新高考2025版高考化学一轮复习微专题小练习专练57结构与性质综合应用

专练57结构与性质综合应用1．[2024·全国甲卷][化学——选修3：物质结构与性质]将酞菁—钴钛菁—三氯化铝复合嵌接在碳纳米管上，制得一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。回答下列问题：(1)图1所示的几种碳单质，它们互为________，其中属于原子晶体的是________，C60间的作用力是________。(2)酞菁和钴酞菁的分子结构如图2所示。酞菁分子中全部原子共平面，其中p轨道能供应一对电子的N原子是________(填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为________，氮原子供应孤对电子与钴离子形成________键。(3)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图3a所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为________。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由此可以推断铝氟之间的化学键为________键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3b所示，F－的配位数为________。若晶胞参数为apm，晶体密度ρ＝________g·cm－3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。2．[2024·湖南卷]铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________；②该新药分子中有________种不同化学环境的C原子；③比较键角大小：气态SeO3分子________SeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))离子(填“>”“<”或“＝”)，缘由是____________________________________。(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：①富马酸分子中σ键与π键的数目比为________；②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的依次为________。(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型协作物，该物质可以在温柔条件下干脆活化H2，将N3－转化NHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，反应过程如图所示：①产物中N原子的杂化轨道类型为________；②与NHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为________________________________________________________________________；②Fe原子的配位数为________；③该晶胞参数a＝b＝0.4nm、c＝1.4nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为____________________________g·cm－3(列出计算式)。3．[2024·山东卷]探讨笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：(1)基态Ni原子的价电子排布式为________，在元素周期表中位置为__________________。(2)晶胞中N原子均参加形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为________；x∶y∶z＝________。(3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的eq\i\pr\in(6,6,)大π键，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据________(填标号)。A．2s轨道 B．2p轨道C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道(4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要缘由是①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________。(5)的碱性随N原子电子云密度的增大而增加，其中碱性最弱的是________。4．[2024·河北卷]含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：(1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为________。(2)Cu与Zn相比，其次电离能与第一电离能差值更大的是________，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)SnCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的几何构型为________，其中心离子杂化方式为________。(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质。下列物质中，属于顺磁性物质的是________(填标号)。A．[Cu(NH3)2]Cl B．[Cu(NH3)4]SO4C．[Zn(NH3)4]SO4 D．Na2[Zn(OH)4](5)如图是硫的四种含氧酸根的结构：依据组成和结构推断，能在酸性溶液中将Mn2＋转化为MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))的是________(填标号)，理由是________________________________________________________________________。(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。①该物质的化学式为____________。②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，例如图中A原子的坐标为(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,8))，则B原子的坐标为____________。专练57结构与性质综合应用1．答案：（1）同素异形体金刚石范德华力（2）③＋2配位（3）sp3离子2eq\f(84×1030,NA·a3)解析：（1）同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。图1所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于原子晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，碳纳米管不属于原子晶体；C60间的作用力是范德华力；（2）已知酞菁分子中全部原子共平面，则其分子中全部的C原子和全部的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道，其p轨道只能供应1个电子参加形成大π键，标号为③的N原子的p轨道能供应一对电子参加形成大π键，因此标号为③的N原子形成的N—H键易断裂从而电离出H＋；钴酞菁分子中，失去了2个H＋的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为＋2，氮原子供应孤对电子与钴离子形成配位键。（3）由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其四周的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的实力最强，因此，可以推断铝氟之间的化学键为离子键。由AlF3的晶胞结构可知，其中含大球的个数为12×eq\f(1,4)＝3，小球的个数为8×eq\f(1,8)＝1，则大球为F－，距F－最近且等距的Al3＋有2个，则F－的配位数为2。若晶胞参数为apm，则晶胞的体积为（apm）3＝a3×10－30cm3，晶胞的质量为eq\f(84g,NA)，则其晶体密度ρ＝eq\f(84×1030,NA·a3)g·cm－3。2．答案：（1）①3d104s24p4②8③＞前者中Se为sp2杂化、后者中Se为sp3杂化（2）①11∶3②O＞C＞H＞Fe（3）①sp3②H2O（4）①KFe2Se2②4③eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA×0.42×1.4)×1021解析：（1）①Se为34号元素，依据构造原理可写出基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。②该物质结构对称，具有如图所示8种不同化学环境的C原子：。③SeO3中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为0，SeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))中Se的价层电子对数为3，孤电子对数为eq\f(6＋2－3×2,2)＝1，故SeO3和SeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))中Se原子分别为sp2和sp3杂化，则SeO3分子中键角大于SeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))中键角。（2）①由富马酸分子的结构模型可确定其结构简式为，由单键均为σ键，双键有1个σ键和1个π键，知该分子中σ键和π键的数目比为11∶3。②富马酸亚铁中含C、H、O、Fe四种元素，由电负性递变规律可知，电负性由大到小的依次为O>C>H>Fe。（3）①产物中N原子形成4个共价键，则其实行sp3杂化。（4）①分析晶胞在xz、yz、xy平面的投影图可知，占据顶点和体心位置的为K原子，故K原子个数为8×eq\f(1,8)＋1＝2，每个竖直棱上有2个Se原子，体内有2个Se原子，故Se原子个数为8×eq\f(1,4)＋2＝4，每个竖直面上有2个Fe原子，故Fe原子个数为8×eq\f(1,2)＝4，该物质的晶胞结构如图所示：其最简化学式为KFe2Se2。③以1号Fe原子为探讨对象，2号和3号铁原子及其对称位置的2个Fe原子距离1号Fe原子最近，故Fe的配位数为4。③该晶胞的质量为eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA)g，体积为0.4×0.4×1.4×10－21cm3，故该晶体的密度为eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA×0.42×1.4)×1021g·cm－3。3．答案：（1）3d84s2第4周期（第）Ⅷ族（2）2∶32∶1∶1（3）D（4）①吡啶能与H2O分子形成分子间氢键②吡啶和H2O均为极性分子相像相溶，而苯为非极性分子（5）解析：（1）Ni是28号元素，故基态Ni原子的价电子排布式为：3d84s2，在周期表中第四横行第10纵列即位于第4周期第Ⅷ族。（2）由题干晶胞示意图可知，，Ni2＋四周连接四个原子团，形成的配位键数目为：4，空间结构为正方形，VSEPR模型为平面四边形，采纳dsp2杂化；Zn2＋四周形成的配位键数目为：6，VSEPR模型为正八面体，采纳sp3d2杂化，所以Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为4∶6＝2∶3；含有CN－（小黑球N＋小白球C）为：8×eq\f(1,2)＝4，含有NH3（棱上小黑球）个数为：8×eq\f(1,4)＝2，晶胞中苯环在四个侧面且每个苯环只有一半属于该晶胞，所以苯环个数为：4×eq\f(1,2)＝2，则该晶胞的化学式为：Ni（CN）4·Zn（NH3）2·2C6H6，即x∶y∶z＝4∶2∶2＝2∶1∶1，故答案为：2∶3；2∶1∶1。（3）已知吡啶中含有与苯类似的eq\i\pr\in(6,6,)大π键，则说明吡啶中N原子也是采纳sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，答案为D。（4）已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度，吡啶远大于苯。（5）已知—CH3为推电子基团，—Cl是吸电子基团，则导致N原子电子云密度大小依次为：，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为：。4．答案：（1）2∶1（或1∶2）（2）CuCu的价电子排布式为3d104s1，Zn的价电子排布式为3d104s2，Zn为全充溢稳定结构，Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，Cu失去一个电子后形成的Cu＋的价电子排布式为3d10，为全充溢稳定结构，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子达到更稳定状态，Cu的其次电离能比Zn的其次电离能大（3）三角锥形sp3（4）B（5）DD（S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(8))）中含有过氧键，具有强氧化性（6）①Cu2ZnSnS4②（eq\f(1,4)，eq\f(3,4)，eq\f(5,8)）解析：（1）基态S原子的价电子排布式为3s23p4，价电子的轨道表示式为，两种自旋状态的电子数之比为2∶1。（3）SnCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中Sn