高考化学三轮冲刺复习题型五　物质结构与性质(选考)针对训练 (含解析)

[专题针对训练]1．(经典题)ⅠA、ⅦA族元素及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：(1)基态钠原子的核外电子排布式为___________________________；ⅠA族元素的基态原子的价电子的电子云轮廓图的形状为____________。(2)与H2F＋互为等电子体的分子是____________(填一种即可)。H2分子中原子轨道的重叠方式是________(填字母)。A．s­s B．s­pC．p­p(3)OF2和O2F都是氧元素的氟化物，其中，OF2分子中氧原子的杂化类型是________；氯的某含氧酸的分子式为HClOx，其对应的含氧酸根离子的立体构型是三角锥形，则x＝________。(4)碱金属单质的熔点随原子序数增大而降低，原因是_________________________；而卤素单质的熔、沸点随原子序数增大而升高，原因是_______________________。(5)金属钠、钾的晶胞结构如图1所示，其中金属原子的堆积模式为________。(6)氯化钠的晶胞结构如图2所示(白球代表Cl－，黑球代表Na＋)，图3是氯化钠的晶胞截面图。已知NA代表阿伏加德罗常数的值，氯化钠晶体的密度为dg·cm－3。①氯化钠晶胞中Cl－的配位数为________。②Na＋半径为____________pm(只列出计算式即可)。解析：(1)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，s轨道的电子云轮廓图的形状为球形。(2)与H2F＋互为等电子体的分子有H2O、H2S、H2Se、H2Te。基态氢原子只在1s轨道上有电子，H2分子中的两个氢原子成键时，两个s轨道“头碰头”重叠，故选A。(3)OF2中氧原子的价层电子对数为4，氧原子的杂化类型是sp3。氯的含氧酸根离子中，ClOeq\o\al(－,3)的立体构型为三角锥形，其对应的含氧酸为HClO3，故x＝3。(4)分析熔、沸点的高低，要从粒子之间的作用力角度切入。碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径依次增大，金属键依次减弱，单质的熔点依次降低；卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，单质的熔、沸点依次升高。(5)钠、钾晶胞为体心立方堆积，体对角线上的三个原子相切。(6)①氯化钠晶胞中氯离子、钠离子的配位数都是6。②思路：先由晶胞结构和晶体的密度求出晶胞的边长，再由晶胞截面图中对角线上三个氯离子相切求出氯离子半径，最后根据棱上两个氯离子和一个钠离子相切求出钠离子半径。1个晶胞中含4个NaCl，设晶胞的边长为a，则晶体的密度d＝eq\f(4×58.5,NAa3)g·cm－3，a＝eq\r(3,\f(234,dNA))cm，而氯离子半径r(Cl－)＝eq\f(\r(2),4)a，钠离子的半径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)碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径依次增大，金属键依次减弱卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强(5)体心立方堆积(6)①6②eq\f(2－\r(2),4)×eq\r(3,\f(234,dNA))×10102．文艺复兴时期，群青颜料曾用在许多著名的油画上，当时群青颜料是由贵重的青金石研磨并制成的。青金石指碱性铝硅酸盐矿物，其中含钠、铝、硅、硫、氯、氧等元素。(1)硅元素基态原子的价电子排布图为____________。(2)第四周期中，与铝未成对电子数相同的金属元素有________种。(3)Na＋和Ne互为等电子体，电离能I2(Na)________I1(Ne)(填“>”或“<”)。(4)①已知氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：化学式HClO4HClO3HClO2HClOKa1×10101×1011×10－24×10－8HClO4的结构简式为__________，HClO3中Cl的杂化轨道类型为________，HClO2中含有的共价键类型为________。以上几种含氧酸的酸性强弱不同，其原因为______________。②氢卤酸(HX)的电离过程如图。ΔH1和ΔH2的递变规律都是HF>HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特别大的原因为________________，影响ΔH2递变的因素为_______________。(5)铝单质为面心立方晶体，晶胞参数a＝qnm，铝的摩尔质量为Mg·mol－1，原子半径为rpm，阿伏加德罗常数的值为NA。则铝单质的密度为________________g·cm－3(列式即可，下同)，铝晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。解析：(1)硅元素为14号元素，位于元素周期表第三周期ⅣA族，故硅原子的价电子排布图为。(2)Al的核外电子中未成对电子数为1，第四周期中原子的核外电子排布中未成对电子数为1的有K—[Ar]4s1，Sc—[Ar]3d14s2，Cu—[Ar]3d104s1，Ga—[Ar]3d104s24p1，Br—[Ar]3d104s24p5，其中金属元素有4种。(3)Na＋和Ne的电子层结构相同，均为8电子稳定结构，Na的核电荷数为11，大于Ne的核电荷数，因此原子核对最外层电子的吸引力Na大于Ne，所以电离能I2(Na)大于I1(Ne)。(4)①根据含氧酸的结构特点，HClO4的结构简式为；ClOeq\o\al(－,3)中Cl的价层电子对数为3＋eq\f(7＋1－2×3,2)＝4，故其杂化轨道类型为sp3杂化；HClO2的结构式为H—O—Cl=O，共价键类型为极性共价键(或σ键和π键)；氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H＋，酸性越强，故酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。②ΔH1表示溶液中的卤化氢汽化：HX(aq)→HX(g)吸收能量；汽化需要克服分子间作用力，由于氟化氢分子间有氢键，所以分子间作用力大，熔、沸点高，汽化所吸收的能量高，ΔH1特别大；ΔH2表示卤化氢分解成原子，HX(g)→H(g)＋X(g)是破坏共价键的过程，ΔH2递变的原因：从F到I原子半径越大，键能越小，越容易分解，ΔH2越小。(5)Al是面心立方晶胞，平均占有的Al的数目为4，根据密度公式：ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4M,NA×q3×10－21)g·cm－3，原子总体积为4个球体的体积，占晶胞体积百分率＝eq\f(原子总体积,晶胞体积)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,q3×109)×100%。答案：(1)(2)4(3)>(4)①sp3极性共价键(或σ键和π键)氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中的O电子更向Cl偏移，越易电离出H＋②HF的水溶液中存在氢键原子半径(或键长或键能)(5)eq\f(4M,NA×q3×10－21)eq\f(4×\f(4,3)πr3,q3×109)×100%3．(最新预测)南京工业大学某研究团队最近在《NatureCommunications》刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂——反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂。回答下列问题：(1)基态氮原子核外未成对电子数为________。基态碳原子核外电子云有________个伸展方向。(2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是________，中心原子的杂化类型是________。(3)CN－能与多种金属离子形成配合物。例如，工业冶炼金的原理：2[Au(CN)2]－＋Zn=2Au＋[Zn(CN)4]2－。与CN－互为等电子体的分子有________(填分子式，任填两种)，1mol[Zn(CN)4]2－含________molσ键。(4)钛酸钙的晶胞如图1所示。钛酸钙的化学式为________；1个钛离子与________个氧离子等距离且最近，这些氧离子可构成正八面体，钛离子位于该正八面体的体心。已知钛酸钙的晶胞参数为anm，则该正八面体的边长为________pm。(5)在周期表中，钡位于第六周期ⅡA族。钛酸钡、钛酸钙的熔点分别为1625℃、1975℃，二者熔点差异的原因为_____________________________________________。(6)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图2所示。六棱柱底边边长为xcm，高为ycm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为________________g·cm－3(列出计算式即可)。解析：(1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，s能级上电子云只有1个伸展方向，2p能级上只填充了2个电子，所以有2个伸展方向，故共有3个伸展方向。(2)第一电离能：F>N>O，OF2只含极性键，O2F2含极性键和非极性键。OF2分子的立体构型为V形，O的杂化类型为sp3。(3)CN－的结构式为[C≡N]－，1个CN－含σ键的个数为1，1个CN－与Zn2＋形成1个配位键(也是σ键)，故1mol[Zn(CN)4]2－含8molσ键。(4)钛酸钙的化学式为CaTiO3。1个钛离子周围有6个氧离子与其等距离且最近。正八面体边长等于晶胞边长的eq\f(\r(2),2)，1nm＝1000pm，故该正八面体的边长为eq\f(\r(2)×a,2)×1000pm＝500eq\r(2)apm。(5)两种晶体都是离子晶体，从离子半径入手，比较晶格能的大小。(6)六棱柱的底面由6个正三角形构成，正三角形的高为eq\f(\r(3),2)xcm，每个正三角形的面积为eq\f(\r(3),4)x2cm2。1个晶胞含6个Fe、2个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)它们都是离子晶体，Ca2＋的半径小于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.近年来随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热潮的兴起，二维层状化合物——类石墨烯二硫化钼引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注。类石墨烯二硫化钼有类似石墨烯的片状结构，单层或多层二硫化钼组成的具有“夹心三明治”式的层状结构的化合物。其中单层二硫化钼由三个原子层构成；中间一层为钼原子层，上下两层均为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治”结构，层间距约为0.65nm。目前合成方法主要如下：方法1：一定量Na2MoO4、S粉、N2H4·H2O和去离子水在一定条件下合成纳米级二硫化钼。方法2：以MoO3和KSCN为原料，在一定条件下合成二硫化钼。请回答下列问题：(1)在周期表中，钼位于第五周期且与铬同族。基态钼原子价电子排布图为__________，它的核外有________个运动状态不同的电子。(2)“三明治”式层状结构的二硫化钼晶体中，单层MoS2的结构内存在的作用力是____________________；层与层之间存在的作用力是________________________。(3)方法1使用原料含有的相关元素中，N、O、S原子的第一电离能由小到大排序为________，从原子结构的角度分析，原因是_____________________________。(4)方法2中使用了KSCN，与SCN－互为等电子体的分子有________(写一种即可)。已知SCN－中每个原子最外层都达到8电子稳定结构且为直线形，1molSCN－中含π键的数目为________；SCN－可参与配合物的形成，其中可做配位原子的是____________。(5)金属钼的晶胞结构如图所示，其晶胞堆积模型是________；已知钼晶体密度为ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则金属钼的晶胞中两个钼原子的最小核间距为________pm。解析：(1)依题意，基态钼原子价电子排布式为4d55s1，价电子排布图为，铬的原子序数为24，钼的原子序数为24＋18＝42，钼原子核外有42个电子，且每个电子的运动状态都不相同。(2)由图示知，二硫化钼晶体类似石墨烯。单层内钼硫键是极性共价键，层与层之间存在范德华力。(3)第一电离能按N、O、S的顺序依次减小，因为氮原子最外层2p能级为半充满结构，比较稳定，硫原子核外电子层数较多，第一电离能较小。(4)根据等电子体定义，SCN－与CO2、CS2