1、专题十三物质结构与性质(选修3)(时间:45分钟满分:100分)非选择题(共6小题,共100分)1.(2013山东潍坊一模)(14分)元素H、C、N、O、F都是重要的非金属元素,Fe、Cu是应用非常广泛的金属。(1)Fe元素基态原子的核外电子排布式为。(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中键与键的个数比为。(3)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示)。(4)在测定HF的相对分子质量时,实验测得值一般高于理论值,其主要原因是 。(5)C、N两元素形成的化合物C3N4形成的原子晶体,结构类似金刚石,甚至硬度超过金刚石,其原因是 。(6)如图为石墨晶胞结
2、构示意图,该晶胞中含有C原子的个数为。解析:(1)铁是26号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子的物质是CH2=CH2,单键全是键,双键中有1个键和1个键,故键与键的个数比为51。(3)同一周期从左往右,第一电离能有逐渐增大趋势,且前四周期中A元素第一电离能比相邻元素大,故C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为NOC。(4)HF分子之间能形成氢键使分子缔合在一起,故在测定HF的相对分子质量时,实验测得值一般高于理论值。(5)原子晶体的硬度大小与共价键的强弱有关,共价键键长越短,共价键越强,原子晶体硬度越大,
3、因N原子半径小于C原子半径,故C3N4晶体的硬度大于金刚石的硬度。(6)顶点为8个晶胞所共有,棱上为4个晶胞所共有,面心为2个晶胞所共有,体内为晶胞所独有,石墨晶胞中含有C原子的个数=8+4+2+1=4。答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)51(3)NOC(4)HF分子间存在氢键,易形成缔合分子(HF)n(5)氮原子半径小于碳原子半径,氮碳形成的共价键键长比碳碳键长短,键能更大(6)42.(2013黑龙江哈师大附中二模)(17分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。(1)基态Ni原子的价电子(外围电子)排布式为;(2)金属镍能与CO形成配合物Ni(CO)
4、4,写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式、;(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可与H2发生加成反应。如CH2=CH2、HCCH、HCHO,其中碳原子采取sp2杂化的分子有(填物质序号),HCHO分子的立体结构为形;(4)Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiOFeO(填“”);(5)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为;解析:(1)根据构造原理可知,基态Ni原子的价电子(外围电子)排布式为3d84s2。(2)价电子数与原子数都分别相等的粒子是等电子体,因此与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化
5、学式分别是N2和CN-或。(3)乙烯、苯、甲醛都是平面形结构,因此碳原子都是sp2杂化。乙炔是直线形结构,所以碳原子是sp杂化,因此答案选。甲醛分子中中心碳原子价层电子对数=3,且没有弧对电子,因此甲醛是平面三角形结构。(4)NiO和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,离子键越强,晶格能越大,熔点就越高,所以NiO的熔点大于FeO的熔点。(5)根据晶胞的结构可知,La原子的个数是81/8=1,Ni原子个数是81/2+1=5,所以化学式是LaNi5或Ni5La。答案:(1)3d84s2(2)N2CN-(或)(3)平面三角(4)(5)LaNi5或Ni5La3.(2
6、013四川成都模拟)(16分)一水硫酸四氨合铜()(Cu(NH3)4SO4H2O)是一种重要的染料及农药中间体。请回答下列相关问题:(1)Cu的核外电子排布式为。(2)N的L层中有对成对电子;N立体构型是,其中心原子的杂化方式为。(3)氨水溶液中存在多种氢键,任表示出其中两种;(4)Cu(NH3)4SO4H2O中呈深蓝色的离子是,该微粒中的“电子对给予一接受键”属于键;(5)Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式。解析:(1)Cu在第4周期B族,电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1;(2)N的电子排布式为1s22s22p3,L电子层即第二能层,因此只有1对成对电子
7、,N中心原子氮原子采用sp3杂化,空间构型为正四面体形;(3)氨水溶液中氨气分子和氨气分子之间可以形成氢键,水分子和水分子之间可以形成氢键,水分子和氨气分子之间也可以形成氢键(两种形式),氢键通常用“”表示;(4)配离子Cu(NH3)42+使溶液呈深蓝色,该离子中含有配位键;(5)均摊法,该晶胞中含有铜原子8+6=4个,氯原子4个,两者是11的关系,因此该氯化物的化学式为CuCl。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)1正四面体sp3(3)OHNNHO(或OHO)(4)Cu(NH3)42+配位(或共价)(5)CuCl4.(2013辽宁大连模拟)(17分)A、B、C、D是
8、元素周期表中前36号元素,它们的核电荷数依次增大。A原子L层的成对电子数和未成对电子数相等,B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构,C是地壳中含量最多的元素。D是第四周期元素,其原子核外最外层电子数与氢原子相同,其余各层电子均充满。请回答下列问题:(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序是(用对应的元素符号表示);基态D原子的电子排布式为。(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中,其中心原子采取杂化;B的空间构型为(用文字描述)。(3)1 mol AB-中含有的键个数为。(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和D的原子个数比是。(5)镧镍合金与上述合金都具有
9、相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.010-23 cm3,储氢后形成LaNinH4.5合金(氢进入晶胞空隙,体积不变),则LaNin中n=(填数值);氢在合金中的密度为。解析:A原子L层的电子排布图为,故A为C元素;地壳中含量最多的元素是O元素,故C为O元素;最外层p轨道的电子为半充满结构的元素是A族元素,结合A和C的核电荷数可知B为N元素;据D的描述可知,其四个电子层的电子数分别为2、8、18、1,故为Cu元素。(1)由于N元素p轨道处于半充满状态,故第一电离能最大,则有CON,基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104
10、s1或Ar3d104s1。(2)根据价层电子对互斥理论可知在H2CO3分子中的C原子以及N中的N原子上都没有孤电子对,故C原子采用sp2杂化方式,N空间构型为平面三角形结构。(3)在CN-中,C原子与N原子之间是共价三键,故含有的键个数为2NA。(4)如图,钙在立方体的顶点,故含有8=1个,而Cu原子位于面上和体心中,故有8+1=5个。(5)结合(4)以及合金的化学式可知n=5,氢在合金中的密度= gcm-3=0.083 gcm-3。答案:(1)CO”或“”)。(3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为。(4)由元素X与镓元素组成的化合物A为第三代半导体。已知化合物A的晶胞结构如图所
11、示。(黑球位于立方体内,白球位于立方体顶点和面心)请写出化合物A的化学式;化合物A可由(CH3)3Ga和AsH3在700 下反应制得,反应的化学方程式为。(5)已知(CH3)3Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为。解析:X的最外层电子排布为4s24p3,故为33As;2p轨道有两个未成对电子,可能是6C或8O,因Y能够与砷形成As2Y3化合物,故Y为8O;As、O、Z的原子序数之和为42,故Z为1H。(2)周期表中氧元素在砷元素的右上方位置,故电负性氧大于砷。(3)AsH3的结构与氨相似,为三角锥形。(4)As位于晶胞内,有4个。Ga的个数为:81/8+61/2=4,故化学式为GaAs。
12、(5)因分子为非极性分子,故空间结构对称,Ga原子处于正三角形的中心,而三个C原子位于三角形的三个顶点上。中心原子Ga为sp2杂化。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(其他合理答案也给分)As(2)”、“MgOCaOKCl。如果中心黑点代表Mg2+,则到每条棱的中点最近,故有12个。(4)V的价电子排布为3d34s2,故V5+没有未成对电子,而Cr的价电子排布为3d54s1,故Cr4+有2个未成对的电子,故CrO2作为录音带磁粉原料。(5)根据图示可看出,O为阴离子,带一个单位负电荷,故含离子键;N与Ni之间存在配位键,O和H之间的虚线为氢键,N和C、C和H等之间是极性共价键,C和C之间为非极性共价键。答案:(1)+3(2)紫外光具有的能量比蛋白质分子中主要化学键CC、CN和CS的键能都大,紫外光的能量足以使这些化学键断裂,从而破坏蛋白质分子sp2和sp3(3)TiNMgOCaOKCl12(4)CrO2(5)C