高中全程复习方略·化学高考大题题型专项训练(四).doc

学无止境高考大题题型专项训练(四)物质结构与性质综合题1．臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO2－4和NO－3，NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)SO2－4中心原子轨道的杂化类型为________；NO－3的空间构型为________(用文字描述)。(2)Fe2＋基态核外电子排布式为______________________。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为______(填化学式)。(4)N2分子中σ键与π键的数目比n：n(π)＝________。(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。解析：(1)SO2－4中S原子的价层电子对数为4，所以采取sp3杂化。NO－3中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为3，即N采取sp2杂化，NO－3的空间构型为平面正三角形。(2)Fe的原子序数是26，Fe2＋核外有24个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3与NO－2均为3原子18价电子的粒子，故二者互为等电子体。(4)N2分子中含有1个σ键和2个π键。(5)注意[Fe(NO)(H2O)5]2＋中N原子与Fe2＋形成配位键即可。答案：(1)sp3平面(正)三角形(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NO－2：2(5)2．磷和钙都是促成骨骼和牙齿的钙化不可缺少的营养元素。学无止境回答下列问题：(1)基态Ca的核外电子排布式为____________，基态P的价电子排布图为____________。(2)元素的第一电离能：Ca________(填“＞”或“＜”)P。(3)白磷是磷的一种单质。已知白磷分子为正四面体形结构，则P的杂化方式为________；白磷在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。(4)下表是几种碳酸盐的热分解温度和阳离子半径：碳酸盐CaCO3SrCO3BaCO3热分解温度/℃90011721360阳离子半径/pm99112135根据上表数据分析碳酸钙分解温度最低的原因是_______________________________________________________________________________________________________。(5)常温下PCl5是一种白色晶体，晶体结构为氯化铯型，由A、B两种离子构成。已知A、B两种离子分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A、B两种离子的符号分别为________、________。(6)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值。已知金属钙的晶胞为面心立方(如图)晶胞，晶胞边长为dpm；又知钙的密度为ρg/cm3，则一个钙晶胞的质量为________(用d、ρ表示，下同)g，阿伏加德罗常数的值为______________(化成最简式)。解析：(1)基态Ca核外有20个电子，据核外电子排布规律可知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，基态P的价电子排布图为。(2)P的价电子排布式为3s23p3,3p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能大于Ca。(3)白磷分子为正四面体结构，每个P与周围3个P形成P—P键，且含有1对未成键的孤对电子，则P采取sp3杂化。白磷为正四面体结构，是非极性分子；CS2为直线形结构，是非极性分子，H2O是极性分子，根据“相似相溶原理”可知，白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度。(4)由表中数据可知，Ca2＋半径较小，故Ca2＋更易与O2－结合形成CaO，故CaCO3的分解温度较低。学无止境(5)PCl5的晶体结构为氯化铯型，由A、B两种离子构成。根据“等电子原理”可知，互为等电子体的分子(或离子)具有相同的原子数和价电子总数，A、B离子分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A为PCl＋4，B为PCl－6。(6)金属钙是面心立方晶胞结构，每个晶胞中含有Ca的数目为8×18＋6×12＝4个；晶胞的边长为dpm＝d×10－10cm，则晶胞的体积为(d×10－10cm)3＝d3×10－30cm3，又知钙的密度为ρg·cm－3，故每个晶胞的质量为d3×10－30cm3×ρg·cm－3＝d3ρ×10－30g。每个晶胞含有4个钙原子，则有4×40NAg＝d3ρ×10－30g，则有NA＝1.60×1032d3·ρ。答案：(1)1s22s22p63s23p64s2(2)＜(3)sp3大于(4)钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易，所以碳酸钙分解温度低(5)PCl＋4PCl－6(6)d3·ρ·10－301.60×1032d3·ρ3．第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。(1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态Cr原子中，电子占据最高能层的符号为________，该能层上具有的原子轨道数为________，电子数为________。(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律？________(填“是”或“否”)，原因是_____________________(如果前一问填“是”，此问可以不答)。(3)镓与第ⅤA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶胞结构如图所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶体中，每个Ga原子与________个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为________。(4)与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子的杂化类型为________；一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是________，理由是____________________。学无止境(5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为________；设晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为________g·cm－3。(用含a和NA的式子表示)解析：(5)Fe：8×18＋6×12＝4，N：1，所以氮化铁的化学式是Fe4N。a3·ρ·NA＝M(Fe4N)，ρ＝238a3·NAg·cm－3。答案：(1)N161(2)否30Zn的4s能级处于全满状态，较稳定(3)4正四面体(4)sp3NH3因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化(5)Fe4N238/(a3NA)4．黑火药是我国古代的四大发明之一。黑火药爆炸时发生的反应为2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑。回答下列问题：(1)基态钾原子的核外电子排布式为____________，第一电离能：K________(填“＞”或“＜”)Na。(2)固态硫易溶于CS2，熔点为112℃，沸点为444.8℃。其分子结构为，S8中硫原子的杂化轨道类型是________，S8分子中至多有________个硫原子处于同一平面。(3)N2分子中σ键与π键的个数比为________，N2的沸点比CO的沸点________(填“高”或“低”)。(4)K2S的晶胞结构如图所示。其中K＋的配位数为________，S2－的配位数为________；若晶胞中距离最近的两个S2－核间距为acm，则K2S晶体的密度为________________g·cm－3(列出计算式，不必计算出结果)。解析：(1)基态钾原子核外有19个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。同主族元素的第一电离能随电子层数的学无止境增多而逐渐减小，故K的第一电离能小于Na。(2)由S8分子结构可知，每个硫原子形成2个S—S键，且含有2对孤对电子，则硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化，S8分子中至多有4个硫原子处于同一平面。(3)N2分子的结构式为N≡N，每个分子中含有1个σ键和2个π键，故σ键和π键的个数比为：2。N2和CO都形成分子晶体，其熔、沸点主要受分子间作用力影响，在相对分子质量相同的情况下，分子的极性对其熔、沸点产生影响，CO分子的极性使其分子间作用力略大，故N2的沸点低于CO。(4)K2S晶胞中，每个K＋周围等距离且最近的S2－有4个，则K＋的配位数为4。每个S2－周围等距离且最近的K＋有8个，则S2－的配位数为8。晶胞中距离最近的两个S2－核间距为acm，为每个面对角线距离的12，则晶胞的棱长为2acm，故K2S晶体的密度为ρ＝4×110NA·2a3[或4×1106.02×1023·2a3]g/cm3。答案：(1)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1＜(2)sp34：2低(4)484×110NA·2a3[或4×1106.02×1023·2a3]5．2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献。这种模型可以用量子化学计算小区间内(如生物固氮时固氮酶中)的化学反应。(1)固氮酶有铁蛋白和钼铁蛋白两种，它们不仅能够催化N2还原成NH3，还能将环境底物乙炔(HC≡CH)催化还原成乙烯。①乙炔是________(填“非极性”或“极性”)分子。②碳负离子CH－3的立体构型为________。③根据等电子原理，NO＋的电子式为________。(2)钒可用于合成电池电极，也可用于人工合成二价的钒固氮酶(结构如图a)。①V2＋基态时核外电子排布式为________________。②钒固氮酶中钒的配位原子有________(填元素符号)。学无止境(3)烟酰胺(结构如图b)可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有________，1mol该分子中含σ键的数目为________。(4)12g石墨烯(结构如图c)中含有的正六边形数目约为________；请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构，并说明理由：___________________________________________________。解析：(1)①乙炔的结构简式为CH≡CH，为四原子直线对称结构，为非极性分子。②CH－3的价层电子对数为3＋12×(4＋1－3×1)＝4，故CH－3的立体构型为三角锥形。③NO＋与N2为等电子体，故电子式为。(2)②根据图a可知V的配位原子为N和S。(3)根据图b可知－N＝为sp2杂化，为sp3杂化(4)石墨烯中形成大π键成正六边形结构，而Si的原子半径较大，难形成π键，故不易形成类似石墨烯的结构。答案：(1)①非极性②三角锥形③(2)①1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)②S、N(3)sp2、sp315NA(4)0.5NA不容易，硅原子半径大，3p轨道不易形成π键6．有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E原子最外层有1个单电子，其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期，价电子数为2。则：(1)B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是________________________________________________________________________。(2)A、B、C三种元素的氢化物稳定性由强到弱的顺序为________(用化学式表示)。(3)A的最简单氢化物分子的立体构型为________，其中A原子的杂化类型是________杂化。(4)A的单质中σ键的个数为____________，π键的个数为____________。(5)写出基态E原子的价电子排布式：________________________________________