6中Fe2+与CN-的中心原子形成的化学键为配位键,提供孤电子对的成键原子是C。(2)KOCN中阴离子OCN-与CO2互为等电子体,结构相似,几何构型为直线形,中心原子的杂化轨道类型为sp杂化;同一
13、周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第A族、第A族元素的第一电离能大于相邻元素,O、C、N的第一电离能从大到小的顺序为NOC;一般元素的非金属性越强,电负性数值越大,电负性从大到小的顺序为ONC。(3) 氰分子为直线形,因C形成4个化学键、N形成3个化学键,则其结构式为NCCN。(4)KCN的晶胞中含CN-数目为12+1=4,含K+数目为8+6=4,晶体中K+周围紧邻的CN-数为6,即晶体中K+的配位数为6;紧邻的两个K+的距离为面对角线的一半=0.648 nm4.5810-8 cm;晶胞的体积为(0.64810-7)3 cm3,NA个晶胞的质量为4(39+12+14) g=(465
14、) g,则KCN晶体的密度为 gcm-3。7.(1)d(2)共价键和配位键(3)sp33.011024或5NA1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高(4)8(5)12解析 (1)钪为21号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,则钪元素位于周期表的d区,基态原子价电子排布图为。(3)在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为sp3;1个CH2CH2分子中含有5个键,故1 mol CH2CH2中含有的键数目为5NA;由于1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,所以常温下1,2-二
15、碘乙烷为液体而乙烷为气体。(4)在晶胞中,Y为镨原子,X为氧原子,可以看到氧原子在晶胞的内部,故此晶胞中应有8个氧原子。(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例,与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,这样的面有12个,所以铈原子的配位数为12。晶胞中铈原子位于顶点和面心,数目为8+6=4,该晶胞体积为a3,该晶胞的质量为 g,根据=可知,密度为 gcm-3。8.(1)空间运动状态9(2)4s1(3)ClSSe(4)共价键2N、Osp3sp2(5)-b10-10解析 (1)原子轨道是指电子在原子核外的空间运动状态,基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p
16、63s23p4,s轨道只有1个轨道、p轨道有3个轨道,所以其原子轨道数是9个。(2) 基态Cu原子中,核外电子占据的原子轨道为球形的最高能级的符号是4s,占据该能级的电子数为1。(3)Cl、S、Se在元素周期表中处于相邻的位置,Cl和S同周期、S和Se同主族,其第一电离能的大小顺序为ClSSe。(4)该有机化合物结构中含有的化学键类型是共价键、配位键;该有机物分子中Cu原子与3个N原子和1个O原子成键,根据N和O的原子结构及其成键情况,可以判断 1个该有机物分子中配位键的数目为2个,这些配位键中提供孤电子对的元素是N、O。该有机物分子中S原子有2个键和2对孤电子对,故S原子的杂化方式为sp3;带*N原子的杂化方式为sp2。(5)由Cu-Au合金的晶胞结构可知,其晶胞中Cu、Au原子分别位于晶胞的面心和顶点,所以晶胞中Cu、Au原子数分别为3和1。已知该合金的密度为d gcm-3,阿伏伽德罗常数的值为NA,若Au原子的半径为b pm(1 pm=10-10 cm),设Cu原子的半径为x pm,晶胞的边长为a pm,则2a2=(2x+2b)2,a=(x+b)。NA个晶胞的质量和体积分别为389 g和NA(x+b)10-10 cm3,所以d=,则铜原子的半径为 cm。
