高考化学二轮专题限时集训20《物质结构与性质》（含详解）

1、专题限时集训(二十)物质结构与性质(对应学生用书第149页) (限时：40分钟)1(2017四川成都一诊)已知反应3NaHFe2O3eq o(=,sup8(一定条件)2Fe3NaOH。 【97184284】(1)基态Fe原子核外共有_种运动状态不相同的电子；Fe3的价电子排布图为_。(2)NaH的电子式为_；1 mol NaOH含有键数目为_，其中O原子的杂化类型为_；Fe3可以和SCN形成配合物，该反应是典型的可逆反应，说明配位原子配位能力_(填“强”或“弱”)。(3)上述反应中含Na的化合物晶体类型均为_晶体；NaH的熔点显著高于NaOH，主要原因是_。(4)某种单质铁的晶体为体心立方堆积

2、，则铁原子的配位数为_；若r(Fe)表示Fe原子的半径，单质铁的原子空间利用率为_列出含r(Fe)的计算表达式。【解析】(1)基态Fe原子核外有26个电子，每个电子的运动状态均不相同，故基态Fe原子核外有26种运动状态不相同的电子；基态Fe原子的核外电子排布式为Ar3d64s2，则Fe3的核外电子排布式为Ar3d5，其价电子排布图为(2)NaH是离子化合物，由Na和H构成，其电子式为NaH。NaOH由Na和OH构成，其中OH含有极性键(OH键)，故1 mol NaOH含有的键数目为NA。OH中O原子形成1个键，且O原子有3对孤对电子，故O原子采取sp3杂化。Fe3与SCN形成配合物的反应为典型

3、的可逆反应，说明生成的配合物稳定性较弱，易分解生成Fe3、SCN，据此推知配位原子的配位能力较弱。(3)NaH和NaOH均由离子构成，均属于离子晶体；离子晶体的熔点与晶格能的大小有关，晶格能越大，晶体的熔点越高，而晶格能的大小与离子半径、所带电荷数有关。H的半径小于OH的半径，则NaH的晶格能大于NaOH，因此NaH的熔点高于NaOH的熔点。(4)某单质铁的晶体为体心立方堆积，则Fe原子的配位数为8；每个晶胞中含有Fe原子个数为18eq f(1,8)2，结合球体的体积公式“Veq f(4,3)r3”可知，2个Fe原子的总体积为eq f(8,3)r3(Fe)；设晶胞的棱长为a，由4r(Fe)23

4、a2可得aeq f(4rFe,r(3)，则晶胞的体积为eq blcrc(avs4alco1(f(4rFe,r(3)3，故单质铁的原子空间利用率为eq f(V球,V晶胞)eq f(f(8,3)r3Fe,blcrc(avs4alco1(f(4rFe,r(3)3。)【答案】(1)26(2)NaHNAsp3弱(3)离子H半径小，NaH的晶格能大于NaOH的晶格能(4)8eq f(f(8,3)r3Fe,blcrc(avs4alco1(f(4rFe,r(3)3)2(2017山西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学LaiSheng Wa

5、ng教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。 【97184285】(1)基态硼原子的外围电子排布式为_，碳60中碳原子杂化方式为_。(2)构成碳60晶体的作用力是_。(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有_种。(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：三溴化硼_；三溴化磷_。磷化硼晶体内微粒间的作用力有_。计算磷化硼

6、中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm)_。【解析】(1)碳60又叫足球烯，其分子中每个C原子与其他3个C原子相连，分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以碳原子的杂化方式为sp2。(2)碳60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。(4)BBr3中B原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形；PBr3中P原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。磷化硼的空间结构与金刚石类似，应属于原子晶体，B原子与P原子间通过共价键相结合，但B原

7、子最外层只有3个电子，P原子最外层有5个电子，而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连，每个P原子也与4个B原子相连，这说明B原子和P原子间还存在一个配位键，其中P原子提供孤电子对，B原子提供空轨道。BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的eq f(1,4)处，则硼原子和磷原子之间的最近距离eq f(478r(3),4)pmeq f(239r(3),2)pm207 pm。【答案】(1)2s22p1sp2(2)范德华力、非极性共价键(3)6(4)平面正三角形三角锥形共价键、配位键207pm或eq f(239r(3),2)pm3(2017湖南衡阳十校冲刺模拟)核安全与放射性污染防治已引起世界各国的广

8、泛重视。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘131和铯137。碘131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。 【97184286】(1)Cs(铯)的价电子排布式为6s1，与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表：元素代号XYZ第一电离能/(kJmol1)520496419上述三种元素X、Y、Z的元素符号分别为_，基态Z原子的核外电子排布式为_，X形成的单质晶体中含有的化学键类型是_。(2)F与I同主族，BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子，二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别为_、_，BeF2分子的立体构型是_，H2O分子的立体构型是_。(3

9、)与碘同主族的氯具有很强的活泼性，能形成大量的含氯化合物。BCl3分子中BCl键的键角为_。(4)131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有_个131I2分子；KI的晶胞结构如图乙所示，每个K紧邻_个I。甲乙(5)KI晶体的密度为 gcm3，K和I的摩尔质量分别为MK gmol1和MIgmol1，原子半径分别为rKpm和rIpm，阿伏加德罗常数的值为NA，则KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。【解析】(1)由铯的最外层电子排布式为6s1，可知X、Y、Z为第A族元素，第A族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，由第一电离能数据可知，X、Y的第一电离能的差值与Y、Z的第一电离能的差

10、值相差不大，所以X、Y、Z中不可能有H元素，而同主族元素电子层数越多，第一电离能越小，故X、Y、Z分别为Li、Na、K。基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；锂晶体属于金属晶体，微粒间均以金属键结合。(2)BeF2中Be的价层电子对数是2eq f(1,2)(22)2，所以Be是sp杂化，分子空间构型为直线形；H2O中O的价层电子对数是2eq f(1,2)(62)4，所以O是sp3杂化，分子空间构型为V形。(3)硼原子的最外层电子数为3，Cl提供3个电子，硼原子的价层电子对数为eq f(33,2)3，没有孤对电子，故BCl3为平面正三角形结构，分子中BCl键的键角为1

11、20。(4)由131I2晶胞结构图可知，碘分子位于晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个131I2分子；KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K紧邻6个I，同层有4个，上下各1个。(5)KI晶胞中K和I各有4个，晶胞中原子所占的体积V1eq blc(rc)(avs4alco1(f(4,3)roal(3,K)4f(4,3)roal(3,I)4)1030cm3，晶胞的体积V2eq f(m,)4eq f(MKMI,NA)cm3，故KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为eq f(V1,V2)100%eq f(41030NAroal(3,K)roal(3,I),3MKMI)100%。【答案】(1

12、)Li、Na、K1s22s22p63s23p64s1金属键(2)spsp3直线形V形(3)120(4)46(5)eq f(41030NAroal(3,K)roal(3,I),3MKMI)100%4(2017河北张家口期末质量监测)铁和铜都是生产、生活中应用广泛的金属，能形成很多种合金和化合物。请回答： 【97184287】(1)基态Cu的价层电子排布图为_。基态Fe3中有_种运动状态不同的电子。(2)铁单质能形成Fe(CO)5，其熔点为21 ，沸点为102.8 。则Fe(CO)5晶体的类型为_。与CO互为等电子体的离子的符号为_(任写一种)。(3)铜元素的焰色反应呈绿色，很多金属元素能发生焰色

13、反应的微观原因为_。(4)Cu(NH3)4SO4中，N、S、O三种非金属元素的第一电离能由小到大的顺序为_，阴离子的空间构型为_，其中心原子的杂化轨道类型为_。(5)铁单质的一种晶体的堆积模型为体心立方堆积，晶胞参数为a pm；铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为b pm。则两种晶体中，铁原子和铜原子的配位数之比为_，晶体的密度之比为_(用代数式表示)。【解析】(1)铜元素的原子序数为29，则基态Cu的价层电子排布式为3d10,3d轨道有5对成对电子。铁元素的原子序数为26，基态Fe3的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则其含有23种运动状态不同的电子。(2

14、)Fe(CO)5的熔、沸点相对较低，故为分子晶体。根据等电子体的含义，可写出与CO互为等电子体的离子。(3)某些金属元素的焰色反应的微观原因是电子跃迁释放的光能，使灼烧时的火焰呈特殊颜色。(4)根据其基态原子的非金属性和各能级轨道的电子排布特点可比较其第一电离能的大小。SOeq oal(2,4)中S原子的价层电子对数为4，则其轨道杂化类型为sp3，SOeq oal(2,4)的空间构型为正四面体形。(5)体心立方堆积的晶胞中，铁原子的配位数为8，面心立方最密堆积的晶胞中，铜原子的配位数为12，故二者配位数之比为23，铁单质的晶体的密度为eq f(562,a10103NA)gcm3，铜单质的晶体密

15、度为eq f(644,b10103NA)gcm3，二者密度之比为eq f(7b3,16a3)。【答案】(1)23(2)分子晶体CN(或Ceq oal(2,2)等)(3)电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应(4)SONCH；CH3COONa中甲基中的C原子采取sp3杂化，羧基中的C原子采取sp2杂化。(3)氨和联氨分子间均存在氢键，但联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键数目，故联氨的沸点明显高于氨。 (4)由图示可知，晶体中的氧离子构成面心立方最密堆积，该立方体中氧离子数目为12eq f(1,4)14，Fe3的数目为4eq f(1,

16、8)3eq f(1,2)2，Fe2的数目为1，则Fe和O的原子数目比为34，是Fe3O4的晶胞；立方体中三价铁离子周围有6个氧离子，故Fe3处于O2围成的正八面体空隙。(5)晶体中电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，则Fe3O4晶体能导电；晶胞的体积为a3(0.42107cm)3，每摩尔晶胞的质量为(563164)g232 g，则Fe3O4晶体的密度为eq f(232 g,0.42107cm3NA)5.2 gcm3。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(2)ONCHsp3杂化、sp2杂化(3)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键数目(4)

17、是是正八面体(5)电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移5.26(2017吉林大学附中模拟七)周期表中前四周期的元素A、B、C、D，原子序数依次增大，且A、B、C同周期。A共有两个原子轨道上有电子，且电子数目相同。B、C相邻，且C中的未成对电子数为3个，D是人类最早使用的元素，并以这种元素命名了一个时代。请回答下面的问题：(1)A、B、C第一电离能从小到大的顺序为：_(填元素符号)，D的价层电子排布图为：_。(2)在不同的温度下，A以ACl2和二聚体 A2Cl4两种形式存在，二聚体的结构式如下图所示：ACl2中A的杂化方式为_。1 mol A2Cl4中含配位键的数目为_。(3)B元素能形成

18、多种同素异形体，其中一种同素异形体X的晶体结构和晶胞结构如图所示。已知X的密度是a g/cm3，BB键的键长为r cm，阿伏加德罗常数的值为NA。X的晶体结构 X的晶体晶胞X中含有的化学键为_。X晶体的层间距离为_。(4)C元素可以形成两种含氧酸HCO2和HCO3，酸性是HCO3_HCO2(填“强于”或者“弱于”)，原因为_。(5)将二维密置层在三维空间内堆积，可以得到两种金属晶体的最密堆积方式。一种是按照XYXYXYXY方式堆积，我们称这种堆积方式为“甲”方式。另外一种是按照XYZXYZXYZXYZ方式堆积，我们称这种堆积方式为“乙”方式。则金属D的堆积方式为_(填“甲”或“乙”)。【解析】

19、根据题意，A共有两个原子轨道上有电子，且电子数目相同，则A的电子排布式为1s22s2，A为4号铍元素，根据“B、C相邻，且C中未成对电子数为3个”，推出C为7号N元素，则B是6号C元素，D是29号元素Cu。(1)A、B、C第一电离能从小到大的顺序为：BeCN，D的价层电子排布图为：(2)BeCl2中心原子Be形成2个键且没有孤电子对，价层电子对数为2对，所以Be的杂化方式为sp杂化。1个氯化铍二聚体分子中有2个配位键，所以1 mol Be2Cl4中含配位键的数目为1.2041024或2NA。(3)由X的晶体及晶胞结构特点可知，X为石墨。石墨是混合晶体，碳原子采用sp2杂化与周围3个碳原子形成共价键，每个碳原子还有一个电子在2p轨道上，同一片层所有碳原子的未参与形成键的2p轨道