高中化学压轴题

压轴题六物质结构与性质(选考)策略模型高考结构题的考点相对稳定，在复习中要让学生抓住重点，明确考点，辨别易错点。原子核外电子排布式(价电子排布式)、杂化方式、化学键类型、晶体结构、配合物、电负性、电离能大小的比较、等电子体知识是高考的热点。在书写电子排布式时，要注意“原子、离子、价电子、最外层”等表述；不常见分子或离子的空间构型一定要用价层电子对理论来判断，不要想当然；对等电子体的判断一般是从周期表的相邻位置来考虑；对杂化问题有时也要依据价层电子对理论来判断。另外，需要注意的是在比较第一电离能时要考虑洪特规则，而在比较电负性时，则不需要考虑。对于晶胞结构，要做到识图、辨图、析图，最后深刻记忆，如金刚石、二氧化硅、氯化钠、氯化铯、氟化钙、干冰等；对于金属晶体的四种堆积模型，要理清半径和晶胞棱长的关系，学会空间利用率的计算方法。1．(2014·湖北省襄阳五中、钟祥一中、夷陵中学高三三校五月联考)水是地球表面上普遍存在的化合物，我们可以用我们学习的物质结构与性质的有关知识去认识它。(1)水的组成元素为氢和氧。氧的基态原子的价电子排布图为________，氧的第一电离能在同周期元素中由大到小排第________位。(2)根据杂化轨道理论，水分子中的氧原子采取的杂化形式是________；根据价层电子对互斥理论，水分子的VSEPR模型名称为________；根据等电子体原理，写出水合氢离子的一个等电子体______________________________________________________________(写结构式)。(3)水分子可以形成许多水合物。①水分子可以作配体和铜离子形成水合铜离子[Cu(H2O)4]2＋，1mol水合铜离子中含有σ键数目为________。②图1是水合盐酸晶体H5O＋2·Cl－中H5O＋2离子的结构：在该离子中，存在的作用力有__________。a．配位键b．极性键c．非极性键d．离子键e．金属键f．氢键g．范德华力h．π键i．σ键(4)韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。请从结构上解释生成暖冰的原因__________________________________________________________________________________________________________。(5)最新研究发现，水能凝结成13种类型的结晶体，除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的性质：有在－30℃才凝固的超低温冰，它的坚硬程度可和钢相媲美，能抵挡炮弹轰击；有在180℃高温下依然不变的热冰；还有的冰密度比水大，号称重冰。图2为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸。①该冰中的每个水分子有________个氢键。②冰融化后，在液态水中，水分子之间仍保留有大量氢键将水分子联系在一起，分子间除了无规则的分布及冰结构碎片以外，一般认为还会有大量呈动态平衡的、不完整的多面体的连接方式。图3的五角十二面体是冰熔化形成的理想多面体结构。假设图2中的冰熔化后的液态水全部形成图3的五角十二面体，且该多面体之间无氢键，则该冰熔化过程中氢键被破坏的百分比为________。③如果不考虑晶体和键的类型，哪一种物质的空间连接方式与这种冰连接类似？________。(4)已知O—H…O距离为295pm，列式计算此种冰晶体的密度________g·cm－3。(已知2952＝8.70×104,2953＝2.57×107，2＝1.41，3＝1.73)答案(1)(2)sp3四面体形(答案合理即可)(3)①12NA②abfi(4)水分子是极性分子，在电场作用下定向有规则的排列，分子间通过氢键结合而成固体(5)①2②25%③SiO2④18×22×295×10－1033×6.02×1023≈1.51解析(1)在第二周期中，第一电离能比氧大的有：Ne、F、N，处在第4位。(3)①注意配位键属于σ键，所以1mol[Cu(H2O)4]2＋含有σ键数目为12NA。(5)①每个水分子周围有4个氢键，属于它自身的有2个。②根据图2到图3的变化，4个氢键中被破坏1个，所以氢键被破坏的百分比为25%。③图2与SiO2晶体结构类似。④O—H…O的距离为体对角线的一半，设棱长为a，则：a2＋(2a)2＝(2×295pm)2a＝2×2953pm＝2×295×10－103cm，(2×295×10－103)3·ρ·6.02×1023＝2×18。ρ＝2×182×295×10－1033×6.02×1023≈1.51(g·cm－3)。2．第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物。(1)下列叙述正确的是________(填字母)。A．HCHO与水分子间能形成氢键B．HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化C．苯分子中含有6个σ键和1个大π键，苯是非极性分子D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低(2)Mn和Fe的部分电离能数据如下表元素MnFe电离能/kJ·mol－1I1717759I215091561I332482957Mn元素价电子排布式为________，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难，其原因是________________________________________________________________________。(3)铁原子核外有________种运动状态不同的电子。(4)根据元素原子的价电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于________区。(5)Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如下图所示，则X的化学式为_______________。(6)电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN－离子。可在X的催化下，先用NaClO将CN－氧化成CNO－，再在酸性条件下CNO－继续被NaClO氧化成N2和CO2。①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为________________________________。②与CNO－互为等电子体微粒的化学式为__________________________(写一种即可)。③氰酸(HOCN)是一种链状分子，它与异氰酸(HNCO)互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式__________________________________。答案(1)AD(2)3d54s2Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态。)(3)26(4)d(5)TiO2(6)①HCNO②CO2、N2O、SCN－等任选一个③N≡C—O—H解析(1)B项，CO2分子中心原子采用sp杂化；C项，苯分子应含有12个σ键1个大π键。(5)Ti：8×18＋1＝2；O：2＋4×12＝4，X的化学式为TiO2。3．现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。元素编号相关信息A原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同B元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1C原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，且与A同周期D元素的主族序数与周期数的差为4，且不与A元素在同一周期E是第七列元素F是第29号元素(1)A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。(2)E2＋的基态核外电子排布式为____________。(3)A、B、C三种元素的最简单氢化物的熔点由低到高的顺序是____________。A、B、C三种元素中与AC2互为等电子体的分子的结构式为__________。(用元素符号表示)(4)BD3中心原子的杂化方式为________________，其分子空间构型为________________。(5)用晶体的X射线衍射法对F的测定得到以下结果：F的晶胞为面心立方最密堆积(如下图)，又知该晶体的密度为9.00g·cm－3，晶胞中该原子的配位数为____________________；F的原子半径是________cm；(阿伏加德罗常数为NA，要求列式计算)答案(1)3纺锤(或哑铃)(2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(3)H2ONH3CH4N===N===O(4)sp3三角锥形(5)121.28×10－8解析根据各元素的信息，A为C，B为N，C为O，D为Cl，E为Mn，F是Cu。(3)H2O、NH3、CH4中只有CH4不存在分子间氢键。(4)NCl3中有一对孤电子对，N原子采用sp3杂化，其分子空间构型为三角锥形。(5)设半径为acm，则面对角线为4a，棱长为22a，(22a)3·ρ·NA＝4×64g·mol－1a3＝162·ρ·NAa＝3162×9.00×6.02×1023≈1.28×10－8(cm)。4．碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物，而且还能形成多种无机化合物，同时自身可以形成多种单质，碳及其化合物的用途广泛。(1)C60分子中每个原子接2个单键和一个双键，它与F2发生加成反应，其加成产物的分子式为________；C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为________(用含NA的式子表示)。(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是________。a．晶体的密度：干冰冰b．晶体的熔点：干冰冰c．晶体中的空间利用率：干冰冰d．晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的有________。a．金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化b．晶体中共价键的键长：金刚石C—C石墨中C—Cc．晶体的熔点：金刚石石墨d．晶体中共价键的键角：金刚石石墨e．金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力；f．金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是原子晶体(4)立方BN结构与金刚石相似，晶胞结构如右图，在BN晶体中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为________，B原子与N原子之间共价键与配位键的数目比为________，一个晶胞中N原子数目为________。(5)碳与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图为____________，金属铜采用面心立方最密堆积，则Cu的晶体中Cu原子的配位数为____________。已知Cu单质的晶体密度为ρg·cm－3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则Cu的原子半径为________________________________________________________________________。答案(1)C60F602880NAg(2)ac(3)ae(4)正四面体3∶14(5)1224×34MρNAcm解析(1)C60中双键个数为12×60＝30，加成产物的分子式为C60F60。x·NA＝4×720g·mol－1x＝4×720g·mol－1NA＝2880NAg。(2)A项，干冰是面心立方堆积而冰是体心立方堆积，所以干冰的密度大于冰。(4)B原子最外层有3个电子，所以B原子与N原子之间共价键与配位键的数目之比为3∶1。(5)设晶胞的棱长为a。则a3·ρ·NA＝4Ma＝34Mρ·NA面对角线为234Mρ·NA。设铜原子半径为r，则4r＝234MρNAr＝24×34MρNAcm。5．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大。A的最高正价和最低负价的绝对值相等。B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等。D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子的s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍。请回答下列问