2019届一轮复习人教版物质结构与性质作业(3) 9页

物质结构与性质(选考)‎ ‎1．[2018·山东青岛一模]第四周期过渡元素如铁、锰、铜、锌等在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应用，回答下列问题：‎ ‎(1)在现代化学中，常利用________上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。‎ ‎(2)写出Cu2＋的外围电子排布式________；比较铁与锰的第三电离能(I3)：铁________锰(填“>”“＝”或“<”)，原因是___________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎(3)已知[Zn(CN)4]2－与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH2CN，试判断新物质中碳原子的杂化方式________；1 mol [Zn(CN)4]2－中的σ键数为________。‎ ‎(4)如图是晶体Fe3O4的晶胞，该晶体是一种磁性材料，能导电。‎ ‎①晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的________(填空间结构)空隙。‎ ‎②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为___________________________________________。‎ ‎③解释Fe3O4晶体能导电的原因：__________________________‎ ‎_________________________________________________________；‎ 若晶胞的体对角线长为a nm，则Fe3O4晶体的密度为________g·cm－3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。‎ 答案：(1)原子光谱 ‎(2)3d9　<　Mn2＋、Fe2＋的价电子排布式分别为3d5、3d6，Mn2＋处于3d5半满较稳定状态，再失去一个电子所需能量较高 ‎(3)sp3、sp　8NA ‎(4)①正四面体　②面心立方最密堆积　③电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移　 解析：(1)在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。(2)Cu是29号元素，电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu2＋的外围电子排布式为3d9；Mn2＋、Fe2＋的价电子排布式分别为3d5、3d6，Mn2＋处于3d5半满较稳定状态，再失去一个电子所需能量较高，所以第三电离能Fe小于Mn。(3)HOCH2CN中与羟基相连的碳原子为饱和碳原子，杂化轨道类型为sp3，另外一个碳原子与氮原子形成碳氮三键，该碳原子杂化轨道类型为sp；单键为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键，[Zn(CN)4]2－中含有4个C≡N键、每个CN－与Zn形成一个σ键，故1 mol [Zn(CN)4]2－中的σ键数为8NA。(4)①根据晶胞中离子的位置关系可知，晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙；②晶胞采用面心立方最密堆积；③电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，故Fe3O4晶体能导电；根据晶胞均摊计算，晶胞中含有铁离子的个数为4×＋3×＝2，亚铁离子的个数为1，氧离子的个数为1＋12×＝4，若晶胞的体对角线长为a nm，设边长为x nm，面对角线为x nm，则体对角线长为x nm＝a nm，故x＝a nm，体积为 x3＝a3×10－21 cm3，质量为 g，故密度ρ＝＝＝g/cm3。‎ ‎2．[2018·山东济宁一模]由P、S、Cl、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列问题：‎ ‎(1)基态Cl原子核外电子排布式为_________________________，‎ P、S、Cl的第一电离能由大到小顺序为_____________________。‎ ‎(2)SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是________，该分子构型为________。‎ ‎(3)Ni与CO能形成配合物Ni(CO)4，该分子中σ键与π键个数比为________。‎ ‎(4)已知MgO与NiO的晶体结构(如下图)相同，其中Mg2＋和Ni2＋的离子半径分别为66 pm和69 pm。则熔点：MgO________NiO(填“>”“<”或“＝”)，理由是___________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎　‎ ‎(5)若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0,0,0)，B为(1,1,0)，则C离子坐标参数为________。‎ ‎(6)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＋填充其中(如下图所示)，已知O2－的半径为a m，每平方米面积上分散的该晶体的质量为________g。(用a、NA表示)‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p5　Cl>P>S ‎(2)sp3　V形 ‎(3)1∶1‎ ‎(4)>　Mg2＋半径比Ni2＋小，MgO的晶格能比NiO大 ‎(5) ‎(6)或 解析：(1)基态Cl原子的电子排布式是1s22s22p63s23p5，同周期元素第一电离能从左到右呈增大的趋势，第一电离能排序时，P元素电子排布有半充满结构，第一电离能比同周期相邻元素高，高于S元素而低于Cl元素，所以第一电离能：Cl>P>S。‎ ‎(2)SCl2中S原子价层电子对数＝2＋(6－1×2)＝4，采取sp3杂化方式，含两对孤对电子，所以该分子构型为V形。‎ ‎(3)Ni与CO能形成配合物Ni(CO)4，CO中含有1个σ键，2个π键，配位键也属于共价键，也为σ键，该分子中σ键个数为1×4＋4＝8，π键个数为2×4＝8，故σ键与π键个数比为1∶1。‎ ‎(4)晶体结构相同时，离子半径越小，离子键强度越大，Mg2＋半径比Ni2＋小，MgO的晶格能比NiO大，熔点：MgO>NiO。‎ ‎(5)题中已经给出了坐标系的三个方向示意图，晶胞是边长为1的正方体，C离子坐标是。‎ ‎(6)图中的单分子层可以画出如图一维重复单元：‎ ‎　‎ 重复单元呈平行四边形，是相邻四个O原子中心的连线，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 m×a m＝2a2 m2，则1平方米上该晶体质量为：××75 g＝ g或 g。‎ ‎3.[2018·四川绵阳一诊]铁、钴、镍的性质非常相似，它们的化合物应用十分广泛。回答下列问题：‎ ‎(1)基态铁原子的价电子排布式为________。铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是________。‎ ‎(2)CoCl2溶于氨水并通入空气，可从溶液中结晶出橙黄色的[Co(NH3)6]Cl3晶体。该配合物中配体分子的立体构型是____________，其中心原子的杂化轨道类型为________。‎ ‎(3)铁、镍易与CO作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，Fe(CO)5的熔点为253 K，沸点为376 K，则Ni(CO)4固体属于________晶体，其中存在的化学键类型为________。‎ ‎(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78‎ ‎ pm，则熔点：NiO________FeO(填“>”“<”或“＝”)，原因是_________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(5)Fe3O4晶体中，O2－的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2－围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中，正四面体空隙数与O2－数之比为________，有________%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为5.18 g/cm3，则该晶胞参数a＝________pm。(写出计算表达式)‎ 答案：(1)3d64s2　铁(或Fe)‎ ‎(2)三角锥形　sp3‎ ‎(3)分子　配位键、共价键 ‎(4)>　二者均为离子晶体，离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，熔点越高 ‎(5)2∶1　50　×1010‎ 解析：(1)铁是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d74s2、3d84s2，三种元素原子的核外未成对电子数分别为4、3、2，核外未成对电子数最多的是铁。‎ ‎(2)在[Co(NH3)6]Cl3晶体中配体分子是氨分子，氨分子中N原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，含1对孤对电子，故分子构型是三角锥形，其中心N原子的杂化轨道类型为sp3。‎ ‎(3)Fe(CO)5的熔点为253 K，沸点为376 K，熔沸点较低，因此推知Ni(CO)4的熔沸点也较低，Ni(CO)4固体属于分子晶体，存在的化学键有配位键、共价键。‎ ‎(4)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能的大小有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，熔点越高。由于Ni2＋、Fe2＋所带电荷数相同，Ni2＋的离子半径小于Fe2＋的离子半径，所以熔点：NiO>FeO。‎ ‎(5)如图结构中如1、3、6、7的O2－围成的正四面体空隙有8个，O2－数目为8×＋6×＝4，故正四面体空隙数与O2－数目之比为8∶4＝2∶1；如图结构单元中每个棱心均为正八面体空隙中心，每个棱心被4个图示结构单元所共用，故1个图示结构单元中正八面体空隙数目为12×＋1＝4,1个结构单元中有4个O2－，故有2个Fe3＋和1个Fe2＋，由题可知1个Fe3＋和1个Fe2＋填充在正八面体空隙中，即还有2个正八面体空隙没有填充阳离子，有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。晶胞中有8个图示结构单元，1 mol晶胞的质量为8×(3×56＋4×16)g＝8×232 g，则晶体密度＝＝5.18 g/cm3，a＝×1010。‎ ‎4．[2018·河南豫北、豫南第二次联考]硫和钙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)钙元素的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为________(填字母)nm。‎ A．435　 B．500　 C．580　 D．605　 E．700‎ ‎(2)元素S和Ca中，第一电离能较大的是________(填元素符号)，其基态原子核外电子排布式为________。‎ ‎(3)X射线衍射测定发现，石膏(CaSO4·H2O)中存在SO。SO的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________。‎ ‎(4)基态Ca原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形为________。钙元素和锰元素属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰低，原因是_________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(5)过氧化钙的晶胞结构如图所示，已知该晶胞的密度是ρ g·cm－3，则晶胞结构中最近的两个Ca2＋间的距离为____________nm(列算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的值)，与Ca2＋紧邻的O的个数为____________________________________________________。‎ 答案：(1)E ‎(2)S　1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4‎ ‎(3)正四面体形　sp3‎ ‎(4)N　球形　Ca原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 ‎(5)107××　6‎ 解析：(1)钙元素的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为700 nm。‎ ‎(2)元素S和Ca中，第一电离能较大的是S，S原子的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4。‎ ‎(3)SO中S原子价层电子对数为4＋(6＋2－4×2)＝4，且不含孤电子对，采用sp3杂化，所以是正四面体形结构。‎ ‎(4)基态Ca原子中，核外电子占据最高能层是第4层，能层符号是N，占据该能层的电子为4s电子，电子云轮廓图形为球形。钙元素和锰元素属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，Ca原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱，导致金属钙的熔点、沸点等都比金属锰低。‎ ‎(5)根据过氧化钙晶体的晶胞结构，晶胞中含有Ca2＋的数目为8×＋6×＝4，含O的数目为12×＋1＝4，设晶胞的边长为x，则晶胞的密度是ρ g·cm－3＝，解得x＝cm＝×107 nm，因此晶胞结构中最近的两个Ca2＋间的距离为面对角线的一半＝××107 nm，与Ca2＋紧邻的O的个数为6。‎