2020版高考化学二轮复习题型十一物质结构与性质综合题课件
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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
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