2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-題型四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題(選考)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)逐空突破

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)逐空突破(25分鐘)1．鐵及其化合物用途非常廣泛，如氯化鐵常用作氧化劑、廢水處理的絮凝劑，硫酸亞鐵銨常用作還原劑，二茂鐵可用作火箭燃料添加劑、高溫潤滑劑。(1)基態(tài)Fe2＋核外電子排布式為___________________________________________________。(2)N、O、S三種元素形成的簡單氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開_____________。NHeq\o\al(＋,4)的鍵角____________(填“大于”或“小于”)H3O＋的鍵角，理由是_________________________________________________________________________________________________________。(3)Fe2＋可與環(huán)戊二烯離子(C5Heq\o\al(－,5))形成化合物二茂鐵[(C5H5)2Fe]，它是一種夾心式結(jié)構(gòu)的配位化合物，且兩個(gè)C5Heq\o\al(－,5)環(huán)是平行的，其中碳原子的雜化方式是_______________________。(4)FeCl3的熔點(diǎn)為282℃，沸點(diǎn)為315℃，在400℃時(shí)，它的蒸氣中有雙聚分子Fe2Cl6存在，其中每個(gè)Fe原子周圍的Cl原子呈四面體排布，則FeCl3屬于________晶體，該雙聚分子中最多有________個(gè)原子共平面。答案(1)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)(2)H2O＞NH3＞H2S大于NHeq\o\al(＋,4)中的N原子、H3O＋中的O原子都采取sp3雜化，但H3O＋中含有1對孤電子對，對其他成鍵電子對的排斥作用更大，使得H3O＋的鍵角偏小(3)sp2(4)分子6解析(1)Fe元素為26號元素，F(xiàn)e失去最外層2個(gè)電子變?yōu)镕e2＋，因此基態(tài)Fe2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)N、O、S形成的簡單氫化物分別為NH3、H2O、H2S，H2O、NH3分子間存在氫鍵，H2S分子間無氫鍵，沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镠2O＞NH3＞H2S；NHeq\o\al(＋,4)的鍵角大于H3O＋的鍵角，因?yàn)镹Heq\o\al(＋,4)中的N原子、H3O＋中的O原子都采取sp3雜化方式，但H3O＋中含有1對孤電子對，對其他成鍵電子對的排斥力更大，故H3O＋的鍵角偏小。(3)環(huán)戊二烯離子(C5Heq\o\al(－,5))的結(jié)構(gòu)簡式為－,5個(gè)C以sp2雜化方式形成了一個(gè)πeq\o\al(6,5)大π鍵(5中心6電子大π鍵)，所以原子共處同一平面。(4)FeCl3熔、沸點(diǎn)較低，故屬分子晶體。Fe2Cl6雙聚分子的每個(gè)Fe原子外的Cl原子都形成以Fe原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，因此其結(jié)構(gòu)為，所以該分子中有6個(gè)原子共平面。2．(2020·遂寧零診)向硫酸銅水溶液中逐滴滴加氨水，先生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)滴加氨水得到深藍(lán)色溶液，再向溶液中加入乙醇，有深藍(lán)色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出。(1)銅元素位于元素周期表中________區(qū)，高溫超導(dǎo)體釔鋇銅氧材料中銅元素有＋2和＋3兩種價(jià)態(tài)，基態(tài)Cu3＋的電子排布式為________。(2)非金屬元素N、O、S的第一電離能由大到小的順序是________(用元素符號表示)。(3)上述深藍(lán)色晶體中含有的元素電負(fù)性最小的是________(用元素符號表示)。(4)H2O的中心原子軌道雜化類型為________雜化；SOeq\o\al(2－,4)的立體構(gòu)型是________，寫出與SOeq\o\al(2－,4)互為等電子體的一種離子：________。(5)NH3分子獨(dú)立存在時(shí)H—N—H鍵角為107°。如圖為[Zn(NH3)6]2＋的部分結(jié)構(gòu)以及H—N—H鍵角的測量值。解釋配合物中H—N—H鍵角變?yōu)?09°28′的原因：____________________________________________________________________________________________________。(6)最新研究發(fā)現(xiàn)，水能凝結(jié)成13種類型的結(jié)晶體。除普通冰外，還有－30℃才凝固的低溫冰，180℃依然不變的熱冰，比水密度大的重冰等。重冰的結(jié)構(gòu)如圖所示。已知晶胞參數(shù)a＝333.7pm，阿伏加德羅常數(shù)的值取6.02×1023，則重冰的密度為________g·cm－3(只列式，不計(jì)算)。答案(1)ds1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)(2)N>O>S(3)Cu(4)sp3正四面體形POeq\o\al(3－,4)(或ClOeq\o\al(－,4))(5)氨分子與Zn2＋形成配合物后，孤電子對與Zn2＋成鍵，原孤電子對與成鍵電子對間的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對間的排斥，排斥作用減弱，故H—N—H鍵角變大(6)eq\f(2×18,6.02×1023×3.337×10－83)解析(1)根據(jù)元素周期表，Cu位于周期表中第四周期ⅠB族，位于ds區(qū)；銅的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，基態(tài)Cu3＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。(2)N、O位于同一周期，同周期元素從左到右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢，但N的最外層電子處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，故第一電離能：N>O，O、S位于同一主族，同主族元素從上到下，第一電離能呈減小的趨勢，故第一電離能：O>S，故第一電離能由大到小的順序?yàn)镹>O>S。(3)深藍(lán)色晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O，含有Cu、N、H、S、O元素，非金屬性越弱，電負(fù)性越小，則電負(fù)性最小的為Cu。(4)H2O的中心原子是O，根據(jù)VSEPR理論，價(jià)電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝2＋eq\f(1,2)×(6－1×2)＝4，根據(jù)雜化軌道理論，中心原子O的雜化方式為sp3；SOeq\o\al(2－,4)根據(jù)VSEPR理論，價(jià)電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝4＋eq\f(1,2)×(6＋2－4×2)＝4，根據(jù)雜化軌道理論，中心S的雜化方式為sp3，其立體構(gòu)型為正四面體形。(6)晶胞中水分子數(shù)目＝1＋8×eq\f(1,8)＝2，晶胞質(zhì)量為eq\f(2×18,6.02×1023)g，晶體密度ρ＝eq\f(M,NA×a3)＝eq\f(2×18,6.02×1023×3.337×10－83)g·cm－3。3．(1)①C60和金剛石都是碳的同素異形體，二者相比較熔點(diǎn)高的是______________。②超高導(dǎo)熱絕緣耐高溫納米氮化鋁在絕緣材料中應(yīng)用廣泛，氮化鋁晶體與金剛石類似，每個(gè)Al原子與______個(gè)氮原子相連，與同一個(gè)N原子相連的Al原子構(gòu)成的立體構(gòu)型為__________，氮化鋁晶體屬于________晶體。③金屬鎳粉在CO氣流中輕微加熱，生成的無色揮發(fā)性液體Ni(CO)4呈正四面體形。試推測Ni(CO)4的晶體類型是______，Ni(CO)4易溶于下列______(填字母，下同)。A．水 B．四氯化碳C．苯 D．硫酸鎳溶液④氯化鋁在177.8℃時(shí)升華，蒸氣或熔融狀態(tài)以Al2Cl6形式存在。下列關(guān)于氯化鋁的推斷錯(cuò)誤的是________。A．氯化鋁為共價(jià)化合物 B．氯化鋁為離子化合物C．氯化鋁難溶于有機(jī)溶劑 D．Al2Cl6中存在配位鍵(2)硒化鋅(ZnSe)是一種重要的半導(dǎo)體材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶胞中硒原子的配位數(shù)為________；若該晶胞密度為ρg·cm－3，硒化鋅的摩爾質(zhì)量為Mg·mol－1。NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞參數(shù)a為________pm。答案(1)①金剛石②4正四面體形原子③分子晶體BC④BC(2)4eq\r(3,\f(4M,NAρ))×1010解析(1)①C60是分子晶體，金剛石是原子晶體，所以金剛石的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C60的熔點(diǎn)。③由揮發(fā)性液體可知Ni(CO)4是分子晶體，由正四面體形可知Ni(CO)4是非極性分子。④由氯化鋁易升華可知氯化鋁是分子晶體，Al—Cl鍵應(yīng)為共價(jià)鍵，Al原子最外層三個(gè)電子全部成鍵，形成三個(gè)Al—Clσ鍵，無孤電子對，是非極性分子，易溶于有機(jī)溶劑，Al有空軌道，與氯原子的孤電子對能形成配位鍵，故B、C錯(cuò)誤。(2)根據(jù)硒化鋅的晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)鋅原子周圍有4個(gè)硒原子，每個(gè)硒原子周圍也有4個(gè)鋅原子，所以硒原子的配位數(shù)為4；該晶胞中含有硒原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有鋅原子數(shù)為4，根據(jù)ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4M,NA),V)，所以V＝eq\f(4M,ρNA)，則晶胞參數(shù)a＝eq\r(3,\f(4M,NAρ))cm＝eq\r(3,\f(4M,NAρ))×1010pm。4．第ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表現(xiàn)出多種氧化態(tài)，含第ⅤA族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途。(1)砷元素的基態(tài)原子價(jià)層電子排布圖為________________________________________。(2)氮元素的單質(zhì)除了N2外，還有N4，則N4中N的軌道雜化方式為________。(3)對氨基苯甲醛與鄰氨基苯甲醛相比，沸點(diǎn)較高的是________(填“前者”或“后者”)，原因是___________________________________________________________________________。(4)汽車安全氣囊的產(chǎn)氣藥劑主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物質(zhì)，在NaN3固體中陰離子的立體構(gòu)型為________。(5)王水溶解黃金的反應(yīng)如下：Au＋HNO3＋4HCl=H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，產(chǎn)物中的H[AuCl4]是配合物，它的配位體是________。(6)砷化鎵屬于第三代半導(dǎo)體，它能直接將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，砷化鎵燈泡壽命是普通燈泡?00倍，而耗能只有其10%。推廣砷化鎵等發(fā)光二極管(LED)照明，是節(jié)能減排的有效舉措。已知砷化鎵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，晶胞參數(shù)a＝565pm。①砷化鎵的化學(xué)式為______，鎵原子的配位數(shù)為______。②砷化鎵的晶胞密度＝___________________________________________________g·cm－3(列式并計(jì)算，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)，m位置Ga原子與n位置As原子之間的距離為________pm(列式表示)。答案(1)(2)sp3(3)前者前者形成分子間氫鍵，而后者形成分子內(nèi)氫鍵(4)直線形(5)Cl－(6)①GaAs4②eq\f(70＋75×4,6.02×1023×565×10－103)g·cm－3≈5.34eq\f(\r(3)×565,4)解析(4)在NaN3固體中，陰離子為Neq\o\al(－,3)，離子中有16個(gè)價(jià)電子，所以與CO2互為等電子體，根據(jù)等電子體結(jié)構(gòu)相似判斷，確定NaN3中陰離子的立體構(gòu)型。(5)在配合物中，中心原子或離子含有空軌道，配位體含有孤電子對。(6)②Ga原子與As原子之間的距離應(yīng)為晶胞體對角線長度的eq\f(1,4)，而晶胞的體對角線為晶胞棱長的eq\r(3)倍。5．(2020·深圳二檢)2019年諾貝爾化學(xué)獎授予三位開發(fā)鋰離子電池的科學(xué)家。TiS2、LiCoO2和LiMnO2等都是他們研究鋰離子電池的載體?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Co原子價(jià)層電子排布式為__________。(2)已知第三電離能數(shù)據(jù)：I3(Mn)＝3246kJ·mol－1，I3(Fe)＝2957kJ·mol－1。錳的第三電離能大于鐵的第三電離能，其主要原因是_________________________________________________。(3)據(jù)報(bào)道，在MnO2的催化下，甲醛可被氧化成CO2，在處理含HCHO的廢水或空氣方面有廣泛應(yīng)用。HCHO中鍵角__________CO2中鍵角(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)Co3＋、Co2＋能與NH3、H2O、SCN－等配體組成配合物。①1mol[Co(NH3)6]3＋含__________molσ鍵。②配位原子提供孤電子對與電負(fù)性有關(guān)，電負(fù)性越大，對孤電子對吸引力越大。SCN－的結(jié)構(gòu)式為[S=C=N]－，SCN－與金屬離子形成的配離子中配位原子是________(填元素符號)。③配離子在水中顏色與分裂能有關(guān)，某些水合離子的分裂能如表所示：配離子[Fe(H2O)6]3＋[Fe(H2O)6]2＋[Co(H2O)6]2＋[Co(H2O)6]3＋分裂能/(kJ·mol－1)164124ab由此推知，a______b(填“>”“<”或“＝”)，主要原因是____________________________。(5)工業(yè)上，采用電解熔融氯化鋰制備鋰，鈉還原TiCl4(g)制備鈦。已知：LiCl、TiCl4的熔點(diǎn)分別為605℃、－24℃，它們的熔點(diǎn)相差很大，其主要原因是___________________________。(6)鈦的化合物有2種不同結(jié)構(gòu)的晶體，其晶胞如圖所示。二氧化鈦晶胞(如圖1)中鈦原子配位數(shù)為____________________________________。氮化鈦的晶胞如圖2所示，圖3是氮化鈦的晶胞截面圖。已知：NA是阿伏加德羅常數(shù)的值，氮化鈦晶體密度為dg·cm－3。氮化鈦晶胞中N原子半徑為________pm。答案(1)3d74s2(2)Mn2＋價(jià)層電子排布式為3d5，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不易失電子形成Mn3＋，F(xiàn)e2＋價(jià)層電子排布式為3d6，要失去1個(gè)電子才達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較易形成Fe3＋，故錳的第三電離能大于鐵(3)小于(4)①24②S③<[Co(H2O)6]3＋所帶正電荷數(shù)較多(5)LiCl是離子晶體，TiCl4是分子晶體，離子鍵比分子間作用力強(qiáng)(6)6eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(62×4,NA·d))×1010解析(3)HCHO分子呈平面結(jié)構(gòu)，鍵角接近120°，而CO2的鍵角是180°。(4)①1個(gè)NH3含3個(gè)共價(jià)鍵，還能形成1個(gè)配位鍵，配位鍵也是σ鍵。②SCN－中C沒有孤電子對，N的電負(fù)性大于S，故S提供孤電子對。③依題意，配體相同、配位數(shù)相等的配離子，分裂能與中心離子的電荷數(shù)有關(guān)，正電荷數(shù)越多，吸引電子能力越強(qiáng)，分裂能越大。(6)圖1中，由均攤法可知1個(gè)晶胞含2個(gè)黑球，4個(gè)白球(2個(gè)白球在體內(nèi)，4個(gè)白球在面上)，所以黑球?yàn)殁?，白球?yàn)檠酢?個(gè)鈦與6個(gè)氧相連，鈦的配位數(shù)為6。由圖2知，1個(gè)晶胞含4個(gè)TiN(類似氯化鈉晶胞)，圖3棱上三個(gè)粒子相切。設(shè)晶胞參數(shù)為a，d＝eq\f(4×62,NA·a3)g·cm－3，a＝eq\r(3,\f(62×4,NA·d))×1010pm，[4r(Ti)]2＝2a2，r(Ti)＝eq\f(\r(2),4)×a,2r(N)＋2r(Ti)＝a，r(N)＝eq\f(2－\r(2),4)×a＝eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(62×4,NA·d))×1010pm。6．第四周期的元素砷(As)和鎳(Ni)具有廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)As原子的核外電子排布式為________，As、Ni的第一電離能：I1(As)________I1(Ni)(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)砷單質(zhì)的氣態(tài)分子構(gòu)型如圖所示，在其中4條棱上各插入1個(gè)硫原子，形成As4S4，俗稱雄黃，則雄黃可能有________種不同的結(jié)構(gòu)；0.5molAs4S4中含有________molAs—S鍵。(3)亞砷酸(H3AsO3)形成的鹽可用作長效殺蟲劑和除草劑，AsOeq\o\al(3－,3)的立體構(gòu)型為________；磷和砷同主族，亞磷酸(H3PO3)中心原子磷配位數(shù)為4，則亞磷酸為________元酸。(4)一種Ni2＋配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示，該配合物中的配位數(shù)為________，C原子的雜化方式為________。(5)As和Ni形成的一種晶體晶胞中原子堆積方式如圖所示，晶體中As原子圍成的立體構(gòu)型為________(填“三角形”“四面體”或“八面體”)，圖中六棱柱底邊邊長為apm，高為cpm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則該晶體的密度ρ＝________g·cm－3。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)大于(2)24(3)三角錐形二(