高考選擇性必修大題專練(一)物質結構與性質綜合題1．早期發現的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成。回答下列問題：(1)準晶是一種無平移周期序，但有嚴格準周期位置序的獨特晶體，可通過________方法區分晶體、準晶體和非晶體。(2)基態Fe原子有________個未成對電子，Fe3＋的電子排布式為____________________。可用硫氰化鉀檢驗Fe3＋，形成的配合物的顏色為________。(3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化為乙酸，而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為________，1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數目為________。乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是____________________________________。Cu2O為半導體材料，在其立方晶胞內部有4個氧原子，其余氧原子位于面心和頂點，則該晶胞中有________個銅原子。(4)Al單質為面心立方晶體，其晶胞參數a＝，晶胞中鋁原子的配位數為________。列式表示Al單質的密度為________g·cm－3(不必計算出結果)。2．磷和鈣都是促成骨骼和牙齒的鈣化不可缺少的營養元素。回答下列問題：(1)基態Ca的核外電子排布式為____________，基態P的價電子排布圖為____________。(2)元素的第一電離能：Ca________(填“＞”或“＜”)P。(3)白磷是磷的一種單質。已知白磷分子為正四面體形結構，則P的雜化方式為________；白磷在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。(4)下表是幾種碳酸鹽的熱分解溫度和陽離子半徑：碳酸鹽CaCO3SrCO3BaCO3熱分解溫度/℃90011721360陽離子半徑/pm99112135根據上表數據分析碳酸鈣分解溫度最低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)常溫下PCl5是一種白色晶體，晶體結構為氯化銫型，由A、B兩種離子構成。已知A、B兩種離子分別與CCl4、SF6互為等電子體，則A、B兩種離子的符號分別為________、________。(6)用晶體的X－射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數的值。已知金屬鈣的晶胞為面心立方(如圖)晶胞，晶胞邊長為dpm；又知鈣的密度為ρg/cm3，則一個鈣晶胞的質量為________(用d、ρ表示，下同)g，阿伏加德羅常數的值為____________(化成最簡式)。3．鐵觸媒是重要的催化劑，CO易與鐵觸媒作用導致其失去催化活性：Fe＋5CO=Fe(CO)5；除去CO的化學反應方程式為[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3=[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。請回答下列問題：(1)C、N、O的第一電離能由大到小的順序為________，基態鐵原子的價電子排布式為________。(2)Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，則Fe(CO)5的晶體類型是________，Fe(CO)5在空氣中燃燒后剩余固體呈紅棕色，其化學方程式為________________________。(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的雜化類型是________，配體中提供孤對電子的原子是________________________________________________________________________。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有________形成。a．離子鍵b．配位鍵c．非極性鍵d．σ鍵(5)單質鐵的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如圖所示，面心立方晶胞和體心立方晶胞中實際含有的鐵原子個數之比為________，面心立方堆積與體心立方堆積的兩種鐵晶體的密度之比為________(寫出已化簡的比例式即可)。4．碳、硫和釩的相關化合物在藥物化學及催化化學等領域應用廣泛。回答下列問題。(1)基態釩原子的結構示意圖為________。(2)VOeq\o\al(3－,4)的中心原子上的孤電子對數為________，一個VOeq\o\al(3－,4)中含有________個σ鍵。(3)2-巰基煙酸氧釩配合物(圖1中W)是副作用小且能有效調節血糖的新型藥物。①該藥物中N原子的雜化方式是________。②X、Y、Z三種物質在水中的溶解性由大到小的順序為________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且這些原子有相互平行的p軌道，則p電子可在多個原子間運動，形成大π鍵。大π鍵可用Πeq\o\al(n,m)表示，其中m、n分別代表參與形成大π鍵的原子個數和電子數，如苯分子中的大π鍵表示為Πeq\o\al(6,6)。③下列微粒中存在大π鍵的是________(填字母)。A．O3B．SOeq\o\al(2－,4)C．H2SD．NOeq\o\al(－,3)④CS2分子中大π鍵可以表示為________。(4)偏釩酸銨加熱分解生成五氧化二釩、氨、水。偏釩酸銨的陰離子呈如圖2所示的無限鏈狀結構，則偏釩酸銨的化學式為________。(5)某六方硫釩化合物晶體的晶胞結構如圖4所示(○表示V，●表示S)，該晶胞的化學式為VS。圖3為該晶胞的俯視圖。①請在圖4中用○標出V原子的位置。②已知晶胞的密度為dg·cm－3，計算晶胞參數h＝________________cm。(列出計算式即可)5．鈦(22Ti)鋁合金在航空領域應用廣泛。回答下列問題：(1)基態Ti原子的核外電子排布式為[Ar]________，其中s軌道上總共有________個電子。(2)六氟合鈦酸鉀(K2TiF6)中存在[TiF6]2－配離子，則鈦元素的化合價是________，配體是________。(3)TiCl3可用作烯烴定向聚合的催化劑，例如，丙烯用三乙基鋁和三氯化鈦作催化劑時，可以發生下列聚合反應：nCH3CH=CH2eq\o(→,\s\up7(AlC2H53－TiCl3))CH(CH3)—CH2，該反應涉及的物質中碳原子的雜化軌道類型有________；反應涉及的元素中電負性最大的是________。三乙基鋁是一種易燃物質，在氧氣中三乙基鋁完全燃燒所得產物中分子的立體構型是直線形的是________。(4)鈦與鹵素形成的化合物熔沸點如表所示：化合物熔點/℃沸點/℃TiCl4－25TiBr439230TiI4150377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現一定規律的原因是________________________________________________________________________。(5)金屬鈦有兩種同素異形體，常溫下是六方堆積，高溫下是體心立方堆積。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞結構，晶胞參數a＝，c＝，則該鈦晶體的密度為________g·cm－1(用NA表示阿伏加德羅常數的值，列出計算式即可)。6．碳、氮、銅形成的單質及它們形成的化合物有重要研究和應用價值，回答下列問題：(1)鄰氨基吡啶的銅配合物在有機不對稱合成中起催化誘導效應，其結構簡式如圖所示。①基態Cu原子的價電子排布式為________，在元素周期表中銅位于________區(填“s”“p”“d”或“ds”)。②C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為________。③鄰氨基吡啶的銅配合物中，Cu2＋的配位數是________，N原子的雜化類型為________。(2)C60是富勒烯族分子中穩定性最高的一種，N60是未來的火箭燃料，二者結構相似。①有關C60和N60的說法中正確的是________。A．C60和N60均屬于分子晶體B．N60的穩定性強于N2C．C60中碳原子是sp3雜化D．C60易溶于CS2、苯②近年來，科學家合成了一種具有“二重結構”的球形分子，它是把足球形分子C60容納在足球形分子Si60中，則該分子中含有的化學鍵類型為________(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。(3)原子坐標參數和晶胞參數是晶胞的兩個基本參數。①圖a中原子坐標參數分別為：A(0,0,0)，Beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，Ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))，則D的原子坐標參數為________。②圖b為銅的晶胞，銅原子半徑為Rnm，NA是阿伏加德羅常數的值，則銅晶體的密度為___________g·cm－3(用含r、NA的式子表示)。高考選擇性必修大題專練(一)1．解析：(3)由乙醛的結構式()知，—CH3、—CHO上的碳原子分別為sp3、sp2雜化。由于1個乙醛分子中含有4個C—H鍵、1個C—C鍵、1個C=O鍵，共有6個σ鍵，故1mol乙醛分子中含有6NA個σ鍵。乙酸分子之間能形成氫鍵而乙醛分子之間不能形成氫鍵，故乙酸的沸點明顯高于乙醛。根據均攤原理，一個晶胞中含有的氧原子數為4＋6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝8(個)，再結合化學式Cu2O知一個晶胞中含有16個銅原子。(4)面心立方晶胞中粒子的配位數是12。一個鋁晶胞中含有的鋁原子數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個)，一個晶胞的質量為eq\f(×1023)×27g，再利用密度與質量、晶胞參數a的關系即可求出密度，計算中要注意1nm＝10－7cm。答案：(1)X-射線衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血紅色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子間氫鍵16(4)12eq\f(4××1023××10－73)2．解析：(1)基態Ca核外有20個電子，據核外電子排布規律可知，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，基態P的價電子排布圖為。(2)P的價電子排布式為3s23p3,3p軌道處于半充滿的穩定狀態，其第一電離能大于Ca。(3)白磷分子為正四面體結構，每個P與周圍3個P形成P—P鍵，且含有1對未成鍵的孤對電子，則P采取sp3雜化。白磷為正四面體結構，是非極性分子；CS2為直線形結構，是非極性分子，H2O是極性分子，根據“相似相溶原理”可知，白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度。(4)由表中數據可知，Ca2＋半徑較小，故Ca2＋更易與O2－結合形成CaO，故CaCO3的分解溫度較低。(5)PCl5的晶體結構為氯化銫型，由A、B兩種離子構成。根據“等電子原理”可知，互為等電子體的分子(或離子)具有相同的原子數和價電子總數，A、B離子分別與CCl4、SF6互為等電子體，則A為PCleq\o\al(＋,4)，B為PCleq\o\al(－,6)。(6)金屬鈣是面心立方晶胞結構，每個晶胞中含有Ca的數目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4個；晶胞的邊長為dpm＝d×10－10cm，則晶胞的體積為(d×10－10cm)3＝d3×10－30cm3，又知鈣的密度為ρg·cm－3，故每個晶胞的質量為d3×10－30cm3×ρg·cm－3＝d3ρ×10－30g。每個晶胞含有4個鈣原子，則有eq\f(4×40,NA)g＝d3ρ×10－30g，則有NA＝eq\f(×1032,d3·ρ)。答案：(1)1s22s22p63s23p64s2(2)＜(3)sp3大于(4)鈣離子由于半徑小和氧離子結合更為容易，所以碳酸鈣分解溫度低(5)PCleq\o\al(＋,4)PCleq\o\al(－,6)(6)d3·ρ·10－30eq\f(×1032,d3·ρ)3．解析：(1)同周期由左向右元素的第一電離能呈遞增趨勢，但是第ⅡA和第ⅤA族元素略大，因此C、N、O的第一電離能由大到小的順序為N＞O＞C。鐵為26號元素，根據構造原理確定，基態鐵原子的價電子排布式為3d64s2。(2)根據題意知Fe(CO)5又名羰基鐵，常溫下為黃色油狀液體，熔點較低，則Fe(CO)5的晶體類型是分子晶體，Fe(CO)5在空氣中燃燒生成氧化鐵和二氧化碳，化學方程式為4Fe(CO)5＋13O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2Fe2O3＋20CO2。(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，羧基中碳原子的雜化類型是sp2，甲基中碳原子的雜化類型是sp3，配體中提供孤對電子的原子是氮原子。(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反應中，肯定有配位鍵、σ鍵形成，選bd。(5)根據晶胞結構利用均攤法分析，面心立方晶胞中含有的鐵原子個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，體心立方晶胞中含有的鐵原子數目為8×eq\f(1,8)＋1＝2，實際含有的鐵原子個數之比為2:1。設鐵原子半徑為r，面心立方堆積晶胞的棱長為a1，則eq\r(2)a1＝4r，體心立方堆積晶胞的棱長為a2，則eq\r(3)a2＝4r，設鐵原子質量為m(Fe)，則兩種鐵晶體的密度之比為eq\f(\f(4mFe,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(2))))3),\f(2mFe,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(3))))3))＝4eq\r(2):3eq\r(3)。答案：(1)N＞O＞C3d64s2(2)分子晶體4Fe(CO)5＋13O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2Fe2O3＋20CO2(3)sp2、sp3N(4)bd(5)2:14eq\r(2):3eq\r(3)4．解析：(1)釩為23號元素，釩的原子結構示意圖為：。(2)VOeq\o\al(3－,4)的中心原子為V，V上的孤電子對數為0,1個V原子與4個O原子結合形成化學鍵，所以一個VOeq\o\al(3－,4)中含有4個σ鍵。(3)①該藥物中N原子形成2個σ鍵，1個π鍵，N原子的價層電子對數＝孤電子對數＋σ鍵個數＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2雜化。②X中含有羧基，可以與水分子形成氫鍵，增強水溶性；Y中含有酯基和苯環，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三種物質在水中的溶解性由大到小的順序為X>Z>Y。③從已知信息來看，形成大π鍵的條件是：原子都在同一平面上且這些原子有相互平行的p軌道。根據價層電子對互斥理論，O3的空間構型為V形，SOeq\o\al(2－,4)的空間構型為正四面體，H2S的空間構型為V形，NOeq\o\al(－,3)的空間構型為平面三角形。因此SOeq\o\al(2－,4)一定不存在大π鍵，H2S中H原子沒有p軌道，也不存在大π鍵，O3和NOeq\o\al(－,3)可以形成大π鍵。所以選AD。④CS2是直線形分子，又有p軌道，因此可以形成三原子四電子的大π鍵：Πeq\o\al(4,3)。(4)由題圖2可知每個V與3個O形成陰離子，結合題意可知V的化合價為＋5，則偏釩酸銨的化學式為NH4VO3。(5)①該晶胞的化學式為VS，結合題圖4可知，一個該晶胞含有2個V原子和2個S原子，結合該晶胞的俯視圖，可知V原子位于晶胞中八個頂點和豎直方向的四條棱上。②因為一個該晶胞中有2個VS，所以一個晶胞的質量為eq\f(2×32＋51,NA)g，根據題圖3得到晶胞底面積為：a×eq\f(\r(3),2)anm2，所以晶胞的體積為a×eq\f(\r(3),2)a×(10－7cm)2×h，則dg·cm－3＝eq\f(\f(2×32＋51,NA)g,a×\f(\r(3),2)a×10－7cm2×h)，所以h＝eq\f(2×32＋51,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)cm。答案：(1)(2)04(3)①sp2②X>Z>YX中含有羧基，可以與水分子形成氫鍵，增強水溶性；Y中含有酯基和苯環，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解③AD④Πeq\o\al(4,3)(4)NH4VO3(5)①②eq\f(2×32＋51,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)5．解析：(3)該反應涉及的物質中碳原子的雜化軌道類型有sp3雜化、sp2雜化。同一周期主族元素，從左到右元素的電負性遞增，同一主族元素，自上而下元素的電負性遞減，故涉及的元素中電負性最大的是Cl。三乙基鋁在O2中燃燒生成Al2O3、CO2和H2O，其中分子的立體構型是直線形的是CO2。(4)三者都是分子晶體，對于組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，熔、沸點越高。(5)該晶胞的底面正六邊形的面積S＝eq\f(3\r(3),2)a2，則該晶胞的體積為eq\f(3\r(3),2)a2c＝eq\f(3\r(3),2)×(×10－8)2×(×10－8)cm3，又該晶胞中含有的鈦原子的數目為2×eq\f(1,2)＋3＋12×eq\f(1,6)＝6，則該晶胞的質量為eq\f(6×48,NA)g，故該鈦晶體的密度為eq\f(6×48,\f(3\r(3