2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-专题十三物质结构与性质(选考)专题强化练

专题强化练1．(2021·河南省六市高三第二次联合调研)物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。回答下列问题：(1)在现代化学中，常利用________________上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。(2)聚酰亚胺结构简式是①C、N、O、H四种元素电负性由小到大的顺序是__________(填元素符号)。②中C原子的杂化轨道类型为________________。(3)键角：H2S________H2O(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)金刚石与石墨都是碳的同素异形体。若碳原子半径为rnm，根据硬球接触模型，金刚石晶胞中碳原子的空间占有率为________(用含π的代数式表示)；金刚石的密度为________g·cm－3(写出用r和NA表示的计算式即可)。答案(1)原子光谱(2)①H<C<N<O②sp2(3)小于(4)eq\f(\r(3),16)πeq\f(8×12,NA\f(8r,\r(3))×10－73)解析(1)光谱仪器摄取各种元素电子的吸收光谱或发射光谱，由于不同元素原子的吸收或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。(4)由晶胞的位置关系可得体对角线为8r，设晶胞边长为anm，则eq\r(3)a＝8r，a＝eq\f(8r,\r(3))nm，晶胞中有8个C，则空间占有率为eq\f(8×\f(4,3)πr3,\f(8r,\r(3))3)＝eq\f(\r(3),16)π，金刚石的密度为ρ＝eq\f(8×12,NA\f(8r,\r(3))×10－73)g·cm－3。2．(2021·河南省九师联盟高三联考)由ⅡA族元素与ⅤA族元素所形成的化合物种类繁多，它们是探测器、激光器、微波器的重要材料。回答下列问题：(1)基态Ga原子核外电子排布式为[Ar]________。(2)氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键，该氧原子重排后的价电子排布图为____________，电子重排后的氧原子能量有所升高，原因是不符合______________(填“泡利原理”或“洪特规则”)。(3)自然界中不存在单质硼，硼的氢化物也很少，主要存在的是硼的含氧化合物，根据下表数据分析其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。化学键B—HB—OB—B键能/(kJ·mol－1)389561293(4)如图为四硼酸根离子结构模型，该离子符号为______，其中硼原子轨道的杂化类型有____________。(5)叠氮酸铵(NH4N3)是一种具有爆炸性的无色晶体。叠氮酸根离子(Neq\o\al(－,3))的立体构型为____________；叠氮酸铵的晶胞如图所示，其晶胞参数为anm和0.5anm，阿伏加德罗常数的值为NA，NH4N3的密度为________g·cm－3。答案(1)3d104s24p1(2)洪特规则(3)B—B、B—H键的键能小，易断裂，不能稳定存在，而B—O键的键能大，断键需消耗较高能量，因此能稳定存在(4)[H4B4O9]2－sp2、sp3(5)直线形eq\f(4.8×1023,a3·NA)解析(3)根据表格数据可知，B—B、B—H的键能小，化学键结合的不牢固，易断裂，因此不能稳定存在；而B—O键的键能大，断裂需消耗较高能量，因此可以稳定存在，故硼元素主要以含氧化合物形式存在，无硼单质，硼的氢化物也很少。(4)根据图示可知该离子中含有4个B原子、9个O原子，4个H原子，假设该阴离子带有电荷数目是m，则可表示为[H4B4O9]m－，由于H为＋1价，B为＋3价，O为－2价，所以m＝2，则该阴离子化学式为[H4B4O9]2－；根据图示可知，黑色小球是H原子，黑色大球是B原子，灰色球是O原子，B原子有两种类型，形成的价层电子对数分别是3个、4个，因此B原子杂化类型是sp2、sp3。(5)叠氮酸根(Neq\o\al(－,3))中的中心N原子杂化类型是sp，故其立体构型为直线形。在一个晶胞中含有NHeq\o\al(＋,4)的数目为4×1＝4个，含有Neq\o\al(－,3)数目是8×eq\f(1,8)＋8×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＝4个，则晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(4×60,NA×0.5a×10－7×a×10－72)g·cm－3＝eq\f(4.8×1023,NA·a3)g·cm－3。3．75号元素铼(Re)，熔点仅次于钨，是制造航空发动机的必需元素。地壳中铼的含量极低，多伴生于钼、铜、锌、铅等矿物中。(1)锰与铼处于同一族，基态锰原子电子排布式为______，它处于周期的________区。(2)与铼伴生的铜能形成多种配合物。如醋酸二氨合铜(Ⅰ)[Cu(NH3)2]Ac可用于吸收合成氨中对催化剂有害的CO气体：[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(Ac表示醋酸根离子)。①与铜离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________。②配位体NH3中N原子的杂化类型为________，1mol配离子[Cu(NH3)2]＋中含有σ键的数目为________。③写出与CO互为等电子体的一种分子的化学式：___________________________。(3)分别向CuSO4、MgSO4溶液加氨水至过量，前者为深蓝色溶液，后者为白色沉淀。①NH3与Cu2＋形成配合物的能力大于Mg2＋的原因为________________________________________________________________________。②溶液中的水存在H3O＋、H5Oeq\o\al(＋,2)等微粒形式，H5Oeq\o\al(＋,2)可看作是H3O＋与H2O通过氢键形成的离子，写出H5Oeq\o\al(＋,2)的结构式：________________。(4)三氧化铼的立方晶胞结构如图，晶胞参数为3.74pm，铼原子占据顶点，氧原子占据所有棱心。则铼原子的配位数为________________，三氧化铼的密度为________g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数的值，写计算式即可)。答案(1)[Ar]3d54s2(或1s22s22p63s23p63d54s2)d(2)①具有孤电子对②sp38NA③N2(3)①由于Cu2＋对配体NH3的孤电子对吸引力大，配位键强②(4)6eq\f(234,NA·3.74×10－103)解析(3)①随着原子序数的增加，原子核对核外电子引力增大；而随着电子层数的增加，原子核对核外电子引力减小，但前者占主导地位，所以Cu2＋对配体NH3的孤电子对吸引力大，配位键更强。②H3O＋的结构式为，H2O的结构式为，H5Oeq\o\al(＋,2)可看作是H3O＋与H2O通过氢键形成的离子，则H5Oeq\o\al(＋,2)的结构式为。(4)三氧化铼为立方晶胞，铼原子占据顶点，氧原子占据所有棱心，根据均摊法可知铼原子的配位数为6；在这个晶胞里，Re原子的数目等于8×eq\f(1,8)＝1，O原子数等于12×eq\f(1,4)＝3，该晶胞的体积为(3.74×10－10)3cm3，则三氧化铼的密度为eq\f(\f(234,NA)g,3.74×10－103cm3)＝eq\f(234,NA·3.74×10－103)g·cm－3。4．(2021·东北三省三校高三第二次联考)很多获得诺贝尔化学奖的研究成果都极大的影响着我们的生活。请回答与诺贝尔化学奖获奖成果相关的下列问题：(1)1995年，诺贝尔化学奖授予PaulCrutzen、MarioMolina和F.SRowland三位科学家，以表彰他们在平流层臭氧化学研究领域所做出的贡献。氟利昂(CCl2F2等)及氮的氧化物在O3分解中起重要作用，N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为__________________。(2)1996年，诺贝尔化学奖授予对发现C有重大贡献的三位科学家。C60晶体中分子的配位数为______________。(3)2019年，诺贝尔化学奖授予JohnBGoodenough，M.stanleyWhittlingham和AkiraYoshino，以表彰他们在锂离子电池的发展方面作出的卓越贡献。①磷酸亚铁锂是制造锂离子电池电极的重要材料。磷酸亚铁锂中，磷原子的杂化方式与下列微粒中的碳原子杂化方式相同的是________(填字母)。A．HCHOB．COeq\o\al(2－,3)C．C2H6D．苯②早在1973年，Whittingham发现一种极强富能材料TiS2，以此作为锂电池的全新阴极。Ti的基态原子核外电子排布式为________________。下列硫的各种微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填字母)。A．[Ne]3s23p3 B．[Ne]3s23p4C．[Ne]3s23p33d1 D．[Ne]3s23p5(4)在TiS2的单位晶胞中(如图所示)，阳离子分布在8个顶点，阴离子分布在由上下各3个阳离子构成的正三棱柱中，并间隔地排列在上半部的中心和下半部的中心。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，例如图中原子1的坐标为(0,0,0)，原子2的坐标为(0,1,1)，原子3的坐标为(eq\f(2,3)，eq\f(1,3)，eq\f(3,4))，则原子4的坐标为________。设TiS2的摩尔质量为Mg·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，则其密度ρ为________g·cm－3。答案(1)F＞N＞O(2)12(3)①C②[Ar]3d24s2A(4)(eq\f(1,3)，eq\f(2,3)，eq\f(1,4))eq\f(2\r(3)×1030M,3a2bNA)解析(3)①磷酸亚铁锂中，磷原子的杂化方式为sp3，HCHO中C原子的杂化方式为sp2，A项不选；COeq\o\al(2－,3)中C原子的杂化方式为sp2，B项不选；C2H6中两个C原子的杂化方式均为sp3，C项选；苯中C原子的杂化方式均为sp2，D项不选。②Ti的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d24s2；[Ne]3s23p3达到半充满稳定结构，因此电离最外层一个电子所需能量最大。(4)根据TiS2的晶胞图，原子1的坐标为(0,0,0)，原子2的坐标为(0,1,1)，原子3的坐标为(eq\f(2,3)，eq\f(1,3)，eq\f(3,4))，则原子4的坐标为(eq\f(1,3)，eq\f(2,3)，eq\f(1,4))；根据晶胞图可知，晶胞体积为V＝eq\f(\r(3),2)a2b×10－30cm3，则晶胞密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(M,NA\f(\r(3),2)a2b×10－30)g·cm－3＝eq\f(2\r(3)×1030M,3a2bNA)g·cm－3。5．(2021·安徽省皖南八校高三4月第三次联考)秦兵马俑展现了我国古代科技文化的伟大成就。近年来人们研究发现秦俑彩绘所用的原料的主要成分为BaCuSi2O6，含有微量硫元素等。回答下列问题：(1)原子轨道是指电子在原子核外的________________。Cu原子核外电子占据最高能级的符号是________________________________________________________________________，最外层电子的电子云轮廓图形状为______________。(2)硫化硅为白色晶体，分子式为SiS2，遇水分解为SiO2及H2S气体，分解反应中所涉及的所有元素的电负性由大到小的顺序为____________(填元素符号)；SiS2的结构与CS2类似，则SiS2分子的立体构型为__________________。(3)一种含Cu、S元素的有机物的结构简式如图1所示，该有机物中存在的作用力类型有________(填字母)，N原子的杂化方式为__________。a．极性键b．离子键c．非极性键d．配位键e．金属键(4)TiO2与BaCO3一起熔融可制得钛酸钡(BaTiO3)，晶胞结构如图2所示(O2－均与Ti4＋、Ba2＋相接触)，已知O2－的半径为xpm，晶胞边长为ypm，则Ti4＋、Ba2＋的半径分别为________pm、________pm。答案(1)空间运动状态4s球形(2)O＞S＞H＞Si直