物构大题综合专练

物构大题专练35．[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）钴是人体必需的微量元素，含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用，请回答下列问题:(1)Co基态原子的电子排布式为__________________________；(2)酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用，其结构如图所示，中心离子为钴离子。①酞菁钴中三种非金属原子的电负性有大到小的顺序为____________，(用相应的元素符号作答)；碳原子的杂化轨道类型为___________________________；②与钴离子通过配位健结合的氮原子的编号是___________________________；(3)用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，该配离子中的配位体为________，配位原子为____________________；(4)Co的一种氧化物的晶胞如图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_____个；与一个钴原子等距离且次近的氧原子有______个；若该钴的氧化物晶体中钴原子与跟它最近邻的氧原子之间的距离为r，该钴原子与跟它次近邻的氧原子之间的距离为______；已知在该钴的氧化物晶体中钴原子的半径为apm，氧原子的半径为bpm，它们在晶体中是紧密接触的，则在该钴的氧化物晶体中原子的空间利用率为____(用含a、b的式子表示)。(5)筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成的是_______。【答案】1s22s22p63s23p63d74s2NCHsp22，4CN-N1283r2π/3×(a2+b2)/(a+b)3D【解析】（1）Co为27号元素，核外电子数为27，根据能量最低原理，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2；正确答案：1s22s22p63s23p63d74s2。（2）①酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期从左到右电负性增大，非金属性越强，所以电负性NCH；分子中碳原子均形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数为3，碳原子的杂化轨道为sp2杂化；正确答案：NCH；sp2。②含有孤电子对N与Co通过配位键结合形成配位键后，形成4对共用电子对，1号、3号N原子形成3对共用电子对为普通的共价键；2号、4号N原子形成4对共用电子对，与Co原子通过配位键结合；正确答案：2，4。（3）通过题意可知，该离子中的配位体为CN-，形成配位键的原子为N；正确答案：CN-；N。（4）假设黑色球是钴原子，以顶点钴原子为研究对象，与之最近的钴原子位于面心，每个顶点8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，在该晶胞中与一个钴原子等距离且最近的钴原子的个数为3×8/2=12；与一个钴原子等距离且次近的氧原子有8个；钴离子与跟它次近邻的氧离子之间距离为晶胞体对角线的一半，距离为3r；钴的氧化物晶体中共含有钴原子8×1/8+6×1/2=4个，含有氧原子12×1/4+1=4，即晶胞中含有4个CoO，体积为4/3π×（a2+b2)×4，晶胞的边长为(2a+2b)，晶胞的体积为(2a+2b)3，钴的氧化物晶体中原子的空间利用率为[4/3π×（a2+b2)×4]/(2a+2b)3=2π/3×(a2+b2)/(a+b)3；正确答案：12；8；3r；(2π/3×(a2+b2)/(a+b)3。（5）CoO2重复结构单元中钴原子：氧原子数目之比用为1:2；有以下图像可知：A中钴原子：氧原子=1:（4×1/2）=1:2，符合；B中钴原子：氧原子=（1+4×1/4）:4=1:2，符合；C中钴原子：氧原子=（4×1/4）:（4×1/2）=1:2，符合；D中中钴原子：氧原子=1：（4×1/4）=1:1，不符合；正确选项D。35.[化学-选修3：物质结构与性质](15分)砷(As)可作为半导体村料锗(Ge)和硅的掺杂元素，这些材料广泛应用于发光二极管、红外线发射器等。回答下列问题：u(1)天然的SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，结晶形SiO2能自发的呈现规则多面体外形的性质被称为晶体的性，区分这两种形态的SiO2最可靠的方法足对固体进行实验。(2)基态砷原子的价层电子排布图为_____________，最高能层符号为，Ge、As、Se第一电离能从大到小的顺序为。(3)锗元素与碳元素类似，可形成锗烷(GenH2n+2)，但至今没有发现n大于5的锗烷，根据下表提供的数据分析其中的原因化学键C-CC-HGe-GeGe-H键能(kJ·mol-1)346411188288(4)GeCl4分子中的键角为，GeH4分子中Ge的轨道和H的轨道重叠形成σ键。(5)立方砷化镓的晶胞如下图所示，已知晶胞边长为565pm，则Ga-As键的键长为pm，(只列出算式即可)，Ga-As键中共用电子对偏向(填“Ga”或“As”)。35.(1)自范；X-射线衍射(各1分)(2)(2分)；N(1分)；AsSeGe(l分)(3)锗烷中“Ge-Ge”键和“Ge-H”键键能较小，易断裂，导致长链锗烷难以形成(2分)(4)109028'(1分)；sPs杂化(2分)；1s(1分)(5)×565(或其他合理答案)(2分)；As(l分)35．【物质结构与性质】(15分)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___________；1mol[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anm，则Fe3O4晶体的密度为________g·cm－3(阿伏加德罗常数用NA表示)。35.（15分）（1）原子光谱(1分)（2）3d9（1分）小于(1分)Mn2+、Fe2+的价电子排布式分别为3d5、3d6，Mn2+处于3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高，所以第三电离能Fe小于Mn。（2分）（3）sp3、sp（1分）8NA（1分）（4）①正四面体(2分)；②面心立方堆积(2分)；③电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移（2分）；（2分）35.【化学一选修3:物质结构与性质】(15分)利用周期表中同主族元素的相似性，可预测元素的性质。(1)P元素的基态原子有______个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4分子，N原子的杂化轨道类型是______，N-N键的键角为_____；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途为____________。(2)N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为___________。(3)立方氮化硼晶体的结构如图乙所示。该晶体中，B原子填充在N原子的______(填空间构型名称)空隙中，且占据此类空隙的比例为________(填百分数)。(4)N与As是同族元素，B与Ga是同族元素，立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，两种晶体中熔点较高的是________；立方砷化镓晶体的晶胞边长为apm，则其密度为____g·cm-3(用含a的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值)。35.【化学—选修3：物质结构与性质】（15分）(1)3（1分）sp3(1分)600(l分)制造火箭推进剂或炸药（2分）(2)NPAs(2分)(3)(正)四面体（2分）50%(2分)(4)氮化硼（2分）；（2分）35．【选修3——物质的结构与性质】钴及其化合物在生产中有重要作用，回答下列问题：(1)钴元素基态原子的电子排布式为_________________，未成对电子数为__________。(2)配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3是钴重要化合物①H2O的沸点___(填“高于”或“低于”)H2S，原因是_________________________________；H2O中O的杂化形式为_____。H2O是_____分子(填“极性”或“非极性”)。②[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3中的Co3+配位数为___。阳离子的立体构型是___________。[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3若其中有两个NH3分子被Cl取代，所形成的[Co(NH3)2(H2O)2]3+的几何异构体种数有(不考虑光学异构)___________种。(3)金属钴是由______键形成的晶体；CoO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Co2+和Fe2+的离子半径分别为74.5pm和78pm，则熔点CoO______FeO。(4)一氧化钴的晶胞如图，则在每个Co2+的周围与它最接近的且距离相等的Co2+共有_____个，若晶体中Co2+与O2-的最小距离为acm，则CoO的晶体密度为_______(用含NA和a的代数式表示。结果g/cm3，已知:M(Co)=59g/mol；M(O)=16g/mol，设阿佛加德罗常数为NA)。35．【答案】(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s23(2)①高于H2O分子间可形成氢键sp3极性②6八面体5(3)金属＞(4)12【解析】(1)钴元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；未成对电子数为3个；(2)①H2O的沸点高于H2S，原因是H2O分子间可形成氢键；H2O中O的杂化形式为sp3；水分子是极性分子；②在配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3中，Co3+配位数为6；其阳离子的立体构型是八面体；若[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3中有两个NH3分子被Cl取代，所形成的[Co(NH3)2(H2O)2]3+的几何异构体种数有五种，(3)金属钴是由金属键形成的晶体；CoO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，由于Co2+的离子半径74.5pm小于Fe2+的离子半径78pm，所以CoO的熔点高于FeO的；(5)由CoO的晶胞结构可知，每个Co2+的周围与它最接近的且距离相等的Co2+共有12个；若晶体中Co2+与O2-的最小距离为acm，即该晶胞的边长为2acm，其体积为8a3cm3，该晶胞含有4个CoO分子，其质量为g，则其密度为g/cm3；35.【化学一选修3：物质结构与性质】（15分）磷及其化合物是生活生产中重要的组成部分，以下是一些常见的磷的化合物：(1)基态磷原子的价层电子排布为，它与同周期相邻的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示）。(2)亚磷酸（H3PO3)是一种工业上常见的无机酸，其与过量NaOH溶液反应生成Na2HPO3，请画出亚磷酸的分子结构：。亚磷酸可用作还原剂将Cu2+还原为单质，其失去的电子将填充到Cu2+中的_轨道。(3)己知PBr5晶体中存在PBr，和Br-两种离子，则PBr，中心P原子杂化类型为_，该离子的几何构型为_。而PCl5晶体中存在PCl4和另一种阴离子，该阴离子配位数为6，请写出该离子的化学式：_。PBr5晶体中不能形成与PCl5晶体一样的阴离子的原因可能是：_。(4)铝和白磷在一定条件