專題突破練十三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)非選擇題:本題共7小題,每小題15分,共105分。1.(2021湖南衡陽二模)根據(jù)元素在體內(nèi)含量的不同,可將體內(nèi)元素分為常量元素和微量元素。其中H、C、O、N、S、P等為常量元素,Fe、Zn等為微量元素。回答下列問題:(1)基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為[Ar]　　　　,有　　　　組相同能量的電子。?(2)數(shù)據(jù)表明,S元素的第一電離能小于P元素的第一電離能,其原因可能有兩種:一種是S原子失去的是已經(jīng)配對的電子,配對電子相互排斥,電離能較低,另一種是　　　　　。?(3)氧與氮可形成正離子N,其立體構(gòu)型為　　　　　　　;碳與氫也可形成正離子C,該離子中,碳原子的雜化方式為　　　　　。?(4)原子的電子親和能是指在0K下的氣相中,原子獲得電子變成負離子時所釋放的能量。氧原子的第二電子親和能(O-+e-O2-釋放的能量)不能直接在氣相中測定,但可通過如圖的Born-Haber循環(huán)計算得到。由圖可知,Mg原子的第一電離能為　　　　　kJ·mol-1;OO鍵鍵能為　　　　kJ·mol-1;氧原子的第二電子親和能為　　　　　kJ·mol-1。?(5)氫化鎂(MgH2)與金屬鋅在一定條件下研磨,可制得化合物Mg2ZnH4,X射線衍射分析表明,該化合物的立方晶胞的面心和頂點均被鋅原子占據(jù),所有鎂原子的配位數(shù)都相等。①該晶胞中鎂原子個數(shù)為　　　　　　　。?②已知Mg2ZnH4晶體的晶胞參數(shù)為apm,鎂原子分布在該晶胞中鋅原子形成的四面體中心。該晶胞中相鄰鎂原子與鋅原子之間距離為　　　　　　　pm;Mg2ZnH4晶體的密度為　　　　　g·cm-3(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。?2.(2021湖南永州三模)氮的化合物應(yīng)用廣泛:(1)Reineckesalt的結(jié)構(gòu)如圖所示:其中配位原子為　　　　(填元素符號);陽離子的立體結(jié)構(gòu)為　　　　　　　;NCS-中碳原子雜化方式為　　　　。?(2)重鉻酸銨[(NH4)2Cr2O7]為桔黃色單斜結(jié)晶,常用作有機合成催化劑,Cr2的結(jié)構(gòu)如圖。(NH4)2Cr2O7中N、O、Cr三種元素第一電離能由大到小的順序是　　　　　　　　　　　　(填元素符號),1mol該物質(zhì)中含σ鍵的數(shù)目為　　　　NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。?(3)[Zn(IMI)4](ClO4)2是Zn2+的一種配合物,IMI的結(jié)構(gòu)為,IMI的某種衍生物與甘氨酸 形成的離子化合物常溫下為液態(tài)而非固態(tài),原因是?　。?(4)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“離域π鍵”(或大π鍵)。大π鍵可用表示,其中m、n分別代表參與形成大π鍵的原子個數(shù)和電子數(shù),如苯分子中大π鍵表示為。①下列微粒中存在“離域Π鍵”的是　　　　。?　　　　　　　　　　　　　A.CH2CH—CHCH2B.CCl4C.H2OD.SO2②NaN3中陰離子與CO2互為等電子體,均為直線形結(jié)構(gòu),中的大π鍵可表示為　　　　。?(5)氮化鋁(AlN)陶瓷是一種新型無機非金屬材料,晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,1個Al原子周圍距離最近的Al原子數(shù)為　　　　個;若晶體結(jié)構(gòu)的高為anm,底邊長為bnm,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,則其密度為　　　　　　g·cm-3(列出計算式)。?3.(2021湖南岳陽二模)新合成的砷化鎘(Cd3As2)三維材料具有超強導(dǎo)電性,這種材料的電氣性能與石墨烯相當(dāng),可代替石墨烯使用。(1)Cd與Zn同族且相鄰,若Cd基態(tài)原子將次外層1個d電子激發(fā)進入最外層的np能級,則該激發(fā)態(tài)原子的外圍電子排布式為　　　　　　　　　;Cd原子中第一電離能相對較大的是　　　　　　(填“基態(tài)”或“激發(fā)態(tài)”)原子。?(2)與砷(As)同主族的N、P兩種元素的氫化物水溶液的堿性:NH3　　　　　(填“>”或“<”)PH3,原因是　　　　　　　　　　　　　　。?(3)As元素與Ge、Se兩元素同周期且相鄰,它們的第一電離能由大到小的順序為　　　　　　　　　(用元素符號表示)。?(4)含砷有機化合物“對氨基苯胂酸”的結(jié)構(gòu)簡式如圖,As原子的雜化軌道類型為　　　　;1mol對氨基苯胂酸中含σ鍵數(shù)目為　　　　　　(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值),其中還含有的化學(xué)鍵類型有　　　　(填序號)。?a.氫鍵　　　b.離子鍵　　　c.π鍵(5)砷化鎘可以看作是石墨烯的3D版,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖,As為面心立方堆積,Cd占據(jù)As圍成的四面體空隙,空隙占有率75%,故Cd為“具有兩個真空的立方晶格”,如圖“①”和“②”位是“真空”。 建立如圖的原子坐標系,①號位的坐標為(),則③號位原子坐標參數(shù)為　　　　　。設(shè)晶胞參數(shù)為apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,砷化鎘的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,則該晶胞的密度為　　　　g·cm-3(列計算式即可)。?4.(2021湖南五市十校聯(lián)考)請回答下列有關(guān)銅及其化合物的問題:(1)請寫出基態(tài)Cu原子的外圍電子排布式:　　　　　　　　;焰花中的綠色是銅的焰色,基態(tài)銅原子在灼燒時外圍電子發(fā)生了　　　　而變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。?(2)新型農(nóng)藥松脂酸銅具有低殘留的特點,下圖是松脂酸銅的結(jié)構(gòu)簡式:請分析1個松脂酸銅中π鍵的個數(shù)　　　　　;加“*”碳原子的雜化方式為　　　　　　。?(3)下圖是某銅礦的晶胞圖,請推算出此晶胞的化學(xué)式　　　　　　　　(以X表示某元素符號);與X等距離且最近的X原子個數(shù)為　　　　。?(4)黃銅礦在冶煉的時候會產(chǎn)生副產(chǎn)品SO2,SO2分子的立體構(gòu)型為　　　　　　;比較第一電離能:S　　　　　(填“>”或“<”)O。?(5)黃銅合金可以表示為Cu3Zn,為面心立方晶胞,晶體密度為8.5g·cm-3,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶胞的邊長為　　　　　　　　　nm(只寫計算式,不求結(jié)果)。?5.(2021湖南永州重點中學(xué)聯(lián)考)二氧化碳的化學(xué)資源化利用已經(jīng)顯示出越來越重要的科技與經(jīng)濟價值,如用銅鋅氧化物催化二氧化碳加氫生成CH3OH,合成碳酸乙烯酯(EC)等?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)銅原子的價電子排布式為　　　　　　;第一電離能I1(Zn)>I1(Cu)的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)C的立體構(gòu)型為　　　　　。?(3)EC的結(jié)構(gòu)簡式為,其碳原子的雜化方式為　　　　　　;每個分子中含　　　　　個σ鍵。?(4)CO2加氫得到CH3OH,CH3OH的沸點比CO2的高,原因是　。?(5)高溫時,太陽能反應(yīng)器中的CeO2失去部分氧,溫度稍低時,從CO2中重新奪取氧。一種鈰(Ce)的氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示: ①Ce原子的配位數(shù)為　　　　　。?②若高溫下該晶胞中1個氧原子變?yōu)榭瘴?則　　　　　個面心上的鈰由+4價變?yōu)?3價(不考慮頂點)。?③已知CeO2的密度為7.13g·cm-3,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶胞邊長a=　　　　　　pm。?6.(2021廣東四校聯(lián)考)三元鋰電池性能優(yōu)異、能量密度高,正極材料包含了Ni、Co、Mn三種過渡金屬的氧化物。(1)基態(tài)Ni原子有　　　　個未成對電子,Ni2+核外電子排布式為　　　　　。?(2)如表是Mn與Fe的部分電離能數(shù)據(jù),解釋I3(Mn)大于I3(Fe)的主要原因:　　　　　　　　　　　。?元素FeMn第二電離能I2/(kJ·mol-1)15611509第三電離能I3/(kJ·mol-1)29573248(3)已知[Co(CN)6]4-是強還原劑,與水反應(yīng)能生成[Co(CN)6]3-,寫出該反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　;1molCN-含有σ鍵的數(shù)目為　　　　,該離子中C的雜化方式為　　　　　　　。?(4)已知H2O2難以將Co2+氧化為Co3+,若先將Co2+轉(zhuǎn)化為[Co(NH3)6]2+,則H2O2能快速將其氧化為[Co(NH3)6]3+,該原因是　　　　　　　　　　　　　　。?(5)Co與Ti類似,其晶體堆積方式為六方最密堆積,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則該晶胞中含有的原子個數(shù)為　　　　　　,已知該晶胞的底面邊長為anm,高為bnm,則晶胞密度為　　　　g·cm-3。?7.(2021湖南長沙明德中學(xué)三模)近日,某科研團隊成功合成了Ni-Fe雙原子催化劑(Ni/Fe-C-N),并應(yīng)用于高效催化CO2還原?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)鐵原子的價電子排布圖為　　　　　　　。?(2)C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為　　　　　　　(用元素符號表示)。?(3)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數(shù)與CO提供配位的電子總數(shù)之和為18,則n=　　　　　　;該化合物易溶于苯及四氯化碳等有機溶劑,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)二茂鐵的結(jié)構(gòu)為,由Fe2+和(環(huán)戊二烯基負離子)構(gòu)成。一個中σ鍵總數(shù)為　　　　　;C原子的雜化軌道類型為　　　　　　　。?(5)某C、Fe合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:該合金的化學(xué)式為　　　　　　　;若該晶體的晶胞參數(shù)為apm、bpm、cpm,α=β=γ=90o,密度為ρg·cm-3,則NA為　　　　　　　　　(寫出計算式即可)。?專題突破練十三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)1.答案:(1)3d64s2　7(2)磷原子的3p軌道電子排布為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能較高(3)直線形　sp2　(4)737.7　498.4　-899.7(5)①8　②a　×1030解析:(1)Fe是第26號元素,基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,與Ar原子排布相同部分用[Ar]替代可得簡化的核外電子排布式:[Ar]3d64s2,每個能級上的電子的能量相等,共有7組相同能量的電子。(2)S元素的第一電離能小于P元素的第一電離能,其原因可能有兩種:一種是S原子失去的是已經(jīng)配對的電子,配對電子相互排斥,電離能較低,另一種是磷原子的3p軌道電子排布為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能較高。(3)氧與氮形成的正離子N中N原子的價層電子對數(shù)=2+=2,其立體構(gòu)型為直線形;碳與氫形成的正離子C中C原子的價層電子對數(shù)=3+=3,碳原子的雜化方式為sp2雜化。(4)Mg原子的第一電離能是氣態(tài)的鎂原子失去一個電子時吸收的能量,由題圖可知,Mg原子的第一電離能為737.7kJ·mol-1;OO鍵的鍵能是斷開形成2個O原子吸收的能量,由題圖可知,OO鍵鍵能為249.2kJ·mol-1×2=498.4kJ·mol-1;設(shè)O-+e-O2-釋放的能量為xkJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律,有-601.2kJ·mol-1=146.4kJ·mol-1+737.7kJ·mol-1+1450.6kJ·mol-1+249.2kJ·mol-1-141.8kJ·mol-1+xkJ·mol-1-3943kJ·mol-1,解得:x=899.7,因此氧原子的第二電子親和能為-899.7kJ·mol-1。(5)①該化合物的立方晶胞的面心和頂點均被鋅原子占據(jù),鋅原子的個數(shù)為6×+8×=4,根據(jù)化學(xué)式Mg2ZnH4可知,該晶胞中鎂原子個數(shù)為8。②Mg2ZnH4晶體的晶胞參數(shù)為apm,鎂原子分布在該晶胞中鋅原子形成的四面體中心,則該晶胞中相鄰鎂原子與鋅原子之間距離為體對角線長度的,為apm;Mg2ZnH4晶體的密度為×1030g·cm-3。2.答案:(1)N　正四面體形　sp雜化(2)N>O>Cr　16(3)陰陽離子半徑大,電荷小,形成的離子晶體晶格能小,熔點低(或陰陽離子半徑 大,電荷小,形成的離子鍵鍵能小,熔點低)(4)①AD?、凇?5)12　解析:(1)根據(jù)Reineckesalt的結(jié)構(gòu)圖可知,配位原子為N原子,氮原子提供孤電子對;陽離子為銨根離子,根據(jù)價層電子互斥理論,價層電子對數(shù)為4,氮原子采取sp3雜化,可知其立體結(jié)構(gòu)為正四面體形;NCS-中碳原子的價層電子對數(shù)為2,屬于sp雜化。(2)N原子的最外層電子結(jié)構(gòu)為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其第一電離能大于O元素,N、O為非金屬元素,第一電離能均大于金屬,所以N、O、Cr三種元素第一電離能由大到小的順序是N>O>Cr;1個Cr2含有8個σ鍵,1個銨根離子中含有4個σ鍵,故1mol該物質(zhì)中含有σ鍵數(shù)目為(4×2+8)NA=16NA。(3)常溫下,IMI的某種衍生物與甘氨酸形成的離子化合物為液態(tài)而非固態(tài),原因是形成該離子化合物的陰陽離子半徑大,電荷小,形成的離子晶體晶格能小,熔點低(或陰陽離子半徑大,電荷小,形成的離子鍵鍵能小,熔點低)。(4)①CH2CH—CHCH2、SO2分子中各原子共面,且原子之間均有相互平行的p軌道,可以形成大Π鍵,水分子中氫原子沒有p軌道,不能形成大Π鍵,CCl4是正四面體構(gòu)型,各原子不共面,不能形成大Π鍵,因此微粒中存在“離域Π鍵”的是AD。②與CO2互為等電子體,均為直線形結(jié)構(gòu),根據(jù)二氧化碳的結(jié)構(gòu)可以判斷出中σ鍵為2個,該離子中兩邊的氮原子各提供1個電子,中間的氮原子提供2個電子形成大Π鍵,所以形成的大π鍵可表示為。(5)由晶體結(jié)構(gòu)示意圖可知,與鋁原子連接的氮原子構(gòu)成的是正四面體結(jié)構(gòu),與N原子連接的Al原子構(gòu)成的也是正四面體結(jié)構(gòu),則晶體中若鋁原子處于立方體頂點,晶胞截圖為,與頂點的鋁原子距離最近的為面心上的3個鋁原子,且通過該鋁原子可以形成8個晶胞,每個鋁原子被計算了2次,因此與1個鋁原子周圍距離最近的鋁原子數(shù)為(3×8)×=12;在晶體結(jié)構(gòu)中取出最小單元如圖:,底面為菱形,處于對位的兩個角分別為60°和120°,含有鋁原子的個數(shù):×4+×4+1=2,含有氮原子的個數(shù):×2+×2+1=2,因此1個該結(jié)構(gòu)單元中含有2個AlN,1個晶胞的體積V=b×b×sin60°×anm3,所以晶體的密度ρ=g·cm-3=g·cm-3。3.答案:(1)4d95s25p1　基態(tài)(2)>　原子半徑:NP,NH3更易結(jié)合水電離出的H+(3)As>Se>Ge　(4)sp3　19NA　c(5)(,1,)　解析:(1)Cd元素與Zn元素同族且相鄰,所以Cd原子的外圍電子排布應(yīng)為4d105s2,基態(tài)原子將4d能級的一個電子激發(fā)進入5p能級得到激發(fā)態(tài)原子,所以該激發(fā)態(tài)原子的外圍電子排布式為4d95s25p1;基態(tài)原子的能量最低最穩(wěn)定,所以基態(tài)原子的第一電離能相對較大。(2)原子半徑:NP,NH3更易結(jié)合水電離出的H+,所以NH3 的水溶液的堿性更強。(3)同周期主族元素自左至右第一電離能呈增大趨勢,但As原子的4p能級為半充滿狀態(tài),更穩(wěn)定,所以第一電離能:As>Se>Ge。(4)根據(jù)對氨基苯胂酸的結(jié)構(gòu)簡式可知As原子與周圍原子形成4個σ鍵(AsO鍵中有一個σ鍵和一個π鍵),且不含孤電子對,所以雜化軌道類型為sp3雜化;苯環(huán)上6個碳原子之間有6個C—Cσ鍵,還有4個C—Hσ鍵,AsO鍵中有一個σ鍵和一個π鍵,其他As—O鍵、N—H鍵、H—O鍵、C—N鍵均為σ鍵,所以一個對氨基苯胂酸分子中有19個σ鍵,則1mol對氨基苯胂酸中含σ鍵數(shù)目為19NA;其含有的化學(xué)鍵類型有σ鍵、苯環(huán)中的大π鍵和AsO鍵中的π鍵,氫鍵不是化學(xué)鍵,該物質(zhì)為共價化合物,不含離子鍵,所以選c。(5)①號位在底面的投影應(yīng)位于底面對角線的處,根據(jù)①號位的坐標為(),可知該坐標系中晶胞的棱長為1,③號位碳原子在底面的投影位于底面棱心上,所以x、y坐標分別為、1,③號位碳原子位于右側(cè)面的面心,所以z坐標為,則該原子的坐標為(,1,)。根據(jù)均攤法,該晶胞中As原子的個數(shù)為8×+6×=4,Cd原子的個數(shù)為6,所以晶體的化學(xué)式為Cd3As2,砷化鎘的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,則晶胞的質(zhì)量m=g,晶胞參數(shù)為apm,則晶胞的體積V=a3pm3=(a×10-10)3cm3,所以晶胞的密度ρ=g·cm-3。4.答案:(1)3d104s1　躍遷　(2)6　sp3(3)Cu2X　8　(4)V形　<(5)×107解析:(1)Cu原子的核外電子數(shù)為29,根據(jù)核外電子排布原理,外圍電子排布式為3d104s1;基態(tài)銅原子在灼燒時外圍電子獲得能量,發(fā)生躍遷而變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),焰色反應(yīng)為綠色。(2)1個松脂酸銅中含有6個雙鍵,則含有6個π鍵;加“*”碳原子形成4個σ鍵,沒有孤對電子,雜化軌道數(shù)目為4,采取sp3雜化。(3)該晶胞中Cu原子的數(shù)目為4,X原子的數(shù)目為1+8×=2,故化學(xué)式為Cu2X,體心X原子與晶胞頂點的X原子距離為晶胞棱長的倍,而位于面心對角線X原子之間距離為晶胞棱長的倍,故體心X原子與晶胞頂點的X原子距離最近,X原子的配位數(shù)為8。(4)S原子孤對電子數(shù)為=1、價層電子對數(shù)為2+1=3,故其立體構(gòu)型為V形;同主族自上而下第一電離能減小,則第一電離能:SI1(Cu)。(2)C中碳原子的價層電子對數(shù)=3+=3,立體構(gòu)型為平面三角形。(3)中含有兩種碳原子,雜化方式分別為sp2和sp3;中1 個碳氧雙鍵含1個σ鍵,共含10個σ鍵。(4)CH3OH分子間可以形成氫鍵,使沸點升高。(5)①根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知,Ce原子的周圍有8個O原子,故Ce原子的配位數(shù)為8。②每個晶胞中含4個Ce原子,8個O原子。光照時,晶胞中1個氧原子變?yōu)榭瘴?失去電子數(shù)為2,則有2個Ce原子變?yōu)?3價,故4個面心上的Ce原子被還原。③晶胞質(zhì)量為g,密度為7.13g·cm-3,則晶胞邊長a=×1010pm。6.答案:(1)2　[Ar]3d8　(2)Mn失去兩個電子后價電子排布為3d5,處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài),而鐵失去三個電子能形成3d5的半滿穩(wěn)定狀態(tài)(3)2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH-　NA　sp雜化　(4)Co2+與氨配位后更容易被氧化(5)6　×1021解析:(1)基態(tài)Ni原子核外電子排布式是[Ar]3d84s2,有2個未成對電子,Ni原子失去最外層2個電子得到Ni2+,Ni2+核外電子排布式為[Ar]3d8;(2)Mn失去兩個電子后價電子為3d5,處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài),而鐵失去三個電子能形成3d5的半滿穩(wěn)定狀態(tài),所以I3(Mn)大于I3(Fe);(3)[Co(CN)6]4-是強還原劑,與水反應(yīng)能生成[Co(CN)6]3-,根據(jù)得失電子守恒,反應(yīng)同時生成氫氣,該反應(yīng)的離子方程式是2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH-;CN-的結(jié)構(gòu)式是[C≡N]-,1molCN-含有σ鍵的數(shù)目為NA,該離子中C的雜化方式為sp雜化;(4)Co2+與氨配位后更容易被氧化,所以H2O2能快速將其氧化為[Co(NH3)6]3+;(5)根據(jù)均攤法,該晶胞中含有的原子個數(shù)為12×+2×+3=6,該晶胞的底面邊長為anm,高為bnm,晶胞的體積為a2b×10-21cm3,則晶胞密度為×1021g·cm-3。7.答案:(1)　(2)N>O>C(3)4　Ni(CO)4屬于非極性分子,易溶于非極性溶劑中(4)10　sp2　(5)Fe3C　mol-1解析:(1)基態(tài)鐵原子的價電子排布式為3d64s2,則價電子軌道排布圖為。(2)C、N、O是同周期主族元素,隨核電荷數(shù)的增大,第一電離能呈增大趨勢,但N原子的2p3軌道是半充滿結(jié)構(gòu),相對穩(wěn)定,則三種元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>C。(3)Ni的價電子數(shù)為10,每個配體提供一個電子對,則10+2n=18,n=4;Ni(CO)4屬于非極性分子,苯和四氯化碳均為非極性溶劑,根據(jù)“相似相溶”原理,該化合物易溶于苯及四氯化碳等有機溶劑。(4)單鍵均為σ鍵,則一個環(huán)戊二烯基負離子中σ鍵總數(shù)為10;結(jié)構(gòu)中碳原子的價層電子對數(shù)均為3,則C原子的雜化軌道類型為sp2雜化。(5)該合金的晶胞中Fe原子數(shù)為4×+10×=6,C原子數(shù)為8×+1=2,則合金的化學(xué)式為Fe3C;該晶胞的質(zhì)量為g,晶胞的體積為abc×10-30cm3,根據(jù)ρ=g·cm-3可知,NA=mol-1。