1、题型十一 物质结构与性质综合题,-2-,高考命题规律,-3-,高考真题体验,典题演练提能,给定物质或元素,直接回答问题 1.(2019全国,35)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题: (1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。 (2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为 。 (3)比较离子半径:F- (填“大于”“等于”或“小于”)O2-。,-4-,高考真题体验,典题演练提能,(4)一
2、种四方结构的超导化合物的晶胞如 图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位 置如图2所示。 图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位 置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该 化合物的化学式表示为 ;通 过测定密度和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们的关系表达式:= gcm-3。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为 ,则原子2和3的坐标分别为 、 。,-5-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (2)4s 4f5 (3)小于,-6-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)因为N与A
3、s位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的立体结构为三角锥形,则AsH3分子的立体结构也为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点高。 (2)铁的电子排布式为Ar3d64s2,故Fe首先失去最外层4s能级上的电子成为Fe2+;根据Sm的价电子排布式4f66s2可知,由Sm生成Sm3+,要失去最外层6s能级上的2个电子和4f能级上的1个电子。 (3)由于F-与O2-的核外电子排布一样,核电荷数越大,离子半径反而越小,故离子半径F-小于O2-;,-7-,高考真题体验,典题演练提能,-8-,高考真题体验,典题演练提能,2.(2019全国,35)磷酸亚铁锂
4、(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题: (1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。 (2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 ,其中Fe的配位数为 。,-9-,高考真题体验,典题演练提能,(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。,-10-,高考真题体验,典题演练提能,(5)NH4H2P
5、O4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示: 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 (用n代表P原子数)。,-11-,高考真题体验,典题演练提能,(3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp3 (5)(PnO3n+1)(n+2)- 解析:(1)根据“对角线规则”可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。,-12-,高考真题体验,典题演练提能,(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体
6、。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。,-13-,高考真题体验,典题演练提能,-14-,高考真题体验,典题演练提能,3.(2019全国,35)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题: (1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。,-15-,高考真题体验,典题演练提能,(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、
7、碳的杂化类型分别是 、 。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是 ,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。 (3)一些氧化物的熔点如下表所示: 解释表中氧化物之间熔点差异的原因 。,-16-,高考真题体验,典题演练提能,(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x= pm,Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是 gcm-3(列出计算表达式)。,-
8、17-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)A (2)sp3 sp3 乙二胺分子中的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+ (3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O;分子间作用力(相对分子质量)P4O6SO2,-18-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)A、B、C、D四个选项分别表示的是基态的Mg+、基态的镁原子、激发态的镁原子和激发态的Mg+,因第二电离能要大于第一电离能,且处于基态的原子(或离子)比处于激发态的原子(或离子)稳定,所以A项正确。 (2)乙二胺中N和C的价电子对数均为4,因此N、C的杂化类型均为sp3。乙二胺分子中
9、的氮原子上有孤电子对,Mg2+、Cu2+有空轨道,易形成配位键;因此乙二胺能与Mg2+、Cu2+形成稳定环状离子。由于离子半径r(Cu2+)r(Mg2+),且Cu2+含有的空轨道数比Mg2+多,所以Cu2+与乙二胺形成的化合物的稳定性高于Mg2+与乙二胺形成的化合物的稳定性。,-19-,高考真题体验,典题演练提能,(3)离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点;Li2O和MgO为离子晶体,晶格能MgOLi2O;P4O6、SO2为分子晶体,分子间作用力P4O6SO2,所以熔点由高到低的顺序为MgO、Li2O、P4O6、SO2。,-20-,高考真题体验,典题演练提能,4.(2018全国,35)Li是最
10、轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题: (1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。 (2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H+),原因是 。,(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 。LiAlH4中,存在 (填标号)。 A.离子键 B.键 C.键 D.氢键,-21-,高考真题体验,典题演练提能,(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。,可知,Li原子的第一电离能为 k
11、Jmol-1,O=O键键能为 kJmol-1,Li2O晶格能为 kJmol-1。 (5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为 gcm-3(列出计算式)。,-22-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)D C (2)Li+核电荷数较大 (3)正四面体 sp3 AB (4)520 498 2 908,解析:(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C
12、中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的能量最高。 (2)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H- 。,-23-,高考真题体验,典题演练提能,(3)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的空间构型是正四面体,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和键。 (4)根据循环图中数据可知,Li原子的第一电离能是520 kJmol-1,O=O键的键能是2492 kJmol-1=498 kJmol-1,Li2O的晶格能是2 908 kJmol-1。,-24-,高考真题体验,典题演练提能,5.(2018全国,35)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示
13、: 回答下列问题: (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2,SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。,-25-,高考真题体验,典题演练提能,(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。,(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 。 (5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示,晶胞边长为a nm、FeS2相对
14、式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 gcm-3;晶胞中Fe2+位于 所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。,-26-,高考真题体验,典题演练提能,(2)H2S、SO2、SO3中心原子价层电子对数分别为4、3、3,故H2S分子的中心原子价层电子对数不同于SO2、SO3。 (3)S8分子的相对分子质量比SO2大,分子间范德华力强,故其熔、沸点比SO2高很多。,-27-,高考真题体验,典题演练提能,(4)气态三氧化硫中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,故其分子的立体构型为平面三角形,共价键有键和键两种类型;根据图(b)所示,固态三氧化硫每个硫原子与四个氧原
15、子形成4个键,故S原子的杂化轨道类型为sp3。,-28-,高考真题体验,典题演练提能,6.(2018全国,35)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题: (1)Zn原子核外电子排布式为 。 (2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填“大于”或“小于”),原因是 。 (3)ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是 ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。,-29-,高考真题体验,典题演练提能,(4)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可
16、用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为 ,C原子的杂化形式为 。 (5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 gcm-3(列出计算式)。,-30-,高考真题体验,典题演练提能,答案:Ar3d104s2 (2)大于 Zn的3d能级与4s能级为全满稳定结构,较难失电子 (3)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (4)平面三角形 sp2,-31-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(3)由ZnF2的熔点较高可知ZnF2是离子
17、晶体,化学键类型是离子键;根据相似相溶原理,由ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的溶解性可知,这三种物质为分子晶体,化学键以共价键为主、极性较小。,-32-,高考真题体验,典题演练提能,7.(2017全国,35)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)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5 (2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等
18、都比金属Cr低,原因是 。 (3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为 , 中心原子的杂化形式为 。,-33-,高考真题体验,典题演练提能,(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。 (5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。,-34-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)A (2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)V形 sp3
19、 (4)0.315 12 (5)体心 棱心 解析:(1)紫色光波长范围是400430 nm,故选A。 (2)K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,故核外电子占据的最高能层是第4层,符号是N,占据该能层电子的能级为4s,电子云轮廓图为球形。K的价层电子排布为4s1,Cr的价层电子排布为3d54s1,K的价层电子数较少;K的原子半径较Cr的大,故K的金属键较Cr的弱,熔、沸点较Cr的低。 (3) 的价层电子对数为4,孤电子对数为2,故中心原子为sp3杂化, 的几何构型为V形。,-35-,高考真题体验,典题演练提能,-36-,高考真题体验,典题演练提能,8.(2017全国,3
20、5)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题: (1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。 (2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是 ;氮元素的E1呈现异常的原因是 。,-37-,高考真题体验,典题演练提能,(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。 从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为 ,不同之处为 。(填标号) A.中心原子的
21、杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型,(4)R的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。,-38-,高考真题体验,典题演练提能,-39-,高考真题体验,典题演练提能,(2)根据图(a)可知,同周期从左到右,元素的原子半径逐渐减小,元素非金属性增强,得到电子能力增强,因此同周期从左到右元素的第一电子亲和能(E1)增大;N原子的2p能级处于半充满状态,原子结构相对稳定,故氮元素的E1呈现异常。,-40-,高考真题体验,典题演练提能,-41-,高考真题体
22、验,典题演练提能,9.(2017全国,35)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 = CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题: (1)Co基态原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中,第一电离能较大的是 ,基态原子核外未成对电子数较多的是 。 (2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。 (3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是 。 (4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了键外,还存在 。,-42-,高考真题体验,典题演练提能
23、,(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。,-43-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2 O Mn (2)sp sp3 (3)H2OCH3OHCO2H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大 (4)离子和键( 键) (5)0.148 0.076 解
24、析:(1)Co是27号元素,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。一般元素的非金属性越强,第一电离能越大,金属性越强,第一电离能越小,故第一电离能OMn。氧原子价电子排布式为2s22p4,其核外未成对电子数是2,锰原子价电子排布式为3d54s2,其核外未成对电子数是5,故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。,-44-,高考真题体验,典题演练提能,(2)CO2和CH3OH中的中心原子碳原子的价层电子对数分别是2和4,故碳原子的杂化方式分别为sp和sp3。 (3)四种物质固态时均为分子晶体,H2O、CH3OH都可以形成分子间氢键,一个水分子中两个H都
25、可以参与形成氢键,而一个甲醇分子中只有羟基上的H可用于形成氢键,所以水的沸点高于甲醇。CO2的相对分子质量大于H2的,所以CO2分子间范德华力大于H2分子间的,则沸点CO2高于H2,故沸点H2OCH3OHCO2H2。 (4)硝酸锰是离子化合物,一定存在离子键。 中氮原子与3个氧原子形成3个键,氮原子剩余的2个价电子、3个氧原子各自的1个价电子及得到的1个电子形成4原子6电子的大键。,-45-,高考真题体验,典题演练提能,-46-,高考真题体验,典题演练提能,10.(2016全国,37)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题: (1)基态Ge原子的核外电子排布式为
26、Ar ,有 个未成对电子。 (2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是 。 (3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 。,-47-,高考真题体验,典题演练提能,(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 。 (5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力是 。 (6)晶胞有两个基本要素: 原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对 位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参 数A为(0,0,0);B
27、为 。则D原子 的坐标参数为 。 晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为 gcm-3(列出计算式即可)。,-48-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)3d104s24p2 2 (2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (4)OGeZn (5)sp3 共价键,-49-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)Ge是第四周期A族元素,是32号元素,电子排布式为Ar
28、3d104s24p2,2个4p电子分别位于2个不同轨道上,有2个未成对电子。 (2)Ge的原子半径比C大,原子间形成单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成“肩并肩”重叠方式的键。 (3)锗卤化物均为分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。 (4)元素的非金属性越强,吸引电子能力就越强,则电负性越强,电负性由大到小的顺序为OGeZn。 (5)金刚石中C为sp3杂化,C与C之间为非极性共价键,Ge单晶与金刚石结构相似,杂化方式与存在的作用力也与金刚石一样。,-50-,高考真题体验,典题演练提能,-51-,高考真题体验,典题演练
29、提能,11.(2016全国,37)东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题: (1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。 (2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。 Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是 。 在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为 ,提供孤电子对的成键原子是 。 氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 ;氨是 分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为 。,-52-,高考真题体验,典题演练提能,(
30、3)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJmol-1、INi=1 753 kJmo l-1,ICuINi的原因是 。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。 若合金的密度为d gcm-3,晶胞参数a= nm。,-53-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 2 (2)正四面体 配位键 N 高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 (3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子,-54-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1
31、)镍为28号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2,3d能级上的电子排布图(或轨道 Ni(NH3)62+为一种配离子,Ni2+与NH3之间以配位键成键,NH3中的N原子提供孤电子对。 NH3分子间存在氢键,而PH3分子间只存在范德华力,氢键的强度大于范德华力,故氨的沸点高于PH3。氨分子为三角锥形分子,为极性分子,中心原子N原子采用sp3杂化。,-55-,高考真题体验,典题演练提能,(3)金属晶体中金属阳离子和自由电子以金属键结合。Ni、Cu的外围电子排布式分别为3d84s2、3d104s1,二者的第二电离能是:Cu失去的是全充满的3d10上
32、的1个电子,而镍失去的是4s1上的1个电子。,-56-,高考真题体验,典题演练提能,12.(2016全国,37)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题: (1)写出基态As原子的核外电子排布式 。 (2)根据元素周期律,原子半径Ga As,第一电离能Ga As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立体构型为 ,其中As的杂化轨道类型为 。 (4)GaF3的熔点高于1 000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是 。,-57-,高考真题体验,典题演练提能,(5)GaAs的熔点为1 238 ,密度为 gcm-3,其晶胞结构如图所
33、示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。,-58-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3 (2)大于 小于 (3)三角锥形 sp3 (4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体,解析:(1)As的原子序数是33,则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。 (2
34、)Ga和As位于同一周期,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径GaAs;由于As的4p能级处于半充满状态,稳定性强,因此第一电离能GaAs。 (3)AsCl3分子中As原子杂化轨道类型为sp3杂化,三个sp3杂化轨道分别与三个氯原子成键,还有一个sp3杂化轨道上有一对孤电子对,故AsCl3分子的立体构型为三角锥形。,-59-,高考真题体验,典题演练提能,(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体,离子晶体的熔点一般高于分子晶体。 (5)GaAs熔点1 238 ,熔点较高,因此为原子晶体,Ga与As以共价键键合。由晶胞结构可知晶胞中Ga和As的个数均为4,晶胞的体,-60-,高
35、考真题体验,典题演练提能,13.(2015全国,37)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题: (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中,核外存在 对自旋相反的电子。 (2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。 (3)CS2分子中,共价键的类型有 ,C原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。 (4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。,-61-,高考真题体验,典题演练提能,(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石
36、的晶体结构如图所示: 在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。 在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。,-62-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)电子云 2 (2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构 (3)键和键 sp CO2、SCN-(或COS等) (4)分子 (5)3 2 12 4,-63-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)核外电子出现的概率密度可以用电子云表示;根据14C的核外电子排布式1s22s22p2,可知1s22s2上存在两对自旋相反的电子。
37、(2)碳原子核外最外层有4个电子且原子半径较小,不容易得失电子,易形成共价键。 (3)S=C=S中,存在键和键;分子是直线形,碳原子采用sp杂化。 (4)Fe(CO)5熔沸点低,属于分子晶体。 (5)在石墨烯晶体中每个C原子连接3个六元环;并且每个C原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子为6 =2。 在金刚石晶体中,每个C原子连接12个六元环;每个六元环中最多有4个C原子共面。,-64-,高考真题体验,典题演练提能,1.(2019江苏常州模拟)盐酸氯丙嗪是一种多巴胺受体的阻断剂,临床有多种用途。化合物是盐酸氯丙嗪制备的原料,可由化合物和在铜作催化剂条件下反应制得。,-65-,高考真题体
38、验,典题演练提能,(1)Cu原子基态核外电子排布式为 。 (2)1 mol化合物分子中含有键的物质的量为 。 (3)一个化合物分子中sp3方式杂化的原子数目是 。 (4)向Cu(NH3)4SO4溶液中通入SO2至微酸性,有白色沉淀生成。分析表明该白色沉淀中Cu、S、N的物质的量之比为111,沉淀中有一种三角锥形的阴离子和一种正四面体形的阳离子。 Cu(NH3)4SO4中存在的化学键类型有 (填字母)。 A.共价键 B.氢键 C.离子键 D.配位键 E.分子间作用力 上述白色沉淀的化学式为 。,-66-,高考真题体验,典题演练提能,(5)铜的氢化物的晶体结构如图所示,写出此氢化物在氯气中燃烧的化
39、学方程式: 。,-67-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (2)14 mol (3)2 (4)ACD NH4CuSO3 (5)2CuH+3Cl2 = 2CuCl2+2HCl,-68-,高考真题体验,典题演练提能,解析:(1)Cu原子基态核外电子排布符合洪特规则特例,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。 (2)苯环上的碳碳键、碳氢键及NH键都是键,1 mol化合物分子中含有键的物质的量为14 mol。 (3)化合物分子中,氮原子和羧基中羟基氧的价层电子对都是4对,它们都采
40、用sp3杂化方式成键。 (5)铜的氢化物的晶胞中Cu和H原子各有4个,其化学式为CuH,它在氯气中燃烧的化学方程式2CuH+3Cl2 = 2CuCl2+2HCl。,-69-,高考真题体验,典题演练提能,2.(2019山西运城模拟)根据周期表中元素原子结构和性质回答下列问题: (1)C原子价层电子的电子排布图为 ,基态As原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)已知等电子体具有相似的结构和化学键特征, 与元素N的单质互为等电子体,则 的电子式为 。 (3)NH3能与众多过渡元素离子形成配合物,向CuSO4溶液中加入过量氨水,得到深蓝色溶液,向其中加入乙醇析出深蓝色晶体,加入乙
41、醇的作用 ,该晶体的化学式为 。,-70-,高考真题体验,典题演练提能,(4)如图EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为 。分子中的大键可用符号 表示,其中n代表参与形成大键的原子数,m代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为 ),则EMIM+离子中的大键应表示为 。 (5)NiO晶体结构与NaCl相似,晶胞中Ni2+位置在顶点和面心,则晶胞中O2-位置在 ,已知晶体密度为d gcm-3,Ni2+半径为x pm,O2-半径为y pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为 (列出化简后的计算式)。,-71-,高考真题体验,典题演练提能,-72-,高考真题体验,典题演
42、练提能,(3)乙醇分子的极性比水小,Cu(NH3)4SO4在乙醇中的溶解度比在水中小,深蓝色的晶体为Cu(NH3)4SO4H2O,所以乙醇的作用是减小溶剂极性,降低晶体溶解度。 (4)EMIM+离子中,碳原子价层电子对个数有3、4两种,根据价层电子对互斥理论判断,C原子杂化类型为sp2、sp3;EMIM+离子中的大键由5个原子提供6个电子形成,所以大键应表示为 。,-73-,高考真题体验,典题演练提能,-74-,高考真题体验,典题演练提能,3.(2019辽宁葫芦岛一模)铁和钴是两种重要的过渡元素。 (1)钴位于元素周期表第四周期族,其基态原子中未成对电子个数为 。 (2)基态Fe3+的核外电子
43、排布式: (3)铁氧体是一种磁性材料,工业上制备铁氧体常采用水解法,制备时常加入尿素CO(NH2)2、醋酸钠等碱性物质。尿素分子中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是 ,分子中键与键的数目之比为 。醋酸钠中碳原子的杂化类型为 。 (4)铁氧体也可利用沉淀法制备,制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱,已知氨(NH3)熔点:-77.8 ,沸点:-33.5 ;联氨(N2H4)熔点:2 ,沸点:113.5 。解释其熔、沸点出现差异的主要原因: 。,-75-,高考真题体验,典题演练提能,(5)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数为6,为确定钴的配合物的结构,
44、现对两种配合物进行如下实验:在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,则第一种配合物的配体为 ;在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。则第二种配合物的配体为 。,(6)奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙 固溶体,无磁性,其晶胞为面心立方结构,如右 图所示,则该物质的化学式为 。若晶体 密度为d gcm-3,则晶胞中最近的两个铁原子 的距离为 pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出简化后的计算式即可)。,-76-,高考真题体验,典题演练提能,答案:(1)3 (2)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5) (3)ONCH 71 sp2、sp3 (4)联氨分子间
45、形成氢键的数目多于氨分子间形成的氢键数目,解析:(1)钴是27号元素,位于元素周期表第四周期族,其基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d74s2,则在3d能级的原子轨道中有3个未成对电子。 (2)因Fe原子序数为26,位于第四周期族,其基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,则基态Fe3+的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)。,-77-,高考真题体验,典题演练提能,(3)同一周期从左到右,元素的电负性依次增大,同一主族元素从上到下元素电负性逐渐减小,则C、N、H、O的电负性由大到小的顺序 子内共有7个键与1个键,键
46、与键的个数比为71;醋酸分子中甲基碳原子为sp3杂化,羧基碳原子为sp2杂化,故其杂化类型为sp2、sp3。 (4)N2H4与NH3相比,其分子间的氢键数目较氨分子形成的氢键数目多,则N2H4熔、沸点会相对升高。,-78-,高考真题体验,典题演练提能,(5)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数为6。在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀,白色沉淀是硫酸银,说明第一种配合物配体不是硫酸根,硫酸根是外界离子,而溴离子是内界的配体,故第一种配合物的配体为NH3、Br-;在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀,沉淀为溴化银,则配体不是Br-,故第二种配合
47、物的配体为NH3、 。,-79-,高考真题体验,典题演练提能,-80-,高考真题体验,典题演练提能,4.(2019湖南、湖北八市十二校二模)铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。请回答以下问题: (1)超细铜粉可用作导电材料、催化剂等,其制备方法如下: NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为 。N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为 (填元素符号)。,-81-,高考真题体验,典题演练提能,向CuSO4溶液中加入过量氨水,可生成Cu(NH3)4SO4,下列说法正确的是 。 A.氨气极易溶于水,原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故 B.NH3和H2O分子空间构型不同,氨气分子的键角小于水分子的键角 C.Cu(NH3)4SO4溶液中加入乙醇,会析出深蓝色的晶体 (2)铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧(与SO2互为等电子体)。根据等电子原理,O3分子的空间构型为 。,-82-,高考真题体验,典题演练提能,(3)氯与不同价态的铜可生成两种化合物,其阴离子均为无限长链结构(如图所示),a位置上Cl原子(含有一个配位键)的杂化轨道类型为 。 (4)如图是金属Ca和D所形成的某种合
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