1、高考沖刺專題訓練（十二）選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.在電解煉鋁過程中加入冰晶石(用“A”代替),可起到降低Al2O3熔點的作用。冰晶石的生產(chǎn)原理為2Al(OH)3+12HF+3Na2CO32A+3CO2+9H2O。根據(jù)題意完成下列填空:(1)冰晶石的化學式為,其含有離子鍵、等化學鍵。 (2)生成物中含有10個電子的分子是(寫分子式),該分子的空間構(gòu)型為 ,中心原子的雜化方式為 。 (3)反應物中電負性最大的元素為(填元素符號),寫出其基態(tài)原子最外層電子的排布圖:。 (4)冰晶石由兩種微粒構(gòu)成,冰晶石的晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,位于大立方體的頂點和面心,位于大立方體的12條棱

2、的中點和8個小立方體的體心,那么大立方體的體心處所代表的微粒是(填微粒符號)。 (5)Al單質(zhì)的晶體中原子的堆積方式如圖乙所示,其晶胞特征如圖丙所示,原子之間相互位置關(guān)系的平面圖如圖丁所示:若已知Al的原子半徑為d cm,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,Al的相對原子質(zhì)量為M,則一個晶胞中Al原子的數(shù)目為; Al晶體的密度為(用字母表示)g·cm-3。 2.光催化技術(shù)是一種在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著重要應用前景的綠色技術(shù)。Ti 的某種晶型的氧化物M可用作光催化材料。(1)基態(tài)Ti原子的價電子排布式為。 (2)在第四周期d區(qū)元素中,與 Ti 原子未成對電子數(shù)相同元素

3、的名稱是。 (3)金屬鈦的原子堆積方式如圖 1所示,則金屬鈦晶胞俯視圖為(填字母)。距離每個鈦原子最近且等距的鈦原子有個。 (4)生活環(huán)境中的臭氣源有氨氣、甲硫醇()等,氧化物 M可以作為高效除臭劑。與氨氣互為等電子體的陽離子為 ,甲硫醇中硫原子采取的雜化方式為 ,與S位于同一周期,且第一電離能小于S的非金屬元素為(填元素符號),已知甲硫醇的熔沸點小于甲醇(CH3OH),試解釋此差異的主要原因:。 (5)M的晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,M的化學式為。 (6)石墨烯是單個原子厚度的二維碳納米材料(如圖3),其比表面積大(比表面積指單位質(zhì)量物料所具有的總面積)。石墨

4、烯與M的結(jié)合使用,極大地提高了M的光催化效果。在石墨烯晶體中,每個最小的六元環(huán)占有個C原子。已知石墨烯中鍵長為 a pm,則單層石墨烯的比表面積為m2·g-1(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,忽略碳原子的厚度)。 3.前四周期元素A、B、C、D、E、F的原子序數(shù)依次增大。A元素的基態(tài)陰離子的電子排布式與基態(tài)鋰離子的相同,A和E位于同主族,基態(tài)B原子核外有3個能級且各能級上容納的電子數(shù)相等,基態(tài)D原子核外有2個未成對電子,最外能層符號為L。+1價F離子的3d能級達到全充滿結(jié)構(gòu)。回答下列問題:(1)基態(tài)C原子價電子排布圖為。 (2)B、C、D三種元素第一電離能由大到小排序

5、為(填元素符號,下同),它們的電負性由小到大排序為。 (3)標準狀況下,a L C2氣體含鍵的物質(zhì)的量為。與C2D互為等電子體的分子有(任寫一種)。B、C分別與D構(gòu)成的陰離子中,立體構(gòu)型為平面三角形的有(填離子符號)。 (4)由A、B、C、D中的幾種原子構(gòu)成的分子中,含極性鍵的非極性分子有(填一種,下同);既含極性鍵,又含非極性鍵的極性分子有。 (5)C、F組成的晶體的晶胞如圖1所示。已知該晶體密度為 g·cm-3,NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值,則C、F最近的核間距為 pm。 (6)A和E組成晶體,其晶胞如圖2所示。E粒子周圍有個E緊密相鄰且最近

6、;連接與E粒子等距離且最近的A粒子構(gòu)成的形狀是。 4.金屬鎳及其化合物在合金材料及催化劑方面應用廣泛。試回答下列問題:(1)Ni2+的電子排布中,電子填充的能量最高的能級符號為。 (2)金屬Ni能與CO形成配合物Ni(CO)4,與CO互為等電子體的一種分子為(寫化學式,下同),與CO互為等電子體的一種離子為。 (3)丁二酮肟()是檢驗Ni2+的靈敏試劑。丁二酮肟分子中C原子軌道雜化類型為,2 mol丁二酮肟分子中所含鍵的數(shù)目為。 (4)丁二酮肟常與Ni2+形成圖A所示的配合物,圖B是硫代替氧的結(jié)果:A的熔、沸點高于B的原因為。 B晶體含有的化學

7、鍵的類型為(填字母)。 A.鍵B.金屬鍵C.配位鍵D.鍵(5)人工合成的氧化鎳往往存在缺陷,某缺陷氧化鎳的組成為Ni0.97O,其中Ni元素只有+2和+3兩種價態(tài),則兩種價態(tài)的鎳離子數(shù)目之比為。 (6)Ni2+與Mg2+、O2-形成晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(Ni2+未畫出),則該晶體的化學式為。 5.為了紀念元素周期表誕生150周年,聯(lián)合國將2019年定為“國際化學元素周期表年”。回答下列問題:(1)Ag與Cu在同一族,則Ag在周期表中(填“s”“p”“d”或“ds”)區(qū)。Ag2(NH3)2+中Ag+空的5s軌道和5p軌道以sp雜化成鍵,則該配離子的空間構(gòu)型是。&#

8、160;(2)下表是Fe和Cu的部分電離能數(shù)據(jù),請解釋I2(Cu)大于I2(Fe)的主要原因:。 元素FeCu第一電離能I1/kJ·mol-1759746第二電離能I2/kJ·mol-115611958(3)亞鐵氰化鉀是食鹽中常用的抗結(jié)劑,其化學式為K4Fe(CN)6。CN-的電子式是;1 mol Fe(CN)64-中含鍵數(shù)目為。 該配合物中存在的作用力類型有(填字母)。 A.金屬鍵B.離子鍵C.共價鍵D.配位鍵E.氫鍵F.范德華力(4)石墨的一種晶胞結(jié)構(gòu)和部分晶胞參數(shù)如圖1所示。原子坐標參數(shù)描述的是晶胞內(nèi)原子間的相對位置。石墨晶胞中碳原子A、

9、B的坐標參數(shù)分別為A(0,0,0)、B(0,1,12),則C原子的坐標參數(shù)為 。 (5)鈷藍晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示,該立方晶胞由4個型和4個型小立方體構(gòu)成,其化學式為,晶體中Al3+占據(jù)O2-形成的(填“四面體空隙”或“八面體空隙”)。NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,鈷的相對原子質(zhì)量為59,鈷藍晶體的密度為g·cm-3(列計算式)。 6.磷及其化合物與人們的健康和生產(chǎn)生活密切相關(guān)。請回答下列問題:(1)基態(tài)磷原子價電子軌道表示式為,其第一電離能比硫的(填“大”或“小”)。 (2)羥基磷灰石Ca(PO4)3OH是牙齒中的重要礦物質(zhì),其中羥基()中氧原子的雜化方式為,

10、PO43-的空間構(gòu)型為,該化合物所含元素電負性最大的是。 (3)P4O6的分子結(jié)構(gòu)中只含有單鍵,且每個原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu),則該分子中含有的共價鍵數(shù)目是。 (4)磷酸和亞磷酸(H3PO3)是磷元素的兩種含氧酸。亞磷酸與NaOH反應只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽,則H3PO3的結(jié)構(gòu)式為,其為元酸,原因是。 (5)磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中a點和c點的原子坐標參數(shù)依次為(0,0,0)、1,12,12,則b點的原子坐標參數(shù)為;已知該晶胞中距離最近的兩個磷原子的核間距離為d nm,則該晶胞密度為g·cm-3(阿伏

11、加德羅常數(shù)用NA表示,列出計算式即可)。 7.氮、磷是植物生長所需的重要元素。回答下列問題:(1)下列N原子電子排布圖表示的狀態(tài)中,能量由低到高的順序是(填字母)。 (2)羥氨(NH2OH)可看成是氨分子內(nèi)的一個氫原子被羥基取代的衍生物,分子中N原子的雜化類型是。羥氨易溶于水,其主要原因是。 (3)第一電離能I1(N)(填“>”“<”“=”)I1(P),原因是。 (4)磷酸分子間脫水可生成多磷酸,其某一鈣鹽的結(jié)構(gòu)如圖所示:由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為 。 (5)氮化鍺具有耐腐蝕、硬度高等優(yōu)點,晶體中鍺原子與氮原子之間存在明顯的sp雜

12、化現(xiàn)象,氮化鍺晶體屬于晶體。一種氮化鍺晶胞的球棍模型如圖所示,其化學式為,若晶胞長方體的高為b pm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,晶體的密度為 g·cm-3,則晶胞底面正方形的邊長為 pm(列出計算式)。 參考答案與解析1.答案 (1)Na3AlF6共價鍵、配位鍵(2)H2OV形sp3(3)F(4)Na+(5)4M42d3NA解析 (4)的個數(shù)為8×18+6×12=4,的個數(shù)為12×14+8+1=12,要使兩種離子的個數(shù)之比為13,則大立方體的體心處所代表的微粒是Na+。(5)該晶胞中Al原子個數(shù)為8×18+6×12=4,該晶

13、胞棱長為(4d)22 cm=22d cm,所以晶胞的體積為(22d)3 cm3,=MNA×4(22d)3 g·cm-3=M42d3NA g·cm-3。2.答案 (1)3d24s2(2)鎳(3)D12(4)H3O+sp3Si甲醇分子間有氫鍵(5)TiO2(6)238NAa2×10-24解析 (1)Ti原子序數(shù)為22,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2,價電子排布式為3d24s2。(2)Ti 原子未成對電子數(shù)為2,在第四周期d區(qū)元素中,與Ti 原子未成對電子數(shù)相同的元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8

14、4s2,為鎳元素。(3)根據(jù)金屬鈦的原子堆積方式可知,該堆積方式為ABABABAB鎂型堆積,晶胞結(jié)構(gòu)為,金屬鈦晶胞俯視圖為。(4)與氨氣互為等電子體的陽離子有H3O+,甲硫醇()中硫原子與2個原子相連,含有2對孤電子對,采取sp3雜化;同一周期從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢,但第A族、第A族元素的第一電離能大于相鄰元素,與S位于同一周期,且第一電離能小于S 的非金屬元素為Si,甲醇分子間有氫鍵,甲硫醇不能形成氫鍵,因此甲硫醇的熔沸點小于甲醇(CH3OH)。(5)根據(jù)M的晶胞結(jié)構(gòu),O原子數(shù)目為2+4×12=4,Ti原子數(shù)目為1+8×18=2,則M 化學式為TiO2。(6

15、)根據(jù)圖示,六元環(huán)的每個頂點被3個六元環(huán)共用,在石墨烯晶體中,每個最小的六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6×13=2;12 g(1 mol)石墨烯實際占有的六邊形的個數(shù)為12NA,所以算得12 g石墨烯的總面積為12NA×12×(32a×10-12) m×(a×10-12) m×6×2=634NAa2×10-24m2,則單層石墨烯的比表面積為634NAa2×10-24 m212 g=38NAa2×10-24 m2·g-1。3.答案 (1)(2)N>O>CC<N<

16、O(3)a11.2 molCO2(合理即可)CO32-、NO3-(4)CH4、CO2、C2H4、C2H2等(任寫一種)N2H4、H2O2等(任寫一種)(5)12×3206NA·×1010(6)12正八面體形解析 依題意,基態(tài)鋰離子的電子排布式為1s2,A元素的基態(tài)陰離子的電子排布式為1s2,說明A為H元素;基態(tài)B原子的核外電子排布式為1s22s22p2,B為C元素;D的最外能層為L層,D原子核外有2個未成對電子,所以D為O元素;F原子的價層電子排布式為3d104s1,F為Cu元素。E介于O與Cu之間,E與A位于同主族,E可能為Na或K元素;由原子序數(shù)關(guān)系知,C為N

17、元素。(3)1個N2分子中含2個鍵。CO2、SCN-、CNO-、N3-等與N2O互為等電子體,其中CO2是分子。CO32-、NO3-都呈平面三角形結(jié)構(gòu)。(5)該晶體的化學式為Cu3N,立方體棱上3個粒子相切,設(shè)C、F最近的原子核間距為d pm,晶胞參數(shù)為2d pm,則=64×3+14NA·(2d×10-10)3,d=12×3206NA·×1010。(6)圖2晶胞類似氯化鈉晶胞,E周圍有12個E粒子緊密相鄰且最近。E周圍等距離且最近的A粒子有6個,連接這6個A粒子,構(gòu)成正八面體。4.答案 (1)3d(2)N2CN-(3)sp3和sp23

18、0NA(4)A分子間存在氫鍵ACD(5)916(6)Mg2NiO3解析 (5)設(shè)Ni2+、Ni3+數(shù)分別為x、y,則x+y=0.97,2x+3y=2,解得xy=916。(6)晶胞中Mg2+的數(shù)目為4×12=2,O2-的數(shù)目為12×14=3,化合物中化合價代數(shù)和為0,Ni2+的數(shù)目為1,所以該晶體的化學式為Mg2NiO3。5.答案 (1)ds直線形(2)失去第二個電子時,Cu 失去的是全充滿 3d10 電子,Fe 失去的是 4s1 電子(3)CN-12NABCD(4)1,1,12(5)CoAl2O4八面體空隙8×(59+2×27+4×16)NA(

19、2a×10-7)3解析 (1)Ag位于第五周期B族,外圍電子排布式為4d105s1,屬于ds區(qū);Ag2(NH3)2+中Ag+空的5s軌道和5p軌道以sp雜化成鍵,所以其空間構(gòu)型為直線形結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,I2(Cu)大于I2( Fe),主要原因為失去第二個電子時,Cu 失去的是全充滿 3d10 電子,Fe 失去的是 4s1電子。(3)CN-中碳與氮之間形成三對共用電子對,電子式是CN-;1 mol配離子Fe(CN)64-中,CN-與鐵離子之間有6個配位鍵,在每個CN-內(nèi)部有一個共價鍵,所以1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目為12NA。K4Fe(CN)6中鉀離子與Fe(CN)6

20、4-之間形成離子鍵,Fe(CN)64-中CN-與亞鐵離子之間形成配位鍵,CN-中碳原子與氮原子之間形成共價鍵,故存在的作用力類型有離子鍵、共價鍵、配位鍵。(4)由B點坐標可得,a=1,d=12,所以C點坐標為1,1,12。(5)該晶胞中Co原子個數(shù)為(4×18+2×14+1)×4=8,型和型合起來的長方體中含有4個Al原子和8個O原子,晶胞內(nèi)有4個型和型合起來的長方體,因而晶胞內(nèi)總計有16個Al原子和32個O原子,Co原子、Al原子、O原子個數(shù)之比為81632=124,則該晶體的化學式為CoAl2O4;距離O2-最近的Al3+有6個,結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)分析可知,6個Al

21、3+組成八面體,因而晶體中Al3+占據(jù)O2形成的八面體空隙;每個晶胞內(nèi)相當于擁有8個CoAl2O4,因而晶胞微粒質(zhì)量m=8MNA g,晶胞體積V=(2a×10-7)3 cm3,=mV=8M(2a×10-7)3NA g·cm-3=8×(59+2×27+4×16)NA(2a×10-7)3g·cm-3。6.答案 (1)大(2)sp3正四面體形O(或氧元素)(3)12(4)(或)二1個H3PO3分子中只有兩個羥基,含氧酸羥基上的氫易電離(5)14,14,14422NA×(d×10-7)3解析 (3)P原

22、子最外層有5個電子,能夠與3個O原子形成3對共用電子對,O原子最外層有6個電子,可以與2個P原子形成2對共用電子對,要使分子中每個原子都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)式為,可見1個分子中含有的共價鍵數(shù)目為12。(4)亞磷酸與NaOH溶液發(fā)生酸堿中和反應只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽,羥基H原子能電離產(chǎn)生H+,說明H3PO3分子中含有2個,它屬于二元酸,由于P最外層有5個電子,則H3PO3的結(jié)構(gòu)式為或。(5)P原子周圍最近的4個B原子形成正四面體,晶胞頂點B原子與四面體中心P原子連線處于晶胞體對角線上,由幾何知識可知,二者距離等于體對角線長度的14,故b原子到左側(cè)面、前平面、下底面的距離均等于晶胞棱長的14,故b的坐標參數(shù)為14,14,14;處于面對角線上相鄰的2個P原子之間距離最近,由幾何知識可知,晶胞棱長等于2個最近P原子距離的2倍,故晶胞棱長為2d nm。晶胞中B原子數(shù)目為4,P原子數(shù)目為8×18+6×12=4,晶胞質(zhì)量為4×(31+11)NA g,故晶胞密度為4×(31+11)NAg÷(2d×10-7 cm)3=422NA