2019年高考化学一轮复习物质结构与性质作业 18页

‎1.钾和碘的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K原子中,核外电子的空间运动状态共　　种,占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为　　　　。 ‎ ‎(2)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同。第一电离能比较:K　　　　(填“>”或“<”)Cr,金属键强度比较:K　　　　(填“>”或“<”)Cr。 ‎ ‎(3)I的立体构型的名称为　　　　,中心原子的杂化方式为　　　　。 ‎ ‎(4)HIO4的酸性强于HIO3,其原因为 　。 ‎ 图Z16-1‎ ‎ (5)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,晶胞如图Z16-1所示。‎ 晶胞的棱长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,K与I间的最短距离为　　　　　　nm,与K紧邻的O的个数为　　　　。阿伏伽德罗常数的值为6.02×1023,列式计算晶体的密度为　　　　　　　　　　(不必计算结果)g·cm-3。 ‎ ‎2.第23号元素钒在地壳中的含量大约为0.009%,在过渡元素中仅次于Fe、Ti、Mn、Zn,排第五位。‎ ‎(1)钒在周期表中的位置为　　　　　　　　,电子占据的最高能层的轨道形状为　　　　。 ‎ ‎(2)在地壳中含量最高的五种过渡金属元素Fe、Ti、Mn、Zn、V中,基态原子核外单电子数最多的是　　　　。 ‎ ‎(3)过渡金属可形成许多羰基配合物,即CO作为配体形成的配合物。‎ ‎①CO的等电子体有N2、CN-、　　　　(任写一个)等。 ‎ ‎②CO作配体时,配位原子是C而不是O,其原因是 ‎ ‎　。 ‎ ‎(4)过渡金属配合物常满足18电子规则,即中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于18,如[Fe(CO)5]、[Mn(CO)5]-等都满足这个规则。‎ ‎①下列钒配合物中,钒原子满足18电子规则的是　　　　。 ‎ A.[V(H2O)6]2+ B.[V(CN)6]4- ‎ C.[V(CO)6]- D.[V(O2)4]3-‎ ‎②化合物的熔点为138 ℃,其晶体类型为　　　　　　;已知该化合物满足18电子规则,其配体“”中的大π键可表示为　　　　。 ‎ ‎ (5)VCl2(熔点1027 ℃)和VBr2(熔点827 ℃)均为六方晶胞,结构如图Z16-2所示。‎ 图Z16-2‎ ‎①VCl2和VBr2二者熔点有差异的原因是 ‎ ‎　。 ‎ ‎②设晶体中阴、阳离子半径分别为r-和r+,该晶体的空间利用率为　　　　　　(用含a、c、r+和r-的式子表示)。 ‎ ‎3.C、O、Si、S、Fe是重要的化学元素,在中学化学中对它们的单质和化合物的研究颇多。‎ ‎(1)C、O、Si三种元素第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　。 ‎ ‎(2)CS2是重要的溶剂,CS2中C原子的杂化方式为　　　　,其空间构型为　　　　。 ‎ ‎(3)基态Fe原子中,核外电子占据的最高能层的符号是　　　　,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为　　　　。 ‎ 图Z16-3‎ ‎(4)晶胞推导有助于我们理解晶体结构。‎ ‎①将NaCl晶胞(如图Z16-3)中的所有Cl-去掉,并将Na+全部换成Si原子,再间隔地在“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞,若再在每两个距离最近的Si原子中心连线的中点处增添一个O原子,便构成了SiO2晶胞。由此可推算SiO2晶胞中有　　个Si原子,　　个O原子。 ‎ ‎②简述利用NaCl晶胞推导出CsCl晶胞的方法: ‎ ‎　。 ‎ ‎4.科学的进步离不开技术的突破。原子光谱、核磁共振、X射线衍射、量子计算等技术的发展与应用都推进了结构的研究。如过渡元素原子结构、超分子结构、晶体结构研究等。‎ ‎(1)过渡元素Ni原子的基态电子排布式为　　　　　,Ni的核外电子由基态跃迁至激发态时产生的光谱是　　　(填“吸收”或“发射”)光谱。 ‎ 图Z16-4‎ ‎(2)胍离子[C(NH2]可以与甲基磺酸根(CH3S)形成超分子晶体,其局部结构如图Z16-4所示。‎ ‎①组成该晶体的元素中第一电离能最大的是　　　　,其中C的杂化类型有　　　　。 ‎ ‎②元素C、N、S的气态氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 图Z16-5‎ ‎(3)近年研究人员通过量子化学计算预测并合成了化合物Na2He,经X射线衍射分析其晶胞结构如图Z16-5所示。‎ ‎①晶胞中Na堆积形成　　　　(填形状)空隙,He占据一半空隙,另一半由e-占据。已知Na2He晶体不能导电,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②已知晶胞边长为a nm,晶胞中Na的半径为b nm,则He的半径为　　　　nm(列出计算式即可)。 ‎ ‎5.由S、Cl 及Fe、Co、Ni 等过渡元素组成的新型材料有着广泛的用途,回答下列问题:‎ ‎(1)钴元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　,P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　。 ‎ ‎(2)SCl2 分子中的中心原子杂化轨道类型是　　　　,该分子空间构型为　　　　。 ‎ ‎(3)Fe、Co、Ni 等过渡元素易与CO 形成配合物,化学式遵循18 电子规则: 中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于18,如Ni 与CO 形成的配合物的化学式为Ni(CO)4,则Fe 与CO 形成的配合物的化学式为　　　。Ni(CO)4 中σ键与π键个数比为　　　　,已知: Ni(CO)4的熔点为-19.3 ℃,沸点为43 ℃,则Ni(CO)4为　　　　晶体。 ‎ ‎(4)已知NiO 的晶体结构如图Z16-6(a)所示。‎ 图Z16-6‎ ‎①NiO的晶体结构可描述为:氧原子位于面心和顶点,氧原子可形成正八面体空隙和正四面体空隙,镍原子填充在氧原子形成的空隙中。则NiO 晶体中镍原子填充在氧原子形成的　　　　体空隙中。 ‎ ‎②已知MgO与NiO的晶体结构相似,其中Mg2+和Ni2+的离子半径分别为66 pm 和69 pm。则熔点:MgO　　(填“>”“<”或“=”)NiO,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充在O2-形成的正三角形空隙中,如图Z16-6(b),已知O2-的半径为a m,每平方米面积上分散的NiO的质量为　　　　g。(用a、NA表示) ‎ ‎6.亚铁氰化钾(结构式如图Z16-7所示)属于欧盟批准使用的食品添加剂。亚铁氰化钾不稳定,受热易分解:3K4[Fe(CN)6]12KCN+Fe3C+2(CN)2↑+N2↑+C;K4[Fe(CN)6]+K2CO35KCN+KOCN+Fe+CO2↑。‎ 图Z16-7‎ ‎(1)基态Fe原子的未成对电子数为　　　　;K4[Fe(CN)6]中Fe2+与CN-的中心原子形成的化学键类型为　　　　,提供孤电子对的成键原子是　　　　。 ‎ ‎(2)KOCN中阴离子OCN-的几何构型为　　　　,中心原子的杂化轨道类型为　　　　。O、C、N的第一电离能从大到小的顺序为　　　　　,电负性从大到小的顺序为　　　　。 ‎ ‎(3)(CN)2的结构式为　　　　。 ‎ 图Z16-8‎ ‎(4)KCN的晶体结构如图Z16-8所示,已知晶胞参数a=0.648 nm。则K+的配位数为　　　,紧邻的两个K+的距离为　　　　cm,该晶体的密度为　　　　　　　　(列出计算式)g·cm-3。 ‎ ‎ 7.稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素,以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。‎ ‎(1)钪(Sc)为21号元素,位于周期表的　　　　区,基态原子价电子排布图为　　　　　　。 ‎ ‎(2)离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中,存在的化学键除离子键外还有　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2ISmI2+CH2CH2。‎ ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为　　　　　　　　,1 mol CH2CH2中含有的σ键数目为　　　　。常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中Pr(镨)原子位于面心和顶点。则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有　　　　个氧原子。 ‎ ‎(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=516 pm。晶胞中Ce(铈)原子的配位数为　　　　,列式表示Ce(铈)单质的密度:　　　　　　　　　　　　　g·cm-3(用NA表示阿伏伽德罗常数的值,不必计算出结果)。 ‎ ‎8.铜和硫的化合物在化工、医药材料等领域具有广泛的用途。回答下列问题:‎ ‎(1)原子轨道是指电子在原子核外的　　　　　　　　,基态S原子的原子轨道数是　　　　个。 ‎ ‎(2)基态Cu原子中,核外电子占据的原子轨道为球形的最高能级的符号是　　　,占据该能级的电子数为　　　。 ‎ ‎(3)Cl、S、Se在元素周期表中处于相邻的位置,其第一电离能的大小顺序为　　　　。 ‎ 图Z16-9‎ ‎(4)图Z16-9是含元素Cu、S的有机物的结构简式。‎ ‎①该有机化合物结构中含有的化学键类型是　　　　(填“共价键”“离子键”或“共价键、离子键”)、配位键,其中1个该有机物分子中配位键的数目为　　　　　个,这些配位键中提供孤电子对的元素是　　　。 ‎ ‎②S原子的杂化方式为　　　　、带*N原子的杂化方式为　　　　。 ‎ 图Z16-10‎ ‎(5)图Z16-10是Cu-Au合金的一种立方晶胞结构。‎ 已知该合金的密度为d g·cm-3,阿伏伽德罗常数的值为NA,若Au原子的半径为b pm(1 pm=10-10 cm),则铜原子的半径为　　　　　　　　　　cm(写出计算表达式)。 ‎ ‎1.(1)10　球形　(2)<　<‎ ‎(3)三角锥形　sp3杂化 ‎(4)HIO4中I的正电性更高, 导致I—O—H中O的电子更向I偏移,更容易电离出H+,酸性更强 ‎(5)×0.446或0.386　12‎ ‎[解析] (1)基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,所以核外电子的空间运动状态共10种;核外电子占据的最高能层为N,K原子最外层4s轨道电子云轮廓为球形。(2)由于K原子的半径比较大,第一电离能比较:KC>Si　(2)sp　直线形　(3)N　球形 ‎(4)①8　16　②将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱边上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+(或其他合理答案)‎ ‎[解析] (1)同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,同一主族元素从上到下,原子半径增加,第一电离能逐渐变小,所以元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>Si 。(2)CS2分子中碳原子的价层电子对数是2,所以碳原子采用sp杂化,‎ 该分子空间构型为直线形。(3)基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以核外电子占据的最高能层符号为N;Fe原子最外层4s轨道电子云轮廓图形状为球形。(4)①由晶胞图可知,8个Si位于顶角,6个Si位于面心,则可得出Si原子个数为×8+×6+4=8,每两个距离最近的Si原子中心连线的中点处增添一个O原子,则Si、O原子的个数比为1∶2,O原子个数为16。②利用NaCl晶胞推导出CsCl晶胞的方法:将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱边上的Cl-全部去掉,将顶角上的Na+替换为Cs+。‎ ‎4.(1)[Ar]3d84s2(或1s22s22p63s23p63d84s2)　吸收 ‎(2)①N　sp2、sp3‎ ‎②NH3>H2S>CH4　CH4为非极性分子,NH3、H2S均为极性分子,且NH3能与水形成氢键 ‎(3)①立方体　没有自由移动的离子和电子　②a-b ‎[解析] (1)Ni的原子序数为28,根据能量最低原理可写出电子排布式为[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2。(2)①组成该晶体的元素有C、H、N、O、S,O、S 属于同一主族元素,同一主族元素的第一电离能从上而下依次减小,故O>S;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第ⅤA族的大于第ⅥA族的,所以第一电离能大小顺序是N>O>C,故第一电离能最大的是N。该晶体甲基中的碳为sp3‎ 杂化,[C(NH2]中的C为sp2杂化。②元素C、N、S的气态氢化物在水中的溶解度从大到小的顺序为NH3>H2S>CH4,原因是CH4为非极性分子,NH3、H2S均为极性分子,且NH3能与水之间形成氢键。(3)①由图可知,晶胞中Na堆积形成立方体空隙,He占据一半空隙,另一半由e-占据。Na2He晶体中没有自由移动的离子和电子,因此不能导电。②已知晶胞边长为a nm,Na与He原子之间的最短距离为a nm,晶胞中Na的半径为b nm,则He的半径为 nm。‎ ‎5.(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　Cl>P>S ‎(2)sp3　V形 ‎(3)Fe(CO)5　1∶1　分子 ‎(4)①正八面　 ②>　Mg2+半径比 Ni2+小, MgO的晶格能比 NiO大　③‎ ‎[解析] (1)钴元素是第27号元素,位于第四周期第Ⅷ族,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2;同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,P元素原子的3p轨道为半充满结构,第一电离能较高,高于S元素而低于Cl元素,故第一电离能大小顺序为Cl>P>S。(2)SCl2中S原子杂化轨道数为4,‎ 采取sp3杂化方式,该分子空间构型为V形。(3)CO作配体时可提供的电子数为2,Fe的价电子排布式是3d64s2,一共有8个价电子,遵循18电子规则,则Fe与CO形成的配合物的化学式为Fe(CO)5。每个CO分子内含有1个σ键和2个π键,而每个CO分子同时又通过1个σ配位键与Ni原子连接,所以σ键和π键个数之比为1∶1。Ni(CO)4的熔沸点较低,所以该物质是分子晶体。(4)①由图可知,氧原子形成的正四面体空隙中不含镍原子,形成的正八面体空隙中含有一个镍原子,则该晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体空隙中。②晶体结构相似时,离子半径越小离子键强度越高,Mg2+半径比Ni2+小,MgO的晶格能比NiO大,故熔点MgO>NiO。③图中的“单分子层”可以如图画出一维重复单元:‎ 重复单元呈平行四边形,由相邻四个O原子中心的连线组成,每个重复单元包含1个O原子和1个Ni原子,NiO相对分子质量为75。重复单元所占的平行四边形面积:S=2a×a=2a2 m2,则1平方米上该晶体的质量为 g,即 g。‎ ‎6.(1)4　配位键　C ‎(2)直线形　sp　N>O>C　O>N>C ‎(3)N≡C—C≡N ‎(4)6　4.58×10-8　‎ ‎[解析] (1)铁为26号元素,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d中有4个未成对电子;K4[Fe(CN)6]中Fe2+与CN-的中心原子形成的化学键为配位键,提供孤电子对的成键原子是C。(2)KOCN中阴离子OCN-与CO2互为等电子体,结构相似,几何构型为直线形,中心原子的杂化轨道类型为sp杂化;同一周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,O、C、N的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C;一般元素的非金属性越强,电负性数值越大,电负性从大到小的顺序为O>N>C。(3) 氰分子为直线形,因C形成4个化学键、N形成3个化学键,则其结构式为N≡C—C≡N。(4)KCN的晶胞中含CN-数目为12×+1=4,含K+数目为8×+6×=4,晶体中K+周围紧邻的CN-数为6,即晶体中K+的配位数为6;紧邻的两个K+的距离为面对角线的一半=0.648 nm×≈4.58×10-8 cm;晶胞的体积为(0.648×10-7)3 cm3,NA个晶胞的质量为[4×(39+12+14)] g=(4×65) g,则KCN晶体的密度为 g·cm-3。‎ ‎7.(1)d　‎ ‎(2)共价键和配位键 ‎(3)sp3　3.01×1024或5NA　1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高 ‎(4)8　(5)12　‎ ‎[解析] (1)钪为21号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,则钪元素位于周期表的d区,基态原子价电子排布图为。(3)在ICH2CH2I分子中碳原子只形成了单键,有四个单键,故碳原子杂化轨道类型为sp3;1个CH2CH2分子中含有5个σ键,故1 mol CH2CH2中含有的σ键数目为5NA;由于1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,所以常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体。(4)在晶胞中,Y为镨原子,X为氧原子,可以看到氧原子在晶胞的内部,故此晶胞中应有8个氧原子。(5)Ce(铈)单质为面心立方晶体,以晶胞顶点的铈原子为例,与之距离最近的铈原子分布在经过该顶点的所有立方体的面心上,这样的面有12个,所以铈原子的配位数为12。晶胞中铈原子位于顶点和面心,数目为8×‎ ‎+6×=4,该晶胞体积为a3,该晶胞的质量为 g,根据ρ=可知,密度为 g·cm-3。‎ ‎8.(1)空间运动状态　9‎ ‎(2)4s　1　(3)Cl>S>Se ‎(4)①共价键　2　N、O　②sp3　sp2‎ ‎(5)×-b×10-10‎ ‎[解析] (1)原子轨道是指电子在原子核外的空间运动状态,基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,s轨道只有1个轨道、p轨道有3个轨道,所以其原子轨道数是9个。(2) 基态Cu原子中,核外电子占据的原子轨道为球形的最高能级的符号是4s,占据该能级的电子数为1。(3)Cl、S、Se在元素周期表中处于相邻的位置,Cl和S同周期、S和Se同主族,其第一电离能的大小顺序为Cl>S>Se。(4)①该有机化合物结构中含有的化学键类型是共价键、配位键;该有机物分子中Cu原子与3个N原子和1个O原子成键,根据N和O的原子结构及其成键情况,可以判断 1个该有机物分子中配位键的数目为2个,这些配位键中提供孤电子对的元素是N、O。②该有机物分子中S原子有2个σ键和2对孤电子对,故S原子的杂化方式为sp3;带*N原子的杂化方式为sp2。(5)由Cu-Au合金的晶胞结构可知,其晶胞中Cu、Au原子分别位于晶胞的面心和顶点,所以晶胞中Cu、Au原子数分别为3和1。已知该合金的密度为d g·cm-3,阿伏伽德罗常数的值为 NA,若Au原子的半径为b pm(1 pm=10-10 cm),设Cu原子的半径为x pm,晶胞的边长为a pm,则2a2=(2x+2b)2,a=(x+b)。NA个晶胞的质量和体积分别为389 g和NA[(x+b)×10-10 cm]3,所以d=,则铜原子的半径为 cm。‎