高考化學(xué)三輪沖刺復(fù)習(xí)題型五　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)針對(duì)訓(xùn)練 (含解析)

[專(zhuān)題針對(duì)訓(xùn)練]1．(經(jīng)典題)ⅠA、ⅦA族元素及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)鈉原子的核外電子排布式為_(kāi)__________________________；ⅠA族元素的基態(tài)原子的價(jià)電子的電子云輪廓圖的形狀為_(kāi)___________。(2)與H2F＋互為等電子體的分子是____________(填一種即可)。H2分子中原子軌道的重疊方式是________(填字母)。A．s-s B．s-pC．p-p(3)OF2和O2F都是氧元素的氟化物，其中，OF2分子中氧原子的雜化類(lèi)型是________；氯的某含氧酸的分子式為HClOx，其對(duì)應(yīng)的含氧酸根離子的立體構(gòu)型是三角錐形，則x＝________。(4)堿金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)隨原子序數(shù)增大而降低，原因是_________________________；而鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)隨原子序數(shù)增大而升高，原因是_______________________。(5)金屬鈉、鉀的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中金屬原子的堆積模式為_(kāi)_______。(6)氯化鈉的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示(白球代表Cl－，黑球代表Na＋)，圖3是氯化鈉的晶胞截面圖。已知NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，氯化鈉晶體的密度為dg·cm－3。①氯化鈉晶胞中Cl－的配位數(shù)為_(kāi)_______。②Na＋半徑為_(kāi)___________pm(只列出計(jì)算式即可)。解析：(1)基態(tài)鈉原子的電子排布式為1s22s22p63s1或[Ne]3s1。ⅠA族元素的價(jià)電子排布式為ns1，s軌道的電子云輪廓圖的形狀為球形。(2)與H2F＋互為等電子體的分子有H2O、H2S、H2Se、H2Te?；鶓B(tài)氫原子只在1s軌道上有電子，H2分子中的兩個(gè)氫原子成鍵時(shí)，兩個(gè)s軌道“頭碰頭”重疊，故選A。(3)OF2中氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，氧原子的雜化類(lèi)型是sp3。氯的含氧酸根離子中，ClOeq\o\al(－,3)的立體構(gòu)型為三角錐形，其對(duì)應(yīng)的含氧酸為HClO3，故x＝3。(4)分析熔、沸點(diǎn)的高低，要從粒子之間的作用力角度切入。堿金屬單質(zhì)是金屬晶體，隨著原子序數(shù)增大，原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱，單質(zhì)的熔點(diǎn)依次降低；鹵素單質(zhì)是分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)相似，隨著原子序數(shù)增大，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增強(qiáng)，單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高。(5)鈉、鉀晶胞為體心立方堆積，體對(duì)角線上的三個(gè)原子相切。(6)①氯化鈉晶胞中氯離子、鈉離子的配位數(shù)都是6。②思路：先由晶胞結(jié)構(gòu)和晶體的密度求出晶胞的邊長(zhǎng)，再由晶胞截面圖中對(duì)角線上三個(gè)氯離子相切求出氯離子半徑，最后根據(jù)棱上兩個(gè)氯離子和一個(gè)鈉離子相切求出鈉離子半徑。1個(gè)晶胞中含4個(gè)NaCl，設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為a，則晶體的密度d＝eq\f(4×58.5,NAa3)g·cm－3，a＝eq\r(3,\f(234,dNA))cm，而氯離子半徑r(Cl－)＝eq\f(\r(2),4)a，鈉離子的半徑r(Na＋)＝(eq\r(2)－1)r(Cl－)＝eq\f(2－\r(2),4)a＝eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(234,dNA))cm＝eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(234,dNA))×1010pm。答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)球形(2)H2O(或H2S、H2Se、H2Te)A(3)sp33(4)堿金屬單質(zhì)是金屬晶體，隨著原子序數(shù)增大，原子半徑依次增大，金屬鍵依次減弱鹵素單質(zhì)是分子晶體，組成和結(jié)構(gòu)相似，隨著原子序數(shù)增大，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增強(qiáng)(5)體心立方堆積(6)①6②eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(234,dNA))×10102．文藝復(fù)興時(shí)期，群青顏料曾用在許多著名的油畫(huà)上，當(dāng)時(shí)群青顏料是由貴重的青金石研磨并制成的。青金石指堿性鋁硅酸鹽礦物，其中含鈉、鋁、硅、硫、氯、氧等元素。(1)硅元素基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為_(kāi)___________。(2)第四周期中，與鋁未成對(duì)電子數(shù)相同的金屬元素有________種。(3)Na＋和Ne互為等電子體，電離能I2(Na)________I1(Ne)(填“>”或“<”)。(4)①已知氯有多種含氧酸，其電離平衡常數(shù)如下：化學(xué)式HClO4HClO3HClO2HClOKa1×10101×1011×10－24×10－8HClO4的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_________，HClO3中Cl的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)_______，HClO2中含有的共價(jià)鍵類(lèi)型為_(kāi)_______。以上幾種含氧酸的酸性強(qiáng)弱不同，其原因?yàn)開(kāi)_____________。②氫鹵酸(HX)的電離過(guò)程如圖。ΔH1和ΔH2的遞變規(guī)律都是HF>HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特別大的原因?yàn)開(kāi)_______________，影響ΔH2遞變的因素為_(kāi)______________。(5)鋁單質(zhì)為面心立方晶體，晶胞參數(shù)a＝qnm，鋁的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1，原子半徑為rpm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。則鋁單質(zhì)的密度為_(kāi)_______________g·cm－3(列式即可，下同)，鋁晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_(kāi)_______________。解析：(1)硅元素為14號(hào)元素，位于元素周期表第三周期ⅣA族，故硅原子的價(jià)電子排布圖為。(2)Al的核外電子中未成對(duì)電子數(shù)為1，第四周期中原子的核外電子排布中未成對(duì)電子數(shù)為1的有K—[Ar]4s1，Sc—[Ar]3d14s2，Cu—[Ar]3d104s1，Ga—[Ar]3d104s24p1，Br—[Ar]3d104s24p5，其中金屬元素有4種。(3)Na＋和Ne的電子層結(jié)構(gòu)相同，均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Na的核電荷數(shù)為11，大于Ne的核電荷數(shù)，因此原子核對(duì)最外層電子的吸引力Na大于Ne，所以電離能I2(Na)大于I1(Ne)。(4)①根據(jù)含氧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，HClO4的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為；ClOeq\o\al(－,3)中Cl的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3＋eq\f(7＋1－2×3,2)＝4，故其雜化軌道類(lèi)型為sp3雜化；HClO2的結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl=O，共價(jià)鍵類(lèi)型為極性共價(jià)鍵(或σ鍵和π鍵)；氯的含氧酸中非羥基氧原子數(shù)目越多，中心氯原子價(jià)態(tài)越高，正電性越高，導(dǎo)致Cl—O—H中O的電子更向Cl偏移，越易電離出H＋，酸性越強(qiáng)，故酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。②ΔH1表示溶液中的鹵化氫汽化：HX(aq)→HX(g)吸收能量；汽化需要克服分子間作用力，由于氟化氫分子間有氫鍵，所以分子間作用力大，熔、沸點(diǎn)高，汽化所吸收的能量高，ΔH1特別大；ΔH2表示鹵化氫分解成原子，HX(g)→H(g)＋X(g)是破壞共價(jià)鍵的過(guò)程，ΔH2遞變的原因：從F到I原子半徑越大，鍵能越小，越容易分解，ΔH2越小。(5)Al是面心立方晶胞，平均占有的Al的數(shù)目為4，根據(jù)密度公式：ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4M,NA×q3×10－21)g·cm－3，原子總體積為4個(gè)球體的體積，占晶胞體積百分率＝eq\f(原子總體積,晶胞體積)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,q3×109)×100%。答案：(1)(2)4(3)>(4)①sp3極性共價(jià)鍵(或σ鍵和π鍵)氯的含氧酸中非羥基氧原子數(shù)目越多，中心氯原子價(jià)態(tài)越高，正電性越高，導(dǎo)致Cl—O—H中的O電子更向Cl偏移，越易電離出H＋②HF的水溶液中存在氫鍵原子半徑(或鍵長(zhǎng)或鍵能)(5)eq\f(4M,NA×q3×10－21)eq\f(4×\f(4,3)πr3,q3×109)×100%3．(最新預(yù)測(cè))南京工業(yè)大學(xué)某研究團(tuán)隊(duì)最近在《NatureCommunications》刊文介紹了他們開(kāi)發(fā)的一種新型催化劑——反鈣鈦礦基非貴金屬催化劑，這種價(jià)廉的新型催化劑結(jié)合了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的靈活性和過(guò)渡金屬氮(碳)化合物的高導(dǎo)電性、優(yōu)異電催化性等優(yōu)點(diǎn)，理論上來(lái)說(shuō)是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ奈鲅醴磻?yīng)電催化劑。回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)氮原子核外未成對(duì)電子數(shù)為_(kāi)_______?；鶓B(tài)碳原子核外電子云有________個(gè)伸展方向。(2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相鄰的三種元素，第一電離能最大的元素和最小的元素組成一種只含極性鍵的化合物M，M分子的立體構(gòu)型是________，中心原子的雜化類(lèi)型是________。(3)CN－能與多種金屬離子形成配合物。例如，工業(yè)冶煉金的原理：2[Au(CN)2]－＋Zn=2Au＋[Zn(CN)4]2－。與CN－互為等電子體的分子有________(填分子式，任填兩種)，1mol[Zn(CN)4]2－含________molσ鍵。(4)鈦酸鈣的晶胞如圖1所示。鈦酸鈣的化學(xué)式為_(kāi)_______；1個(gè)鈦離子與________個(gè)氧離子等距離且最近，這些氧離子可構(gòu)成正八面體，鈦離子位于該正八面體的體心。已知鈦酸鈣的晶胞參數(shù)為anm，則該正八面體的邊長(zhǎng)為_(kāi)_______pm。(5)在周期表中，鋇位于第六周期ⅡA族。鈦酸鋇、鈦酸鈣的熔點(diǎn)分別為1625℃、1975℃，二者熔點(diǎn)差異的原因?yàn)開(kāi)____________________________________________。(6)Fe和N可組成一種過(guò)渡金屬氮化物，其晶胞如圖2所示。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為xcm，高為ycm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞的密度為_(kāi)_______________g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。解析：(1)基態(tài)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3，有3個(gè)未成對(duì)電子?；鶓B(tài)碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2，s能級(jí)上電子云只有1個(gè)伸展方向，2p能級(jí)上只填充了2個(gè)電子，所以有2個(gè)伸展方向，故共有3個(gè)伸展方向。(2)第一電離能：F>N>O，OF2只含極性鍵，O2F2含極性鍵和非極性鍵。OF2分子的立體構(gòu)型為V形，O的雜化類(lèi)型為sp3。(3)CN－的結(jié)構(gòu)式為[C≡N]－，1個(gè)CN－含σ鍵的個(gè)數(shù)為1，1個(gè)CN－與Zn2＋形成1個(gè)配位鍵(也是σ鍵)，故1mol[Zn(CN)4]2－含8molσ鍵。(4)鈦酸鈣的化學(xué)式為CaTiO3。1個(gè)鈦離子周?chē)?個(gè)氧離子與其等距離且最近。正八面體邊長(zhǎng)等于晶胞邊長(zhǎng)的eq\f(\r(2),2)，1nm＝1000pm，故該正八面體的邊長(zhǎng)為eq\f(\r(2)×a,2)×1000pm＝500eq\r(2)apm。(5)兩種晶體都是離子晶體，從離子半徑入手，比較晶格能的大小。(6)六棱柱的底面由6個(gè)正三角形構(gòu)成，正三角形的高為eq\f(\r(3),2)xcm，每個(gè)正三角形的面積為eq\f(\r(3),4)x2cm2。1個(gè)晶胞含6個(gè)Fe、2個(gè)N。ρ＝eq\f(56×6＋14×2,\f(\r(3),4)x2×y×6×NA)g·cm－3。答案：(1)33(2)V形sp3(3)N2、CO(其他合理答案也可)8(4)CaTiO36500eq\r(2)a(5)它們都是離子晶體，Ca2＋的半徑小于Ba2＋，CaTiO3的晶格能大于BaTiO3(6)eq\f(56×6＋14×2,\f(\r(3),4)x2×y×6×NA)4.近年來(lái)隨著石墨烯等二維層狀納米材料研究熱潮的興起，二維層狀化合物——類(lèi)石墨烯二硫化鉬引起了物理、化學(xué)、材料、電子等眾多領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。類(lèi)石墨烯二硫化鉬有類(lèi)似石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)，單層或多層二硫化鉬組成的具有“夾心三明治”式的層狀結(jié)構(gòu)的化合物。其中單層二硫化鉬由三個(gè)原子層構(gòu)成；中間一層為鉬原子層，上下兩層均為硫原子層，鉬原子層被兩層硫原子層所夾形成類(lèi)“三明治”結(jié)構(gòu)，層間距約為0.65nm。目前合成方法主要如下：方法1：一定量Na2MoO4、S粉、N2H4·H2O和去離子水在一定條件下合成納米級(jí)二硫化鉬。方法2：以MoO3和KSCN為原料，在一定條件下合成二硫化鉬。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在周期表中，鉬位于第五周期且與鉻同族?；鶓B(tài)鉬原子價(jià)電子排布圖為_(kāi)_________，它的核外有________個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(2)“三明治”式層狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬晶體中，單層MoS2的結(jié)構(gòu)內(nèi)存在的作用力是____________________；層與層之間存在的作用力是________________________。(3)方法1使用原料含有的相關(guān)元素中，N、O、S原子的第一電離能由小到大排序?yàn)開(kāi)_______，從原子結(jié)構(gòu)的角度分析，原因是_____________________________。(4)方法2中使用了KSCN，與SCN－互為等電子體的分子有________(寫(xiě)一種即可)。已知SCN－中每個(gè)原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)且為直線形，1molSCN－中含π鍵的數(shù)目為_(kāi)_______；SCN－可參與配合物的形成，其中可做配位原子的是____________。(5)金屬鉬的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶胞堆積模型是________；已知鉬晶體密度為ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則金屬鉬的晶胞中兩個(gè)鉬原子的最小核間距為_(kāi)_______pm。解析：(1)依題意，基態(tài)鉬原子價(jià)電子排布式為4d55s1，價(jià)電子排布圖為，鉻的原子序數(shù)為24，鉬的原子序數(shù)為24＋18＝42，鉬原子核外有42個(gè)電子，且每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不相同。(2)由圖示知，二硫化鉬晶體類(lèi)似石墨烯。單層內(nèi)鉬硫鍵是極性共價(jià)鍵，層與層之間存在范德華力。(3)第一電離能按N、O、S的順序依次減小，因?yàn)榈幼钔鈱?p能級(jí)為半充滿(mǎn)結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定，硫原子核外電子層數(shù)較多，第一電離能較小。(4)根據(jù)等電子體定義，SCN－與CO2、CS2