2021版高考化学一轮复习课时分层提升练四十分子结构与性质含解析新人教版

-1-分子结构与性质1.(2019·开封模拟节选)第四周期有18种元素,其相关化合物在化工、医药、材料等领域均有着广泛的应用。请回答下列问题:(1)基态钙原子核外电子云形状为________,电子占据的最高能层符号是________。(2)五氧化二钒(V2O5)是硫酸工业中重要的催化剂,基态钒原子的价电子排布式为____________________。(3)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,其中“亚铁”是关键成分,K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2+的试剂,1molCN-中含π键的数目为________,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是______________________。(4)镓、锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序为____________________(用元素符号表示);其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂,其熔点为-49.5℃,沸点为83.1℃,则其晶体类型为________,中心原子的杂化类型为________;砷酸酸性弱于硒酸,从分子结构的角度解释原因______________________________。【解析】(1)基态钙原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,由于s、p两个能级的电子云形状分别为球形和哑铃形,所以基态钙原子核外电子云形状为球形和哑铃形;电子占据的最高能层是第四层,符号是N。(2)钒的原子序数为23,所以其基态的价电子排布式为3d34s2。(3)在CN-内部有一个σ,两个π键,所以1molCN-中含π键的数目为2NA;Fe2+的价电子排布式为3d6,Fe3+的价电子排布式为3d5,3d5是半充满状态,比较稳定,所以Fe2+易被氧化成Fe3+。(4)同周期主族元素的第一电离能从左到右是依次增大的,但其中ⅡA和ⅢA,以及ⅤA和ⅥA之间存在有全满和半满的情况,所以有反常现象,因此镓、锗、砷、硒的第一电离能由大到小的顺序为AsSeGeGa;四氯化锗的熔沸点都很低,所以其晶体为分子晶体;中心原子即Ge的杂化类型为sp3,可以和四个氯原子形成四个等价的共价键;砷酸的分子式为H3AsO4,而硒酸的分子式为H2SeO4,所以在分子结构上,砷酸分子中的非羟基氧原子数少于硒酸的,所以砷酸酸性弱于硒酸。答案:(1)球形和哑铃形N(2)3d34s2(3)2NAFe3+的3d5半满状态更稳定(4)AsSeGeGa分子晶体sp3硒酸中非羟基氧原子较多(或其他合理解释)-2-【加固训练】(2019·哈尔滨模拟)已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数ABCDEF。其中A原子核外有三个未成对电子;化合物B2E为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子;C元素是地壳中含量最高的金属元素;D单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的;F原子最外层电子数与B的相同,其余各层均充满电子。请根据以上信息,回答下列问题(答题时,A、B、C、D、E、F用所对应的元素符号表示):(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点________(填“高”或“低”),理由是__________。(3)A的氢化物分子中的中心原子采取________杂化,E的低价氧化物分子的空间构型是____________。(4)F的核外电子排布式是____________,F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为________,颜色为____________。(5)A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示(其中A显-3价),则其化学式为________(每个球均表示1个原子)。(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,则其化学式为____________,其晶体中所含的化学键类型为____________。【解析】根据题意,C元素是地壳中含量最高的金属元素,则C为铝元素;A原子核外有三个未成对电子,原子序数小于铝元素,其电子排布式为1s22s22p3,则A为氮元素;E原子核外的M层中只有两对成对电子,电子排布式为1s22s22p63s23p4,则E为硫元素;化合物B2E的晶体为离子晶体,B应为第ⅠA族元素,且原子序数在氮元素和铝元素之间,则B为钠元素;D单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的,D处于第三周期,故D为硅元素;F原子核外最外层电子数与B相同,其余各层均充满,且原子序数最大,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故F为铜元素。(1)在元素周期表中,同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小,据此可判断四种元素的第一电离能的顺序为:NaAlSiN;(2)因NaCl为离子晶体,而SiCl4为分子晶体,离子晶体的熔沸点远大于分子晶体的熔沸点,故NaCl晶体熔点高;-3-(3)A的氢化物为NH3,氮原子价层电子对数为3+=4,则氮原子采取sp3杂化;E的低价氧化物为SO2,硫原子孤电子对数为=1,价层电子对数为2+1=3,则为V形;(4)F为铜元素,其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,铜离子与氨气可以配位键形成配离子,其化学式为[Cu(NH3)4]2+;(5)F为Cu,A为N,且N为-3价,由晶胞结构图可知,氮原子在顶点,则氮原子数为8×=1,铜原子在棱心,则铜原子数为12×=3,所以化学式为Cu3N;(6)A、C形成的化合物为AlN,根据化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,可判断晶体类型为原子晶体,化学键类型为共价键。答案:(1)NaAlSiN(2)高NaCl为离子晶体,而SiCl4为分子晶体(3)sp3V形(4)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1[Cu(NH3)4]2+深蓝色(5)Cu3N(6)AlN共价键2.(2019·贵阳模拟)N与B、Al、Ga均可以形成晶体,回答下列问题。(1)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN。①基态B原子的电子排布式为________,B和N相比,电负性较大的是________,BN中B元素的化合价为________。②在BF3分子中,F—B—F的键角是________,B原子的杂化轨道类型为______________,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的立体构型为________。(2)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图所示,该晶体中Al的配位数是________。-4-(3)如图是氮化镓的晶胞模型:氮化镓中镓原子的杂化方式为______________________________________,氮原子的配位数为____________________________________________。【解析】(1)①B原子的原子序数为5,所以基态B原子的电子排布式为1s22s22p1;B和N都位于第二周期,同周期自左向右电负性逐渐增大,所以B和N相比,电负性较大的是N,B最外层有3个电子,所以化合价是+3。②依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数=(a-xb)=×(3-3×1)=0,所以BF3分子为平面三角形结构,F—B—F的键角是120°,杂化轨道类型为sp2;在B中中心原子的孤电子对数=(a-xb)=×(3+1-4×1)=0,所以B的结构为正四面体。(2)Al原子的配位数是指1个Al原子周围邻近的N原子个数,由图示可知,Al的配位数为4。(3)每个镓与4个N形成共价键,这四个N构成正四面体结构;每个N与4个Ga形成共价键,这四个Ga构成正四面体结构,所以氮化镓中镓原子的杂化方式为sp3杂化。氮原子的配位数为4。答案:(1)①1s22s22p1N+3②120°sp2正四面体形(2)4(3)sp34【加固训练】-5-(2019·西安模拟)ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA族元素的化合物在医药生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)基态氮原子的价电子排布图(或轨道表示式)是________________;基态砷原子的电子排布式为________________。(2)砷与同周期ⅦA族的溴的第一电离能相比,较大的是________。(3)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是__________________________________________________。(4)①肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。则N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。②Na3AsO4可作杀虫剂。AS的空间构型为________________,与其互为等电子体的一种分子为________________________。【解析】(1)氮原子的最外层有5个电子,其价电子排布图为。砷为33号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)同周期元素,从左到右第一电离能逐渐增大,溴的第一电离能大于砷。(3)AsH3与PH3均为分子晶体,分子间不存在氢键,AsH3的相对分子质量大于PH3的相对分子质量,AsH3分子间作用力大于PH3分子间作用力,故AsH3的沸点高于PH3的沸点。(4)①NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化,氨基(—NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化,N2H4的结构简式为H2N—NH2,相当于两个氨基相结合,所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。②根据价层电子对互斥理论知,As的空间构型为正四面体形,与其互为等电子体的分子有CCl4、SiCl4等。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3(2)溴(3)AsH3的相对分子质量大于PH3的相对分子质量,故AsH3分子间作用力大于PH3分子间作用力(4)①sp3②正四面体形CCl4(或其他合理答案)-6-3.(2019·遵义模拟)核安全与放射性污染防治已引起世界各国的广泛重视。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘-131和铯-137。碘-131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。(1)Cs(铯)的价电子排布式为6s1,与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表:元素代号XYZ第一电离能/(kJ·mol-1)520496419上述三种元素X、Y、Z的元素符号分别为________,基态Z原子的核外电子排布式为________,X形成的单质晶体中含有的化学键类型是________。(2)F与I同主族,BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子,二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别为________、________,BeF2分子的立体构型是________,H2O分子的立体构型是________。(3)与碘同主族的氯具有很强的活泼性,能形成大量的含氯化合物。BCl3分子中B-Cl键的键角为________。【解析】(1)由铯的最外层电子排布式为6s1,可知X、Y、Z为第ⅠA族,而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K,又由提供的X、Y的第一电离能的差值与Y、Z的第一电离能的差值相差不大可知,X、Y、Z不可能有H,而同主族元素随着电子层数的增加,第一电离能逐渐减小,故X、Y、Z分别为Li、Na、K;都是金属单质,微粒均以金属键结合;K的核电荷数为19,,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。(2)BeF2分子内中心原子为Be,其价电子数为2,F提供2个电子,所以Be原子的价层电子对数为=2,Be的杂化类型为sp杂化,为直线形分子;H2O分子的中心原子为O,其价电