專題十三物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)時(shí)間:45分鐘分值:100分非選擇題(本題包括7小題,共100分)1.(2017河南名校評估,35)(14分)有A、B、C、D、E五種常見元素,其中A、B、C為短周期主族元素,D、E為第四周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大。相關(guān)信息如下表:A元素原子的2p能級電子為半滿狀態(tài)B原子的內(nèi)層電子數(shù)比最外層電子數(shù)大5C元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為6D在第四周期中與電負(fù)性最小的元素直接相鄰E位于周期表的第十一列,其單質(zhì)的使用歷史悠久請根據(jù)相關(guān)信息,回答下列問題。(1)A元素單質(zhì)的電子式為,B元素基態(tài)原子的核外電子排布式為。

(2)E在周期表中的位置是,屬于區(qū)元素,基態(tài)原子有種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。

(3)BC3中中心原子的雜化方式為,用價(jià)層電子對互斥理論推測其分子空間構(gòu)型為。

(4)E的單質(zhì)晶體中原子的堆積方式如圖甲所示,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示。則晶胞中E原子的配位數(shù)為,E的單質(zhì)晶體中原子的堆積方式為四種基本堆積方式中的。

(5)D元素氧化物的晶胞與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu),已知該氧化物晶體密度為ag·cm3,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則該氧化物晶胞的體積為cm3。

2.(2017江蘇單科,21A)(12分)鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的制備需鐵、氮?dú)?、丙酮和乙醇參與。(1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為。

(2)丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是,1mol丙酮分子中含有σ鍵的數(shù)目為。

(3)C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)椤?/p>

(4)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮,這是因?yàn)椤?/p>

(5)某FexNy的晶胞如圖1所示,Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(xn)CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如圖2所示,其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為。

圖1FexNy晶胞結(jié)構(gòu)示意圖圖2轉(zhuǎn)化過程的能量變化3.(2017貴州貴陽質(zhì)量檢測,35)(15分)Ⅰ.鐵為過渡元素,已知Fe原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物,請回答以下問題:(1)與Fe原子或離子形成配合物的分子或離子應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)特征是。

(2)六氰合亞鐵離子[Fe(CN)64-]中的配體CN中C原子的雜化軌道類型是(3)三氯化鐵常溫下為固體,熔點(diǎn)282℃,沸點(diǎn)315℃,在300℃以上易升華;易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。據(jù)此判斷三氯化鐵晶體為。

Ⅱ.A、B、C、D、E均為前20號元素,其中A元素和B元素的原子都有1個(gè)未成對電子,A+和B具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B原子得一個(gè)電子后2p軌道全滿;C原子的p軌道中有3個(gè)未成對電子,其氣態(tài)氫化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氫化物中最大;D的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)的代數(shù)和為4,其最高價(jià)氧化物中含D元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%,且其核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù);E元素原子中4s能級有2個(gè)電子。R是由A、D兩元素形成的化合物。請回答:(1)A單質(zhì)、B單質(zhì)、化合物R的熔點(diǎn)大小順序?yàn)?填序號)。

①A單質(zhì)>B單質(zhì)>化合物R②化合物R>A單質(zhì)>B單質(zhì)③A單質(zhì)>化合物R>B單質(zhì)④B單質(zhì)>化合物R>A單質(zhì)(2)B的價(jià)電子排布式為;B單質(zhì)固態(tài)時(shí)的晶體類型為。

(3)C的氫化物的空間構(gòu)型為,其氫化物在同族元素所形成的氫化物中沸點(diǎn)最高的原因是

。

(4)B、C、D三種元素的電負(fù)性大小順序?yàn)?gt;>。(填元素符號)

(5)E與B形成的晶體M的最小單元“晶胞”如圖所示,則M的化學(xué)式為;如果M晶體的密度為dg·cm3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中兩個(gè)距離最近的E的距離為cm。

4.(2017云南昆明適應(yīng)性考試,35)(15分)X、Y、Z、Q、M、R是前四周期原子序數(shù)依次增大的六種元素,X的一種原子的質(zhì)量數(shù)為11,核內(nèi)有6個(gè)中子;Y元素基態(tài)原子的各能級上排布的電子數(shù)均相等;Q的一種單質(zhì)可吸收紫外線;Z和M同主族;R原子外圍電子排布式為3d24s2。(1)R在周期表中的位置是。

(2)Y、Z、Q元素的第一電離能由大到小的關(guān)系為(用相應(yīng)的元素符號表示),其最簡單氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?用化學(xué)式表示)。

(3)1molRCl3·6H2O受熱易失1molH2O,其水溶液中,陰、陽離子個(gè)數(shù)比為2∶1,則RCl3·6H2O的實(shí)際化學(xué)式為。該化合物中存在的化學(xué)鍵類型有,中心原子的配位數(shù)為。

(4)X的三溴化物和M的三溴化物于高溫下在氫氣的氛圍中可合成XM。下圖為其結(jié)構(gòu)中的最小重復(fù)單元。①X的三溴化物中X的雜化方式為;M的三溴化物分子的結(jié)構(gòu)為形,是分子(填“極性”或“非極性”)。

②XM的晶體類型為晶體,列舉該化合物的一種用途。

③已知晶體中X與M原子的最小核間距為apm,則該晶體的密度的表達(dá)式為g·cm3(不需化簡,用含NA的代數(shù)式表示)。

5.(14分)(1)普魯士藍(lán)的化學(xué)式為Fe4[Fe(CN)6]3,該物質(zhì)中存在的化學(xué)鍵有離子鍵、和;含有的Fe3+的核外電子排布式為。

(2)KCN可被H2O2氧化為KOCN。①KOCN可作為制藥原料,其晶體類型是;碳原子采取sp雜化,1mol該物質(zhì)中含有的π鍵數(shù)目為;含有的三種非金屬元素的電負(fù)性由大到小的順序是。

②H2O2常溫下是液體,沸點(diǎn)較高(150℃),其主要原因是。

(3)成語“信口雌黃”中的雌黃分子式為As2S3,分子結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ,As原子的雜化方式為;雌黃和SnCl2在鹽酸中反應(yīng)轉(zhuǎn)化為雄黃(As4S4)和SnCl4,SnCl4分子的空間構(gòu)型為。

圖Ⅰ圖Ⅱ(4)某晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示,該晶體的化學(xué)式為。該晶胞參數(shù)為:a=250.4pm,c=666.1pm,γ=120°;1號原子坐標(biāo)為(0,0,0),2號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,0),則3號原子坐標(biāo)為。計(jì)算上述晶體中A和B兩原子間的最小核間距為。(保留四位有效數(shù)字。已知:2=1.414,3=1.732)

6.(2017湖北四校第二次聯(lián)考,35)(15分)最近研究表明:2molSb(CH3)3、2molSb(CH3)2Br和2molSb(CH3)Br2三種化合物進(jìn)行重組反應(yīng)可生成空間位阻最小的離子化合物——[Sb2(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]。(1)[Sb2(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]中H、C、Br的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)椤?/p>

(2)周期表中第ⅤA族包括7N、15P、33As、51Sb、83Bi5種元素,則Sb的價(jià)電子排布式為,Sb和Bi兩種金屬單質(zhì)熔點(diǎn)較高的是,N、P形成的簡單氫化物中,前者的沸點(diǎn)更高,原因是,AsO43-(3)[Sb2(CH3)5]+的結(jié)構(gòu)式為,C、Sb原子的雜化軌道類型分別為、。寫出一種與配體互為等電子體的陽離子。

(4)[Sb2(CH3)2Br6]2的結(jié)構(gòu)式為,將結(jié)構(gòu)中的配位鍵用“→”標(biāo)出。(5)許多過渡金屬的砷化物都屬于六方晶系,如圖是某砷化鎳的晶胞結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)如圖所示,其密度為g·cm3。(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)

7.(2017江西五校一模,35)(15分)碳及其化合物與生產(chǎn)、生活密切相關(guān),回答下列問題:(1)碳元素有12C、13C和14C等核素,同位素示蹤法用到的14C原子核外有對自旋方向相反的電子。寫出13C的軌道表達(dá)式。

(2)K3[Fe(CN)6]晶體中Fe3+與CN之間的鍵為,該化學(xué)鍵能夠形成的原因是

。

(3)有機(jī)物是(填“極性”或“非極性”)分子;該有機(jī)物中采取sp3雜化的原子對應(yīng)元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)椤?/p>

(4)乙二胺分子()中氮原子的雜化類型為;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多,原因是

。

(5)碳酸鹽在一定溫度下會(huì)發(fā)生分解,實(shí)驗(yàn)證明碳酸鹽的陽離子不同,分解溫度不同,如下表所示:碳酸鹽MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3熱分解溫度/℃40290011721360陽離子半徑/pm6699111135試分析隨著陽離子半徑的增大,碳酸鹽的分解溫度逐步升高的原因:

。

(6)石墨的晶體結(jié)構(gòu)和晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。已知石墨的密度為ρg·cm3,C—C鍵鍵長為rcm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,計(jì)算石墨晶體的層間距離為cm。

答案精解精析非選擇題1.答案(1)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3(2)第四周期第ⅠB族ds29(3)sp3三角錐形(4)12面心立方堆積(5)224解析由題給信息可推出,A為氮元素,B為磷元素,C為氯元素,D為鈣元素,E為銅元素。(2)Cu是29號元素,其價(jià)電子排布式為3d104s1,位于第四周期第ⅠB族,屬于ds區(qū)元素。因?yàn)樵又忻總€(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都是不同的,所以基態(tài)銅原子有29種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(3)PCl3是三角錐形分子,P原子采取sp3雜化。(4)銅單質(zhì)晶體的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu),其配位數(shù)為12。(5)1個(gè)氯化鈉的晶胞中含有氯離子個(gè)數(shù)為8×QUOTE18+6×QUOTE12=4,鈉離子個(gè)數(shù)為1+12×QUOTE14=4。由于CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結(jié)構(gòu),所以1個(gè)CaO晶胞中含有4個(gè)鈣離子和4個(gè)氧離子。每個(gè)“CaO”的質(zhì)量為56NAg,因此1個(gè)CaO晶胞的質(zhì)量為4×56NAg,結(jié)合其密度求得其體積為4×56NA·acm3=224a2.答案(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39mol(3)H<C<O(4)乙醇分子間存在氫鍵(5)Fe3CuN解析(1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)丙酮分子中有兩種碳原子,其中—CH3中碳原子為sp3雜化,中碳原子為sp2雜化;單鍵均是σ鍵,一個(gè)雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵,故1mol丙酮分子中含有9molσ鍵。(3)依據(jù)同周期元素電負(fù)性變化規(guī)律可知,電負(fù)性:C<O;再結(jié)合元素非金屬性強(qiáng)弱關(guān)系可知,電負(fù)性:H<C。(4)乙醇分子間存在氫鍵,使得乙醇沸點(diǎn)較高。(5)由圖2可知更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物為Cu替代a位置Fe型,利用均攤法可得晶胞中各原子個(gè)數(shù)Cu:8×QUOTE18=1,Fe:6×QUOTE12=3,N:1,故化學(xué)式為Fe3CuN。3.答案Ⅰ.(1)具有孤電子對(2)sp(3)分子晶體Ⅱ.(1)②(2)2s22p6分子晶體(3)三角錐形氨分子間可形成氫鍵(4)FNS(5)CaF22·3解析Ⅱ.據(jù)題意可知A為Na、B為F、C為N、D為S、E為Ca。(1)A單質(zhì)為鈉,B單質(zhì)為F2,化合物R為Na2S,一般情況下,熔點(diǎn):離子晶體>金屬晶體>分子晶體,故②符合題意。(2)F的價(jià)電子排布式為2s22p6;F2固態(tài)時(shí)的晶體類型為分子晶體。(3)NH3的空間構(gòu)型為三角錐形;氨分子間可以形成氫鍵,而第ⅤA族其他元素的氫化物間不能形成氫鍵,故氨氣的沸點(diǎn)最高。(4)同周期主族元素從左到右電負(fù)性依次增大,故電負(fù)性:F>N;由于NH3比H2S穩(wěn)定,則電負(fù)性:N>S,故電負(fù)性:F>N>S。(5)晶胞中F原子個(gè)數(shù)為1,Ca原子個(gè)數(shù)為4×QUOTE18=QUOTE12,則M的化學(xué)式為CaF2。兩個(gè)面對角線上的Ca距離最近,設(shè)晶胞邊長為acm,則d=39NAa3,a=339dNA,兩個(gè)距離最近的Ca的距離為4.答案(1)第四周期第ⅣB族(2)N>O>CH2O>NH3>CH4(3)[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵6(4)①sp2三角錐極性②原子做耐磨材料(合理即可)③4×42解析據(jù)題意可推知X是硼(B)元素,Y是碳(C)元素,Z是氮(N)元素,Q是氧(O)元素,M是磷(P)元素,R是鈦(Ti)元素。(4)③晶胞中B原子數(shù)是4,P原子數(shù)是8×QUOTE18+6×QUOTE12=4,已知晶體中X與M原子的最小核間距為apm,則體對角線為4apm,晶胞邊長是4a3pm,故該晶體的密度表達(dá)式為42×4NA×4a5.答案(1)共價(jià)鍵配位鍵[Ar]3d5(2)①離子晶體2NAO>N>C②H2O2分子之間存在氫鍵(3)sp3雜化正四面體形(4)AB(1/3,2/3,1/2)144.6pm解析(4)據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知A原子數(shù)為4×QUOTE14+2×QUOTE12=2,B原子數(shù)為8×QUOTE18+1=2,故該晶體的化學(xué)式為AB;據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)結(jié)合1號和2號原子坐標(biāo)可判斷3號原子坐標(biāo)為(1/3,2/3,1/2);A、B兩原子間的最小核間距為底面上A所在長對角線的QUOTE13,即QUOTE13×(2×32a)=33a=33×250.4pm≈144.6pm。6.答案(1)Br>C>H(2)5s25p3SbNH3分子間存在氫鍵正四面體形(3)sp3雜化sp3雜化H3O+(4)(5)536×1解析(1)可根據(jù)化合物CBr4、CH4中元素化合價(jià)判斷三種元素的電負(fù)性。(2)Sb是第五周期第ⅤA族元素,價(jià)電子排布式為5s25p3;Sb中金屬鍵強(qiáng)于Bi中金屬鍵,則Sb的熔點(diǎn)更高;通過計(jì)算知AsO43-的價(jià)層電子對數(shù)為4且中心原子上無孤電子對,則空間構(gòu)型為正四面體形。(3)從[Sb2(CH3)5]+的結(jié)構(gòu)式可知Sb、C的價(jià)層電子對數(shù)均為4,均采用sp3雜化;配體為CH3-,與之互為等電子體的陽離子是H3O+。(4)Br原子最外層有7個(gè)電子,只能形成1個(gè)共價(jià)鍵,因此中間兩個(gè)Br形成的化學(xué)鍵中必然有1個(gè)是配位鍵。(5)根據(jù)均攤法可知每個(gè)晶胞中As原子數(shù)為2、Ni原子數(shù)為4