考点94-原子结构与性质-2020年高考化学必刷题(解析版)

考点94原子结构与性质1．钛呈银白色，因它坚硬、强度大、耐热、密度小，被称为高技术金属。目前生产钛采用氯化法，即将金红石或钛铁矿与焦炭混合，通入氯气并加热制得TiCl4：2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO；TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO。将TiCl4蒸馏并提纯，在氩气保护下与镁共热得到钛：TiCl4+2MgTi+2MgCl2，MgCl2和过量Mg用稀盐酸溶解后得海绵状钛，再在真空熔化铸成钛锭。请回答下列问题：（1）基态钛原子的价电子排布式为_______________________________。（2）与CO互为等电子体的离子为_____（填化学式）。（3）在CH2Cl2、C6H6、CO2、C2H4中，碳原子采取sp杂化的分子有__________。（4）TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟。则TiCl4属于______(填“原子”、“分子”或“离子”)晶体。（5）与钛同周期的另一种元素钴(Co)可形成分子式均为Co(NH3)5BrSO4的两种配合物，其中一种化学式为[Co(NH3)5Br]SO4，往其溶液中加BaCl2溶液时，现象是_____________；往另一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为__________。（6）在自然界中TiO2有金红石、板钛矿、锐钛矿三种晶型，其中金红石的晶胞如右图所示，则其中Ti4+的配位数为__________。【答案】3d24s2CN-（或NO+、C22-）CO2分子产生白色沉淀[Co(NH3)5SO4]Br62．东晋《华阳国志•南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：（1）镍元素基态原子的电子排布式为_________，3d能级上的未成对的电子数为______。（2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_____。②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为______，提供孤电子对的成键原子是_____。③氨的沸点_____（填“高于”或“低于”）膦（PH3），原因是______；氨是_____分子（填“极性”或“非极性”），中心原子的轨道杂化类型为_______。（3）单质铜及镍都是由______键形成的晶体：元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu=1959kJ/mol，INi=1753kJ/mol，ICuINi的原因是______。（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_____。②若合金的密度为dg/cm3，晶胞参数a=________nm。【答案】1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s22正四面体配位键N高于NH3分子间可形成氢键极性sp3金属金属铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子3:1×1073．砷化镓是继硅之后研究最深入、应用最广泛的半导体材料。回答下列问题：(1)Ga基态原子核外电子排布式为____，As基态原子核外有_________个未成对电子。(2)Ga、As、Se的第一电离能中大到小的顺序是__________，Ga、As、Se的电负性由大到小的顺序是____。(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_____。镓的卤化物GaCl3GaBr3GaI3熔点/℃77.75122.3211.5沸点/℃201.2279346GaF3的熔点超过1000℃，可能的原因是_____________。(4)二水合草酸镓的结构如图1所示，其中镓原子的配位数为_____，草酸根中碳原子的杂化轨道类型为____。(5)砷化镓的立方晶胞结构如图2所示，晶胞参数为a=0.565nm，砷化镓晶体的密度为_____g/cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。【答案】[Ar]3d104s24p1（或1s22s22p63s23p63d104s24p1）3AsSeGaSeAsGaGaCl3、GaBr3、GaI3均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强GaF3是离子晶体4sp2cm）3=g/cm3，故答案为：。学.科.网4．含卤族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。如：2molSb(CH3)3、2molSb(CH3)2Br和2molSb(CH3)Br2进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物：[Sb2(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]，已知Sb与N同主族。请回答：（1）中，H、C、Br的电负性由小到大的顺序为_____，溴原子的价电子排布式为_____。（2）[Sb2(CH3)5]+的结构式为，Sb原子的杂化轨道类型为_____。写出一种与CH3-互为等电子体的分子_____。（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为_____。（4）一定条件下SbCl3与GaCl3以物质的量之比为l：l混合得到一种固态离子化合物，其结构组成可能为：(a)[GaCl2+][SbCl4-]或(b)[SbCl2+][GaCl4-]，该离子化合物最可能的结构组成为_____(填“a”或“b”)，理由是_____。（5）固态PCl5结构中存在PCl4＋和PCl6-两种离子，其晶胞如图所示。已知晶胞的边长为apm，阿伏加德罗常数值用NA表示。则PCl4＋和PCl6-之间的最短距离为_____pm，固态PCl5的密度为_____g•cm-3。【答案】HCBr4s24p5sp3杂化NH3V形bGaCl3分子中，Ga原子周围价层电子对数为3，是电子对的接受体，更容易与Cl—上的孤电子对结合，形成配位键，构成[GaCl4-]离子，因此可能结构应是[SbCl2+][GaCl4-]a【解析】（1）元素的非金属性越强，电负性数值越大，H、C、Br的电负性由大到小的顺序为BrCH；溴5．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a和b是组成物质种类最多的元素，c是地壳中含量最多的元素，d与b同族，e2+离子的3d轨道中有9个电子。回答下列问题：（1）c、d两种元素形成的化合物统称硅石，可通过______________方法区分其结晶形和无定形的两种存在形态，c的电子排布图为_______________________。（2）A和B是生活中两种常见的有机物，A能与CaCO3反应，可用于厨房除水垢；B分子中的碳原子数目与A中相同，可发生银镜反应。A中存在化学键的类型是______；A．离子键B．极性键C．非极性键D．σ键E.π键B分子官能团中碳原子的轨道杂化类型是____。（3）用“”或“”填空：第一电离能熔点b___ddc2晶体___d晶体（4）c与e两种元素可形成一种半导体材料，化学式为e2c，在其立方晶胞内部有四个c原子，其余c原子位于面心和顶点，则该晶胞中有____个e原子，e元素位于元素周期表的_______区。（5）向e2+硫酸盐的水溶液中加入过量的氨水，可得到深蓝色透明溶液，加入乙醇可析出深蓝色晶体，请书写析出晶体的离子方程式___________________。（6）e单质为面心立方晶体，其原子半径为rcm，其晶胞棱长为anm，则e单质的密度为__________g·cm-3，其空间利用率的计算式为_______________________。【答案】X-射线衍射实验BCDEsp216ds[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O＝[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓p=×100%6．(1)写出镍原子的电子排布式_____________。(2)丙酮()分子中2号碳原子的杂化方式为__________；与CS2互为等电子体的阴离子是__________(写一种)。(3)含0.1mol[Cr(H2O)Cl]Cl2·H2O的水溶液与足量硝酸银溶液反应生成_______molAgCl沉淀。(4)H2O分子的键角比H2S分子的键角大，原因是_______。(5)N,P属于同族元素，但是它们的简单氢化物NH3,PH3在水中溶解度差异很大，其原因是_________(6)由铜与氯形成的一种化合物的晶胞结构如图所示(黑点代表铜原子)。①该晶体的化学式为_______。②将晶胞内的4个黑点相互连接所形成的立体构型是_______。③晶体中与一个氯原子距离最近的氯原子有_______个。④已知该晶体的密度为ρg.cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体中铜原子和氯原子之间的最短距离为_______pm(列出计算式即可)。【答案】1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2sp2杂化SCN－（或OCN－、CNO－、N3-等）0.2氧的原子半径比硫小，电负性比硫大，水分子中成键电子对更靠近中心原子，相互排斥作用大，键角大NH3分子能和水分子之间形成氢键CuCl正四面体形12面心的Cl原子间的距离应为a，由余弦定理，cosθ＝解得x＝a，由于a＝cm，所以x＝pm。7．[选修3：物质结构与性质]东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：(1)镍元素基态原子的电子排布式为______3d能级上的未成对电子数为_______。(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。氨的沸点______(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_________________氨是______分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为______。(3)单质铜及镍都是由______键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1958kJ·mol–1、INi＝1753kJ·mol－1，ICuINi的原因是_______________________________。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。【答案】1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)2高于氨气分子间可形成氢键极性sp3金属铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子3∶1充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子；（4）①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×1/2=3，镍原子的个数为8×1/8=1，则铜和镍的数量比为3:1；故答案为：3:1。8．磷的单质和化合物在科研与生产中有许多重要用途。请回答下列问题：（1）白磷是磷的一种单质，其分子结构如图所示，则一个分子中有____对成键电子对和____对孤电子对。（2）N和P都有+5价，PCl5能形成离子型晶体，晶格中含有[PCl4]+和[PCl6]－，则[PCl4]+空间构型为_______。但NCl5不存在，其原因是________________________；（3）电负性比较：P_____S（填“”“=”“”）；而P的第一电离能比S大的原因是______。（4）复杂磷酸盐有直链多磷酸盐（如图b）和环状偏磷酸盐（如图c）。其酸根阴离子都是由磷氧四面体（图a）通过共用氧原子连接而成。直链多磷酸盐的酸根离子（图b）中，磷原子和氧原子的原子个数比为n：_______；含3个磷原子的环状偏磷酸盐的酸根离子（图c）的化学式为________。[来源:学|科|网]（5）磷化镓(GaP)材料是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。GaP的晶体结构是闪锌矿型结构(如图所示)，晶胞参数apm。[来源:Zxxk.Com]①与Ga紧邻的P个数为________。②GaP晶体的密度为（列出计算式）______g·cm－3（NA为阿伏加德罗常数）。【答案】64正四面体形N原子最外层没有d轨道P原子的3p3为半充满状态，较稳定3n＋1P3O93－49．锗(Ge)是典型的半