全国版高考化学一轮复习学案物质结构与性质综合练习

综合练习时间：50分钟1．已知反应3NaH＋Fe2O3eq\o(=,\s\up17(一定条件))2Fe＋3NaOH。(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__________________；1molNaOH含有σ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，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]。答案(1)26(2)Na＋[eq\o\al(·,·)H]－NAsp3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)πr3Fe,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4rFe,\r(3))))3)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[Ar]3d64s2，则Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5，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Na＋[eq\o\al(·,·)H]－。NaOH由Na＋和OH－构成，其中OH－含有极性键(O—H键)，故1molNaOH含有的σ键数目为NA。OH－中O原子形成1个σ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1＋8×eq\f(1,8)＝2，结合球体的体积公式“V＝eq\f(4,3)πr3”可知，2个Fe原子的总体积为eq\f(8,3)πr3(Fe)；设晶胞的棱长为a，由[4r(Fe)]2＝3a2可得a＝eq\f(4rFe,\r(3))，则晶胞的体积为eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\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)πr3Fe,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(4rFe,\r(3))))3)。2．[2017·湖北襄阳调研]图1是Na、Cu、Si、H、C、N等元素单质的熔点高低的顺序，其中c、d均是热和电的良导体。回答下列问题(需要用到元素符号或分子式的，请用相应元素的元素符号或分子式作答)：图1(1)a与b对应的元素可形成10电子中性分子X，写出带一个单位正电荷的1个X的等电子体________。将X溶于水后的溶液滴入到CuSO4溶液中至过量，再加入适量乙醇，可析出一种深蓝色晶体，其化学式为__________________________________。(2)元素c位于元素周期表的____________区，d原子次外层有____________对自旋相反的电子，c、d单质的晶体堆积方式类型分别是________、________。A．简单立方堆积 B．体心立方堆积C．六方最密堆积 D．面心立方最密堆积(3)d的一种氯化物为白色立方结晶，熔点430℃，沸点1490℃，其熔融态导电性差，晶胞结构如图2。该氯化物固体属于______晶体，其中氯原子的配位数为________。图2(4)e元素与氧可形成如图3中A所示的正四面体离子eOeq\o\al(4－,4)，其中e在正四面体的体心，eOeq\o\al(4－,4)四面体通过共用顶角氧离子可形成B，则B的化学式为________。图3(5)单质a、f对应的元素以1∶1的原子个数比形成的分子(相同条件下对H2的相对密度为39)中含__________个σ键和____________个π键，其中f原子的杂化轨道类型为____________________。答案(1)H3O＋[Cu(NH3)4]SO4·H2O(2)s9BD(3)分子4(4)Si3Oeq\o\al(6－,9)(5)121sp2杂化解析根据c、d均是热和电的良导体，且d的熔点高于c，确定c是Na，d是Cu。根据熔点高低可判断a是H2，b是N2，e是Si，f是金刚石。(1)a与b对应的关系为H与N，形成的10电子中性分子X是NH3，与NH3互为等电子体的带一个单位正电荷的是H3O＋。NH3与Cu2＋可形成配位键，故深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O。(2)Na位于第三周期ⅠA族，位于s区，Cu原子的M层有9个轨道，均充满电子，故有9对自旋相反的电子，钠单质采用体心立方堆积，铜单质采用面心立方最密堆积。(3)根据这种氯化物熔、沸点较低、熔融态导电性差确定其应为分子晶体，其中与氯原子相连的Cu原子有4个，故配位数为4。(4)B中含有3个Si原子和9个O原子，根据化合价可判断其化学式为Si3Oeq\o\al(6－,9)。(5)该分子的相对分子质量＝39×2＝78，则分子式为C6H6，分子中含有6个C—Cσ键和6个C—Hσ键，形成一个大π键，C原子采用sp2杂化。3．物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题：(1)第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有________种。(2)某元素位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为____________。(3)乙烯酮(CH2=C=O)是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在(C2H5O)3P=O存在下加热脱H2O得到。乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是______________，1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键与π键的数目比为______________。(4)已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如下：物质氢键/X—H…Y键能/kJ·mol－1(HF)nF—H…F28.1冰O—H…O18.8(NH3)nN—H…N5.4解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因______________。(5)碳化硅的结构与金刚石类似(如图所示)，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有______个，与碳原子等距离最近的碳原子有________个。已知碳化硅晶胞边长为apm，则碳化硅的密度为________g·cm－3。答案(1)3(2)3d84s2(3)sp2和sp25∶1(4)单个氢键的键能是(HF)n>冰>(NH3)n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，汽化时要克服的氢键的总键能是冰>(HF)n>(NH3)n(5)412eq\f(1.6×1032,NA·a3)解析(1)同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，即半充满的N原子和全充满的Be原子第一电离能要比同周期相邻元素的原子高，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O3种元素。(2)某元素位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的未成对电子数为2，则该元素为Ni，价层电子排布式为3d84s2。(3)在CH2=C=O中，左端碳原子形成一个π键，为sp2杂化，中间位置碳原子形成两个π键，为sp杂化；单键全是σ键，双键有一个σ键，1mol(C2H5O)3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA，π键的数目为NA，则σ键与π键的数目比为25∶1。(4)单个氢键的键能是(HF)n>冰>(NH3)n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，汽化时要克服的氢键的总键能是冰>(HF)n>(NH3)n。(5)碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个。该晶胞中含有的碳原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4，硅原子个数为4，则根据公式a3×10－30×ρ×NA＝4×40g·mol－1，得ρ＝eq\f(1.6×1032,NA·a3)g·cm－3。4．黑火药是我国古代的四大发明之一。黑火药爆炸时发生的反应为2KNO3＋S＋3C=K2S＋N2↑＋3CO2↑。回答下列问题：(1)基态钾原子的核外电子排布式为____________，第一电离能：K________(填“>”或“<”)Na。(2)NOeq\o\al(－,3)的空间构型为________。(3)固态硫易溶于CS2，熔点为112℃，沸点为444.8℃。其分子结构为，S8中硫原子的杂化轨道类型是________，S8分子中至多有________个硫原子处于同一平面。(4)N2分子中σ键与π键的个数比为________，N2的沸点比CO的沸点________(填“高”或“低”)。(5)K2S的晶胞结构如图所示。其中K＋的配位数为________，S2－的配位数为________；若晶胞中距离最近的两个S2－核间距为acm，则K2S晶体的密度为____________g·cm－3(列出计算式，不必计算出结果)。答案(1)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1<(2)平面正三角形(3)sp34(4)1∶2低(5)48eq\f(4×110,NA·\r(2)a3)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(4×110,6.02×1023×\r(2)a3)))解析(1)基态K原子核外有19个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。同主族元素的第一电离能随原子核外电子层数的增多而逐渐减小，故K的第一电离能小于Na。(2)NOeq\o\al(－,3)中N原子形成3个N—O键，且不含孤对电子，则N原子采取sp2杂化，故NOeq\o\al(－,3)的空间构型为平面正三角形。(3)由S8分子结构可知，每个S原子形成2个S—S键，且含有2对孤对电子，则S原子的杂化轨道类型为sp3杂化，S8分子中至多有4个硫原子处于同一平面。(4)N2分子的结构式为N≡N，每个N2分子中含有1个σ键和2个π键，故σ键和π键的个数比为1∶2。N2和CO都是分子晶体，其熔、沸点主要受分子间作用力影响，在相对分子质量相同的情况下，分子的极性对其熔、沸点产生影响，CO分子的极性使其分子间作用力略大，故N2的沸点低于CO。(5)K2S晶胞中，每个K＋周围等距离且最近的S2－有4个，则K＋的配位数为4。每个S2－周围等距离且最近的K＋有8个，则S2－的配位数为8。晶胞中距离最近的两个S2－核间距为acm，为每个面对角线长度的eq\f(1,2)，则晶胞的棱长为eq\r(2)acm，故K2S晶体的密度为ρ＝eq\f(4×110,NA·\r(2)a3)g·cm－3。5．原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：(1)这四种元素中，电负性最大的元素的基态原子的价电子排布图为____________。(2)A与B形成的化合物B2A2(3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图甲所示，其原子的杂化类型为________；另一种的晶胞如图乙所示，该晶胞的空间利用率为________(保留两位有效数字，eq\r(3)＝1.732)。(4)向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。写出沉淀溶解的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数目为________。其晶体的堆积模型为____________。此晶胞中的棱长为acm，D的相对原子质量为M，密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________mol－1(用含M、a、ρ的代数式表示)。答案(1)(2)3∶2(3)sp234%(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O(5)4面心立方最密堆积eq\f(4M,ρa3)解析A为第一周期元素，且自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布式为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数大小顺序可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则C为氯元素。(1)四种元素中电负性最大的是Cl元素，其基态原子的价电子数为7，其基态原子的价电子排布图为。(2)H与C形成的化合物B2A2为C2H2，其结构式是H—C≡C—H，C2H2(3)图甲是石墨的层状晶体结构，每个C原子与另外3个C原子相连，则C原子采取sp2杂化；图乙是金刚石的晶胞结构，晶胞含8个碳原子，若晶胞参数为acm，C原子半径为rcm，体对角线的长度为4个碳原子的直径，则有：8r＝eq\r(3)a，该晶胞的空间利用率为eq\f(\f(4,3)πr3×8,a3)×100%＝eq\f(\f(4,3)πr3×8,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8r,\r(3))))3)×100%≈34%。(5)图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。晶体的堆积模型为面心立方最密堆积。此晶胞中的棱长为acm，D的相对原子质量为M，密度为ρg·cm－3，则有ρ＝eq\f(M晶胞,V晶胞·NA)＝eq\f(4×M,a3·NA)g·cm－3，故阿伏加德罗常数可表示为NA＝eq\f(4M,ρa3)mol－1。6．[2017·湖北八校联考]磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题：(1)基态P原子的核外电子排布式为____________，有________个未成对电子。(2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的立体构型为________，其键角为________，推测其在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。(3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于