專題能力訓練12物質結構與性質(選修)(時間:45分鐘滿分:100分)非選擇題(共6小題,共100分)1.(2018全國Ⅲ)(18分)鋅在工業中有重要作用,也是人體必需的微量元素。回答下列問題:(1)Zn原子核外電子排布式為。

(2)黃銅是人類最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu組成。第一電離能I1(Zn)(填“大于”或“小于”)I1(Cu),原因是。

(3)ZnF2具有較高的熔點(872℃),其化學鍵類型是;ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機溶劑,原因是。

(4)《中華本草》等中醫典籍中,記載了爐甘石(ZnCO3)入藥,可用于治療皮膚炎癥或表面創傷。ZnCO3中,陰離子空間構型為,C原子的雜化形式為。

(5)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示,這種堆積方式稱為。六棱柱底邊邊長為acm,高為ccm,阿伏加德羅常數的值為NA,Zn的密度為g·cm-3(列出計算式)。

答案:(1)[Ar]3d104s2(2)大于Zn的3d能級與4s能級為全滿穩定結構,較難失電子(3)離子鍵ZnF2為離子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學鍵以共價鍵為主,極性較小(4)平面三角形sp2(5)六方最密堆積(A3型)65×6解析:(3)由ZnF2的熔點較高可知ZnF2是離子晶體,化學鍵類型是離子鍵;根據相似相溶原理,由ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的溶解性可知,這三種物質為分子晶體,化學鍵以共價鍵為主,極性較小。(4)CO32-的價層電子對數:4+22=3,故C原子是sp(5)由題圖可知,堆積方式為六方最密堆積(A3型);晶胞中Zn原子個數為12×16+2×12+3=6,根據ρ=mV,可得Zn的密度為65×62.(2017全國Ⅱ)(18分)我國科學家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列問題:(1)氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為。

(2)元素的基態氣態原子得到一個電子形成氣態負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈現異常的原因是。

圖(a)圖(b)(3)經X射線衍射測得化合物R的晶體結構,其局部結構如圖(b)所示。①從結構角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為,不同之處為。(填標號)

A.中心原子的雜化軌道類型B.中心原子的價層電子對數C.立體結構D.共價鍵類型②R中陰離子N5-中的σ鍵總數為個。分子中的大π鍵可用符號Πmn表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數,n代表參與形成大π鍵的電子數(如苯分子中的大π鍵可表示為Π6③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為(NH4+)N—H…Cl、、(4)R的晶體密度為dg·cm-3,其立方晶胞參數為anm,晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元,該單元的相對質量為M,則y的計算表達式為。

答案:(1)(2)從左到右原子半徑減小,元素非金屬性增強,得電子能力增強N的2p能級處于半充滿狀態(3)①ABDC②5Π③(H3O+)O—H…N(N5-)(NH4(4)y=d解析:(1)氮原子位于第二周期第ⅤA族,價電子是最外層電子,其價電子排布圖為。(2)根據圖(a)可知,同周期從左到右,元素的原子半徑逐漸減小,元素非金屬性增強,得到電子能力增強,因此同周期從左到右元素的第一電子親和能(E1)增大;N原子的2p能級處于半充滿狀態,原子結構相對穩定,故氮元素的E1呈現異常。(3)①根據圖(b)可知,陽離子分別為NH4+和H3O+,NH4+中的中心原子N形成4個σ鍵,孤電子對數為5-1-4×12=0,價層電子對數為4,雜化類型是sp3;H3O+中的中心原子O形成3個σ鍵,孤電子對數為6-1-32=1,其VSEPR模型是正四面體形,價層電子對數為4,雜化類型是sp3,離子空間構型是三角錐形,故二者相同之處為ABD,不同之處為C。②根據圖(b)可知,N5-中的σ鍵總數為5;根據信息可知(4)一個晶胞體積為(a×10-7)3cm3,一個晶胞的質量為yMNAg,根據密度的定義式可得d=yMNA(a×13.(18分)鹵族元素的單質和化合物很多,我們可以利用所學物質結構與性質的相關知識去認識和理解。(1)鹵族元素位于周期表的區;溴的價電子排布式為。

(2)在一定濃度的溶液中,氫氟酸是以二分子締合(HF)2形式存在。使氫氟酸分子締合的作用力是。

(3)請根據下表提供的第一電離能數據判斷:最有可能生成較穩定的單核陽離子的鹵素原子是。氟氯溴碘鈹第一電離能(1681125111401008900(4)已知高碘酸有兩種形式,化學式分別為H5IO6()和HIO4,前者為五元酸,后者為一元酸。請比較二者酸性強弱:H5IO6(填“>”“<”或“=”)HIO4。

(5)已知ClO2-為角形,中心氯原子周圍有四對價層電子。ClO2(6)下圖為碘晶體晶胞結構。有關說法中正確的是。

碘晶體晶胞A.碘分子的排列有2種不同的取向,2種取向不同的碘分子以4配位數交替配位形成層結構B.用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘原子C.碘晶體為無限延伸的空間結構,是原子晶體D.碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力(7)已知CaF2晶體(見下圖)的密度為ρg·cm-3,NA為阿伏加德羅常數的值,相鄰的兩個Ca2+的核間距為acm,則CaF2的相對質量可以表示為。

氟化鈣晶胞答案:(1)p4s24p5(2)氫鍵(3)碘(4)<(5)sp3雜化(6)A(7)22a3ρN解析:(1)溴位于第四周期第ⅦA族,所以價電子數為7;(3)應注意鈹不屬于鹵素原子;(4)后者的非羥基氧為3個,前者只有1個,所以后者酸性強;(5)中心原子氯原子形成兩個σ鍵,孤電子對數=7-2×2+12=2,sp3雜化;(6)在立方體的頂面上,有5個I2,4個方向相同,結合其他面考慮可知A項正確;每個晶胞中有4個碘分子,B項錯誤;此晶體是分子晶體,C項錯誤;碘原子間只存在非極性共價鍵,范德華力存在于分子與分子之間,D項錯誤;(7)一個晶胞中含有Ca2+為頂點(1)+面心(3)=4;含有F-為8個;相鄰的Ca2+是頂點與面心的距離最短,所以該晶胞的棱長為2acm,一個晶胞的體積為22a3cm3,一個晶胞的質量為4×MN4.(16分)氮元素可形成氫化物、鹵化物、氮化物、疊氮化物和配合物等多種化合物。(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料,其原理是N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g),若反應中有4molN—H鍵斷裂,則形成的π鍵有mol。

(2)F2和過量NH3在銅催化作用下反應生成NF3,NF3分子的立體構型為。

(3)鐵和氨氣在640℃可發生置換反應,產物之一的晶胞結構見圖a。寫出該反應的化學方程式:。

(4)疊氮化鈉(NaN3)分解反應為2NaN3(s)2Na(l)+3N2(g),下列有關說法正確的是(填序號)。

A.常溫下,N2很穩定,是因為N的電負性大B.鈉晶胞結構見圖b,每個晶胞含有2個鈉原子C.第一電離能(I1):N>O>P>SD.NaN3與KN3結構類似,晶格能:NaN3<KN3(5)配合物Y的結構見圖c,Y中含有(填序號)。

A.極性共價鍵B.非極性共價鍵C.配位鍵 D.氫鍵Y中碳原子的雜化方式有。

答案:(1)3(2)三角錐形(3)8Fe+2NH32Fe4N+3H2(4)BC(5)ABCDsp2、sp3解析:(1)當有4molN—H鍵斷裂時,消耗1molN2H4,生成32molN2,形成3molπ鍵;(2)N最外層有5個電子與3個F形成3個σ鍵,還余2個電子形成1個孤電子對,為sp3雜化,三角錐形;(3)1個晶胞含有4個鐵原子、1個氮原子,所以化學式為Fe4N,依據元素守恒還生成氫氣;(4)N2很穩定是因為形成N≡N,A項錯誤;結構相似,K+的離子半徑比較大,所以晶格能小,D項錯誤;(5)—CH3中碳原子以4個單鍵與4個原子相連為sp3雜化,其余碳原子均形成3個σ鍵、1個π鍵,無孤對電子,為sp25.(18分)開發新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向。(1)金屬氫化物是具有良好發展前景的儲氫材料。①LiH中,離子半徑:Li+H-(填“>”“=”或“<”)。

②某儲氫材料是第三周期金屬元素M的氫化物。M的部分電離能如下表所示:IIIII738145177331054013630M是(填元素符號)。

(2)某種新型儲氧材料的理論結構模型如圖所示,圖中虛線框內碳原子的雜化軌道類型有種。

(3)分子X可以通過氫鍵形成“籠狀結構”而成為潛在的儲氫材料。X一定不是(填標號)。

A.H2OB.CH4C.HClD.CO(NH2)2答案:(1)①<②Mg(2)3(3)BC解析:(1)①Li+、H-的核外電子排布相同,原子序數越大,離子半徑越小;②由M的第二與第三電離能的差值可知M為ⅡA族元素,為第三周期元素Mg;(2)依據碳原子連接其他碳原子的個數進行分析,碳原子與4個、3個、2個碳原子相連,分別為sp3、sp2、sp雜化;(3)CH4、HCl不能形成氫鍵。6.(2019山東威海高三模擬)(12分)銅存在于自然界的多種礦石中。(1)CuSO4、Cu(NO3)2中陽離子的最外層電子的軌道表示式為,S、O、N三種元素的電負性由小到大的順序為。

(2)CuSO4中SO42-的中心原子的雜化軌道類型為;Cu(NO3)2晶體中NO(3)CuSO4晶體熔點560℃,Cu(NO3)2晶體熔點115℃。前者比后者熔點高的原因是。(4)CuSO4·5H2O溶解于水后溶液呈天藍色,滴加氨水首先生成沉淀,繼續滴加氨水沉淀溶解,得到深藍色透明溶液。沉淀加氨水后得到深藍色溶液的離子方程式為;判斷NH3和H2O與Cu2+的配位能力:NH3