1、专练57结构与性质综合应用12019全国卷化学选修3：物质结构与性质在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是_、_。乙二胺能与Mg2、Cu2等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_(填“Mg2”或“Cu2”)。 (3)一些氧化物的熔点如下表所示：氧化物Li2OMg
2、OP4O6SO2熔点/1 5702 80023.875.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因_。(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。22020四川南充适应性考试我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”“中国紫”，直到近年来人们才研究出来其成分为BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。(1)“中国蓝”“中国紫”中均具有Cun
3、，n_，基态时该阳离子的价电子排布式为_。(2)“中国蓝”的发色中心是以Cun为中心离子的配位化合物，其中提供孤对电子的是_元素。(3)合成“中国蓝”“中国紫”的原料有BaCO3、孔雀石Cu2(OH)2CO3和砂子(SiO2)。SiO2晶体中Si原子的杂化轨道是由_(填轨道的名称和数目，下同)轨道和_轨道杂化而成的。(4)现代文物分析发现，“中国蓝”中含有微量硫元素。假若硫元素来自一种阴离子是正四面体的天然钡矿中，则最可能的钡矿的化学式是_。(5)古代埃及人就已合成蓝色颜料埃及蓝(CaCuSi2O6)，其合成原料中用CaCO3代替了BaCO3，其他和“中国蓝”一致。CO中键角OCO为_。根据所
4、学，从原料分解的角度判断“埃及蓝”的合成温度比“中国蓝”更_(填“高”或“低”)。(6)自然界中的SiO2硬度较大，主要原因是_。如图为SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图)，其中O原子略去，Si原子旁标注的数字表示每个Si原子位于z轴的高度，则SiA与SiB的距离是_。32020辽宁六校联考第四周期的元素，如：钛(22Ti)、铁(26Fe)、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：(1)基态Ti原子中，最高能层电子的电子云轮廓形状为_，与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有_种。(2)琥珀酸亚铁
5、片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3，从结构角度来看，Fe2 易被氧化成Fe3的原因是_。(3)SCN离子可用于Fe3的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸(HSCN)和异硫氰酸(HN=C=S)。写出与SCN互为等电子体的一种微粒_(分子或离子)；硫氰酸分子中键和键的个数之比为_；异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是_。(4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为_，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体，写出该反应的方程式_。SnCl4分子的空间构型为
6、_。(5)离子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。该物质的电子式_。一个晶胞含有的键平均有_个。(6)硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为_(填元素符号)；该晶胞中硒原子所处空隙类型为_(填“立方体”、“正四面体”或正八面体”)，该种空隙的填充率为_；若该晶胞密度为 gcm3，硒化锌的摩尔质量为M gmol1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为_nm。4锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：(1)Zn原子核外电子排布式为_。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)
7、。原因是_。(3)ZnF2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是_；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_。(4)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为_，C原子的杂化形式为_。(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_gcm3(列出计算式)。52019全国卷化学选修3：物质结构与性质近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsF
8、O组成的化合物。回答下列问题：(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_，其沸点比NH3的_(填“高”或“低”)，其判断理由是_。(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为_。(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建
9、立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为(，)，则原子2和3的坐标分别为_、_。62019全国卷化学选修3：物质结构与性质磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，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，蒸气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()
10、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_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)。专练57结构与性质综合应用1(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2(3)Li2O、MgO为离子晶体
11、，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间力(分子量)P4O6SO2(4)aa 解析：本题涉及电离能大小比较、原子轨道杂化方式、配合物稳定性判断、晶体熔点高低比较、晶胞的有关计算，考查学生运用化学用语及文字、图表、模型、图形分析和解决化学问题的能力，借助离子、分子晶体模型解释化学现象，揭示现象本质和规律，体现证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析的学科核心素养。(1)A表示基态镁原子的第二电离能，B表示基态镁原子的第一电离能，则电离能：AB；C表示激发态镁原子的第一电离能，则电离能：ABC；D表示激发态镁原子的第二电离能，则电离能：AD。(2)乙二胺分子中，氮原子核外孤电子对数
12、为1，键数目为3，则杂化轨道数目为4，故氮原子采取sp3杂化；碳原子核外孤电子对数为0，键数目为4，则杂化轨道数目为4，故碳原子采取sp3杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg2、Cu2等金属离子，以配位键结合成稳定环状离子。(3)一般来说，晶体熔点：原子晶体离子晶体分子晶体。Li2O、MgO均为离子晶体，晶格能：Li2OLi2O；P4O6、SO2均为分子晶体，相对分子质量：P4O6SO2，则分子间作用力：P4O6SO2，故熔点：P4O6SO2。(4)由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度的，即4xa，则xa；根图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线长度的，即4ya，则ya；据图(a
13、)可知，该晶胞占用Cu原子数目为4416，据MgCu2可知，Mg原子数目为8，一个晶胞的体积为(a1010)3 cm3，质量为g，则MgCu2的密度为 gcm3。2(1)23d9(2)O或氧(3)1个3s3个3p(4)BaSO4(5)120低(6) SiO2是一种空间网状的共价晶体，共价键结合较为牢固d3(1)球形2(2)Fe3的价电子为3d5半满状态，更稳定(3)N2O(或CO2、CS2、OCN)2：3异硫氰酸分子间含有氢键(4)sp3杂化2As2S32SnCl24HCl=As4S42SnCl42H2S正四面体形(5) 8(6)Zn正四面体50%107解析：(1)基态Ti原子的价层电子排布式
14、为：3d24s2，最高能层为第四能层，s电子云轮廓形状为球形；与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有Cr,3d54s1，Cu,3d104s1，共两种；(2)从结构角度来看，Fe2 的价电子排布式是：3d6，再失一个电子就是3d5半充满稳定结构，故易被氧化成Fe3；(3) 与SCN互为等电子体的一种微粒是：N2O(或CO2、CS2、OCN)；硫氰酸(HSCN)中键和键的个数之比为2：3；异硫氰酸分子间可以形成氢键，故其沸点比硫氰酸沸点高；(4) 雌黄分子式为As2S3，As有四对价层电子对，As原子的杂化方式为sp3杂化；雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As
15、4S4)和SnCl4并放出H2S气体，故其反应方程式为：2As2S32SnCl24HCl=As4S42SnCl42H2S；SnCl4分子的空间构型为正四面体；(5)CaC2为离子化合物，电子式为：；一个晶胞含有4个Ca2，4个C，一个C中有两个键，一个晶胞含有的键平均有8个；(6)硒化锌的晶胞结构中X和Y点所堆积的原子均为Zn，该晶胞中四个硒原子所处晶胞体对角线四分之一处，空隙类型为正四面体，但只占据了其中4个位置，故该种空隙的填充率为50%；若该晶胞密度为 gcm3，硒化锌的摩尔质量为M gmol1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为 107 nm。4(1)Ar3d104s2(或
16、1s22s22p63s23p63d104s2)(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)离子键ZnCl2、ZnBr2、ZnI2中化学键更偏向共价键，由相似相溶原理可知它们可溶于有机溶剂(4)平面三角形sp2杂化(5)六方最密堆积5(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f6(3)小于(4)SmFeAsO1xFx解析：本题涉及的知识点有分子结构与性质、核外电子失去顺序、离子半径比较、晶胞结构与计算等，考查分析和解决化学问题的能力。以超导材料研究为载体，体现科学态度与社会责任的学科核心素养，以及厚植爱国主义情怀的价值观念。(1)AsH3中As原子价层电子对数为4，其中有一对
17、孤对电子，故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键，导致NH3沸点高于AsH3。(2)金属原子变为阳离子，首先失去最外层电子。(3)F与O2具有相同电子层结构，F原子序数较大，离子半径较小。(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知，晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子，F和O的原子数之和为2，则该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx。每个晶胞中有“两个分子”，每个晶胞质量为g；该晶胞为长方体，其体积为a2c1030 cm3，则gcm3。根据坐标系和原子1的坐标可知，底面左后方的O或F原子为坐标系原点，其坐标是(0,0,0)，则原子2的坐标为，原子3的坐标为.6(1)Mg相反(2) 4
18、(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)Osp3(5)(PnO3n1)(n2)解析：本题涉及知识点有对角线原则、核外电子排布、配位键、分子结构与性质等，通过能正确复述、再现、辨认相关基础知识，考查了接收、整合化学信息的能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。(1)根据对角线原则，Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层电子处于3s轨道上，且自旋方向相反。(2)双聚FeCl3分子中两分子FeCl3以配位键形式结合在一起，结构式为，Fe的配位数为4。(3) 中只含有共价键，根据其熔、沸点数据可知，苯胺的晶体类型为分子晶体。苯胺分子间存在氢键，导致其熔、沸点高于甲苯。(4)根据NH4H2PO4中所含元素在周期表中的位置关系和电负性规律可知，氧元素电负性最高。NH4H2PO4中磷原子的价层电子对数为4，故为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成键。(5)磷酸根离子为PO，焦磷酸根离子为P2O，三磷酸根离子为P3O。结合图示可知，每增加1个P原子，O原子数增加3，离子所带负电荷数增加1，故可推出离子通式为(PnO3n1)(n2)。
