2019大二轮高考总复习化学第一部分专题15物质结构与性质（选修）

专题强化训练(十五)物质结构与性质(选修)1．(2017·安庆预测)A、B、C、D、E、F为前四周期原子序数依次增大的六种元素，A、C、D原子均有两个未成对电子，A、B、C同周期，A与D、B与F分别同主族，E是生活中用量最大的金属。请回答下列问题：(1)E比较稳定的离子核外电子排布式______________________________。(2)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。(用元素符号表示)A、B、C的简单氢化物中最易汽化的物质的化学式________。(3)C与D形成的物质的晶体类型是________，IT产业(信息技术产业)中该晶体用于生产________。(4)由A、B、C三种元素中的一种或两种元素形成的分子中，有的互为等电子体，写出其中一组等电子体的化学式：________，并写出对应的结构式________。(5)B的单质晶胞与CO2的相似，则一个晶胞中含B的原子个数为________。F与氢形成的分子空间构型是________。(6)C与E形成的晶体的部分结构如图，如图________(填“是”或“不是”)晶胞，该晶体化学式为________。与E最近且等距离的C构成的图形是________。解析：由题干信息可判断，A、B、C、D、E、F六种元素分别是C、N、O、Si、Fe、As。(1)Fe是26号元素，根据原子核外的电子排布规律，可写出Fe原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，原子轨道处于全满、全空、半充满状态比较稳定，则Fe元素比较稳定的离子是Fe3＋，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)同周期元素原子的第一电离能从左到右呈增大趋势，但由于N原子的2p轨道处于半充满状态，结构稳定，其第一电离能反常，比同周期的相邻元素的第一电离能都大，故第一电离能：C<O<N。A、B、C的简单氢化物分别是CH4、NH3、H2O，NH3与H2O分子间存在氢键，液态时沸点较高，CH4分子间只存在范德华力，液态时最易汽化。(3)C与D形成的物质是SiO2，SiO2晶体是由共价键构成的空间网状结构，故属于原子晶体，IT产业中该晶体用于生产光导纤维。(4)等电子体具有相同的原子数和相同的价电子数，由此可知由C、N、O三种元素中的一种或两种元素形成的等电子体有N2、CO或CO2、N2O，其对应的结构式分别为N≡N、C≡O或O=C=O、N=N=O。(5)干冰属于面心立方晶胞结构，由于N2的晶胞与CO2的相似，则一个晶胞中含N2的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则含有N原子的个数为8。F与氢形成的分子为AsH3，在AsH3分子中As原子的价层电子对数为4，与H形成3个As—H键，还有一个孤电子对，则其空间构型是三角锥形。(6)根据O与Fe形成的晶体的部分结构图可知，该部分结构不是晶体的重复结构单元，故不是该晶体的晶胞；结构中Fe与O的个数比为1∶1，则该晶体化学式为FeO；在Fe原子的上下、左右、前后各有一个与Fe原子最近且等距离的O原子，则6个O原子构成的空间结构为正八面体。答案：(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(2)C<N<OCH4(3)原子晶体光导纤维(4)N2、CO或CO2、N2ON≡N、C≡O或O=C=O、N=N=O(5)8三角锥形(6)不是FeO正八面体2．(2017·邯郸检测)硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第ⅢA族)，它们的化合物或单质都有重要用途。回答下列问题：(1)写出基态镓原子的电子排布式___________________________。(2)已知：无水氯化铝在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分子(Al2Cl6)，结构如图缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型是________，无水氯化铝固体属于________晶体。(3)B原子的电子有________个不同的能级；晶体硼的熔点为2300℃，(4)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是通过在高温氢气氛围下(＞750℃)三溴化硼和三溴化磷反应制得。BP晶胞如图所示①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。三溴化硼________三溴化磷________②在BP晶胞中B的堆积方式为________。③计算当晶胞晶格参数为apm(即图中立方体的每条边长为apm)时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离________。解析：(1)镓是31号元素，根据原子核外电子排布规律，可写出基态镓原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)缔合的双分子(Al2Cl6)中Al原子的价层电子对数是4，完全用于形成共价键，其立体构型为四面体形，则Al原子的轨道杂化类型是sp3杂化；由于无水氯化铝易升华，说明无水氯化铝固体属于分子晶体。(3)由B原子的电子排布式为1s22s22p1，可知其原子的电子有3个不同的能级；由于晶体硼熔点很高，说明其微粒间作用力较大，则其为原子晶体。(4)①三溴化硼中的硼原子有3个价层电子对用于形成3个共价键，其分子立体构型为平面三角形；三溴化磷的磷原子有4个价层电子对，其中3个用于形成共价键，还有1个孤电子对，其分子立体构型为三角锥形。②由晶胞结构可知，B原子处于晶胞的顶点和面心，则B的堆积方式为面心立方最密堆积。③P原子与周围的4个B原子最近，形成正四面体结构，P与B的连线处于体对角线上，且为体对角线的eq\f(1,4)，晶胞中立方体的每条边长为apm，则晶胞的体对角线长为eq\r(3)apm，则P原子与B原子的最近距离为eq\f(1,4)×eq\r(3)apm＝eq\f(\r(3),4)apm。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(2)sp3分子(3)3原子(4)①②面心立方最密堆积③eq\f(\r(3),4)apm3．(2017·百色模拟)氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。请回答下列问题。(1)氮、磷、砷的电负性的大小关系是________，砷原子M层电子排布式为________。(2)K3[Fe(CN)6]晶体中Fe3＋与CN－之间的键型为________，该化学键能够形成的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知：CH4SiH4NH3PH3沸点(K)101.7161.2239.7185.4分解温度(K)8737731073713.2分析上表中四种物质的相关数据，请回答：①CH4和SiH4比较，沸点高低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)金刚石是原子晶体，含有的最小环是六元环(如右边图)，每个碳原子连接________个六元环，如左边图是金刚石的晶胞，若碳原子半径为rpm，金刚石晶胞的边长为apm，根据硬球接触模型，碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算过程)。解析：(1)同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小，则氮、磷、砷的电负性的大小关系是N＞P＞As，砷是33号元素，根据原子核外电子排布规律，可写出基态砷原子M层的电子排布式为3s23p63d10。(2)在K3[Fe(CN)6]晶体中Fe3＋具有空轨道，CN－中的N原子有孤电子对，则Fe3＋与CN－之间可形成配位键。(3)根据表中四种物质的相关数据，可知四种物质均为分子晶体，组成结构相似的分子，相对分子质量越大，物质的熔沸点越高，则SiH4的沸点比CH4的高；分子的稳定性决定于形成分子的化学键的强弱，由于N原子的半径比P原子的半径小，则N—H键的键长比P—H键短，N—H键比P—H键强，故NH3比PH3的分解温度高。(4)金刚石是原子晶体，由金刚石的立体结构模型，可知每个碳原子连接12个六元环；由金刚石的晶胞结构，可知一个晶胞中含有碳原子的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，所有碳原子的体积为eq\f(4,3)πr3×8pm3，金刚石晶胞的体积为a3pm3，则碳原子在晶胞中的空间占有率为eq\f(32πr3,3a3)。答案：(1)N＞P＞As3s23p63d10(2)配位键Fe3＋提供空轨道，CN－提供孤电子对形成配位键(3)①CH4和SiH4比较，影响熔沸点的因素是分子间作用力，SiH4之间的分子间作用力大，熔沸点高②NH3和PH3比较，影响分解温度的因素是共价键的强弱，N原子的半径比P原子的半径小，共价键的键长短，共价键强，分解温度高(4)12eq\f(32πr3,3a3)4．(2017·中原名校联考)硫及其化合物广泛存在于自然界中。(1)四硫富瓦烯分子结构如图甲所示，其碳原子杂化轨道类型为________。根据电子云的重叠方式判断，其含有的共价键类型为________，1mol四硫富瓦烯中含有σ键数目为________。(2)煅烧硫铁矿时发生的反应为FeS2＋O2→Fe2O3＋SO2，所得产物SO2再经催化氧化生成SO3，SO3被水吸收生成硫酸。①基态S原子存在______对自旋方向相反的电子。②离子化合物FeS2中，Fe2＋的电子排布式为________，与Seq\o\al(2－,2)互为等电子体的离子是________。③气体SO3分子的空间构型为________，中心原子价层电子对数为________。(3)闪锌矿是一种自然界含Zn元素的矿物，其晶体结构属于立方晶体(如图乙所示)，Zn属于________区元素，在立方ZnS晶体结构中S2－的配位数为________，若立方ZnS晶体的密度为ρg·cm－3，晶胞参数a＝____________nm(列出计算式)，晶胞中A、B的坐标分别为Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))、Beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,4)、\f(2,4)、\f(2,4)))，则C点的坐标为________。解析：(1)根据四硫富瓦烯的分子结构可知，分子中碳原子均形成C=C键，每个碳原子形成3个σ键，剩余1个电子形成π键，故C原子为sp2杂化。分子结构中，单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1mol四硫富瓦烯中σ键的数目为15NA(注意键线式中没有画出CH键)。(2)①基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，成对电子对数为7(3p4轨道上只有1对成对电子)。②26号元素铁的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失去4s2上的两个电子成为Fe2＋，故Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6。等电子体转化可以用“同族替换、左右移位、平衡电荷”的原则进行书写。③SO3中S原子形成3个σ键，孤电子对数＝eq\f(1,2)×(6－3×2)＝0，故价层电子对数为3，空间构型为平面三角形。(3)Zn原子的价电子排布式为3d104s2为第ⅡB族元素，在元素周期表中的ds区。如题图乙中离Zn2＋最近且等距的S2－有4个，Zn2＋配位数为4，因ZnS为AB型结构，S2－的配位数也为4。ZnS晶胞中Zn2＋数目为4，S2－数目为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，ρ＝eq\f(\f(N,NA)×M,V)＝eq\f(\f(4,NAmol－1)×97g·mol－1,a×10－7cm3)，a＝eq\r(3,\f(4×97,ρ×6.02×102))。由A、B两点x轴坐标，可知C点x轴坐标为0，由A、B两点y轴坐标eq\f(3,4)、eq\f(2,4)，可确定C点y轴坐标为0，同理C点z轴坐标为0答案：(1)sp2σ键和π键15NA(2)①7②1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)Oeq\o\al(2－,2)③平面三角形3(3)ds4eq\r(3,\f(4×97,ρ×6.02×102))(0,0,0)5．(2017·广东六校联盟联考)新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。①基态Cl原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________。②LiBH4由Li＋和BHeq\o\al(－,4)构成，BHeq\o\al(－,4)的立体结构是________，B原子的杂化轨道类型是________。③Li、B、H元素的电负性由小到大排列顺序为________。(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。①LiH中，离子半径：Li＋________H－(填“