2018版高考化学二轮课堂复习专题限时集训20+物质结构与性质+Word版含答案

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专题限时集训(二十) 物质结构与性质

(对应学生用书第149页)

(限时：40分钟)

1．(2017·四川成都一诊)已知反应3NaH ＋Fe 2O 3=======一定条件2Fe ＋3NaOH 。

【导学号：97184284】

(1)基态Fe 原子核外共有________种运动状态不相同的电子；Fe 3＋的价电子排布图为________。

(2)NaH 的电子式为________________；1 mol NaOH 含有σ键数目为________，其中O 原子的杂化类型为________；Fe 3＋可以和SCN －形成配合物，该反应是典型的可逆反应，说明配位原子配位能力________(填“强”或“弱”)。

(3)上述反应中含Na 的化合物晶体类型均为________晶体；NaH 的熔点显著高于NaOH ，主要原因是__________________________________________。

(4)某种单质铁的晶体为体心立方堆积，则铁原子的配位数为________；若r (Fe)表示Fe 原子的半径，单质铁的原子空间利用率为________________[列出含r (Fe)的计算表达式]。

【解析】 (1)基态Fe 原子核外有26个电子，每个电子的运动状态均不相同，故基态Fe 原子核外有26种运动状态不相同的电子；基态Fe 原子的核外电子排布式为[Ar]3d 64s 2，则Fe 3＋的核外电子排布式为[Ar]3d 5

，其价电子排布图为

(2)NaH 是离子化合物，由Na ＋和H －构成，其电子式为Na ＋[∶H]－。NaOH 由Na ＋和OH －构成，其中OH －含有极性键(O —H 键)，故1 mol NaOH 含有的σ键数目为N A 。OH －中O 原子形成1个σ键，且O 原子有3对孤对电子，故O 原子采取sp 3杂化。Fe 3＋与SCN －形成配合物的反应为典型的可逆反应，说明生成的配合物稳定性较弱，易分解生成Fe 3＋、SCN －，据此推知配位原子的配位能力较弱。

(3)NaH 和NaOH 均由离子构成，均属于离子晶体；离子晶体的熔点与晶格能的大小有关，晶格能越大，晶体的熔点越高，而晶格能的大小与离子半径、所带电荷数有关。H －的半径小于OH －的半径，则NaH 的晶格能大于NaOH ，因此NaH 的熔点高于NaOH 的熔点。

(4)某单质铁的晶体为体心立方堆积，则Fe 原子的配位数为8；每个晶胞中含有Fe 原子个数

为1＋8×18＝2，结合球体的体积公式“V ＝43πr 3”可知，2个Fe 原子的总体积为83

πr 3(Fe)；设晶胞的棱长为a ，由[4r (Fe)]2＝3a 2可得a ＝4r Fe 3，则晶胞的体积为??????4r Fe 33，故单

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质铁的原子空间利用率为V 球 V 晶胞 ＝83πr 3 Fe ?

?????4

r Fe 33。 【答案】 (1)26

(2)Na ＋[ H]－ N A sp 3 弱 (3)离子 H －半径小，NaH 的晶格能大于NaOH 的晶格能

(4)8 83πr 3 Fe ????

??4r Fe 33 2．(2017·山西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授

与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai­Sheng Wang 教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B 40。

B 40是继

C 60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。 【导学号：97184285】

(1)基态硼原子的外围电子排布式为________，碳60中碳原子杂化方式为________。

(2)构成碳60晶体的作用力是________。

(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有______种。

(4)磷化硼

(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP 晶胞中B 采用面心立方堆积，P 原子填入四面体空隙中。

①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：

三溴化硼________；三溴化磷________。

②磷化硼晶体内微粒间的作用力有________。

③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm)________。

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【解析】 (1)碳60又叫足球烯，其分子中每个C 原子与其他3个C 原子相连，分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以碳原子的杂化方式为sp 2。

(2)碳60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。

(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be 、C 、N 、O 、F 、Ne 共6种。

(4)①BBr 3中B 原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形；PBr 3中P 原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似，应属于原子晶体，B 原子与P 原子间通过共价键相结合，但B 原子最外层只有3个电子，P 原子最外层有5个电子，而磷化硼晶体中每个B 原子与4个P 原子相连，每个P 原子也与4个B 原子相连，这说明B 原子和P 原子间还存在一个配位键，其中P 原子提供孤电子对，B 原子提供空轨道。③BP 晶胞中P 原子位于立

方体的体对角线的14处，则硼原子和磷原子之间的最近距离＝47834pm ＝23932

pm≈207 pm。 【答案】 (1)2s 22p 1 sp 2 (2)范德华力、非极性共价键 (3)6 (4)①平面正三角形 三角

锥形 ②共价键、配位键 ③207pm 或23932

pm 3．(2017·湖南衡阳十校冲刺模拟)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。 【导学号：97184286】

(1)Cs(铯)的价电子排布式为6s 1，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：

________，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，BeF 2与H 2O 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________、________，BeF 2分子的立体构型是________，H 2O 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。BCl 3分子中B —Cl 键的键角为________。

(4)131I 2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有________个

131I 2分子；KI 的晶胞结构如图乙所示，每个K ＋紧邻________个I －。

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甲 乙

(5)KI 晶体的密度为ρ g·cm －3，K 和I 的摩尔质量分别为M K g·mol －1

和 M I g·mol －1，原子半径分别为r K pm 和r I pm ，阿伏加德罗常数的值为N A ，则KI 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。

【解析】 (1)由铯的最外层电子排布式为6s 1，可知X 、Y 、Z 为第ⅠA 族元素，第ⅠA 族前四周期的元素分别为H 、Li 、Na 、K ，由第一电离能数据可知，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，所以X 、Y 、Z 中不可能有H 元素，而同主族元素电子层数越多，第一电离能越小，故X 、Y 、Z 分别为Li 、Na 、K 。基态K 原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 1；锂晶体属于金属晶体，微粒间均以金属键结合。

(2)BeF 2中Be 的价层电子对数是2＋12

×(2－2)＝2，所以Be 是sp 杂化，分子空间构型为直线形；H 2O 中O 的价层电子对数是2＋12

×(6－2)＝4，所以O 是sp 3杂化，分子空间构型为V 形。 (3)硼原子的最外层电子数为3，Cl 提供3个电子，硼原子的价层电子对数为3＋32

＝3，没有孤对电子，故BCl 3为平面正三角形结构，分子中B —Cl 键的键角为120°。

(4)由

131I 2晶胞结构图可知，碘分子位于晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个131I 2分子；KI 晶胞与NaCl 晶胞结构相似，每个K ＋紧邻6个I －，同层有4个，上下各1个。

(5)KI 晶胞中K ＋和I －各有4个，晶胞中原子所占的体积V 1＝? ??

??43πr 3K ×4＋43πr 3I ×4×10－30cm 3，晶胞的体积V 2＝m ρ＝4×M K ＋M I N A ·ρcm 3，故KI 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V 1V 2

×100%＝4π×10－30N A ρ r 3K ＋r 3I 3 M K ＋M I

×100%。 【答案】 (1)Li 、Na 、K 1s 22s 22p 63s 23p 64s 1 金属键

(2)sp sp 3 直线形 V 形 (3)120° (4)4 6

(5)4π×10－30N A ρ r 3K ＋r 3I 3 M K ＋M I

×100% 4．(2017·河北张家口期末质量监测)铁和铜都是生产、生活中应用广泛的金属，能形成很多种

合金和化合物。请回答： 【导学号：97184287】

(1)基态Cu ＋的价层电子排布图为________。基态Fe 3＋中有________种运动状态不同的电子。

(2)铁单质能形成Fe(CO)5，其熔点为－21 ℃，沸点为102.8 ℃。则Fe(CO)5晶体的类型为

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________。与CO 互为等电子体的离子的符号为________(任写一种)。

(3)铜元素的焰色反应呈绿色，很多金属元素能发生焰色反应的微观原因为________。

(4)[Cu(NH 3)4]SO 4中，N 、S 、O 三种非金属元素的第一电离能由小到大的顺序为________，阴离子的空间构型为________，其中心原子的杂化轨道类型为________。

(5)铁单质的一种晶体的堆积模型为体心立方堆积，晶胞参数为a pm ；铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为b pm 。则两种晶体中，铁原子和铜原子的配位数之比为________，晶体的密度之比为________(用代数式表示)。

【解析】 (1)铜元素的原子序数为29，则基态Cu ＋的价层电子排布式为3d 10,

3d 轨道有5对成对电子。铁元素的原子序数为26，基态Fe 3＋的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 5，则其含有23种运动状态不同的电子。

(2)Fe(CO)5的熔、沸点相对较低，故为分子晶体。根据等电子体的含义，可写出与CO 互为等电子体的离子。

(3)某些金属元素的焰色反应的微观原因是电子跃迁释放的光能，使灼烧时的火焰呈特殊颜色。

(4)根据其基态原子的非金属性和各能级轨道的电子排布特点可比较其第一电离能的大小。SO 2－4中S 原子的价层电子对数为4，则其轨道杂化类型为sp 3，SO 2－4的空间构型为正四面体形。

(5)体心立方堆积的晶胞中，铁原子的配位数为8，面心立方最密堆积的晶胞中，铜原子的配

位数为12，故二者配位数之比为2∶3，铁单质的晶体的密度为56×2 a ×10－10 3N A

g·cm －3，铜单质的晶体密度为64×4 b ×10－10 3N A g·cm －3，二者密度之比为7b 316a 3。 【答案】 (1)

23

(2)分子晶体 CN －(或C 2－2等) (3)电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应

(4)S<O<N 正四面体形 sp 3 (5)2∶3 7b 3

16a 3 5．(2017·湖北黄冈质量检测)铁氧体是一种磁性材料，具有广泛的应用。

【导学号：97184288】

(1)基态铁原子的核外电子排布式为_________________________________。

(2)工业制备铁氧体常使用水解法，制备时常加入尿素、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(NH 3)、联氨(N 2H 4)等弱碱。比较下表中氨(NH 3)、联氨(N 2H 4)的熔、沸点，解释其高低的主要原因：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7nq1.html