高三化学二轮热点练习 以某元素或某族元素为背景考查物质结构与性质

以某元素或某族元素为背景考查物质结构与性质1.氮族元素是一类重要元素,广泛应用于生产生活,特别是在医药、纳米材料制备中。回答下列问题:(1)基态磷原子核外电子的空间运动状态共有种。N、P同族,性质相似。氮原子间可形成键能很大的氮氮三键而磷原子间不能形成类似结构的原因是。

(2)肼(N2H4)和偏二甲肼[(CH3)2NNH2]均为无色液体,属于同系物,是常用的火箭推进剂,其熔沸点如表:物质肼偏二甲肼熔点1.4℃-58℃沸点113.5℃63.9℃二者熔沸点差异较大的主要原因是

。

(3)在多原子分子中如有相互平行的p轨道,它们连贯重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,简称大π键。可用符号Πmn表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,如苯分子中的大π键可表示为Π66。计算表明,N4H62+结构如图所示,(4)氮化硼(BN)是由氮原子和硼原子所构成的晶体。工业上制备氮化硼的一种方法为BCl3(g)+NH3(g)BN(s)+3HCl(g)。形成BCl3时,基态B原子价电子层上的电子先激发再杂化,激发时B原子的价电子轨道表示式可能为(填标号)。

(5)新型半导体材料立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似,两种晶体中熔点较高的是;

如图所示,砷化镓晶体中砷原子作立方最密堆积,镓原子填入间隔的四面体空隙中。已知晶胞中原子1的坐标为(0,0,0),原子2的坐标为(14,14,34),则原子3的坐标为。砷化镓的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,计算晶体中砷原子和镓原子的核间距2.硅材料和铝材料在生产生活中应用广泛。回答下列问题:(1)一种磷酸硅铝分子筛常用于催化甲醇制烯烃的反应。由硅原子核形成的三种微粒:a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1),半径由大到小的顺序为(填标号);第三周期元素中,第一电离能介于Al和P之间的元素有种。

(2)N(SiH3)3是一种高介电常数材料。已知:N(SiH3)3中Si—N—Si键角120°,N(CH3)3中C—N—C键角111°。共价键的极性Si—NC—N(填“>”“=”或“<”)。下列划线原子与N(SiH3)3中N原子杂化类型相同的是(填标号)。

A.Al(OCH3)3 B.NH3BH3C.N(CH3)3 D.NH4NO3(3)铝硼中间合金在铝生产中应用广泛。金属铝熔点为660.3℃,晶体硼熔点为2300℃,晶体硼熔点高于铝的原因是

。

晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原子,结构如图。若其中有两个原子为10B,其余为11B,则该结构单元有种。

(4)已知合金Na2AlAu3的立方晶胞结构如图1,Na原子以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中填入Au3Al四面体;图2为沿x轴投影晶胞中所有Na原子的分布图。每个Na周围距离其最近的Na有个;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,称为原子的分数坐标,如A点的分数坐标为(14,14,14),设NA为阿伏加德罗常数的值,Na2AlAu3的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体的密度为ρg·cm-3,则A、C两原子间的距离为pm(列出计算表达式)。

B卷3.(2023·北京丰台区二模)随着科学的发展,氟及其化合物的用途日益广泛。Ⅰ.离子液体具有电导率高、化学稳定性高等优点,在电化学领域用途广泛。某离子液体的结构简式如下图。1⁃乙基⁃3⁃甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)(1)写出基态铜原子的价电子排布式。

(2)NaBF4是制备此离子液体的原料。①微粒中F—B—F键角:BF3BF4−(填“>”“<”或“=”)②BF3可以与NaF反应生成NaBF4的原因是

。

(3)以Cu(BF4)2和[Emim]BF4的混合体系做电解质溶液,可以实现在不锈钢上镀铜。镀铜时,阳极材料为,电解质溶液中Cu2+向极移动(填“阴”或“阳”)。

Ⅱ.NaF等氟化物可以做光导纤维材料,一定条件下,某NaF的晶体结构如图。(4)与F-距离最近且相等的Na+有个。

(5)NA表示阿伏加德罗常数的值。NaF晶胞为正方体,边长为anm,则晶体的摩尔体积Vm=m3·mol-1。(1nm=10-9m)

4.研究金属原子结构及晶体结构具有重大意义。(1)Fe3+价电子轨道表示式为。

(2)原子发射光谱法是通过处于激发态的待测元素微粒回到基态时发射的特征谱线对其进行鉴别的方法。下列状态的铁粒子处于激发态的是(填标号)。

A.3d64s2 B.3d44s1 C.3d6 D.3d54s1(3)利用配合物的特征颜色可检验补铁药片中的Fe3+和Fe2+,部分配合物的结构如下:①取等量碾碎的药片放入两支试管中,试管1加盐酸溶解,试管2加等体积蒸馏水溶解。分别滴加KSCN溶液,发现试管1溶液变红,试管2溶液不变色。依据图示信息,解释SCN-检验Fe3+须在酸性条件下进行的原因。

②配体SCN-的空间结构为。

③邻二氮菲中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)金属合金MgCux的结构可看作以Cu4四面体(相互共用顶点)替换立方金刚石结构中的碳原子,形成三维骨架,在晶胞空隙处,有序地放置Mg原子(四面体的4个顶点代表Cu原子,圆球代表Mg原子),结构如图所示。①x=。

②若Mg原子A的原子坐标为(0.25,0.25,0.75),则C的原子坐标为。

③晶胞参数为anm,则AB原子之间的距离为nm。

5.设计新型的CuAs基化合物并探索其中可能存在的超导物性,是超导领域的前沿科学问题之一。一种新型CuAs基超导体系的四方晶胞结构如图所示。回答下列问题:(1)基态As的价电子轨道表示式为,Ge、As、Se元素第一电离能由大到小的顺序是。

(2)AsH3的沸点为-62℃,GeH4的沸点为-90℃,AsH3的沸点比GeH4高的主要原因是。

(3)CuCl可以吸收CO形成一种含水双核平面配合物,下列对配合物中Cu原子杂化方式推断合理的是(填标号)。

A.dsp3 B.sp2 C.sp3 D.dsp2(4)新型CuAs基超导体系晶体(摩尔质量为Mg·mol-1)的化学式为。晶胞参数为anm和cnm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则新型CuAs基超导体系晶体的密度为g·cm-3(用代数式表示)。以某元素或某族元素为背景考查物质结构与性质1.(1)9P原子半径大,p轨道难以有效肩并肩重叠,不能形成稳定的π键(2)肼(N2H4)分子间氢键数目多于偏二甲肼[(CH3)2NNH2](3)Π4(5)氮化硼(34,14,14)解析(1)P原子序数为15,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,电子占据的轨道数为1+1+3+1+3=9,1个轨道为一个空间运动状态,故共有9种空间运动状态;三键含有1个σ键,2个π键,π键是原子轨道肩并肩形式重叠而成,磷原子间不能形成磷磷三键的原因是P原子半径大,p轨道难以有效肩并肩重叠,不能形成稳定的π键。(2)肼(N2H4)和偏二甲肼[(CH3)2NNH2]均为分子晶体,均含有氢键,但肼(N2H4)分子间氢键数目多于偏二甲肼[(CH3)2NNH2],所以肼(N2H4)的熔沸点高于偏二甲肼[(CH3)2NNH2]。(3)参与形成大π键的原子为4个N原子,每个氮已形成3个σ键,且4个N原子失去2个电子,最后氮原子剩余价电子数为5×4-2-3×4=6,即参与形成大π键的电子数为6,原子数为4,可表示为46。(4)BCl3中心原子周围的价电子对数为:3+12(3-3×1)=3,根据价电子对互斥理论可知,其空间结构为平面三角形,中心原子sp2杂化,形成BCl3时,基态B原子价电子层上的电子先进行激发,再进行杂化,能与Cl形成3个相同的共价键,故激发时B原子的价电子轨道表示式可能为C。(5)立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体类似,均属于共价晶体,原子半径N<As、B<Ga,故氮化硼中共价键更强,熔点更高;根据图中信息,砷化镓晶体中砷原子为立方最密堆积,镓原子填入间隔的四面体空隙中,以顶角的原子分析出配位数是4,根据晶胞中原子1的坐标和原子2的坐标,可以理解为把晶胞分为八个小立方体,原子3在右下后方小立方体的体心,因此原子3的坐标为(34,14,14);根据砷化镓晶体结构得到晶体中有4个砷和4个镓,砷化镓的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞体积为V=mρ=145g·mol2.(1)cab3(2)>AD(3)晶体硼为共价晶体,铝为金属晶体3(4)4(34,14,34)解析(1)电子层数越多半径越大,质子数相同、电子层数也相同时,电子数越多半径越大,由硅原子核形成的三种微粒:a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1),半径由大到小的顺序为([Ne]3s23p14s1)>([Ne]3s23p2)>([Ne]3s23p1);同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势,第三周期元素中,Mg的3s能级全充满、P的3p能级半充满,结构稳定,第一电离大于同周期相邻元素,第一电离能介于Al和P之间的元素有Mg、Si、S共3种元素。(2)C与N之间电负性差值小于N与Si之间的电负性差值,故共价键的极性Si—N>C—N。N(SiH3)3中Si—N—Si键角120°,说明N原子采用sp2杂化。A.Al(OCH3)3中Al原子形成3个σ键,无孤电子对,Al原子采用sp2杂化,故选A;B.NH3BH3中B原子形成4个σ键,无孤电子对,B原子采用sp3杂化,故不选B;C.N(CH3)3中N原子形成3个σ键,C—N—C键角111°,说明有1个孤电子对,N原子采用sp3杂化,故不选C;D.NH4NO3中N原子价电子对数为3,N原子采用sp2杂化,故选D。(3)晶体硼是共价晶体,铝是金属晶体,所以晶体硼熔点高于铝。晶体硼的结构,若其中有两个原子为10B,其余为11B,可以理解为2个11B被10B代替,则该结构单元可能1、2号B原子为10B,1、3号B原子为10B,1、4号B原子为10B,共3种结构。(4)根据图示,每个Na周围距离其最近的Na有4个;如A点的分数坐标为(14,14,14),则B点的分数坐标为(34,14,34);根据均摊原则,每个晶胞含有Na的个数为8×18+6×12+4=8,设NA为阿伏加德罗常数的值,Na2AlAu3的摩尔质量为Mg·mol-1,晶体的密度为ρg·34Mρ3.(1)3d104s1(2)①>②BF3可与F-结合形成配位键(3)Cu阴(4)6(5)NAa解析(1)铜是29号元素,基态铜原子的价电子排布式为3d104s1;(2)①BF3中价层电子对数=σ键数+孤电子对数=3+3−3×12=3,杂化轨道数=价层电子对数=3,B采取sp2杂化,而BF4−价层电子对数=4+3+1−4×12=4,杂化轨道数=4,B采取sp3杂化,所以F-B-F键角:BF3>BF4−;②BF3可与F-结合形成配位键,故BF3可以与NaF反应生成NaBF4;(3)镀铜时,阳极材料为Cu,电解质溶液中阳离子Cu2+向阴极移动;(4)白球Na+,黑球F-,与F-等距且最近的Na+有6个,以体心处黑球F-为研究对象,与F-等距且最近的Na+位于6个面心处;(5)1个晶胞中有8×18+6×12=4个Na+,12×14+1=4个F-,晶胞物质的量=4NAmol,晶胞体积=(a×104.(1)(2)BD(3)①用SCN-检验Fe3+时,SCN-会与OH-竞争结合Fe3+。pH升高,OH-更易与Fe3+结合,酸性增强,OH-浓度减小,SCN-可以竞争到Fe3+②直线形③D(4)①2②(0.75,0.25,0.25)③22a解析(1)Fe3+价电子为3d5,轨道表示式为;(2)基态铁原子价电子为3d64s2,基态Fe2+价电子为3d6,基态Fe3+价电子为3d5,因此处于激发态的为3d44s1、3d54s1,为3d轨道电子跃迁到4s轨道,故选BD;(3)①由图可知OH-与SCN-都能与铁形成配位键,碱性状态下含有大量的OH-,阻碍SCN-与铁的配合;②SCN-中中心原子为C,杂化方式为sp杂化,无孤电子对,故离子的空间结构为直线形;③邻二氮菲中氮原子成一个双键,杂化方式为sp2杂化,因此孤电子对占据sp2杂化轨道。(4)①由图可知Cu4位于顶角、面心和四个四面体空隙,根据均摊法可得个数为8×18+6×12+4=8,每个铜原子由两个四面体共用,因此铜原子个数为8×4×12=16,Mg原子位于四个四面体空隙和八面体空隙中,八面体空隙有12×14+1=4个,因此Mg原子共有8个,由此可知化学