1、课时规范练32微粒间作用力和分子结构(时间:45分钟满分:100分)非选择题(共7小题,共100分)1.(2019江苏)(14分)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu2O。(1)Cu2+基态核外电子排布式为。(2)SO42-的空间构型为(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成Cu(OH)42-,Cu(OH)42-中的配位原子为(填元素符号)。(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的杂化轨道类型为;推测抗坏血酸在水中的溶解性:(填“难溶于水”或“易溶于水”)。图1图2(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中,Cu原子的数目为。答案:(1)Ar
2、3d9或1s22s22p63s23p63d9(2)正四面体O(3)sp3、sp2易溶于水(4)4解析:(2)SO42-中S有4个键,孤电子对数为(6+2-2-42)2=0,因此SO42-空间构型为正四面体形;Cu(OH)42-中Cu2+提供空轨道,OH-提供孤电子对,OH-只有O有孤电子对,因此Cu(OH)42-中的配位原子为O。(3)考查杂化类型和溶解性,根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,单键的碳原子和双键的碳原子,单键碳原子以sp3杂化,双键的碳原子以sp2杂化;根据抗坏血酸分子结构,其中含有OH,能与水形成分子间氢键,增加在水中的溶解度,因此抗坏血酸易溶于水。(4)考查晶胞的
3、计算,白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数为818+1=2,灰球全部位于晶胞内部,属于该晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此白球为O原子,灰球为Cu原子,即Cu原子的数目为4。2.(2020全国改编)(14分)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:(1)H、B、N中,原子半径最大的是。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素的相似。(2)NH3BH3分子中,NB化学键称为键,其电子对由提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3NH4+B3O63-+9H2B3O63-的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由变为。(3)
4、NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(H+),与B原子相连的H呈负电性(H-),电负性大小顺序是。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是(写结构简式) ,其熔点比NH3BH3(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在,也称“双氢键”。(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,=90。氨硼烷的222超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度= gcm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。答案:(1)BSi(硅)(2)配位Nsp3sp2(3)NHBCH3CH3低H+与H-的静电引力(4)62NAabc10-30解析:
5、本题考查了原子半径大小,对角线规则、配位键、电负性、等电子体、物质熔点高低、晶胞密度求算等知识。(1)氢元素为第一周期元素,原子半径最小,B、N同为第二周期元素,可知原子半径BN,故原子半径最大的为B。B为第二周期第A族元素,与其处于对角线上的元素应为第三周期第A族元素,即硅元素。(2)NH3BH3分子中,氮原子上有一对孤电子对,而硼原子中有空轨道,两者之间可形成配位键。NH3BH3分子中B原子的价层电子对数为4,B原子的杂化方式为sp3杂化;根据B3O63-的结构可知,B原子价层电子对数为3,B原子的杂化方式为sp2杂化。故反应中B原子的杂化方式由sp3变为sp2。(3)NH3BH3分子中,
6、根据与N原子相连的H呈正电性,说明电负性:NH;再根据与B原子相连的H呈负电性,说明电负性:BHB。NH3BH3分子的原子总数为8,价电子总数为14,CH3CH3为其等电子体。CH3CH3的熔点比NH3BH3的熔点低,原因是NH3BH3分子间H+与H-之间存在静电引力,而CH3CH3分子间只存在范德华力。(4)根据氨硼烷的222超晶胞中含有16个氨硼烷分子,则每个氨硼烷晶胞内含2个氨硼烷分子,则氨硼烷晶体的密度为=312gNA(a10-10cm)(b10-10cm)(c10-10cm)=62NAabc10-30gcm-3。3.(2019全国)(14分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电
7、池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。(3)苯胺()的晶体类型是。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(-95.0 )、沸点(110.6 ),原因是。(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的
8、杂化轨道与O的2p轨道形成键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。答案:(1)Mg相反(2)4(3)分子晶体苯胺分子之间可以形成氢键(4)Osp3(5)(PnO3n+1)(n+2)-解析:(1)根据元素周期律可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。(2)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为。Fe原子
9、与周围4个氯原子成键,即Fe的配位数为4。(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。(4)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为ONPH。由于磷酸分子的结构(或)可推知NH4H2PO4中的P的杂化类型为sp3杂化,磷原子与氧原子形成的是键。(5)根据题干中焦磷酸根离子和三磷酸根离子的模型可推知两者的化学式分别为P2O74-、P3O105-,两化学式差值为PO3-,由此得到PnO3nn-,再由P2O74-与(PO3-)2(即P2O
10、62-)的差值(O2-)可得这类磷酸根离子的化学式通式为PnO3nn-+O2-=(PnO3n+1)(n+2)-。4.(14分)含卤族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。如:2 mol Sb(CH3)3、2 mol Sb(CH3)2Br和2 mol Sb(CH3)Br2进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物:Sb2(CH3)52Sb2(CH3)2Br6,已知Sb与N同主族。请回答:(1)中,H、C、Br的电负性由小到大的顺序为,溴原子的价电子排布式为。(2)Sb2(CH3)5+的结构式为,Sb原子的杂化轨道类型为。写出一种与CH3-互为等电子体的分子。(3)X射线衍射测定发现,I3As
11、F6中存在I3+。I3+的几何构型为。(4)一定条件下SbCl3与GaCl3以物质的量之比为11混合得到一种固态离子化合物,其结构组成可能为:a.GaCl2+SbCl4-或b.SbCl2+GaCl4-,该离子化合物最可能的结构组成为(填“a”或“b”),理由是。(5)固态PCl5结构中存在PCl4+和PCl6-两种离子,其晶胞如图所示。已知晶胞的边长为a pm,阿伏加德罗常数值用NA表示。则PCl4+和PCl6-之间的最短距离为 pm,固态PCl5的密度为 gcm-3。答案:(1)HCBr4s24p5(2)sp3杂化NH3(3)V形(4)bGaCl3分子中,Ga原子周围价层电子对数为3,是电子
12、对的接受体,更容易与Cl-上的孤电子对结合,形成配位键,构成GaCl4-,因此可能结构应是SbCl2+GaCl4-(5)3a24.171032NAa3解析:(1)非金属性越强电负性越大,所以H、C、Br的电负性由小到大的顺序为HCBNa(2)sp266(3)范德华力、氢键(4)(14,34,34)34a251030NA3321452333解析:(1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故NaBH4中元素的电负性由大到小的顺序为HBNa。(2)已知硼氮苯分子中的所有原子在同一平面,且有相互平行的p轨道,则B、N原子均采取sp2杂化,B、N原子均有一个未杂化的p轨道,且这6个未杂化的p轨道互相平行,
13、并垂直于分子所在平面,其中3个N原子的未杂化的p轨道均有一对电子,这6个p电子在3个N原子和3个B原子间运动,形成“大键”,故该“大键”可表示为66。(3)硼酸(H3BO3)分子间H、O原子可形成氢键,分子间存在范德华力,则硼酸晶体中存在的作用力有共价键、氢键和范德华力。(4)由晶胞结构图可知,E点处原子的坐标参数为(14,34,34);立方氮化硼的晶体结构类似于金刚石,故立方氮化硼晶体中N与B的原子半径之和为34apm;以由12个原子构成的六棱柱为分析对象,其中N、B原子个数均为616=1,小六棱柱的底面为正六边形,底面面积为332(14510-10)2cm2,故晶体密度的计算式为25NA3
14、32(14510-10)233310-10=251030NA3321452333gcm-3。7.(2020广东深圳高三调研)(16分)含Ni、As元素的物质在生产生活中有重要的用途。请回答下列问题。(1)基态Ni2+核外电子排布式为。(2)AsCl3分子的立体构型为。(3)某个Ni()有机配合物的结构如图所示:该分子中N原子的杂化方式为、。请在图中用“”标出Ni2+的配位键。(4)Ge、As、Se元素处于同一周期,三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为。(5)H3AsO4的酸性强于H3AsO3的原因是,AsH3的键角小于NH3的原因是。(6)如图为Ni和As形成的某种晶体的六方晶胞图,该化合
15、物的化学式为。已知晶胞参数分别为a pm、a pm、b pm和=60,则该晶胞的密度为 gcm-3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。答案:(1)Ar3d8或1s22s22p63s23p63d8(2)三角锥形(3)sp2sp3(4)AsSeGe(5)H3AsO4分子结构中非羟基氧原子数比H3AsO3多,所以H3AsO4的酸性强(或H3AsO4分子中As价态更高,导致AsOH中的O的电子向As偏移,氧氢键的极性变大,在水分子作用下,越容易电离出H+,故H3AsO4酸性更强)砷原子电负性小于氮原子,所以其共用电子对离砷核距离较远,成键电子间的斥力较小,导致键角较小(6)NiAs2.68103232NA
16、a2b解析:(1)镍元素的原子序数为28,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,基态Ni2+失去最外层的两个电子,核外电子排布式为Ar3d8或1s22s22p63s23p63d8。(2)AsCl3的中心原子为砷,最外层有5个电子,与三个氯原子形成三对共价键,剩余一对孤电子对,价层电子对数为4,故AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(3)根据结构可知,氮原子成单键时采用的是sp3杂化,成双键时采用的是sp2杂化。镍原子正上方的氮原子,有一对孤电子对,下方水分子中的氧原子提供孤电子对,镍原子提供空轨道,形成两个配位键,表示为。(4)Ge、As、Se元素处于同一周期,同周期第
17、一电离能呈现增大的趋势,As的最外层4p轨道为半充满状态,第一电离能高于Se和Ge,故第一电离能由大到小的顺序为AsSeGe。(5)H3AsO4分子结构中非羟基氧原子数比H3AsO3多,所以H3AsO4的酸性强(或H3AsO4分子中As价态更高,导致AsOH中的O的电子向As偏移,氧氢键的极性变大,在水分子作用下,越容易电离出H+,故H3AsO4酸性更强)。砷原子电负性小于氮原子,所以其共用电子对离砷核距离较远,成键电子间的斥力较小,导致键角较小,AsH3的键角小于NH3的键角。(6)Ni位于顶点和棱心,个数为818+414=2,As位于晶胞体中,个数为2,原子个数最简比为11,化学式为NiAs;=mV=nMV=NMNAS底b,M=59gmol-1+75gmol-1=134gmol-1,N=2,上下底面是菱形,计算出面积S底=12a2asin60=32a2,代入密度公式得到=2.68103232NAa2bgcm-3。
