选修3练习卷第十七周中心发言Word文件下载.docx
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【解析】
(1)考查元素周期表的位置、能级,Cu位于第四周期IB族,基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1,s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,d能级有5个原子轨道,因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个;
(2)考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键,①根据乙二胺的结构简式,C有4个σ键,无孤电子对数,因此C的杂化类型为sp3,N有3个σ键,1个孤电子对数,N的杂化类型为sp3;
②根据等电子体的定义,与SO42-等电子体的分子是CCl4、CBr4、SiCl4、SiF4、Cl2O3等;
③乙二胺中N有孤电子对,Cu2+提供空轨道,根据信息每个Cu2+可与两个乙二胺分子形成四配位离子,结构式为
;
(3)考查晶体熔沸点高低的判断,两者属于离子晶体,判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考,因此有因为氧离子半径小于硫离子半径,所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能,熔点也高于硫化亚铜;
(4)考查晶胞的计算,①根据图i,Cu位于顶点和棱上,Ba、Y位于内部,根据图ii,O位于棱上,共有14个,根据均摊法,求出化学式为YBa2Cu3O7;
晶胞的质量为
,晶胞的体积为(a×
10-10×
a×
b×
10-10)cm3,根据密度的定义,晶胞的密度为
g/cm3。
点睛:
本题难度是(4),关键是O原子位置的确定,观看图ii,会发现氧原子位于棱上,共有28个氧原子,然后用均摊法,求出化学式,晶胞密度的计算中晶胞质量的计算是难点,可以认为此晶胞中有1个YBa2Cu3O7,则晶胞质量为
,最后根据密度的定义求出密度。
3.第四周期的元素,如:
钛(22Ti)、铁(26Fe)、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为___________,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有______种。
(2)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,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______________。
(3)SCN-离子可用于Fe3+的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)。
①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒_________________(分子或离子);
②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为___________;
③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是________________________。
(4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为____________,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,写出该反应方程式__________________________。
SnCl4分子的空间构型为______________。
(5)
高子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。
该物质的电子式___________。
一个晶胞含有的π键平均有___________个。
(6)硒化锌的晶胞结构如图所示,图中X和Y点所堆积的原子均为___________(填元素符号);
该晶胞中硒原子所处空隙类型为___________(填“立方体”、“正四面体”或正八面体”),该种空隙的填充率为___________;
若该晶胞密度为pg•cm-3,硒化锌的摩尔质量为Mg•mol-1。
用NA代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为___________nm。
【答案】球形2Fe3+的3d5半满状态更稳定N2O(或CO2、CS2、OCN-)2∶3异硫氰酸分子间含有氢键sp3杂化2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑正四面体形
8Zn正四面体50%×
107
(1)基态Ti原子的价层电子排布式为:
3d24s2,最高能层为第四能层,s电子云轮廓形状为球形;
与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有Cr3d54s1,Cu3d104s1,共两种;
(2)从结构角度来看,Fe2+的价电子排布式是:
3d6,再失一个电子就是3d5半充满稳定结构,故易被氧化成Fe3+;
(3)①与SCN-互为等电子体的一种微粒是:
N2O(或CO2、CS2、OCN-);
②硫氰酸(H-S-C≡N)中π键和σ键的个数之比为2∶3;
③异硫氰酸分子间可以形成氢键,故其沸点比硫氰酸沸点高;
(4)雌黄分子式为As2S3,As有四对价层电子对,As原子的杂化方式为sp3杂化;
雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,故其反应方程式为:
2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑;
SnCl4分子的空间构型为正四面体;
(5)CaC2为离子化合物,电子式为:
一个晶胞含有4个Ca2+,4个C22-,一个C22-中有两个π键,一个晶胞含有的π键平均有8个;
(6)硒化锌的晶胞结构中X和Y点所堆积的原子均为Zn,该晶胞中四个硒原子所处晶胞体对角线四分之一处,空隙类型为正四面体,但只占据了其中4个位置,故该种空隙的填充率为50%;
用NA代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为×
107nm。
4.C、N
和Si
能形成多种高硬度材料,如Si3N4,C3N4、SiC。
(1)Si3N4和C3N4中硬度较高的是_________,理由是____________________。
(2)
C和N能合成三聚氰胺(如图所示),其中N原子的杂化方式为________________。
(3)
C
和N
还能形成一种五元环状有机物咪唑(im),其结构为
。
化合物[Co(im)6]SiF6的结构示意图如图所示:
①基态Co
原子的次外层电子排布式为___________。
N
与Co2+之间的化学键类型是_________________,判断的理由是__________________。
②阴离子[SiF6]2-中心原子Si
的价层电子对数为___________________。
阳离子[Co(im)6]2+和[SiF6]2-之间除了阴阳离子间的静电作用力,还存在氢键作用,画出该氢键的表示式_______。
(例如,水中氢键的表示式为:
)。
(4)β-SiC
为立方晶系晶体,晶胞参数为a,已知Si
原子半径为rSi,C原子半径为rC,该晶胞中原子的分数坐标为:
C:
(0,0,0);
(1/2,1/2,0);
(1/2,0,1/2);
(0,1/2,1/2);
……
Si:
(1/4,1/4,1/4);
(1/4,3/4,3/4);
(3/4,1/4,3/4);
(3/4,3/4,1/4)。
则β-SiC
立方晶胞中含有____个Si
原子、___个C
原子;
该晶跑中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________(列出计算式即可)。
【答案】C3N4两者同为原子晶体,C的原子半径小于Si,与Si-N相比,C-N的键长短,键能大sp2sp33s23p63d7配位键N
原子有孤电子对,Co2+有空轨道6
44[16π(r3c+r3si)/(3a3)]×
100%
(1)Si3N4和C3N4均为原子晶体,其中C原子半径小于Si原子,Si3N4中的共价键的键长大于C3N4的键长,硬度较高的是C3N4,故答案为:
C3N4;
两者同为原子晶体,C的原子半径小于Si,与Si-N相比,C-N的键长短,键能大;
(2)根据三聚氰胺的结构可知,分子中N原子有2种,其中一种连接3个原子,含有一个孤电子对,采用sp3杂化,另一种连接2个原子,含有一个孤电子对,采用sp2杂化,故答案为:
sp2、sp3;
(3)①Co为27号元素,基态Co
原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,次外层电子排布式为3s23p63d7;
原子有孤电子对,Co2+有空轨道N
与Co2+之间的化学键为配位键,故答案为:
3s23p63d7;
配位键;
原子有孤电子对,Co2+有空轨道;
的价层电子对数为6。
阳离子[Co(im)6]2+和[SiF6]2-之间除了阴阳离子间的静电作用力,F的非金属性很强,能够与
中N原子上的氢原子形成氢键,可以表示为
,故答案为:
6;
(4)根据晶胞中原子的分数坐标可知,C原子位于立方体的顶点和面心,Si原子位于立方体内,且与周围的碳原子构成正四面体结构,β-SiC
立方晶胞中含有的Si
原子为4个,含有的C
原子数=8×
+6×
=4;
晶胞的体积V1=a3;
晶胞中碳原子和硅原子的总体积V2=π(r3c+r3si)×
4=π(r3c+r3si),晶跑中原子的体积占晶胞体积的百分率=×
100%=×
100%,故答案为:
4;
×
100%。
本题考查了物质结构与性质。
本题的易错点为
(2)中N原子的杂化类型的判断,要注意分子中有2种N原子;
本题的难点为(4)的计算,首先需要能够根据原子的坐标画出晶胞结构,在根据晶胞结构计算。
5.贵州的矿产资源丰富,在全国占优势地位的有铝、磷、煤、锰、重晶石、黄金、铅锌、锑等众多品种。
(1)金元素属于铜族元素,原子结构与铜相似,在元素周期表中位于第六周期,基态金原子的外围电子排布图为__________;
Cu2+能与多种离子或分子形成稳定性不同的配合物。
经X射线衍射测得配合物酞菁铜的晶体结构,其局部结构如图所示:
①酞菁铜结构中非金属元素电负性由大到小的顺序为__________;
②酞菁铜结构中N原子的轨道杂化类型为__________。
酞菁铜结构中不存在的化学键类型为__________
A.配位键B.金属键C.σ键D.π键
(2)煤通过干馏、气化、液化可获得清洁燃料和多种化工原料,氨是其中之一。
NH3的VSEPR模型为__________。
(3)锰、铁两元素中第三电离能较大的是__________(填元素符号),原因是___________。
(4)碲化锌(ZnTe)具有宽禁带的特性,常用于制作半导体材料,碲化锌晶体有立方和六方两种晶型,其立方晶胞结构如下图所示。
①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。
已知a、b、c的原子坐标参数分别为(0,0,0)、(,0,)、(,,)。
则d的原子坐标参数为__________。
②若两个距离最近的Te原子间距离为apm,则晶体密度为__________g/cm3(列式即可)。
【答案】
N>
C>
Hsp2;
sp3B四面体MnMn失去的是半充满的3d5电子,而Fe失去的是3d6电子,
所以Mn的第三电离能大
或
(1)金元素属于铜族元素,原子结构与铜相似,在元素周期表中位于第六周期。
铜是3d104s1,基态金原子应是5d106s1,故其的外围电子排布图为
①酞菁铜结构中非金属元素有C、N、H,电负性由大到小的顺序为N>
H;
②酞菁铜结构中N原子有两种,一种有3对价层电子对,另一种有4对价层电子对,故其轨道杂化类型为sp2;
sp3;
酞菁铜结构中有配位键、σ键、π键,没有金属键,故选B;
(2)NH3的VSEPR模型为四面体;
(3)锰、铁两元素中第三电离能是在Mn2+、Fe2+的基础上再失一个电子消耗的能量,Mn2+的外围电子排布式为:
3d5,Fe2+的外围电子排布式为:
3d6,Mn2+为半充满,更稳定故其第三电离能较大;
(4)①碲化锌立方晶胞结构和金刚石的晶胞类似,d原子均位于体对角线的四分之一处,c的原子坐标参数为(,,),在晶胞左下角,d则在右下角位置,故其坐标为
②两个距离最近的Te原子间距离为晶胞面对角线的一半,是apm,故晶胞边长为:
pm,一个晶胞中有4个Te,4个Zn,故晶胞密度为:
g/cm3。
6.铁、铜的单质及它们的化合物与我们的生产、生活紧密相关。
(1)Cu
处于周期表中______区,其最高能层的符号为______,基态铜原子的价电子排布式为________。
(2)向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水,首先形成蓝色沉淀,继续滴加氨水。
沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,向深蓝色溶液中加入乙醇,析出深蓝色晶体。
①写出沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液的离子方程式:
________。
②为什么加入乙醇,能够析出深蓝色晶体?
________________
③为什么NH3
常在配合物中作配体,而NH4+却不能作配体?
_______。
(3)Fe3+可以与SCN-、CN-、H2NCONH2(尿素)等多种配体形成很多的配合物。
①请写出一种与SCN-互为等电子体的分子:
②CN-的电子式为________。
③H2NCONH2(尿素)中N、C
原子的杂化方式分别为_______、_______,组成尿素的4种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
(4)某FeN,的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。
FexNy
转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。
【答案】dsN3d104s1Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-乙醇的极性小于水,在溶液中加入乙醇能够减小溶剂的极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度NH3中N
原子能够提供孤电子对,而NH4+中N
原子价电子层无孤电子对CO2(或CS2、N2O、BeCl2)
sp3sp2N>
O>
HFe3CuN
【解析】考查物质结构与性质的运用,
(1)Cu的价电子排布式为3d104s1,位于第四周期IB族,属于ds区;
最高能层符号为N;
Cu属于副族元素,价电子包括最外层电子,以及次外层的d能级,即基态铜原子的价电子排布式为3d104s1;
(2)①发生的反应是CuSO4+2NH3·
H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+,继续加入NH3·
H2O,发生Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2,即深蓝色透明溶液为[Cu(NH3)4](OH)2,其离子方程式为Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-;
②乙醇的极性小于水,在溶液中加入乙醇能够减小溶剂的极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度;
③形成配位键,一方提供孤电子对,一方提供空轨道,NH3中N
原子价电子层无孤电子对;
(3)①根据等电子体的定义,与SCN-互为等电子体的分子是CO2(或CS2、N2O、BeCl2);
②CN-中C和N之间共用三键―即CN-的电子式为
③尿素的结构简式为
,C的杂化类型为sp2,N的杂化类型为sp3;
同周期从左向右第一电离能增大,但IIA>
IIIA,VA>
VIA,因此第一电离能大小顺序是N>
(4)能量越低,物质越稳定,即铜替代a位置Fe,即Cu的个数为8×
1/8=1,Fe位于面心,个数为6×
1/2=3,N位于体心,化学式为Fe3CuN。
本题的难点是等电子体的判断,一般判断等电子体,从同主族、同周期中寻找,然后用添加电子或去掉电子的方法进行补充,如本题找出与SCN-互为等电子体的分子,S和O属于同主族,用O替代S,SCN-显-1价,让N得到一个电子,变为O,得出CO2,按照此方法还可以得到CS2、N2O、BeCl2。
7.【化学——选修3:
物质结构与性质】2017年4月26日,海军成立68周年时,我国第一艘国产航母成功下水。
建造航母需要大量的新型材料。
航母的龙骨要耐冲击,航母的甲板要耐高温,航母的外壳要耐腐蚀。
(1)镍铬钢抗腐蚀性能强,Ni2+最高能级电子的运动状态有_________种,铬元素在周期表中_____区。
(2)航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷(结构如图所示),其中C原子杂化方式为__________杂化。
(3)海洋是元素的摇篮,海水中含有大量卤族元素。
①根据下表数据判断:
最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是____________(填元素符号)
氟
氯
溴
碘
第一电离能(kJ/mol)
1681
1251
1140
1008
②根据价层电子对互斥理论,预测ClO3-的空间构型为__________形,写出一个C1O3-的等电子体的化学符号__________________。
③已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6(
)和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸。
请比较二者酸性强弱:
H5IO6_________HIO4(填“>
”“<
”或“=”)
(4)海底金属软泥是在洋海底覆盖着的一层红棕色沉积物,蕴藏着大量的资源,含有硅、氧化铁、锰、锌等。
Zn2+与S2-形成的一种晶体结构如图所示(黑球表示Zn2+,白球表示S2-)。
则该晶体中与Zn2+等距且最近的S2-形成的立体图形为______________________。
已知该晶体的密度为ρg·
cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,该晶体中Zn2+和S2-原子之间的最短距离为体对角线的1/4,则该晶体中S2-和Zn2+之间的最短距离为_________pm。
(写出计算式即可)
【答案】8dsp3I三角锥SO32-<
正四面体形×
1010(或×
1010)
【解析】Ni原子核电荷数为28,基态原子电子排布为[Ar]3d84s2,Ni2+电子排布为[Ar]3d8,最高能级电子的运动状态有8种,铬元素在周期表中d区;
正确答案:
8;
d。
(2)根据该材料聚硅氧烷的结构可知,碳原子形成的杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键数,对于-CH3、-CH2CH3和–CF3基团来说,碳原子形成的杂化轨道数=0+4=4,C原子均属于sp3;
sp3。
(3)①卤族元素包含:
F、Cl、Br、I、At元素,元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I元素,则碘元素易失电子生成简单阳离子;
正确答案:
I。
②ClO3-的成键电子对数为3,孤电子对数为1,由m+n=4,为空间四面体模型,而该分子中含有一对孤电子对,则变为三角锥型;
与C1O3-的等电子体的化学符号SO32-;
三角锥;
SO32-。
③H5IO6
中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子1个,
为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子3个,所以酸性:
H5IO6<
HIO4;
<
(4)根据晶胞可知,则该晶体中与Zn2+等距且最近的S2-形成的立体图形为正四面体形;
该晶体中含有Zn2+个数为4,S2-个数为8×
=4,即该晶胞中有4个ZnS;
设晶胞的棱长为xcm,则晶胞的体积为x3=,体对角线长度为xcm,由于该晶体中Zn2+和S2-原子之间的最短距离为体对角线的1/4,所以该晶体中S2-和Zn2+之间的最短距离为=×
=×
1010pm;
×
1010)。
明确晶胞中每个原子被几个晶胞占有是解本题关键;
利用均摊法计算晶胞中原子个数,正方体中,顶点上的原子被8个晶胞占有,面上的原子被2个晶胞占有,棱上的原子被4个晶胞占有,占有a图中顶点上的原子被6个晶胞占有,据此分析答题。
8.英国曼彻斯特大学科学家安德烈·
海姆和康斯坦丁。
诺沃肖洛夫。
共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获诺贝尔奖。
制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。
石墨烯的球棍模型示意图如下:
(1)下列有关石墨烯说法正确的是_________。
A.键长:
石量烯>
金刚石
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含σ键数为NA
D.从石墨剥离得
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