2020届高考化学一轮复习物质结构与性质作业 14页

物质结构与性质 基础过关 ‎1.下列说法中正确的是 (　　)‎ A.处于最低能量的原子叫作基态原子 B.3p2表示3p能级有两个轨道 C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 ‎2.按F、Cl、Br、I顺序递增的是 (　　)‎ A.外围电子 B.第一电离能 C.电负性 D.原子半径 ‎3.下列判断错误的是 (　　)‎ A.熔点:Si3N4>NaCl>SiI4‎ B.沸点:NH3>PH3>AsH3‎ C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4‎ D.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3‎ 图D12-1‎ ‎4.某晶体晶胞的结构如图D12-1所示,这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是(　　)‎ A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶4‎ ‎5.通常状况下,NCl3是一种油状液体,其分子立体构型与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是 (　　)‎ A.NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl 键的键长长 B.NCl3分子是非极性分子 C.分子中的所有原子均达到8电子稳定结构 D.NBr3比NCl3易挥发 易错自查 ‎6.(1)甲烷在一定条件下可生成以下微粒:‎ A.碳正离子(CH‎3‎‎+‎ ) B.碳负离子(CH‎3‎‎-‎) C.甲基 (—CH3) D.碳烯 (··CH2)‎ ‎①四种微粒中,键角为120°的是　　　　(填序号)。 ‎ ‎②碳负离子(CH‎3‎‎-‎)的空间构型为　　　,与CH‎3‎‎-‎互为等电子体的一种分子是 ‎　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(2)在制取合成氨原料气的过程中,常混有一些杂质,如CO会使催化剂中毒。除去CO的化学方程式为(HAc表示醋酸)Cu(NH3)2Ac+CO+NH3＝Cu(NH3)3(CO)Ac。请回答下列问题:‎ ‎①该反应中含有的第二周期非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为　　。 ‎ ‎②写出基态Cu2+的价电子排布式:　　　　　　。 ‎ ‎③化合物Cu(NH3)3(CO)Ac中,金属元素的化合价为　　　　。 ‎ ‎④在一定条件下NH3和CO2能合成尿素CO(NH2)2,尿素中碳原子轨道的杂化类型为　　　;1 mol尿素分子中,σ 键的数目为　　　　　　　。 ‎ 图D12-2‎ ‎⑤Cu与O形成的某种化合物的晶胞结构如图D12-2所示,若阿伏伽德罗常数的值为NA,晶胞的边长为a pm,则该晶体的密度为　　　　　　　　g·cm-3。 ‎ ‎7.[2018·广东清远三中一模] 主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。X、Y和Z分属不同的周期,它们的原子序数之和是W原子序数的5倍。在由元素 W、X、Y、Z组成的所有可能的二元化合物中,由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。请回答下列问题:‎ ‎(1)W元素原子的L层电子排布式为　　　　,W3分子的空间构型为　　　　。 ‎ ‎(2)X的单质与水发生反应的化学方程式为　　　　　。 ‎ ‎(3)化合物M的化学式为　　　　,其晶体结构与NaCl相同,而熔点高于NaCl。M熔点较高的原因是　　　。将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂,用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中,碳原子采用的杂化方式有　　　,O—C—O的键角约为　　　。 ‎ ‎(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中X占据所有棱的中心,Y位于顶角,Z处于体心位置,则该晶体的组成为N(X)∶N(Y)∶N(Z)=　　　　　　。 ‎ ‎8.2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家,以表彰他们在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献。这种模型可以用量子化学计算小区间内(如生物固氮时固氮酶中)的化学反应。‎ ‎(1)固氮酶有铁蛋白和钼铁蛋白两种,它们不仅能够催化N2还原成NH3,还能将环境底物乙炔(HC≡CH)催化还原成乙烯。‎ ‎①乙炔是　　　　(填“非极性”或“极性”)分子。 ‎ ‎②根据等电子原理,NO+的电子式为　　　　。 ‎ ‎(2)钒可用于合成电池电极,也可用于人工合成二价的钒固氮酶[结构如图D12-3(a)]。‎ 图D12-3‎ ‎①V2+基态时核外电子排布式为　　　　　　　　。 ‎ ‎②钒固氮酶中钒的配位原子有　　　(填元素符号)。 ‎ ‎(3)烟酰胺[结构如图D12-3(b)]可用于合成光合辅酶NADPH,烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有　　　　,1 mol该分子中含σ键的数目为　　　　。 ‎ ‎(4)12 g石墨烯[结构如图D12-3(c)]中含有的正六边形数目约为　　　　;请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构,并说明理由:　  　。 ‎ ‎9.[2018·福州质检] 锌是人体必需的微量元素,明朝《天工开物》中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问题:‎ ‎(1)基态Zn原子的价电子排布式为　　　　,在周期表中的位置为　　　。 ‎ ‎(2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。‎ ‎①组成[Zn(NH3)4]SO4的元素中,除H外其余元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　。 ‎ ‎②在[Zn(NH3)4]SO4溶液中滴加NaOH溶液,未出现浑浊,其原因是 　 。 ‎ ‎③已知[Zn(NH3)4]2+的立体构型与SO‎4‎‎2-‎相同,则在[Zn(NH3)4]2+中Zn2+的杂化类型为　　　　。 ‎ ‎④以下作用力在[Zn(NH3)4]SO4晶体中存在的有　　　　。 ‎ A.离子键　　B.极性共价键　　C.非极性共价键 D.配位键　　E.范德华力　　　F.金属键 ‎(3)ZnS晶胞结构如图D12-4(已知a为硫离子,b为锌离子)所示,ZnS晶体的熔点约为1700 ℃。‎ 图D12-4‎ ‎①已知晶体密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏伽德罗常数的值。则1个ZnS晶胞的体积为　　　　cm3。 ‎ ‎②ZnO与ZnS结构相似,熔点为1975 ℃,其熔点较高的原因是　 。 ‎ ‎10.[2018·唐山摸底考试] 已知X、Y、Z为第三周期的三种元素,其原子的部分电离能(kJ·mol-1)如下表所示:‎ 元素 X Y Z I1‎ ‎496‎ ‎738‎ ‎577‎ I2‎ ‎4562‎ ‎1451‎ ‎1817‎ I3‎ ‎6912‎ ‎7733‎ ‎2754‎ I4‎ ‎9540‎ ‎10 540‎ ‎11 578‎ ‎ (1)三种元素的电负性大小关系为　　　　。 ‎ ‎(2)写出Y元素原子的核外电子排布式:　 　　　,Y的第一电离能大于Z的第一电离能的原因:　 　 。 ‎ ‎(3)X晶体采用下列　　　　(填字母)堆积方式。 ‎ ‎ ‎ 图D12-5‎ ‎ (4)NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体的晶格能数据如下表:‎ 晶体 NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol-1)‎ ‎786‎ ‎715‎ ‎3401‎ 四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是　　　　　。 ‎ 能力强化 ‎11.[2018·江西五市八校第二次联考] 有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子;C的基态原子2p能级有1个单电子;E原子最外层有1个单电子,其次外层有3个能级且均排满电子;D与E同周期,价电子数为2。则:‎ ‎(1)B元素的气态氢化物的沸点是同族元素气态氢化物中最高的,原因是　　　　　。 ‎ ‎(2)A、B、C三种元素的气态氢化物稳定性由强到弱的顺序为　　　　(用化学式表示)。 ‎ ‎(3)A的气态氢化物分子的立体构型为　,其中A原子的杂化类型是　　杂化。 ‎ ‎(4)一分子A的单质中σ键的个数为　　　　,π键的个数为　　　　。 ‎ ‎(5)写出基态E原子的价电子排布式:　　　　。 ‎ ‎(6)C和D形成的化合物的晶胞结构如图D12-6所示,已知晶体的密度为ρ g·cm-3,NA为阿伏伽德罗常数的值,则晶胞边长a=　　　　cm(用含ρ、NA的计算式表示)。 ‎ 图D12-6‎ ‎1.A ‎2.D ‎3.B　[解析] A项,氮化硅为原子晶体,氯化钠为离子晶体,碘化硅为分子晶体,晶体熔、沸点的一般规律为原子晶体>离子晶体>分子晶体,正确;B项,N、P、As为同主族元素,它们的气态氢化物的熔、沸点高低与其相对分子质量大小成正比,但由于氨分子间存在氢键,所以其熔、沸点要高一些,故沸点正确的顺序为NH3>AsH3>PH3;C项,根据元素非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强的判断规律可知该项正确;D项,根据元素金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强的规律可知该项正确。‎ ‎4.B　[解析] 此种结构顶点上的A属于该结构的不是‎1‎‎8‎,而是‎1‎‎12‎,棱边上的B的9个质点中,正三角形棱边上的属于该结构的为‎1‎‎4‎,竖棱上的属于该结构的应计为‎1‎‎6‎。则N(A)∶N(B)∶N(C)=(‎1‎‎12‎×6)∶(‎1‎‎4‎×6+‎1‎‎6‎×3)∶1=1∶4∶2。‎ ‎5.C　[解析] 因碳原子半径比氮原子的大,故N—Cl键的键长比C—Cl键的键长短;NCl3分子立体构型类似于NH3,故NCl3是极性分子;NBr3‎ 与NCl3二者结构相似,由于NBr3的相对分子质量较大,分子间作用力较大,所以NBr3的沸点比NCl3高,因此NBr3比NCl3难挥发。‎ ‎6.(1)①A　②三角锥形　NH3(或PH3等合理即可)‎ ‎(2)①N>O>C　②3d9　③+1　④sp2　7×6.02×1023‎ ‎⑤2.88×‎1‎NA‎×‎a‎3‎×1032‎ ‎[解析] (1)①碳正离子(CH‎3‎‎+‎)含有3个σ键,没有孤电子对,碳原子杂化方式是sp2,为平面三角形结构,键角为120°,A正确;碳负离子(CH‎3‎‎-‎)含有3个σ键,1对孤电子对,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥形结构,键角不是120°,B错误;甲基(—CH3)含有3个σ键,1个孤电子,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥形结构,键角不是120°,C错误;碳烯(··CH2)含有2个σ键,1对孤电子对,碳原子杂化方式是sp2,为平面三角形结构,由于孤电子对对碳氢键的斥力大,键角不是120°,D错误。②碳负离子(CH‎3‎‎-‎)含有3个σ键,1对孤电子对,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥形结构;CH‎3‎‎-‎原子个数为4、价电子数为8,则与CH‎3‎‎-‎互为等电子体的一种分子是NH3或PH3等。(2)①同周期从左到右元素第一电离能呈递增趋势,但氮原子价电子排布式为2s22p3,p轨道为半充满状态,较稳定,第一电离能由大到小的顺序为N>O>C;②Cu是29号元素,根据构造原理写出基态Cu2+的价电子排布式为3d9;③Ac-表示醋酸根离子,配合物中配体都是分子,不带电,根据化合价规则知铜元素的化合价为+1价;④中心原子为C,结合了1个氧原子,2个氮原子,且C无孤电子对,所以价层电子对数为3,故杂化轨道类型为sp2;每个碳的σ键为3条,‎ 每个氨基中σ键的数目为2,一分子尿素中含σ键的数目为3+2×2=7,故1 mol尿素中含有σ键的数目为7×6.02×1023;⑤分析晶胞的结构知每个晶胞中氧原子数=8×‎1‎‎8‎+1=2,铜原子全部在晶胞内部,故铜原子数为4,即一个氧化亚铜晶胞中有2个O和4个Cu,即2个Cu2O,则该晶体的密度ρ=mV=‎144×2‎NA‎(a×1‎‎0‎‎-10‎‎)‎‎3‎ g·cm-3=2.88×‎1‎NA‎×‎a‎3‎×1032 g·cm-3。‎ ‎7.(1)2s22p4　V形　(2)2F2+2H2O4HF+O2‎ ‎(3)MgO　晶格能大　sp3杂化和sp2杂化　120°‎ ‎(4)3∶1∶1 ‎ ‎[解析] 元素原子的最外层电子数不超过8个,故W元素的次外层为K层,所以W元素为O;X、Y、Z分别属于不同的周期,且原子序数之和为40,据此可以确定X、Y、Z分别属于第二、三、四周期。结合题中X的单质能够与水反应,故可确定X为F;Y与Z的原子序数之和为31,Y的原子序数最小为11,Z位于第四周期,原子序数最小为19。若Y为Na,则Z为Ca,但钠的氧化物的熔点显然比氧化钙的熔点低,不符合题意。所以Y元素只能是Mg,Z为K。(1)O的L层电子排布式为2s22p4,O3分子的空间构型为V形。(3)M的化学式为MgO,属于离子化合物。结构相似的离子化合物,比较其熔点的高低,主要看晶格能的大小,晶格能越大,熔点越高。碳酸二甲酯分子中碳原子采用sp2杂化和sp3杂化,O—C—O的键角约为120°。(4)X占据所有棱的中心,故每个晶胞中实际含有的X的个数为12×‎1‎‎4‎=3(每条棱被四个立方体共有),Y位于顶角,故每个晶胞中实际含有的Y的个数为8×‎1‎‎8‎=1(‎ 每个顶点被8个立方体共有),Z位于体心,被立方体独自占据,故个数为1,所以该晶体中X、Y、Z三种原子的个数比为3∶1∶1。‎ ‎8.(1)①非极性　②‎ ‎(2)①1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)　②S、N ‎(3)sp2、sp3　15NA ‎(4)0.5NA　不容易,硅原子半径大,3p轨道不易形成π键 ‎[解析] (1)①乙炔的结构简式为HC≡CH,为四原子直线形对称结构,为非极性分子。②NO+与N2互为等电子体,故电子式为。(2)②根据图(a)可知V的配位原子为N和S。(3)根据图(b)可知—N为sp2杂化,为sp3杂化。‎ ‎9.(1)3d104s2　第四周期第ⅡB族　(2)①N>O>S>Zn ‎②[Zn(NH3)4]2+难电离,溶液中Zn2+浓度很小,无法产生沉淀　③sp3　④ABD　(3)①‎‎388‎ρNA ‎②O2-的半径比S2-的小,ZnO晶体的晶格能较大 ‎[解析] (2)①N的2p轨道半充满,处于较稳定状态,故N、O、S、Zn的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S>Zn。②[Zn(NH3)4]2+难电离,溶液中Zn2+浓度很小,无法产生沉淀。③[Zn(NH3)4]2+的立体构型为正四面体,Zn2+的杂化类型为sp3杂化。④[Zn(NH3)4]SO4中含有离子键、极性共价键、配位键。(3)①由题图知,一个ZnS晶胞中含有4个Zn2+,‎ 含S2-的个数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,1个ZnS晶胞的质量为‎4×65+4×32‎NA g,故1个ZnS晶胞的体积为‎388‎ρNA cm3。②O2-的半径比S2-的小,故ZnO晶体的晶格能较大,熔点较高。‎ ‎10.(1)Z>Y>X　(2)1s22s22p63s2　Y元素原子最外层s轨道上的电子为全满,p轨道全空　(3)A　(4)MgO>CaO>NaCl>KCl ‎[解析] (1)根据表中数据,X原子中,I2为I1的10倍左右,说明X原子最外层只有一个电子,X是第ⅠA族元素。Y元素原子的I3与I2相差较大,则Y原子最外层有2个电子,Y是第ⅡA族元素。结合表中数据不难看出Z元素原子的I4突然增大,则Z元素原子最外层有3个电子,Z属于第ⅢA族元素,由于它们在同一周期,X、Y、Z分别为Na、Mg、Al,电负性大小关系为Z>Y>X。(3)X为钠元素,金属钠的晶体堆积方式为体心立方堆积。(4)离子晶体的晶格能越大,其熔点越高。‎ ‎11.(1)H2O分子间存在氢键　(2)HF>H2O>NH3‎ ‎(3)三角锥形　sp3　(4)1　2　(5)3d104s1　(6)‎‎3‎‎312‎ρNA ‎[解析] 根据题干信息不难推出A、B、C、D、E五种元素分别是N、O、F、Ca、Cu。(2)气态氢化物的稳定性与元素的非金属性有关,由于非金属性F>O>N,所以稳定性HF>H2O>NH3。(3)A的气态氢化物是NH3,中心原子N的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以NH3分子的立体构型是三角锥形,N的杂化类型是sp3杂化。(4)N2的结构式是N≡N,所以1分子N2中σ键个数是1,π键个数是2。(6)C和D形成 的化合物是CaF2,一个晶胞中有4个“CaF2”,所以一个晶胞质量是‎78×4‎NA g,一个晶胞的体积是a3 cm3,根据ρ=mV=‎78×4‎NAa‎3‎ g·cm-3,则a=‎3‎‎312‎ρNA cm。‎