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1、专题能力训练十四物质结构与性质(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第26页非选择题(共4小题,共100分)1.(2019济南外国语学校高三模拟)(25分)铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列问题:(1)Cu2O中阳离子的基态核外电子排布式为;Cu和Ni在元素周期表中的位置相邻,Ni在周期表中的位置是。(2)将过量的氨水加到硫酸铜溶液中,溶液最终变成深蓝色,继续加入乙醇,析出深蓝色的晶体Cu(NH3)4SO4H2O。乙醇分子中C原子的轨道杂化类型为,NH3与H+以配位键形成NH4+,则NH4+的立体构型为。Cu(NH3)4SO4H2O中存在的化学键除了极性共价键外,
2、还有。NH3极易溶于水的原因主要有两个,一是,二是。(3)CuSO4溶液中加入过量KCN溶液能生成配离子Cu(CN)42-,1个CN-中含有的键数目为。与CN-互为等电子体的离子有(写出一种即可)。(4)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示,若晶体密度为a gcm-3,则Cu与F间的最近距离为 pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值,列出计算表达式,不用化简)。答案:(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10第四周期第族(2)sp3正四面体形离子键、配位键氨分子和水分子之间能形成氢键氨分子和水分子都是极性分子,相似相溶(3)2C22-(或其他合理答案)(4)343483aNA10
3、10解析:(1)Cu2O中的阳离子为Cu+,其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10;Ni在周期表中的位置是第四周期第族。(2)乙醇分子中C原子的轨道杂化类型为sp3,NH3与H+以配位键形成NH4+,则NH4+的立体构型为正四面体形。Cu(NH3)4SO4H2O中存在的化学键有极性共价键,铜与氨分子之间的配位键,铜与硫酸根离子之间的离子键。因为氨分子和水分子之间能形成氢键,氨分子和水分子都是极性分子,根据相似相溶原理NH3极易溶于水。(3)氮气与CN-互为等电子体,分子中含有三键,则1个CN-中含有的键的数目为2。原子总数和价电子总数分别都相等的粒子互为等电子体,与CN-
4、互为等电子体的离子有C22-。(4)由图中晶胞的结构可知1个晶胞中:铜原子数为818+612=4,F原子数为4,所以晶胞的化学式CuF。晶体密度为agcm-3,根据密度公式a=mV,设晶胞边长为xcm,则a=483NAx3,x=3483aNA,则Cu与F间的最近距离为343483aNA1010pm。2.(2019湖南师范大学附属中学高三月考)(25分)A、B、C、D、E为原子序数依次增大的5种元素。A元素原子的价电子层中的未成对电子有3个;B元素原子的最外层电子数为其内层电子数的3倍;C、D为同周期元素,C元素基态原子的3p轨道上有4个电子,D元素原子最外层有1个未成对电子;E元素位于第四周期
5、,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。请回答下列问题:(1)D元素基态原子的核外电子排布式为,E元素基态原子的价电子排布图为。(2)元素B有两种同素异形体,其中沸点高的是(填化学式),原因是。(3)A、B、C中第一电离能最大的是(填元素符号),其中A的氢化物(AH3)分子中,A原子轨道的杂化类型是。(4)化合物D2B的立体构型为,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2B,其化学方程式为。(5)E与C所形成化合物晶体的晶胞如图所示。在1个晶胞中,E离子的数目为。该化合物的化学式为。答案:(1)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)(2)O3O3相对分子质量较大,
6、范德华力较大(3)Nsp3(4)V形2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+2NaCl+CO2)(5)4ZnS解析:B元素原子的最外层电子数为其内层电子数的3倍,即B为O;五种元素原子序数依次增大,A元素原子的价电子层中的未成对电子有3个,A位于A族,即A为N;C的基态原子的3p轨道上有4个电子,即C为S,C和D属于同周期,且原子序数依次增大,D元素原子最外层有1个未成对电子,即D为Cl;E元素位于第四周期,内层轨道全部排满,最外层电子数为2,即E为Zn。(1)Cl元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5(或N
7、e3s23p5);Zn为副族元素,价电子包括最外层电子和次外层d能级上的电子,即价电子排布图为。(2)O元素的两种同素异形体为O2和O3,依据相对分子质量进行沸点的比较,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高,即沸点高的是O3。(3)同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小,同周期从左向右主族元素第一电离能呈增大趋势,但第A族第A族、第A族第A族,因此第一电离能最大的元素是N,A的氢化物是NH3,N与H形成3个键,孤电子对数为(5-31)2=1,价层电子对数为4,N的杂化类型为sp3。(4)D2B的分子式为Cl2O,可以看作O为中心原子,O与Cl形成2个键,孤电子对数为6-212=2,即Cl2
8、O的立体构型为V形;根据题意,得出制备Cl2O的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+2NaCl+CO2)。(5)利用均摊法,E离子位于顶点和面心,晶胞中含有E离子的个数为818+612=4。C离子位于晶胞内部,个数为4,因此该化合物的化学式为ZnS。3.(2019全国)(25分)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的沸点(填“高”或“低”),其判断理由是。(2)Fe成
9、为阳离子时首先失去轨道电子,Sm的价电子排布式为4f66s2,Sm3+价电子排布式为。(3)比较离子半径:F-(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。(4)一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(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为、。答案:(1)三角锥形
10、低NH3分子间可以形成氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1-xFx2281+16(1-x)+19xa2cNA10-30(12,12,0)(0,0,12)解析:(1)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3互为等电子体,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分子间可以形成氢键,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上的2个电子和4f上的1个电子。(3)由于F-与O2-的核外电子
11、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-。(4)根据均摊法,晶胞中各原子的个数分别为Sm:412=2;As:412=2;Fe:1+414=2;F和O共有:212+818=2,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。根据晶胞的结构可求得晶胞的体积为a2c10-30cm3;一个晶胞的质量为2150+56+75+16(1-x)+19x=2281+16(1-x)+19x,则1mol晶胞的质量为2281+16(1-x)+19xNA,根据=mV,可得=2281+16(1-x)+19xa2cNA10-30gcm-3。4.(2019湖北八校高三联考节选)(25分)KIO3是一种
12、重要的无机化合物,可作食盐中的补碘剂。请回答下列问题:(1)基态K原子中核外电子占据的最高能层的符号是,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、沸点等都比金属Cr的低,原因是。(2)K+与Cl-具有相同的电子构型,r(K+)小于r(Cl-),原因是。(3)KIO3中阴离子的立体构型是,中心原子的杂化形式为。(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。与K紧邻的O个数为。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则KIO3的密度为(列式表示) gc
13、m-3。(5)若KIO3晶胞中处于左下角顶角的K原子的坐标参数为(0,0,0),位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为(12,12,0),在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0),则K原子的坐标参数为。答案:(1)N球形K原子的半径比较大而且价电子数较少,其存在的金属键的强度没有Cr中金属键的强度高(2)K+的核电荷数较大,原子核对最外层电子的吸引力较大(3)三角锥形sp3(4)122.141023a3NA(5)(12,12,12)解析:(1)基态K原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p64s1,所以核外电子占据的最高能层为N
14、,K原子最外层4s轨道电子云轮廓为球形,由于K原子的半径比较大而且价电子数较少,其存在的金属键的强度没有Cr中金属键的强度高,所以其熔、沸点较低。(2)具有相同的电子构型的离子,由于K+的核电荷数较大,原子核对最外层电子的吸引力较大,因此r(K+)小于r(Cl-)。(3)IO3-中心原子I的孤电子对数为12(7+1-32)=1,价层电子对数为1+3=4,所以IO3-的立体构型为三角锥形,中心原子I原子的杂化形式为sp3。(4)K在晶胞的顶角位置,为8个晶胞共有,在每个晶胞中与K相邻的O有3个,O在晶胞的面心位置,为2个晶胞共有,所以与K紧邻的O共有382=12个,1个KIO3晶胞的质量为391+1271+163NAg=214NAg,该晶胞的边长为anm,则该晶胞的密度=214NAg(a10-7cm)3=2.141023a3NAgcm-3。(5)K原子的坐标参数为(0,0,0),位于下底面面心位置的O原子的坐标参数为(12,12,0),若I处于各顶角位置,则K原子处于体心,设左下角顶角的I原子的坐标参数为(0,0,0),则K原子的坐标参数为(12,12,12)。