新教材-高二化学下学期暑假训练3物质的结构与性质

Page113物质的结构与性质暑假训练暑假训练03物质的结构与性质例1．X是第四周期元素，其原子最外层只有个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层电子数相同。下列说法错误的是（）A．单质X的晶体类型为金属晶体B．已知单质X是面心立方最密堆积，其中X原子的配位数为8C．元素Y的基态原子的核外电子排布式为D．X与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为1．光气(COCl2)是一种重要的有机中间体。反应CHCl3+H2O2=COCl2↑+HCl+H2O可用于制备光气。下列有关叙述正确的是（）A．CHCl3为非极性分子B．H2O2的电子式为C．沸点：H2O2>CHCl3D．COCl2中碳原子的轨道杂化类型为sp3杂化2．下面的排序不正确的是（）A．熔点由高到低：Na>Mg>AlB．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅>晶体硅C．沸点的高低：乙醇＞丙烷D．晶格能由大到小：NaF>NaCl>NaBr>NaI3．下列说法正确的是（）A．金刚石与C60熔化时破坏的作用力相同B．NaHSO4晶体溶于水时，只有离子键的断裂C．分子晶体中一定含有共价键D．CCl4、C2H4、SiO2都存在共价键，他们都是共价化合物4．下列关于物质结构和性质的说法正确的是（）A．BF3中的键角大于BFeq\o\al(−,4)的键角B．CH3CN中σ键和π键的数目之比为4∶3C．含氧酸酸性：HClO＞HClO2D．CH3OH易溶于水的原因仅仅是因为CH3OH和水分子都是极性分子5．下列说法正确的是（）A．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形B．白磷分子和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28'C．若ABn型分子的中心原子A上没有孤电子对，则ABn为非极性分子D．NH3和PH3分子的VSEPR模型为正四面体形，PH3中P—H键键角大于NH3中N—H键键角6．法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物，其结构简式如图所示。下列说法正确的是（）A．该分子中C—N键的键能大于C—F键的键能B．该分子中N、O、F的第一电离能大小顺序为F>N>OC．该分子中σ键与π键数目之比为7∶2D．该分子中存在手性碳原子7．[Zn(CN)4]2−在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHO+[Zn(CN)4]2−+4H++4H2O=[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN。(1)Zn2+基态核外电子排布式为___________。画出配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键___________。(2)1molHCHO分子中含有σ键的数目为___________。(3)HOCH2CN的结构简式，HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是___________和___________。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为___________。(5)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为___________(用编号填写)①CO2②SiF4③SCl2④COeq\o\al(2−,3)⑤H3O+(6)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：①H、B、N中，原子半径最大的是_________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素___________的相似。②NH3BH3分子中，N－B化学键称为___________键，其电子对由___________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=3NH3+B3Oeq\o\al(3−,6)+9H2，B3Oeq\o\al(3−,6)的结构如图所示：；在该反应中，B原子的杂化轨道类型由___________变为___________。8．请回答下列问题：(1)下列现象和应用与电子跃迁无关的是___________。A．激光B．焰色反应C．燃烧放热D．原子光谱E．石墨导电(2)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了铬元素(核电荷数24)，该元素基态原子的电子排布式是___________，与它同周期的基态原子中最外层电子数与铬相同的元素有___________(填元素符号)。(3)按下列要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式及中心原子的杂化方式。①平面三角形分子：分子式___________，杂化方式是__________。②三角锥形分子：分子式___________，杂化方式是___________。③正四面体形分子：分子式___________，杂化方式是___________。(4)用价层电子对互斥理论推断第ⅣA族元素Sn形成的SnBr2分子中Sn－Br的键角___________120°(填“＞”“＜”或“=”)。(5)已知CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为___________。9．半导体芯片的关键材料是我国优先发展的新材料。经过半个多世纪的发展，硅基材料的半导体器件性能已经接近其物理极限，以碳化硅、氮化镓等为代表的第二代半导体材料成为当今热点。回答下列问题：(1)基态镓原子的价电子排布式为：________，它位于元素周期表的第____周期、第__族。(2)上述材料所涉及的四种元素中，原子半径最小的是___________(填元素符号，下同)，第一电离能I1最大的是___________。(3)原硅酸根SiOeq\o\al(4−,4)的空间构型是___________，其中Si的杂化轨道类型为___________。(4)①金刚石、②晶体硅、③碳化硅，三者熔点由低到高的顺序是___________(填序号)，原因是___________。(5)GaN被誉为21世纪引领5G时代的基石材料，是目前全球半导体研究的前沿和热点。有一种氮化镓的六方晶胞结构如图所示，其晶胞参数为：α=β=90°，γ=120°。已知：该晶体的密度为ρg/cm3，晶胞底边边长为acm，高为bcm，则阿伏伽德罗常数为___________mol−1(用含a、b、ρ的代数式表示)。10．东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜铜镍合金闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：(1)镍元素基态原子的电子排布式为_________，3d能级上的未成对电子数为_________。(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_______。lmol阳离子中含有的共价键数目是___________。(3)单质铜及镍都是由___键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1958kJ/mol、INi=1753kJ/mol，ICu>INi的原因是___________。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为___。②若合金的密度为dg/cm3，晶胞参数a=___nm。

答案与解析答案与解析例1．【答案】B【解析】依据题给信息可推知，X为铜元素，Y为氯元素。A．Cu属于金属元素，单质铜的晶体类型为金属晶体，A正确；B．金属铜是面心立方最密堆积，每个铜原子的配位数是12，B错误；C．Y是氯元素，其原子核外电子数为17，依据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为，C正确；D．依据晶胞结构，利用均摊法分析，每个晶胞中含有的铜原子个数为8×+6×=4，氯原子个数为4，则该化合物的化学式为CuCl，D正确；故选B。1．【答案】C【解析】A．CH4为非极性分子，3个H被Cl代替得到的CHCl3为极性分子，A项错误；B．H2O2是共价化合物，电子式为，B项错误；C．H2O2分子间有氢键，沸点高于CHCl3，C项正确；D．COCl2中含有碳氧双键，碳原子为sp2杂化，D项错误；答案选C。2．【答案】A【解析】A．Na、Mg、Al都属于金属晶体，金属晶体中金属键越强，金属晶体熔点越高，Na、Mg、Al的最外层电子数逐渐增多，相应金属阳离子所带电荷数逐渐增多，半径逐渐减小，金属键逐渐增强，则熔点由高到低：Al＞Mg＞Na，A错误；B．金刚石、碳化硅、晶体硅都属于共价晶体，共价晶体中共价键的键能越大，共价晶体的硬度越大，键长由大到小：Si—Si键＞C—Si键＞C—C键，则键能由大到小：C—C键＞C—Si键＞Si—Si键，硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，B正确；C．乙醇分子间存在氢键，丙烷分子间没有氢键，沸点的高低：乙醇＞丙烷，C正确；D．离子晶体中离子所带电荷数越大、离子半径越小，晶格能越大，NaF、NaCl、NaBr、NaI中阳离子相同，都为Na+，F−、Cl−、Br−、I−所带电荷数相等，离子半径逐渐增大，则晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，D正确；答案选A。3．【答案】D【解析】A．金刚石为共价晶体，融化时破坏了共价键，C60为分子晶体，熔化时破坏的作用力为分子间作用力，故A错误；B．NaHSO4晶体溶于水时，完全电离形成钠离子、氢离子和硫酸根离子，破坏了离子键和共价键，故B错误；C．分子晶体中不一定含有共价键，如单原子分子形成的晶体，故C错误；D．CCl4、C2H4、SiO2均只含共价键，且均由两种元素组成，则都为含共价键的共价化合物，故D正确；故选D。4．【答案】A【解析】A．BF3为sp2杂化，键角为120°，BFeq\o\al(−,4)为sp3杂化，键角为109°28’，BF3中的键角大于BFeq\o\al(−,4)的键角，故A正确；B．CH3CN的结构式为：，σ键和π键的数目之比为5∶2，故B错误；C．含氧酸酸性：HClO＜HClO2，氯元素化合价越高对应氧化物的水化合物的酸性越强，故C错误；D．CH3OH中含有－OH，－OH为亲水基，因此CH3OH易溶于水，CH3OH与水易形成氢键，故D错误；故选A。5．【答案】C【解析】A．通过sp3杂化形成的中性分子，分子中价层电子对数是4，若不含孤电子对，如CH4或CF4，分子为正四面体结构；分子中价层电子对数是4，若含有一个孤电子对，如NH3或NF3，分子为三角锥形结构；分子中价层电子对数是4，若含有两个孤电子对，如H2O，分子为V形结构，A错误；B．P4的空间结构为正四面体，体中心无原子，键角是60°，B错误；C．若ABn型分子的中心原子A上没有孤对电子，则ABn为非极性分子，这是判断极性分子和非极性分子的重要经验规律，C正确；D．由于电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的排斥力越大，因此键角变大，即PH3中P—H键键角小于NH3中N—H键键角，D错误；选C。6．【答案】B【解析】A．分子中C－N键的键能与C－F键的键能比较，可以根据键长的大小来判断，具体来说就是根据相结合的两个原子的半径来比较，半径越小键能越大，两个化学键都含有C原子，N原子的半径大于F原子的，所以C－N键的键能小于C－F键的键能，A错误；B．同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，但ⅡA族和ⅤA族的元素达到全满或半满状态，所以N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F>N>O，B正确；C．该分子中键与键数目之比为15∶4，C错误；D．手性碳原子一定是饱和碳原子，所连接的四个基团要是不同的，该有机物中没有饱和的碳原子，故D错误；故选B。7．【答案】（1）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10（2）3mol或3NAsp3、spNHeq\o\al(−,2)①>④>②>⑤>③BSi配位键Nsp3杂化sp2杂化【解析】(1)Zn是30号元素，其原子核外有30个电子，失去最外层两个电子生成锌离子，根据构造原理书写其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；Zn为中心离子，H2O为配体，配位数为4，所以配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键为；(2)单键为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键，HCHO分子中含有2个C－H键、1个C=O双键，分子中含有3个σ键，所以1mol甲醛(HCHO)分子中含有的σ键数目为3mol或3NA，故为：3mol或3NA；(3)根据HOCH2CN的结构简式，其中与羟基(－OH)相连的一个碳为饱和碳原子，价层电子对为4+0=4，杂化类型为sp3，另一碳原子与氮原子形成碳氮三键，三键含有1个σ键和2个π键，价层电子对为2+，所以杂化类型为sp杂化；(4)原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体，与水互为等电子体的微粒该是原子最外层电子数为8的分子或离子，这样的微粒有：H2S、NHeq\o\al(−,2)，阴离子为：NHeq\o\al(−,2)；(5)①CO2是直线结构，键角为180°；②SiF4为正四面体结构，键角为109°28′；③SCl2中S采用sp3杂化，为V形结构；④COeq\o\al(2−,3)中C采用sp2杂化，为正三角形结构，键角为120°；⑤H3O+中O采用sp3杂化，为三角锥形结构，③中2个孤电子对之间的斥力较大，使得③中键角小于⑤，同理⑤中键角小于②，因此键角由大到小顺序排列为①④②⑤③，故答案为：①>④>②>⑤>③；(6)①根据同一周期从左到右主族元素的原子半径逐渐减小，可知H、B、N中原子半径最大的是B(硼)；元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上，二者化学性质相似；②NH3BH3中N有孤电子对，B有空轨道，N和B形成配位键；电子对由N提供；NH3BH3中B形成四个σ键，为sp3杂化，B3Oeq\o\al(3−,6)中B形成3个σ键，为sp2杂化。8．【答案】（1）CE（2）1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1Cu、KBF3、sp2杂化NF3、sp3杂化CF4、sp3杂化＜C＞H＞Si【解析】(1)燃烧放热是物质的化学能转化为热能，石墨是层状结构，层间有自由移动的电子，二者与电子跃迁无关，激光、焰色反应、原子光谱与电子跃迁有关系。故答案为：CE；(2)铬元素的核电荷数为24，该元素基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，第四周期元素中，当d能级电子数全满或全空且最外层有一个电子的元素分别是Cu：[Ar]3d104s1和K：[Ar]4s1。(3)①第二周期非金属元素组成的中性分子是平面三角形分子为BF3，杂化方式是sp2杂化；②第二周期非金属元素组成的中性分子是三角锥形分子为NF3，杂化方式是sp3杂化；③第二周期非金属元素组成的中性分子是正四面体形分子为CF4，杂化方式是sp3杂化。(4)SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数目是(4+2)/2=3，配位原子数为2，故Sn含有孤对电子，SnBr2空间构型为V型，键角小于120°，故答案为：＜；(6)根据共用电子对偏向电负性大的原子，已知CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为C＞H＞Si。9．【答案】（1）4s24p1四IIIANN正四面体sp3②③①三者结构相似，都是原子晶体，碳原子半径小于硅原子，键能C－C＞C－Si＞Si－Si【解析】(1)Ga是31号元素，根据构造原理，可知基态镓原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1，则其价电子排布式为4s24p1；根据Ga核外电子排布式可知Ga原子核外有4个电子层，最外层有3个电子，则由原子结构与元素位置关系可知Ga位于元素周期表第四周期第IIIA族；(2)在上述材料所涉及的元素有C、Si、N、Ga。原子核外电子层数越多原子半径越大；当原子核外电子层数相同时，原子序数越小，原子半径越大。C、N原子核外只有2个电子层，Si核外有3个电子层，Ga核外有4个电子层，由于原子序数N＞C，故上述四种元素中原子半径最小的是N元素；同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，同一主族元素的第一电离能随原子序数的增大而减小，在上述四种元素中原子核外电子层数最少的元素有C、N，由于原子序数N＞C，N原子核外电子排布处于半满的稳定状态，所以第一电离能I1最大的是N元素；(3)原硅酸根SiOeq\o\al(4−,4)中Si原子价层电子对数为4+=4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知SiOeq\o\al(4−,4)的空间构型是正四面体形；其中Si原子杂化类型是sp3杂化；(4)①金刚石、②晶体硅、③碳化硅三种物质都是共价晶体，原子半径：C＜Si。原子半径越小，共价键键长就越短，该化学键的键能就越大，断裂该共价键使物质熔化、气化消耗的能量就越多，物质的熔沸点就越高。由于键长：C－C＜C－Si＜Si－Si，所以键能：C－C＞C－Si＞Si－Si，因此三种物质的熔点由低到高的顺序是②③①；(5)该晶胞中含有Ga原子数目为1+4×