1、第二节分子结构与性质非选择题(共100分)1.(15分)(2015潍坊二模)氢、碳、氮都是重要的非金属元素,它们的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有重要的应用。(1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是d(填序号)a.N3-b.Fe3+c.Cud.Cre.C(2)含氮配合物W的结构如图所示(配位键未标出方向),请在结构图中用“”标出W中所存在的所有配位键的方向。答案如图所示:(3)C、H元素形成的某有机化合物分子中共有16个电子,该分子中键与键的个数比为51;该有机化合物在一定条件下形成的聚合物中C原子采取sp3杂化。【解析】本题考查物质结构与元素周期律,涉及电子排布、化学键、杂化
2、轨道等。(1)N3-、Fe3+、Cu、Cr、C中未成对电子数分别是0、5、1、6、2,所以未成对电子数最多的是Cr,选d项。(2)含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键,配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子,该配合物中配位键可表示为。(3)C、H元素形成的16电子有机化合物是乙烯,共价单键为键,共价双键中一个是键,一个是键,该分子中有5个键、1个键,所以二者之比为51;该有机化合物在一定条件下形成的聚合物中碳原子的杂化方式为sp3。2.(14分)(2015福州八中质检)CuCl和CuCl2都是重要的化工原料,常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。已知:CuCl可以由CuCl2用
3、适当的还原剂如SO2、SnCl2等还原制得:2Cu2+2Cl-+SO2+2H2O2CuCl+4H+S2CuCl2+SnCl22CuCl+SnCl4。CuCl2溶液与乙二胺(H2NCH2CH2NH2)可形成配离子Cu(En)22+(En是乙二胺的简写): 。请回答下列问题:(1)配离子Cu(En)22+的中心原子基态外围电子排布式为3d9,H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是ONH。(2)SO2分子的空间构型为V形。(3)乙二胺分子中氮原子的轨道杂化类型为sp3杂化,乙二胺和三甲胺N(CH3)3均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是乙二胺分子之间可以形成氢键。(4)配离子Cu(En
4、)22+的配位数为4,该微粒含有的微粒间的作用力类型有ABD(填字母)。A.配位键B.极性键C.离子键D.非极性键E.氢键F.金属键【解析】本题考查核外电子排布规律、电负性、杂化轨道、分子空间结构、氢键与化学键。(1)Cu2+的外围电子排布式为3d9;同周期自左而右,电负性增大,电负性:ON,H元素与O、N元素化合时,H元素表现正化合价,H元素的电负性比O、N元素小,故电负性:ONH。(2)SO2分子的中心原子S的杂化轨道数为=3,采取sp2杂化,含有1对孤对电子,故SO2为V形。(3)乙二胺中N原子形成3个键,含有1对孤电子,杂化轨道数为4,采取sp3杂化。乙二胺分子之间可以形成氢键,故乙二
5、胺的沸点较高。(4)由题图可知配离子Cu(En)22+的配位数为4;离子中存在配位键、CN键、CH键、NH键、CC键,其中CN键、CH键、NH键为极性键,CC键为非极性键,故含有配位键、极性键、非极性键。3.(14分)(2015三门峡二模)Cu3N具有良好的电学和光学性能,在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工程等领域中,发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。(1)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为NOC。(2)与N3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是V形。(3)Cu+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,其在酸性溶液中不稳定,可发生歧化反应生
6、成Cu2+和Cu。但CuO在高温下会分解成Cu2O,试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu2O:Cu+的价电子为3d10全满结构,更稳定。(4)在Cu的催化作用下,乙醇可被空气氧化为乙醛,乙醛分子中碳原子的杂化方式是sp3、sp2,乙醛分子中HCO的键角大于(填“大于”“等于”或“小于”)乙醇分子中的HCO的键角。(5)Cu(H2O)4 2+为平面正方形结构,其中的两个H2O被Cl-取代有两种不同的结构,试画出Cu(H2O)2Cl2具有极性的分子的结构式:。【解析】本题考查物质结构和性质,涉及原子杂化、核外电子排布、分子极性等。(1)同周期自左而右第一电离能呈增大趋势,N原子的2p能级为半
7、满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:NOC。(2)与N3-含有相同电子数的三原子分子为H2O,为V形结构。(3)Cu+基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定,Cu+的3d轨道上全满,较稳定。(4)乙醛分子中醛基中的碳原子采用sp2杂化,键角为120;乙醇中含有醇羟基的碳原子采用sp3杂化,键角小于120。(5)Cu(H2O)2Cl2具有极性的分子,说明该分子的结构不对称,则其结构式为。4.(14分)(2016常州一模)已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数依次增大,其中A、B、C、D
8、、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍,B的电负性大于C,透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色,F的基态原子中有4个未成对电子。(1)基态的F3+核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5。(2)B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物,原因是NH3与H2O分子间存在氢键,其他分子与H2O分子间不存在氢键。(3)化合物FD3是棕色固体、易潮解、100 左右时升华,它的晶体类型是分子晶体;化合物ECAB中的阴离子与AC2互为等电子体,该阴离子的电子式是。(4)FD3与ECAB溶液混合,得到含多种配合物的血红色溶液,其中配位数为5的配合物的化学式是K2
9、Fe(SCN)5。(5)化合物EFF(AB)6是一种蓝色晶体,如图表示其晶胞的(E+未画出)。该蓝色晶体的一个晶胞中E+的个数为4。【解析】由题意推知A、B、C、D、E、F分别是C、N、S、Cl、K、Fe。(1)Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(2)N、O、F原子易与H形成氢键,氢键的存在影响物质的熔沸点和溶解性。NH3与H2O分子间存在氢键,其他分子与H2O分子间不存在氢键,所以氨气的溶解性大。(3)氯化铁的熔点较低,为分子晶体。互为等电子体的分子结构相似,故SCN-的电子式为。(4)根据化合物中化合价的代数和为0,且配位数是5知其化学式为K2Fe(SCN)5
10、。(5)晶胞的(E+未画出)中,Fe2+个数=4,Fe3+个数=4,CN-个数=12=3,所以晶胞中Fe3+个数是8=4,Fe3+个数是8=4,CN-个数=38=24,根据KFeFe(CN)6中各离子的个数比知,晶胞中K+个数是4。5.(16分)(2015渭南二模)锂磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:2Na3PO4+4CuSO4+2NH3H2OCu4O(PO4)2+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O(1)写出基态Cu2+的核外电子排布式:Ar3d9。与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr(填元素符号),上述方程式中涉及的N、
11、O元素第一电离能由小到大的顺序为OO。(2)P中P的价层电子对数为4,且不含孤电子对,所以其空间构型为正四面体。(3)与NH3互为等电子体的分子有PH3、AsH3,离子有H3O+、C等。(4)氨基乙酸铜的分子中“CH2”碳原子为sp3杂化,羰基碳原子为sp2杂化。(5)在CN-中碳原子与氮原子是以共价三键结合的,含有2个键。所以1 mol CN-中含有的键的数目为2NA。(6)该晶胞中,铜原子个数为3+2+12=6,H原子个数为1+3+6=6,所以其化学式为CuH。(7)铜晶体为面心立方最密堆积,则每个晶胞中含有铜原子数为8+6=4,Cu半径r=127.8 pm=127.810-10 cm,假
12、设晶体铜的密度为,晶胞的边长为d,则d=4r,d=,则晶胞的体积是d3,由d3= g,解得= gcm-39.0 gcm-3。6.(14分)(2015张掖三诊)卤族元素的单质和化合物很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。(1)卤族元素位于周期表的p区;溴的价电子排布式为4s24p5。(2)在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是氢键。(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是碘。氟氯溴碘铍第一电离能(kJ/mol)1 6811 2511 1401 008900 (4)已知高碘酸有两种
13、形式,化学式分别为H5IO6()和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸。请比较二者酸性强弱:H5IO6”“”或“=”)。(5)碘在水中的溶解度虽然小,但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大,这是由于溶液中发生下列反应I-+I2。与KI3类似的,还有CsICl2等。已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,则它按下列A式发生。A.CsICl2CsCl+IClB.CsICl2CsI+Cl2【解析】(1)卤族元素的价电子排布式为ns2np5,所以位于周期表中的p区,溴是第四周期元素,价电子排布式为4s24p5。(2)F为电负性最强的元素,HF分子之间易形成氢键,故使HF分子缔合的作用
14、力是氢键。(3)题表列出的4种卤素中碘元素的第一电离能最小,所以碘最有可能生成稳定的单核阳离子。(4)根据同种元素的含氧酸酸性的强弱比较,将酸写为(HO)mROn,n值越大酸性越强,所以酸性H5IO6NC。(3)与CN-互为等电子体的一种分子为CO(或N2)(填化学式);1 mol Fe(CN中含有键的数目为126.021023(或12NA)。(4)铁的另一种配合物Fe(CO)5的熔点为-20.5 ,沸点为103 ,易溶于CCl4,据此可以判断Fe(CO)5晶体属于分子晶体(填晶体类型)。【解析】(1)Fe原子核外有26个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6。(2)同周期由左至右,元素电负性依次增大,所以电负性:ONC。(3)价电子数相同,原子数也相同的微粒互为等电子体,与CN-互称等电子体的分子有CO或N2等;氮有孤对电子,铁有空轨道,所以铁和CN-形成6个键,CN键中有一个是键,所以也有6个键,则1 mol Fe(CN中含有12 mol 键。(4)根据题给信息知,配合物Fe(CO)5晶体的熔沸点较低,易溶于CCl4,所以为分子晶体。
