高考化学第二轮专题复习课时提升训练物质结构与性质模块（填空题）（含解析）

2020届高考化学第二轮专题复习课时提升训练物质结构与性质模块（填空题）1、钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题：(1)写出As的基态原子的电子排布式__________。(2)N、P、As为同一主族元素，其电负性由大到小的顺序为____________，它们的氢化物沸点最高的是__________。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SOeq\o\al(2－,4)互为等电子体，则该阴离子的化学式为__________。(3)Fe3＋、Co3＋与Neq\o\al(－,3)、CNeq\o\al(－,3)等可形成络合离子。①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2＋，配体CN－中碳原子杂化轨道类型为________。②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为________，其配离子中含有的化学键类型为__________(填“离子键”“共价键”或“配位键”)，C、N、O的第一电离能最大的为_______，其原因是______________。(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为______。已知砷化镓晶胞边长为apm，其密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数的数值为__________(列出计算式即可)。解析：(1)As的原子序数为33，由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素，其原子序数逐渐减小，则其电负性逐渐增大，即N>P>As；它们的氢化物中NH3中存在氢键，沸点最高；原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体，且等电子体结构相似，阴离子与SOeq\o\al(2－,4)互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构，则该离子是NOeq\o\al(3－,4)。(3)①CN－中碳原子价层电子对数为1＋eq\f(1,2)(4＋1－1×3)＝2，所以采取sp杂化；②配位化合物[Co(N3)(NH3)5]SO4中心原子的配位数为6；其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势，但氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)镓原子处于晶胞的顶点和面心，Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构；一个晶胞占有4个镓原子和4个砷原子，若晶胞的边长为apm，则晶胞体积为(a×10－10)3cm3，晶体的密度为ρg·cm－3，则晶胞质量为(a×10－10)3cm3×ρg·cm－3＝ρa3×10－30g，则ρa3×10－30g×NA＝4×145g·mol－1，则NA＝eq\f(4×145,ρa3×10－30)。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)(2)N>P>AsNH3NOeq\o\al(3－,4)(3)①sp②6共价键、配位键N氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子(4)正四面体eq\f(4×145,ρa3×10－30)2、英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图1：(1)下列有关石墨烯说法正确的是________(填序号)。A．键长：石墨烯>金刚石B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面C．12g石墨烯含σ键数为NAD．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。①铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为________；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有________。②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷，请解释原因______________________________________。③下列分子属于非极性分子的是________(填序号)。a．甲烷 b．二氯甲烷c．苯 d．乙醇④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图2，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是________；酞菁铜分子中心原子的配位数为________。⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图3，该晶胞中，Au占据立方体的8个顶点)：它的化学式可表示为________；在Au周围最近并距离相等的Cu有________个，若2个铜原子核的最小距离为dpm，该晶体的密度可以表示为______________g·cm－3。(阿伏加德罗常数用NA表示)解析：(1)金刚石中碳原子之间只存在σ键，石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键，因此键长：石墨烯<金刚石，故A项错误；石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以处于同一平面，故B项正确；一个碳原子中含有eq\f(3,2)个单键，即eq\f(3,2)个σ键，所以12g石墨烯含σ键数为eq\f(3,2)NA，故C项错误；石墨层内是共价键，石墨层与层之间的作用力是范德华力，所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D项正确。(2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为3d；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有K和Cr；②乙醇分子间存在氢键，使得其熔、沸点升高，而丁烷分子间不存在氢键；③甲烷为正四面体结构，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故a正确；二氯甲烷为四面体分子，结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故b错误；苯为平面正六边形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故c正确；乙醇结构不对称，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故d错误；④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键，所以采取sp2杂化；酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子，所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2；⑤该晶胞中含铜原子个数为6×eq\f(1,2)＝3，含有金原子数为8×eq\f(1,8)＝1，所以其化学式为Cu3Au或AuCu3，根据图示，铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化学式，在Au周围最近并距离相等的Cu有12个；若2个铜原子核的最小距离为dpm，则晶胞的棱长为eq\r(2)dpm＝eq\r(2)d×10－10cm，该晶体的密度＝eq\f(\f(389g,NA),（\r(2)d×10－10cm）3)＝eq\f(389×\r(2)×1030,4NAd3)g·cm－3。答案：(1)BD(2)①3dK、Cr②乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键③a、c④sp22⑤Cu3Au(或AuCu3)12eq\f(389×\r(2)×1030,NA×d3×4)3．三聚氰胺俗称“蛋白精”，工业上通过下列流程合成三聚氰胺。请回答下列问题：(1)基态Ca原子的核外电子排布式为____________；CaC2的电子式为______________。(2)尿素分子中所含除氢元素以外的元素原子的第一电离能由小到大的顺序为____________。(3)CaCN2中阴离子为CNeq\o\al(2－,2)，与CNeq\o\al(2－,2)互为等电子体的分子有N2O和______(填化学式)，由此可以推知CNeq\o\al(2－,2)的立体构型为__________。(4)三聚氰胺分子中碳原子的杂化方式为____________。(5)动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过____________结合，在肾脏内易形成结石。(6)CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca2＋的配位数为________。已知CaO晶体的密度为ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，求得晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为____________cm(用含ρ、NA的代数式表示)。解析：(1)Ca的原子序数为20，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2；CaC2中阳离子与阴离子个数比为1∶1。(3)原子数相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体。互为等电子体的微粒结构相似，CO2为直线形分子，故CNeq\o\al(2－,2)的立体构型为直线形。(4)三聚氰胺分子中碳原子的杂化方式为sp2。(6)CaO晶胞中，与一个Ca2＋距离最近且相等的O2－有6个，故Ca2＋的配位数为6。设晶胞的棱长为acm。一个晶胞中有Ca2＋：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4、O2－：12×eq\f(1,4)＋1＝4，晶胞质量为eq\f(56g·mol－1,NAmol－1)×4，则(acm)3＝eq\f(\f(4×56,NA)g,ρg·cm－3)＝eq\f(4×56,ρNA)cm3，a＝eq\r(3,\f(4×56,ρNA))。面心到顶点的距离为eq\f(\r(2),2)acm，即晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为eq\r(3,\f(4×56,ρNA))×eq\f(\r(2),2)cm。答案：(1)1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2)Ca2＋[eq\o\al(·,·)C⋮⋮Ceq\o\al(·,·)]2－(2)C<O<N(3)CO2直线形(4)sp2(5)分子间氢键(6)6eq\r(3,\f(4×56,ρNA))×eq\f(\r(2),2)4．(1)太阳能热水器吸热涂层常使用一种以镍或镍合金制成的空心球做吸收剂，基态镍原子的外围电子排布式为________。(2)Mn和Fe的部分电离能数据如下表：元素MnFe电离能/(kJ·mol－1)I1717759I215091561I332482957根据表中数据可知，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难，其原因是____________________________________________。(3)由氧、镍和碳三种元素组成的化合物四羰基镍[Ni(CO)4]为无色挥发性剧毒液体，熔点为－25℃，沸点为43℃，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂。四羰基镍的晶体类型是________，写出一种与其配体互为等电子体的分子的化学式：________。(4)血红素铁是血液的重要组成部分，其结构如下图。其中C原子的杂化方式为____________，N与Fe之间存在的相互作用是____________。在人体内合成血红素铁的基本原料之一为甘氨酸()，甘氨酸分子中的σ键和π键的个数比为______。(5)Ni2＋和Fe2＋的半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO______FeO(填“<”或“>”)。(6)嫦娥三号卫星上的PTC元件(热敏电阻)的主要成分钡钛矿的晶体结构如图所示，边长为acm。顶点位置被Ti4＋所占据，体心位置被Ba2＋所占据，所以棱心位置被O2－所占据。①O元素与H元素形成的简单化合物的立体构型为__________。②写出该晶体的化学式：______________。③若该晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则a＝________。解析：(1)Ni是28号元素，基态镍原子的外围电子排布式为3d84s2。(3)四羰基镍[Ni(CO)4]的熔、沸点较低，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂，所以四羰基镍的晶体类型是分子晶体；该物质的配体是CO，与CO互为等电子体的分子是N2。(4)血红素铁中C原子的杂化方式为sp2、sp3杂化。N与Fe之间存在的相互作用力是极性共价键、配位键。甘氨酸分子中的共价单键是σ键，一个双键中有一个σ键和一个π键，故σ键与π键的个数比为9∶1。(5)NiO与FeO形成的晶体都是离子晶体，构成离子晶体的离子半径越小，电荷数越多，晶格能越大，熔点就越高，Ni2＋的半径小于Fe2＋的半径，所以NiO的熔点大于FeO的熔点。(6)①O元素与H元素形成的简单化合物H2O的立体构型为V形。②根据晶胞结构图可知，一个晶胞中，Ba2＋个数为1，Ti4＋个数为8×eq\f(1,8)＝1，O2－个数为12×eq\f(1,4)＝3，所以该晶体的化学式为BaTiO3。③由于晶胞为立方体，边长为acm，一个晶胞中含有一个“BaTiO3”，若该晶体的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则根据晶体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(233,NA),a3)＝eq\f(233,a3NA)，可得a＝eq\r(3,\f(233,NAρ))。答案：(1)3d84s2(2)Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态，难失去电子，而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态，较易失去电子(3)分子晶体N2(4)sp2、sp3杂化极性共价键、配位键9∶1(5)>(6)①V形②BaTiO3③eq\r(3,\f(233,NAρ))5．超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p­甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。(1)Mo处于第五周期ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是__________________；核外未成对电子数是________个。(2)该超分子中存在的化学键类型有__________。A．σ键B．π键C．离子键D．氢键(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是________(填元素符号)，p­甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有__________。(4)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因：______________________________________。(5)C60与金刚石互为同素异形体，从结构与性质之间的关系解释C60的熔点远低于金刚石的原因是______________________。(6)已知：某晶胞中各原子的相对位置可用如图所示的原子坐标表示，其中所有顶点原子坐标均为(0，0，0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo原子，其中Mo原子坐标是(0，0，0)及(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，eq\f(1,2))。根据以上信息，推断该晶体的原子堆积方式是________。已知该晶体的密度是ρg·cm－3，Mo的摩尔质量是Mg·mol－1，阿伏加德罗常数是NA，晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为________pm。解析：(1)Cr是第四周期元素，其原子的价电子排布式为3d54s1，故第五周期的Mo原子的价电子排布式为4d55s1，根据洪特规则知未成对电子有6个。(2)由结构知，分子中存在C—C、C=O、C—O，故化学键种