届二轮复习 物质结构与性质 专题卷全国通用 4.docx
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届二轮复习物质结构与性质专题卷全国通用4
物质结构与性质
1.常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。
(1)铜原子在基态时的价电子排布式为______________。
金属铜的结构形式为面心立方最密堆积,晶胞中每个铜原子周围最近的铜原子有________个。
(2)砷、硒是第四周期的相邻元素,已知砷的第一电离能大于硒。
请从原子结构的角度加以解释________________________________________________________________________。
(3)GaCl3和AsF3的立体构型分别是____________,____________。
(4)硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+,在水中易结合一个OH-生成[B(OH)4]-,而体现弱酸性。
①[B(OH)4]-中B原子的杂化类型为______________;
②[B(OH)4]-的结构式为________________。
(5)金刚石的晶胞如图,若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子,便得到晶体硅;若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子,且碳、硅原子交替,即得到碳化硅晶体(金刚砂)。
①金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是________________(用化学式表示);
②立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm(1pm=10-12m)。
立方氮化硼的密度是________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)。
答案
(1)3d104s1 12
(2)砷的4p轨道上的电子处于半充满状态,比较稳定,气态原子失去一个电子需要的能量比较大
(3)平面三角形 三角锥形
(4)①sp3 ②
(5)①C>SiC>Si ②
解析
(1)铜的核电荷数为29,根据构型原理,其核外电子排布为[Ar]3d104s1,故价电子排布为3d104s1。
(2)砷的4p轨道上的电子处于半充满状态,比较稳定,气态原子失去一个电子需要的能量比较大,所以砷的第一电离能大于硒。
(3)GaCl3和AsF3的中心原子价层电子对数分别是3、3+(5-1×3)/2=4,所以立体构型分别是平面三角形和三角锥形。
(4)①[B(OH)4]-中B原子的价层电子对数是4,杂化类型为sp3;②硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+,在水中易结合一个OH-生成[B(OH)4]-,而体现弱酸性,这说明[B(OH)4]-中含有配位键,则结构式为。
(5)①金刚石、晶体硅、碳化硅都是原子晶体,半径越小,熔点越高,即熔点由高到低的顺序为C>SiC>Si;②根据分摊原则,立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,晶胞中共有8个原子,N和B各占4个,因此如果晶胞边长为361.5pm,则立方氮化硼的密度是g·cm-3。
2.Ⅰ.下列叙述正确的有________。
A.某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,则其最高正价为+7
B.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能
C.高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性与氧化性
D.邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点
Ⅱ.第ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。
回答下列问题:
(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。
该单质的晶体类型为________,原子间存在的共价键类型有________,碳原子的杂化轨道类型为________。
(2)SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为________,分子的立体构型为________,属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图(b)所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是________________________________
________________________________________________________________________。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:
依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性________、共价性________。
(填“增强”“不变”“减弱”)
(4)碳的另一种单质C60可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图(c)所示,K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为________;其晶胞参数为1.4nm,晶体密度为________g·cm-3。
答案 Ⅰ.AD
Ⅱ.
(1)混合型晶体 σ键、π键 sp2
(2)4 正四面体 非极性 (3)①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 ②减弱 增强 (4)K3C60 2.0
解析 Ⅰ.A项,某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,此元素是Br,位于ⅦA族,最高正价为+7价,正确;B项,金属钠比镁活泼,容易失去电子,因此钠的第一电离能小于Mg的第一电离能,Na最外层只有一个电子,再失去一个电子,出现能层的变化,需要的能量增大,Mg最外层有2个电子,因此Na的第二电离能大于Mg的第二电离能,错误;C项,HClO4可以写成(HO)ClO3,HClO写成(HO)Cl,高氯酸中的非羟基氧多于次氯酸,因此高氯酸的酸性强于次氯酸,但高氯酸的氧化性弱于次氯酸,错误;D项,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,降低物质熔点,对羟基苯甲醛形成分子间氢键,增大物质熔点,因此邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点,正确。
Ⅱ.
(1)该单质为石墨,石墨属于混合型晶体,层内碳原子之间形成σ键,层间是分子间作用力;石墨中碳原子有3个σ键,无孤电子对,因此杂化类型为sp2。
(2)SiCl4中心原子是Si,有4个σ键,孤电子对数为=0,价层电子对数为4,立体构型为正四面体,属于非极性分子。
(3)①SiX4属于分子晶体,不含分子间氢键,范德华力越大,熔、沸点越高,范德华力随着相对分子质量的增大而增大,即熔、沸点升高;②同主族从上到下非金属性减弱,得电子能力减弱,因此PbX2中化学键的离子性减弱,共价性增强。
(4)根据晶胞的结构,C60位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,K位于棱上和内部,个数为12×+9=12,因此化学式为K3C60,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(1.4×10-7)3cm3,根据密度的定义,则晶胞的密度为2.0g·cm-3。
3.CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐。
回答下列问题:
(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为________________,S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)往Cu(NO3)2溶液中通入足量NH3能生成配合物[Cu(NH3)4](NO3)2。
其中NO中心原子的杂化轨道类型为________,[Cu(NH3)4](NO3)2中存在的化学键类型除了极性共价键外,还有________________。
(3)在硫酸铜溶液中加入过量KCN能生成配离子[Cu(CN)4]2-,CN-中提供孤电子对的原子是________,1molCN-中含有的π键的数目为________。
与CN-互为等电子体的离子有________(写出一种即可)。
(4)CuSO4的熔点为560℃,Cu(NO3)2的熔点为115℃,CuSO4熔点更高的原因是________________________________________________________________________。
(5)利用CuSO4和NaOH制备的Cu(OH)2检验醛基时,生成红色的Cu2O,其晶胞结构如图所示。
①该晶胞原子坐标参数A为(0,0,0);B为(1,0,0);C为(,,)。
则D原子的坐标参数为________,它代表________原子(填元素符号)。
②已知金属铜的堆积方式是面心立方最密堆积,则晶体中铜原子的配位数是________,该晶胞中Cu原子的空间利用率是________________。
答案
(1)[Ar]3d9(或1s22s22p63s23p63d9) N>O>S
(2)sp2 配位键、离子键
(3)N 2NA(或2×6.02×1023) C
(4)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO所带电荷数比NO多,故CuSO4晶格能较大,熔点较高
(5)①(,,) Cu ②12 74%
解析
(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子均是铜离子,其基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9;非金属性越强,第一电离能越大,但氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则S、O、N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S。
(2)NO中N原子的价层电子对数是3,且不存在孤电子对,是平面三角形结构,因此中心原子的杂化轨道类型为sp2杂化;[Cu(NH3)4](NO3)2中存在的化学键类型除了极性共价键外,还有离子键和配位键。
(3)配离子[Cu(CN)4]2-中,铜离子提供空轨道,N原子提供孤电子对,形成配位键;CN-中含有三键,则1molCN-中含有的π键的数目为2NA或2×6.02×1023。
原子总数和价电子总数分别都相等的微粒互为等电子体,与CN-互为等电子体的离子有C等。
(4)由于CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体,SO所带电荷数比NO多,故CuSO4晶格能较大,所以硫酸铜熔点较高。
(5)①根据晶胞结构并参照A、B、C原子的坐标参数可知D原子的坐标参数为(,,)。
D代表的原子均位于内部,共计4个,而A表示的原子个数=1+8×1/8=2,因此D代表Cu原子;②已知金属铜的堆积方式是面心立方最密堆积,则晶体中铜原子的配位数是12。
晶胞中铜原子个数是8×1/8+6×1/2=4。
设铜原子的半径是r,则面对角线是4r,立方体的边长是2r,则立方体的体积是(2r)3,因此该晶胞中Cu原子的空间利用率是×100%≈74%。
4.铁氧体是一种磁性材料,具有广泛的应用。
(1)基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]________。
(2)工业制备铁氧体常使用水解法,制备时常加入尿素[CO(NH2)2]、醋酸钠等碱性物质。
尿素分子中四种不同元素的电负性由大至小的顺序是________________;醋酸钠中碳原子的杂化类型是________________。
(3)工业制备铁氧体也可使用沉淀法,制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。
比较下表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔、沸点,解释其高低的主要原因:
________________________
________________________________________________________________________。
N2H4
NH3
熔点/℃
2
-77.8
沸点/℃
113.5
-33.5
(4)下图是从铁氧体离子晶体Fe3O4中取出的能体现其晶体结构的一个立方体,则晶体中的氧离子是否构成了面心立方最密堆积________(填“是”或“否”),该立方体是不是Fe3O4的晶胞__________(填“是”或“否”),立方体中三价铁离子处于氧离子围成的__________空隙(填空间结构)。
(5)解释该Fe3O4晶体能导电的原因:
_________________________________,
根据上图计算Fe3O4晶体的密度________g·cm-3。
(图中a=0.42nm,计算结果保留两位有效数字)
答案
(1)3d64s2
(2)O>N>C>H sp3、sp2杂化
(3)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键
(4)是 是 正八面体
(5)电子可在两种不同价态的铁离子间快
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