2019高考化学大二轮复习热点大题专攻练五物质结构与性质鸭
更新时间:2023-10-01 02:38:01 阅读量: 综合文库 文档下载
(五)物质结构与性质(选考)
1.铁被誉为“第一金属”,铁及其化合物在生活中有广泛应用。 (1)
基
态
Fe
3
+
的简化电子排布式为
________________________________________________________________________。
(2)实验室用KSCN、苯酚(OH)检验Fe。N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示),苯酚中碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。FeCl3的晶体类型是__________________。FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO4的立体构型是________。
(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含________ mol σ键,与CO互为等电子体的离子是________________(填化学式,写一种)。
(5)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为________。 (6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知:氧化亚铁晶体的密度为ρ g·cm,NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与Fe紧邻且等距离的Fe数目为________;Fe与O最短核间距为________ pm。
2-
2+
2+
2+
-3
2-
3+
解析:(1)铁离子的简化电子排布式为[Ar]3d。(2)N、O、S的第一电离能:N>O>S。苯酚中碳原子的杂化轨道类型为sp杂化。(3)氯化铁晶体的熔点、沸点较低,它是分子晶体。SO4中硫的价层有4个成键电子对,无孤电子对,SO4的立体构型为正四面体形。(4)CO与N2互为等电子体,1个CO分子中有1个σ键,1个CO分子与Fe形成1个配位键,配位键也是σ键,所以1 mol Fe(CO)5含10 mol σ键。与CO互为等电子体的离子有CN、C2。111
(5)氮化铁晶胞为六棱柱,顶点贡献率为,棱点贡献率为,面点贡献率为。观察晶胞知,
63212个铁位于顶点,2个铁位于面心,3个铁位于体内;2个氮位于体内。1个晶胞含铁微粒11
数为12×+2×+3=6,含氮微粒数为2,故铁、氮微粒数之比为6∶2=3∶1。(6)氧化
62亚铁晶胞类似氯化钠晶胞。棱上3个离子相切,晶胞参数等于相邻两个离子核间距的2倍。观察题图2知,上、中、下三层各4个氧离子(共12个氧离子)与中心的氧离子紧邻且等距离,而氧化亚铁中氧离子、亚铁离子个数比为1∶1,所以,有12个Fe与Fe紧邻且等距1112+2-
离。1个氧化亚铁晶胞含Fe数为8×+6×=4,含O数为12×+1=4,所以,1个氧
824
2+
2+
-
2-
2-
2-
2
5
化亚铁晶胞含4个“FeO”。设Fe与O的最短核间距为d pm,有ρ=
3
解得d= 3610
×10 pm。 NA·ρ
5
2+2-
4×72
,
NA·(2d×10-10)3
答案:(1)[Ar]3d (2)N>O>S sp杂化 (3)分子晶体 正四面体形 (4)10 CN或C2(合理即可) (5)3∶1
3
(6)12
3610
×10 NA·ρ
-
2-2
2.锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一,早在远古时代,人们便发现并使用了锡。回答下列问题:
(1)锡是50号元素,在元素周期表中位于________区。
(2)SnO2是一种重要的半导体传感器材料,用来制备灵敏度高的气敏传感器,SnO2与熔融NaOH反应生成Na2SnO3,Na2SnO3中阴离子的空间构型为________。
(3)比较下列卤化锡的熔点和沸点,分析其变化规律及原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
熔点/℃ 沸点/℃ SnCl4 -33 114.1 SnBr4 31 202 SnI4 144.5 364 (4)汽车废气中常含有有毒的一氧化碳气体,但在二氧化锡的催化下,在300 ℃时,一氧化碳可大部分转化为二氧化碳。C、O、Sn电负性由大至小的顺序是________________________________________________________________________。
(5)灰锡具有金刚石型结构,其中Sn原子的杂化方式为________,微粒之间存在的作用力是________________________________________________________________________。
(6)①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为灰锡的晶胞,其中原子1??1?1?坐标参数A为(0,0,0),B为?,0,?,则D为?,,?。锡的配位数为________。
2??2?4?
②已知灰锡的晶胞参数a=0.648 9 nm,其密度为______ g·cm(NA为6.02×10 mol
-1
-323
,不必算出结果,写出简化后的计算式即可)。
解析:(1)Sn是50号元素,价电子排布式为5s5p,在元素周期表中位于p区。(2)SnO3
2
2
2
2-
中Sn原子为sp杂化,无孤电子对,所以空间构型为平面三角形。(3)锡元素的卤化物都为分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合。对于组成类型相似的物质来说,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。由于相对分子质量:SnCl4<SnBr4<SnI4,所以它们的熔沸点由低到高的顺序:SnCl4<SnBr4<SnI4。(4)C、O、Sn电负性由大至小的顺序是O>C>Sn。(5)灰锡具有金刚石型结构,其中Sn原子的杂化方式为sp杂化。灰锡是同一元素的原子通过共用电子对形成的单质,所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键(或共价键)。(6)①根据各个原子的相对位置可知,D在体对角线的1/4处,所以其坐标参数是
3
?1,1,1?。②根据晶胞结构可知,在晶胞中含有的Sn原子个数是8×1/8+6×1/2+4=8,?444???
8×118.78×118.7-37-3所以晶胞的密度为 23-73 g·cm=3×10 g·cm。
6.02×10×(0.648 9×10)6.02×648.9
答案:(1)p (2)平面三角形
(3)SnCl4、SnBr4、SnI4熔沸点依次升高;原因是它们分子结构相似,随相对分子质量增大,分子间相互作用力逐渐增强 (4)O>C>Sn (5)sp杂化 非极性共价键(或共价键) 118×118.77
(6)① 4 ②3×10
446.02×648.9
3.X、Y、M、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;M是周期表中电负性最大的元素;Z基态原子的M层电子数是K层电子数的3倍;R的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:
(1)
基
态
Y
原
子
的
价
电
子
排
布
图
是
2+
3
________________________________________________________________________;
Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________(写元素名称)。
(2)离子XY2的立体构型是________;R的水合离子[R(H2O)4]中,提供孤电子对的原子是__________________(填元素符号)。
(3)已知XH3易与R
2+
-
2+
2+
形成配离子,但XM3不易与R
2+
形成配离子,其原因是
________________________________________________________________________。
(4)X与R所形成的化合物晶体晶胞如图所示,该晶体的化学式
为
________________________________________________________________________;
晶胞参数如图所示,则该晶胞密度是________ g·cm(列式并计算结果,保留小数点
-3
后一位)。
(5)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是________(填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4 d.H2O
解析:X、Y、M、Z、R是原子序数依次增大的前四周期元素,XY2是红棕色气体,X与氢元素可形成XH3,则X为氮元素、Y为氧元素;M是周期表中电负性最大的元素,则M为氟元素;Z基态原子的M层电子数是K层电子数的3倍,则Z原子M层电子数为6,故Z为硫元素;R的3d轨道中有9个电子,R原子外围电子排布为3d4s,故R为铜元素。(1)基态Y
2+
10
1
+
原子的价电子排布式为2s2p,价电子排布图为
-
24
;Z
所在周期为第三周期,第三周期中Cl的第一电离能最大。(2)NO2中氮原子孤电子对数为5+1-2×22+
=1,价层电子对数为2+1=3,故其空间构型为V形;Cu提供空轨道,H2O中2氧原子提供孤电子对,形成配离子。(3)由于电负性F>N>H,NF3分子中共用电子对偏向氟原子,使得氮原子上的孤电子对难与Cu形成配合物。(4)由晶胞结构可知,晶胞中白色球1114
数目为1+2×+4×+8×=4,黑色球数目为4,故化学式为CuO,晶胞质量为×80 g,
248NA4-10-10-10-3
晶胞密度为×80 g÷(600×10 cm×600×10 cm×700×10 cm)≈2.1 g·cm。(5)F、
2+
NA
O、N电负性很大,与氢元素形成的微粒之间可以形成氢键,正四面体顶点氮原子与嵌入空腔的微粒形成4个氢键,该微粒应含有4个氢原子,选项中只有NH4符合。
+
答案:(1) (2)V形 O
氯
(3)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以NH3中共用电子对偏向N,而在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N
(4)CuO 2.1 (5)c
4.南京理工大学化工学院胡炳成教授团队于2017年1月成功合成世界首个全氮阴离子盐,使氮原子簇化合物的研究又有了新的突破。请根据材料回答以下问题:
(1)N、O、F三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________(填元素符号);与N2互为等电子体的全氧离子化学式为__________________;具有空间网状结构的高聚氮结构如图1所示,则N70的沸点________(填“>”“<”或“=”)高聚氮的沸点,原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; N70和高聚氮属于________(选填序号)。 A.同素异形体 C.同位素
B.同分异构体 D.同系物
(2)叠氮化物是研究较早的含全氮阴离子的化合物,如氢叠氮酸(HN3)、叠氮化钠(NaN3)等。叠氮化物能形成多种配合物,在[Co(N3)(NH3)5]SO4中钴显________价,它的配体是________,SO4的立体构型为________。
(3)HN3是一种全氮阴离子酸,可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得。下列说法正确的是________。
A.酸性:HNO2>HNO3
B.N2H4分子中氮原子均采取sp杂化 C.NaN3的晶格能小于KN3的晶格能
D.上述生成氢叠氮酸的化学方程式为N2H4+HNO2===2H2O+HN3
(4)N8是一种由全氮阳离子和全氮阴离子构成的特殊物质,已知阳离子由5个氮原子排列成V形,每个氮原子均达到八电子稳定结构,则阳离子的电子式为________。
(5)一种氮铁化合物的结构如图2所示,若图中六棱柱的体积为V cm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为________。
3
3
2-
解析:(1)N、O、F三种元素均为第二周期元素,通常第一电离能随核电荷数增大呈递增的趋势,但N的3p轨道为半充满结构相对稳定,则三种元素第一电离能由大到小的顺序
为F>N>O;等电子体应具有相同的原子数目且价电子数相等,则与N2互为等电子体的全氧离子化学式为O2;N70是分子晶体,而高聚氮为原子晶体,则高聚氮的沸点大于N70的沸点;N70和高聚氮均为氮元素的不同单质,两者属于同素异形体。(2)配合物[Co(N3)(NH3)5]SO4中存在SO4、N3、NH3,根据元素正负化合价代数和为0,可知Co为+3价,其中Co的配体为N3、NH3,硫酸根中心原子的价层电子对为孤对电子数
3
-
2-
-
2+
6+2-2×4
=0,成键电子对数为4,2
所以为正四面体结构,中心原子为sp杂化。(3)酸性:HNO2<HNO3,A错误;N2H4分子中氮原子均采取sp杂化,B正确;NaN3与KN3结构相似,钠离子半径小于钾离子,NaN3的晶格能大于KN3的晶格能,C错误;肼(N2H4)被HNO2氧化制得HN3,化学方程式为N2H4+HNO2===2H2O+HN3,D正确。(4)全氮阳离子由5个氮原子排列成V形,每个氮原子均达到八电子稳定结
3
构,可知阳离子的电子式为。
11
(5)该晶体中Fe的原子个数为12×+2×+3=6,氮原子数为2,则1 mol晶胞的质
62量为(56×6+14×2) g=364 g,则该晶体的密度为
2+
364 g364-3
g·cm。 3=V×NA cmVNA
答案:(1)F>N>O O2 < N70是分子晶体,高聚氮是原子晶体 A (2)+3 N3、NH3 正四面体 (3)BD
-
(4)
364-3(5) g·cm
VNA
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