1、非选择题专项练（六）物质结构与性质综合题 时间:45分钟 分值:90分1.(15分)氮、磷、砷(As)是第A族的三种非金属元素。(1)磷的基态原子核外未成对电子数为,As的基态原子的最外层电子排布式为。(2)C、N、O、F元素的第一电离能由大到小的顺序是。(3)与相比较,前者沸点(填“高于”或“低于”)后者沸点。(4)H+可与NH3形成N,N中N原子采取杂化。N中HNH键角比NH3中HNH键角(填“大”或“小”)。(5)P的立体构型为。HNO3酸性强于H3PO4的原因是 。(6)磷化铝的结构与金刚石相似,其晶胞结构如图所示,该晶体的密度为 gcm-3,则P与Al之间的最短距离为cm(NA表示阿
2、伏加德罗常数的值)。2.(15分)元素X是地壳中含量最多的元素;元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子;元素Z位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。(1)X基态原子的电子排布式为。(2)X的氢化物(H2X)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是。(3)在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是。(4)Y与X可形成Y。Y的立体构型为(用文字描述)。写出一种与Y互为等电子体的分子的化学式。(5)Y与Z所形成化合物晶体的晶胞如图所示,该化合物的化学式为。其晶胞边长为540.0 pm,密度为(列式并计算),a位置Y与b位置Z之间的距离为(列式表示)。(6)Z的氯化物
3、与氨水反应可形成配合物Z(NH3)4Cl2,2 mol该配合物中含有键的数目为。3.(15分)铝、铁和铜都是日常生活中常见的金属,有着广泛的用途。请回答下列问题:(1)铝原子的价电子排布图为。(2)K3Fe(CN)6溶液可用于检验Fe2+,实验现象是。CN-与N2互为等电子体,则CN-的电子式为。(3)向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液;若加入极性较小的溶剂(如乙醇),将析出深蓝色的晶体。与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素为(填元素符号)。实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子的化学式为。S的立体构型为,其中
4、S原子的杂化轨道类型为。(4)某种Al-Fe合金的晶胞如图所示,该合金的化学式为。若晶胞的边长为a nm,则合金的密度为gcm-3。4.(15分)(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作吸收剂,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/(kJmol-1)I1717759I21 5091 561I33 2482 957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
5、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物质的化学式。(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(),甘氨酸分子中的键和键的个数比为。(5)Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiOFeO(填“”)。(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a cm。顶点位置被Ti4+所占据,体心位置被Ba2+所占据,所有棱心位置被O2-所占据。O元素与H元素形成的简单化合物的空间构型为。
6、写出该晶体的化学式:。若该晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则a=。5.(15分)有些食物中铁元素含量非常丰富,其中非血红素铁是其存在形式之一,主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成的配合物。(1)Fe3+的电子排布式为。(2)配合物Fe(CO)5的配体是;常温下,Fe(CO)5为黄色液体,易溶于非极性溶剂,熔点为251 K,沸点为376 K,据此,可判断Fe(CO)5晶体属于晶体(填“离子”“原子”“分子”或“金属”)。(3)金属晶体可看成是金属原子在三维空间中堆积而成的,单质铁中铁原子采用钾型模式,原子空间利用率为68%,铁原子的配位数为。(4)乙醛能被氧化剂氧化为乙酸,乙醛中
7、碳原子的轨道杂化类型是;1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。(5)FeO晶胞结构如图所示,其中Fe2+的配位数为。若该晶胞边长为b cm,则该晶体的密度为gcm-3。6.(15分)硼及其化合物的研究在无机化学的发展中占有独特的地位。(1)硼元素有10B和11B两种天然稳定同位素,在基态11B原子的价电子中存在对自旋方向相反的电子。第一电离能介于B与N之间的第二周期元素有种。(2)目前已制得二十多种硼氢化合物,如乙硼烷(B2H6)、丁硼烷(B4H10)等在能源方面前景可期。NH3能通过配位键与硼元素的某种氢化物作用得到化合物M,M是一种新的储氢材料,加热M会缓慢释放出H2,并转化为化合物N,M
8、、N分别是乙烷、乙烯的等电子体。M的结构式为(须标出配位键),氮原子在M、N分子中的杂化方式分别为。B2H6可作火箭燃料,将B2H6气体通入H2O中的反应为B2H6+6H2O 2H3BO3+6H2,据此可判断反应中所涉及元素的电负性从小到大的顺序为。以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),NaBH4是有机合成中的重要还原剂,可将羧基直接还原成醇。上图中乙酸分子键角1键角2,其原因为。(3)磷化硼(BP)是受高度关注的耐磨材料,可作为金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,如图所示。图是磷化硼沿Z轴的投影图,请在图中圆球上涂“”和画“”分别表明B与P的相对位置。已知晶胞边长为a p
9、m,则磷化硼的密度是g/cm3(只要求列算式)。答案精解精析1.答案(1)3(1分)4s24p3(1分)(2)FNOC(2分)(3)高于(1分)(4)sp3(2分)大(2分)(5)正四面体形(2分)HNO3和H3PO4可分别表示为(HO)NO2、(HO)3PO,前者非羟基氧原子数目较多,且N的电负性大,导致NOH中O的电子向N偏移,在水分子的作用下容易电离出H+(2分)(6)(2分)解析(1)磷的基态原子的核外电子排布式为Ne3s23p3,其3p轨道上的3个电子是未成对电子。As元素基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p3,最外层电子排布式为4s24p3。(2)同周期自左而右元素的第
10、一电离能呈增大趋势,但N原子的2p能级有3个电子,为半充满的稳定状态,失去电子需要的能量较高,故其第一电离能高于同周期右侧相邻元素。(3)可形成分子间氢键,而形成的主要是分子内氢键,分子间氢键使物质的沸点升高,所以前者比后者的沸点要高。(4)N的中心原子的价层电子对数为(5+4-1)/2=4,故N原子采取sp3杂化;N、NH3中N原子均采取sp3杂化,NH3中N原子有1对孤电子对,N中N原子无孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对的排斥作用越大,键角越小。(5)P中P原子的价层电子对数为(5+3)/2=4,不含孤电子对,故为正四面体结构;含氧酸的通式可表示为(HO)mROn,n越大,R的电负性越
11、大,ROH中O的电子越向R偏移,在水分子的作用下,也就越容易电离出H+,即酸性越强。(6)每个晶胞中含有81/8+61/2=4个Al原子和4个P原子,则一个晶胞的质量为 g,晶体的密度为 gcm-3,则晶胞的边长为 cm,P与Al之间的最短距离是晶胞体对角线的,即 cm。2.答案(除标注外,其余每空2分)(1)1s22s22p4(1分)(2)水分子和乙醇分子间能形成氢键(1分)(3)sp3(4)三角锥形NCl3或PCl3等(5)ZnS(1分)4.1 gcm-3540.0 pm=135 pm(6)32NA或326.021023解析由题给条件知,X、Y、Z分别是O、S、Zn。(1)O的基态原子的电
12、子排布式为1s22s22p4。(2)因为水分子和乙醇分子间能形成氢键,所以H2O在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度。(3)H2S中S采取sp3杂化。(4)S中S原子价层电子对数为(6+2)/2=4,孤电子对数为1,其立体构型是三角锥形。等电子体的原子数相同,分子(或离子)中价电子总数也相同,NCl3、PCl3等都是S的等电子体。(5)晶胞中S位于顶点和面心,共有8+6=4个;Zn位于晶胞内部,共4个,则晶胞中平均含有4个“ZnS”,一个晶胞的质量为,一个晶胞的体积为(540.010-10cm)3,则密度为4.1 gcm-3;a位置S与b位置Zn之间的距离为体对角线的,体对角线长度为54
13、0.0 pm,则a位置S与b位置Zn之间的距离为540.0 pm=135pm。(6)锌的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2,计算键的数目时既要考虑配体中的键,也要考虑配体与中心原子之间的配位键,因此2 mol该配合物中含有键的数目为32NA或326.021023。3.答案(1) (2分)(2)产生蓝色沉淀(1分)CN-(2分)(3)Cr(1分)Cu(NH3)42+(2分)正四面体形(1分)sp3杂化(2分)(4)Fe2Al(或AlFe2,2分)(2分)解析(1)铝的核电荷数是13,则价电子排布图为。(2)含Fe2+的溶液与K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀;CN-的电子式为
14、CN-。(3)铜的外围电子排布式为3d104s1,铬的外围电子排布式为3d54s1,它们的最外层电子数相同。S中S原子的价层电子对数为=4,孤电子对数为(6+2-42)2=0,所以S的立体构型是正四面体形,其中S原子的杂化轨道类型是sp3杂化。(4)晶胞中含有Fe原子数为8+12+6+1=8,含有Al原子数为4,因此化学式为Fe2Al(或AlFe2)。设该晶胞的密度为,则有(a10-7cm)3=(562+27)g,则= gcm-3。4.答案(1)3d84s2(1分)(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,而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由
15、不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态(2分)(3)分子晶体(1分)N2(1分)(4)sp2、sp3杂化(2分)极性共价键、配位键(2分)91(1分)(5)(1分)(6)V形(1分)BaTiO3(1分)(2分)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,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键,一个双键中有一个键和一个键,故键与键的个数比为9
16、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)O元素与H元素形成的简单化合物H2O的空间构型为V形。根据晶胞结构图可知:一个晶胞中Ba2+个数为1,Ti4+个数为81/8=1,O2-个数为121/4=3,所以该晶体的化学式为BaTiO3。由于晶胞为立方体,边长为a cm,一个晶胞中含有一个“BaTiO3”,若该晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则根据晶体的密度=,可得a=。5.答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(2
17、分)(2)CO(1分)分子(1分)(3)8(2分)(4)sp2、sp3(2分)66.021023或6NA(2分)(5)6(2分)(3分)解析(1)Fe的原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2,故Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(2)Fe(CO)5的配体为CO。Fe(CO)5的熔、沸点低,故其为分子晶体。(3)钾型堆积为体心立方堆积,故铁原子的配位数为8。(4)CH3CHO中甲基碳原子为sp3杂化,而醛基碳原子为sp2杂化。CH3CHO的结构式为,单键为键,1个双键中含1个键、1个键,故1 mol CH
18、3CHO中含有6 mol 键。(5)该晶胞中Fe2+周围最近且等距离的O2-有6个,故Fe2+的配位数为6。该晶胞中含有4个Fe2+、4个O2-,则晶体密度为=gcm-3。6.答案(除标注外,每空2分,共15分)(1)1(1分)3(2)sp3、sp2BHO碳氧双键比碳氧单键成键电子对多,排斥力强,故键角1较大(3)解析(1)基态硼原子的价电子排布式为2s22p1,根据泡利不相容原理可知,价电子中存在1对自旋方向相反的电子。第一电离能介于B与N之间的第二周期元素有Be、C、O。(2)根据等电子体的概念,可判断M为NBH6,等电子体的结构相似,因此M的结构式为,配位键的箭头应指向硼原子,其中氮原子的杂化方式为sp3。结合题意可知N的结构式为,其中氮原子的杂化方式为sp2。根据方程式可判断,在B2H6中氢元素显负价,则电负性H大于B;在H2O中氢元素显正价,则电负性O大于H。(3)1 pm=10-10cm,一个晶胞的质量为 g,则磷化硼的密度为= g/cm3。