2021届高考化学二轮复习-专题13-物质结构与性质训练新人教版

2021届高考化学二轮复习专题13物质结构与性质训练新人教版2021届高考化学二轮复习专题13物质结构与性质训练新人教版PAGE4-2021届高考化学二轮复习专题13物质结构与性质训练新人教版2021届高考化学二轮复习专题13物质结构与性质训练新人教版年级：姓名：专题13物质结构与性质1．(2020·江苏高考·21)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。(1)Fe基态核外电子排布式为__[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2__；[Fe(H2O)6]2＋中与Fe2＋配位的原子是__O__(填元素符号)。(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是__sp3__；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为__N>O>C__。(3)与NHeq\o\al(＋,4)互为等电子体的一种分子为__CH4或SiH4__(填化学式)。(4)柠檬酸的结构简式见下图。1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为__7__mol。【解析】(1)Fe为26号元素，价电子数为26－18＝8，在4s轨道上填充2个电子，在3d轨道上填充6个电子，则Fe的核外电子排布为[Ar]3d64s2。[Fe(H2O)6]2＋中O原子有孤电子对，可以填入Fe2＋的空轨道中，即O为配位原子。(2)NH3中，N有一对孤电子对，价层电子对为1＋3＝4，则N为sp3杂化。N的最外层电子排布为2s22p3，p轨道中的电子为半满的稳定状态，很难失去电子，故N的第一电离能比相邻的O元素要大，C的半径大，相对于O原子而言，C易失去电子，则C的第一电离能小于O。(3)NHeq\o\al(＋,4)中，比N少一个电子为C，则CH4与NHeq\o\al(＋,4)互为等电子体。(4)—COOH中，C与O形成双键以及C与O形成单键，1mol—COOH中含有2molσ键，C与羟基相连为单键，为一个σ键，所以1mol柠檬酸中碳与氧共有7molσ键。2．(2020·绵阳模拟)黄铜矿是工业冶炼铜的原料，主要成分为CuFeS2。试回答下列问题：(1)基态硫原子核外电子有__16__种不同运动状态，能量最高的电子所占据的原子轨道形状为__纺锤形__。(2)基态Cu原子的价层电子排布式为__3d104s1__；Cu、Zn的第二电离能大小I2(Cu)__＞__I2(Zn)(填“>”“<”或“＝”)。(3)SO2分子中S原子的轨道杂化类型为__sp2__，分子空间构型为__V形__；与SO2互为等电子体的分子有__O3__(写一种)。(4)请从结构角度解释H2SO3的酸性比H2SO4酸性弱的原因__硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H＋__。(5)Cu(CH3CN)4比四氨合铜离子稳定，其配离子中心原子配位数为__4__，配位体中σ键与π键个数之比为__5∶2__。(6)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H2分子之间距离为anm。则该晶体的密度为__eq\f(104\r(2),a3NA×10－21)__g/cm3(列出计算表达式)。【解析】(1)硫元素为16号元素，基态硫原子核外电子有16种不同运动状态，能量最高的电子为3p电子，3p电子的原子轨道形状为纺锤形；(2)Cu为29号元素，基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1；Zn为30号元素，基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，Cu的第二电离能失去的是3d10电子，3d10全充满、结构稳定，第二电离能大于Zn的第二电离能，即I2(Cu)＞I2(Zn)；(3)SO2分子中S原子的价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)(6－2×2)＝3，轨道杂化类型为sp2，分子的空间构型为V形；与SO2互为等电子体的分子有O3；(4)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强，硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，所以H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性，故答案为硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H＋；(5)Cu(CH3CN)4中的中心原子为Cu，配位数为4；配位体为CH3CN，其中σ键有3个C—H、1个C—C和1个C≡N，共5个σ键，只有C≡N中含有π键，有2个π键，σ键与π键个数之比5∶2；(6)设晶胞的参数为dnm，该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则距离最近的两个H2分子之间的距离为晶胞面上对角线长度的一半，即anm＝eq\f(\r(2),2)×dnm，则d＝eq\r(2)anm＝eq\r(2)a×10－7cm，该晶胞中Mg原子个数是8、Fe原子个数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，所以Mg、Fe原子个数之比为8∶4＝2∶1，所以其化学式为Mg2Fe，该合金的密度为＝eq\f(\f(M,NA)×4,V)＝eq\f(\f(104,NA)×4g,\r(2)a×10－7cm3)＝eq\f(104\r(2),a3NA×10－21)g/cm3。3．(2020·成都模拟)钴、铜及其化合物在工业上有重要用途，回答下列问题：(1)请补充完基态Co的简化电子排布式：[Ar]__3d74s2__，Co2＋有__3__个未成对电子。(2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂，配位体NOeq\o\al(－,2)的中心原子的杂化形式为__sp2__，空间构型为__V型__。大π键可用符号πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大π键可表示为πeq\o\al(6,6))，则NOeq\o\al(－,2)中大π键应表示为__πeq\o\al(4,3)__。(3)配合物[Cu(En)2]SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ)，是铜的一种重要化合物。其中En是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。①该配合物[Cu(En)2]SO4中N、O、Cu的第一电离能由小到大的顺序是__Cu<O<N__。②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，且相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是__乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键__。(4)金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示，其配位数为__12__，铜的原子半径为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，Cu的密度为__eq\f(4×64,2\r(2)×a×10－73NA)__g/cm3(列出计算式即可)。【解析】(1)Co为27号元素，根据电子构造原理可知其电子排布式为[Ar]3d74s2，Co2＋电子排布式为[Ar]3d7,3d7轨道上有3个未成对的电子。(2)NOeq\o\al(－,2)中心原子N原子价层电子对数为eq\f(5＋1,2)＝3，故杂化轨道数为3，所以N原子的杂化方式为sp2杂化，空间构型为V型；NOeq\o\al(－,2)中参与形成大π键的原子个数为3个，每个原子提供一个单电子，得电子数为1个，所以NOeq\o\al(－,2)的大π键可以表示为πeq\o\al(4,3)；(3)①同一周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能有增大趋势，但IIA和VA元素例外，O的第一电离能小于N，O和N为非金属元素，Cu为金属元素，Cu比O、N易失电子，所以第一电离能由小到大的顺序是Cu<O<N；②乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中含有氮氢键，分子间能形成氢键，三甲胺[N(CH3)3]分子中不含氮氢键，分子间不能形成氢键，因而乙二胺比三甲胺的沸点高得多；(4)由图可知，距每个Cu原子最近的Cu原子有12个，即配位数为12；晶胞中实际含有的Cu为4个，其质量为4×64g/NA；已知铜的原子半径为anm，由图可知，晶胞中面对角线长为4anm，晶胞的棱长为2eq\r(2)anm，则晶胞的体积为(2eq\r(2)a×10－7)3cm3，所以有(2eq\r(2)×10－7)3×ρ＝4×64g/NA，解得ρ＝eq\f(4×64,2\r(2)×a×10－73NA)g/cm3。4．(2020·银川模拟)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题：(1)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是__N__，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为__球形__。(2)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I5表示)如表所示：I1I2I3I4I5电离能(kJ/mol)589.81145.44912.464918153元素M化合态常见化合价是__＋2__价，其基态原子电子排布式为__1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2__。(3)POeq\o\al(3－,4)的中心原子的杂化方式为__sp3__，键角为__109°28′__。(4)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为__F>O>P__。(5)下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是__BC__。A．第一电离能：Cl>S>P>SiB．共价键的极性：HF>HCl>HBr>HIC．晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaID．热稳定性：MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3(6)如图是SiO2晶胞，构成二氧化硅晶体结构的最小环是由__12__个原子构成。已知晶胞参数为apm，则其晶胞密度为__eq\f(480,NA·a3×10－30)__g·cm－3。【解析】(1)基态K原子共有4个电子层，最高能层为N；价层电子排布式为4s1，该能层电子云轮廓为球形；(2)M的第三电离能远远大于第二电离能，说明该元素失去2个电子时为稳定结构，则该元素最外层有2个电子，则M为Ca，元素M化合态常见化合价是＋2，其基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；(3)POeq\o\al(3－,4)的中心原子P的孤电子对数为：1/2(a－xb)＝1/2(5＋3－2×4)＝0，价层电子对数为：4＋0＝4，P原子杂化方式为sp3杂化，空间构型为正四面体，键角为109°28′；(4)Ca3(PO4)3F中非金属元素为P、O、F，同周期主族元素自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，所以电负性：F>O>P；(5)A．同周期元素的第一电离能有增大的趋势，价层电子处于全充满或半充满状态时，第一电离能大于其后元素的第一电离能，则Cl＞P＞S＞Si，A错误；B．键合原子的电子亲合能或电负性的差值越大，极性越大，则共价键的极性：HF＞HCl＞HBr＞HI，B正确；C．离子半径越小，键长越短，晶格能越大，则晶格能：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，C正确；D．金属阳离子的半径越小，其碳酸盐的热稳定性越弱，则热稳定性