2020屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)《高考12題逐題突破》：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題的研究(選考)-以新科技、新產(chǎn)品為載體的綜合考查【核心突破、經(jīng)典例題、提升訓(xùn)練（答案+解析）】

INET【提升訓(xùn)練答案+解析】1.據(jù)《科技日報(bào)》報(bào)道，我國科學(xué)家研制成功一系列石墨烯限域的3d過渡金屬中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化劑，在室溫條件下以H2O2為氧化劑直接將CH4氧化成C1含氧化合物。請回答下列問題：(1)在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中，基態(tài)原子核外電子排布要遵循“洪特規(guī)則特例”，該原子的外圍電子排布式為______。在3d過渡金屬中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的元素是________(填元素符號)。(2)銅的焰色反應(yīng)呈綠色，在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為________。(3)石墨烯限域單原子鐵能活化CH4分子中C—H鍵，導(dǎo)致C—H鍵的鍵能________(填“增大”“減小”或“不變”)。鐵晶體中粒子之間作用力類型是________。(4)常溫下，H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、HCOOH等。①它們的沸點(diǎn)分別為64.7℃、－19.5℃、100.8℃，其主要原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②CH4、HCHO的鍵角較大的是____________，主要原因是_______________________。(5)配離子的顏色與d－d電子躍遷的分裂能大小有關(guān)，1個(gè)電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量為d軌道的分裂能，用符號△表示。分裂能：△[Co(H2O)eq\o\al(2＋,6)]________△[Co(H2O)eq\o\al(3＋,6)](填“>”“<”或“＝”)，理由是_____________。(6)鈷晶胞、白銅(銅鎳合金)晶胞如圖所示。①鈷晶胞堆積方式的名稱為________。②已知白銅晶胞的密度為dg·cm－3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。圖2晶胞中兩個(gè)面心上銅原子最短核間距為__________________________________________pm(只列出計(jì)算式)。答案(1)3d104s1Cr(2)光譜分析(3)減小金屬鍵(4)①CH3OH、HCOOH分子間存在氫鍵且HCOOH分子間氫鍵(或分子間作用力)較強(qiáng)，HCHO分子間只存在范德華力②HCHOCH4中C采用sp3雜化，HCHO中C采用sp2雜化(5)<前者帶2個(gè)正電荷，后者帶3個(gè)正電荷，后者對電子吸引力較大(6)①六方最密堆積②eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(59＋64×3,NA·d))×1010解析(1)五種基態(tài)金屬原子的價(jià)層電子排布式依次為3d54s2、3d64s2、3d74s2、3d84s2、3d104s1，基態(tài)銅原子要遵循洪特規(guī)則特例。3d過渡金屬中，基態(tài)鉻原子外圍電子排布式為3d54s1，有6個(gè)未成對電子(最多)。(2)根據(jù)焰色反應(yīng)，測定原子光譜特征線，利用它分析、鑒定元素的方法叫光譜分析。(3)依題意，在該催化劑作用下，CH4在常溫下與雙氧水反應(yīng)，所以催化劑激活了C—H鍵，降低其鍵能(或活化能)。鐵晶體是金屬晶體，鐵晶體中存在自由電子和金屬陽離子，靠金屬鍵結(jié)合成金屬單質(zhì)。(4)①CH3OH、HCOOH存在分子間作用力和氫鍵，且HCOOH相對分子質(zhì)量較大，分子間作用力較強(qiáng)。②CH4、HCHO分子中C原子雜化類型不同，鍵角主要由雜化類型決定。(5)根據(jù)分裂能定義，如果配離子所帶正電荷數(shù)越多，對電子吸引力越大，d－d電子躍遷吸收能量較多。Co(H2O)eq\o\al(2＋,6)、Co(H2O)eq\o\al(3＋,6)中，前者帶2個(gè)正電荷，后者帶3個(gè)正電荷，所以前者分裂能較小。(6)①圖1所示鈷晶胞的堆積方式是六方最密堆積。②1個(gè)白銅晶胞含3個(gè)銅、1個(gè)鎳，設(shè)晶胞參數(shù)為a，d＝eq\f(59＋64×3,NA·a3)，a＝eq\r(3,\f(59＋64×3,NA·d))×1010pm。兩個(gè)面心上銅原子最短核間距等于面對角線的一半，即等于eq\f(\r(2),2)a＝eq\f(\r(2),2)×eq\r(3,\f(59＋64×3,NA·d))×1010pm。2.以“堅(jiān)持圍繞鋰電新能源，推動(dòng)新時(shí)代動(dòng)力電池高質(zhì)量發(fā)展”為主題的2018第二屆深圳國際鋰電技術(shù)展覽會(huì)于12月10日在深圳開幕，傾力打造高端鋰電產(chǎn)業(yè)平臺。工業(yè)上合成鋰離子電池的正極材料LiFePO4的原理是2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫))2LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Li＋的核外電子云輪廓圖的形狀為________。畫出基態(tài)Li原子的電子排布圖：________________。(2)從核外電子排布分析，F(xiàn)e3＋比Fe2＋穩(wěn)定的原因是_____________________________。(3)已知草酸的結(jié)構(gòu)簡式為其中碳原子的雜化類型是________；9.0g草酸中含σ鍵的數(shù)目為________。(4)C2Oeq\o\al(2－,4)能與多種金屬離子形成配離子，如[Fe(C2O4)3]4－、[Al(C2O4)3]3－、[Co(C2O4)3]4－、[Ni(C2O4)3]4－等。C2Oeq\o\al(2－,4)中提供孤電子對的原子是________________，判斷依據(jù)是________________________________________________________________________。(5)POeq\o\al(3－,4)的立體構(gòu)型是________；與POeq\o\al(3－,4)互為等電子體的分子有________(寫兩種)。(6)FeO晶胞的結(jié)構(gòu)類似于NaCl晶胞，其中Fe2＋構(gòu)成面心立方結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FeO晶胞的棱長為acm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。①與O2－等距離且最近的Fe2＋構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)是正八面體，該正八面體的邊長為____cm。②FeO晶體的密度為________g·cm－3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。答案(1)球形(2)基態(tài)Fe3＋的3d能級為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(3)sp20.7NA(或0.7×6.02×1023)(4)OC的價(jià)電子層中沒有孤電子對(5)正四面體形CCl4、SiCl4、SiF4等(任寫其中兩種即可)(6)①eq\f(\r(2),2)a②eq\f(288,a3·NA)[命題意圖]本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，具體考查碳原子的雜化類型、核外電子排布、等電子體、立體構(gòu)型、有關(guān)晶胞密度的計(jì)算等，意在考查考生整合化學(xué)信息、推理、分析圖像和計(jì)算的能力。解析(1)基態(tài)Li＋的核外電子排布式為1s2，電子云輪廓圖呈球形。基態(tài)Li原子的核外電子排為1s22s1，故其電子排布圖為。(2)基態(tài)Fe2＋和Fe3＋的價(jià)電子排布式分別為3d6、3d5，因Fe3＋的3d能級為半充滿結(jié)構(gòu)，能量較低，故Fe3＋比較穩(wěn)定。(3)草酸中的每個(gè)C原子連接3個(gè)σ鍵，無孤電子對，故碳原子的雜化類型是sp2。由草酸的結(jié)構(gòu)簡式可知，1個(gè)H2C2O4分子含7個(gè)σ鍵，9.0g草酸的物質(zhì)的量為0.1mol，故9.0g草酸中含σ鍵的數(shù)目為0.7NA或0.7×6.02×1023。(4)由草酸的結(jié)構(gòu)簡式可知C2Oeq\o\al(2－,4)中C的價(jià)電子層沒有孤電子對，O的價(jià)電子層有孤電子對，故氧可提供孤電子對與金屬離子形成配位鍵。(5)POeq\o\al(3－,4)中P原子采取sp3雜化，有4對成鍵電子，沒有孤電子對，故POeq\o\al(3－,4)的立體構(gòu)型是正四面體形。與POeq\o\al(3－,4)互為等電子體的分子有CCl4、SiCl4、SiF4等。(6)①晶胞中O2－位于Fe2＋所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長是該晶胞的面對角線的一半，則為eq\f(\r(2