届高考化学二轮复习测试专题十七物质结构与性质选考选修3的学生使用.docx
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届高考化学二轮复习测试专题十七物质结构与性质选考选修3的学生使用
2018届高考化学二轮复习测试专题含答案
专题突破练(十七) 物质结构与性质(选考选修3的学生使用)
1.(2017·江苏单科,21A)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3+基态核外电子排布式为__________。
(2)丙酮(
)分子中碳原子轨道的杂化类型是________,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________。
(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为________。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。
FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。
解析:
(1)Fe3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)丙酮分子中有两种碳原子,其中—CH3中碳原子为sp3杂化,
中碳原子为sp2杂化;单键均是σ键,一个双键中有一个σ键和一个π键,故1mol丙酮分子中含有9molσ键。
(3)依据同周期元素电负性变化规律可知,电负性:
C H (4)乙醇分子间存在氢键,使得乙醇沸点较高。 (5)由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型,利用均摊法可得晶胞中各原子个数Cu: 8× =1,Fe: 6× =3,N: 1,故化学式为Fe3CuN。 答案: (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2)sp2和sp3 9mol (3)H (4)乙醇分子间存在氢键 (5)Fe3CuN 2.(2017·广东茂名模拟,35)铁是一种重要的过渡元素,能形成多种物质,如做染料的普鲁士蓝化学式为KFe[Fe(CN)6]。 (1)Fe2+基态核外电子排布式为________________。 (2)在普鲁士蓝中,存在的化学键有离子键、______和______。 (3)一定条件下,CN-可氧化为OCN-。 OCN-中三种元素的电负性由大到小的顺序为________;碳原子采取sp杂化,1mol该物质中含有的π键数目为________。 (4)与CN-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。 (5)常温条件下,铁的晶体采用如下图所示的堆积方式,则这种堆积模型的配位数为________,如果铁的原子半径为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则此种铁单质的密度表达式为________g/cm3。 解析: (1)Fe原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。 (2)KFe[Fe(CN)6]属于离子化合物,是一种复盐,也是一种配合物,阳离子是K+、Fe3+,阴离子是配离子[Fe(CN)6]4-(其中Fe为+2价),其中K+、Fe3+和[Fe(CN)6]4-以离子键相结合,[Fe(CN)6]4-中Fe2+和CN-以配位键相结合,CN-内C和N以共价键相结合。 (3)OCN-中的C原子采取sp杂化,则其空间结构为直线形,结合OCN-与CO2是等电子体,可知OCN-的结构式是[O===C===N]-,则1molOCN-中含有的π键数目是2NA。 (5)图示的堆积方式是非密置层的体心立方堆积,所以配位数是8;铁的一个晶胞中有两个Fe原子,因此晶胞质量m= g,若铁的原子半径为acm,则晶胞边长为 cm,晶胞体积V=( )3cm3,所以铁单质的密度ρ= = g/cm3。 答案: (1)[Ar]3d6 (2)共价键 配位键 (3)O>N>C 2NA (4)CO或N2 (5)8 3.(2017·湖北黄冈联考)铜是人类最早发现的金属,也是人类广泛使用的一种金属。 铜及其化合物在工业、工程技术和工艺上有着广泛的应用。 (1)早期发现的天然准晶颗粒由Cu、Fe、Al三种金属组成。 Fe元素位于元素周期表的________区。 基态Al原子的L层电子排布图为____________。 (2)Cu2O为半导体材料,可由乙醛(CH3CHO)和新制氢氧化铜反应得到,同时可得到乙酸。 乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________,1mol乙酸分子中含有的σ键的数目为________。 (3)制作单晶硅太阳能电池片时,一般掺杂微量的铜、碳、硼、氮等。 一价铜离子的电子排布式为________。 碳、硼、氮元素的电负性由大到小的顺序是__________。 (用元素符号表示) (4)在配离子[Cu(NH3)4]2+中NH3的VSEPR模型为__________。 (5)铜银合金晶体具有面心立方最密堆积结构。 在晶胞中,Cu原子位于面心,Ag原子位于顶点,若该晶胞边长为rpm,则合金的密度为________g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。 解析: (2)乙醛的结构式为 ,甲基上的碳原子形式4个单键,采用的是sp3杂化,醛基上的碳原子形成了一个碳氧双键,采用的是sp2杂化;乙酸分子的结构式是 ,其中含有6个单键和1个双键,所以1mol乙酸分子中σ键的数目是7NA。 (4)NH3中N原子的σ键电子对数是3,孤电子对数是 (5-3)=1,所以价层电子对数是4,VSEPR模型为四面体形。 (5)铜银合金的一个晶胞中Cu原子个数为6× =3,Ag原子个数为8× =1,所以一个晶胞的质量是 g,一个晶胞的体积是(r×10-10)3cm3,所以合金的密度ρ= g·cm-3= g·cm-3。 答案: (1)d (2)sp3、sp2 7NA (3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) N>C>B (4)四面体形 (5) 4.(2017·山西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学LaiShengWang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作,首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。 B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。 (1)基态硼原子的外围电子排布式为________,碳60中碳原子杂化方式为________。 (2)构成碳60晶体的作用力是________。 (3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有________种。 (4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物,属于一种半导体材料。 磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。 BP晶胞中B采用面心立方堆积,P原子填入四面体空隙中。 ①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型: 三溴化硼________;三溴化磷________。 ②磷化硼晶体内微粒间的作用力有________。 ③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478pm)________。 解析: (1)碳60又叫足球烯,其分子中每个C原子与其他3个C原子相连,分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键,所以碳原子的杂化方式为sp2。 (2)碳60晶体属于分子晶体,所以微粒间作用力是范德华力。 (3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。 (4)①BBr3中B原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形;PBr3中P原子的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。 ②磷化硼的空间结构与金刚石类似,应属于原子晶体,B原子与P原子间通过共价键相结合,但B原子最外层只有3个电子,P原子最外层有5个电子,而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连,每个P原子也与4个B原子相连,这说明B原子和P原子间还存在一个配位键,其中P原子提供孤电子对,B原子提供空轨道。 ③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的 处,则硼原子和磷原子之间的最近距离= pm= pm≈207pm。 答案: (1)2s22p1 sp2 (2)范德华力 (3)6 (4)①平面正三角形 三角锥形 ②共价键、配位键 ③207pm或 pm 5.(2017·保定调研)A、B、C、D、E是元素周期表中五种常见元素,其原子序数依次增大。 详细信息见下表: ① A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代 ② B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一 ③ C的某一种单质是空气的主要成分之一 ④ D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态 ⑤ E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物 请回答下列问题: (1)D的价电子排布式可表示为________。 (2)BC 的空间构型为________________(用文字描述)。 (3)根据等电子原理,AC分子的结构式为________。 (4)1molAC2中σ键、π键数目之比为________。 (5)A、B、C的第一电离能由大到小排序为________。 (6)E为________堆积金属,已知E原子的半径为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则E晶体的密度是________g·cm-3。 (列出算式即可) (7)E晶胞结构如图所示,E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为________;E2S为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个S原子,其余S原子位于面心和顶点,则该晶胞中有________个E原子。 (8)将E单质的粉末加入NH3的浓溶液中,通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。 解析: 根据题意可推出A为C,B为N,C为O,D为Cr,E为Cu。 (1)Cr的价电子排布式为3d54s1。 (2)根据价层电子对互斥理论,中心N原子的孤电子对数为0,价层电子对数为3,所以NO 的空间构型为平面三角形。 (3)CO与N2互为等电子体,则CO的结构式为CO。 (4)1个CO2中含有2个σ键、2个π键。 (6)Cu原子的半径为acm,则晶胞边长为 cm,晶胞体积V=( cm)3,每个晶胞中含有4个铜原子,故晶体密度ρ= = = g·cm-3。 (7)根据题意,Cu2S晶胞中含有的S原子数为8× +6× +4=8,故该晶胞中含有的Cu原子数为16。 答案: (1)3d54s1 (2)平面三角形 (3)CO (4)1∶1 (5)N>O>C (6)面心立方 (7)12 16 (8)2Cu+8NH3·H2O+O2===2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O 6.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。 (1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为______。 (2)图乙中,1号C的杂化方式是________,该C与相邻C形成的键角__________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。 该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________。 解析: (1)石墨烯是层状结构,每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。 (2)图乙中1号碳形成了4个共价键,故其杂化方式为sp3;图甲中的键角为120°,而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似,其键角接近109.5°。 (3)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键。 (4)一个晶胞中M原子的个数为12× +9=12;一个晶胞中C60的个数为8× +6× =4,M与C60的个数比为3∶1,故该材料的化学式为M3C60。 答案: (1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60 7.(2017·江西红色七校联考)X、Y、Z、W、Q五种元素的原子序数依次增大,X、Y、Z、W属于短周期元素。 已知X位于周期表的s区,其原子中电子层数和未成对电子数相同;Y原子核外有三个能级,且每个能级上容纳的电子数相同;W原子最外层电子数是次外层电子数的3倍;Q元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子。 回答下列问题: (1)仅由X与W组成的含18个电子的分子的结构式为______。 (2)Y、Z、W中第一电离能最大的是________(填元素符号),Q的基态原子核外电子排布式为________。 (3)YW 离子的空间构型是________,其中心原子的杂化轨道类型是________。 (4)已知由Q、Z、W三种元素按照1∶3∶9的原子个数比可形成某离子化合物,常温下测得该离子化合物的水溶液pH=2,则该溶液中由水电离产生的c(H+)为________。 (5)Y的一种单质相对分子质量为720,分子构型为一个32面体(其中有12个五元环,20个六元环)(如图1)。 则1个这种单质分子中所含π键的数目为________。 (6)Q元素的单质在形成晶体时,其晶胞如图2所示。 则Q原子的配位数为________,若Q的原子半径为acm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该单质的密度为________g/cm3(不必化简)。 答案: (1)H—O—O—H (2)N 1s22s22p63s23p64s2 (3)平面三角形 sp2杂化 (4)0.01mol/L (5)30 (6)8 8.(2017·福建福州质检)锌是人体必需的微量元素,明朝《天工开物》中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。 回答下列问题: (1)基态Zn原子的价电子排布式为________,在周期表中位置为________。 (2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。 ①组成[Zn(NH3)4]SO4的元素中,除H外其他元素的第一电离能由大到小排序为____________。 ②在[Zn(NH3)4]SO4溶液中滴加NaOH溶液,未出现浑浊,其原因是________________________________________________________________________。 ③已知[Zn(NH3)4]2+空间构型与SO 相同,则在 [Zn(NH3)4]2+中Zn2+的杂化类型为__________杂化。 ④以下作用力在[Zn(NH3)4]SO4晶体中存在的有________。 A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键D.配位键 E.范德华力F.金属键 (3)ZnS晶胞结构如图(已知a为硫离子,b为锌离子)所示,ZnS晶体熔点约为1700℃。 ①已知晶体密度为ρg·cm-3,NA为阿伏加德罗常数的值。 则1个ZnS晶胞的体积为________cm3。 ②ZnO与ZnS结构相似,熔点为1975℃,熔点较高的原因是________________。 答案: (1)3d104s2 第四周期ⅡB族 (2)①N>O>S>Zn ②[Zn(NH3)4]2+难以电离,溶液中Zn2+浓度很小,无法产生沉淀 ③sp3 ④ABD (3)① ②O2-的半径比S2-的小,ZnO晶体的晶格能较大 9.(2017·山东济宁模拟)铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。 请回答下列问题: (1)画出基态Cu原子的价电子排布图__________; (2)已知高温下Cu2O比CuO稳定,从核外电子排布角度解释高温下Cu2O更稳定的原因: ________________。 (3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________,配体中提供孤对电子的原子是________。 C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。 (4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示,则晶体铜原子的堆积方式为__________。 (5)M原子的价电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。 ①该晶体的化学式为__________。 ②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0,则铜与M形成的化合物属于________化合物(填“离子”或“共价”)。 ③已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为体对角线的1/4,则该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为________pm(写出计算式)。 (4)铜原子的堆积方式是密置层堆积,三层一重复,即ABC型,所以属于面心立方最密堆积。 (5)①M是Cl元素。 Cu与Cl形成的化合物晶胞中Cu的个数是4,Cl的个数是8× +6× =4,因此该晶体的化学式是CuCl。 ②Cu和Cl的电负性差值是3.0-1.9=1.1<1.7,因此CuCl属于共价化合物。 ③设Cu原子和M原子之间的最短距离为xpm,晶胞的边长为acm,则4x·10-10= a,a= ,每个晶胞中含有4个“CuCl”,根据ρ= = ,x= ×1010。 答案: (1) (2)亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态 (3)sp2、sp3 N N>O>C (4)面心立方最密堆积 (5)①CuCl ②共价 ③ ×1010
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- 高考 化学 二轮 复习 测试 专题 十七 物质 结构 性质 选修 学生 使用