化学新设计大二轮优选习题：专题六 物质结构与性质 专题突破练16 含答案

学必求其心得，业必贵于专精

专题突破练16 物质结构与性质(选考)

专题突破练第31页

非选择题（本题包括6个小题，共100分)

1.(2018山东烟台高三诊断性测试）(16分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:

(1)写出As的基态原子的电子排布式 。

（2)N、P、As为同一主族元素，其电负性由大到小的顺序为

，它们的氢化物沸点最高的是 。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42-互为等电子体,则该阴离子的化学式为 .

(3)Fe3+、Co3+与N3-、CN-等可形成络合离子.

①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+，配体CN—中碳原子杂化轨道类型为 。

②［Co(N3)（NH3）5]SO4中Co的配位数为

，其配离子中含有的化学键类型为 (填“离子键”“共价键”或“配位键”）,C、N、O的第一电离能最大的为 ,其原因是 。

（4）砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为 。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其学必求其心得，业必贵于专精

密度为ρ g·cm—3,则阿伏加德罗常数的数值为 (列出计算式即可)。

答案（1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或［Ar］3d104s24p3

（2)N〉P〉As NH3 NO43-

(3）①sp ②6 共价键、配位键 N

氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子

（4)正四面体 4×145𝜌𝑎3×10-30

解析（1)As的原子序数为33，由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3或［Ar］3d104s24p3;(2）As、P、N元素属于同一主族元素，其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大，即N>P>As;它们的氢化物中NH3中存在氢键,沸点最高；原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体，且等电子体结构相似，阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构,则该离子是NO43-；（3)①CN-中碳原子价层电子对数为1+12(4+1—1×3)=2,所以采取sp杂化；②配位化合物［Co（N3）（NH3）5］SO4中心原子的配位数为6；其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势,但氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更学必求其心得，业必贵于专精

不易失去电子，所以其第一电离能大小顺序是N〉O〉C；(4）镓原子处于晶胞的顶点和面心,Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构;一个晶胞占有4个镓原子和4个砷原子，若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10）3 cm3×ρ g·cm—3=ρa3×10—30 g，则ρa3×10-30 g×NA=4×145 g·mol—1,则NA=4×145𝜌𝑎3×10-30.

2。(16分）“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》：“西北有宫，黄铜为墙,题曰地皇之宫。”“黄铜”一词专指铜锌合金，则始于明代,其记载见于《明会典》:“嘉靖中则例,通宝钱六百万文，合用二火黄铜四万七千二百七十二斤……。”

（1)某同学书写基态铜原子的价层电子排布式为3d94s2，该排布式违背了 .简单金属离子在水溶液中的颜色大多与价层含有未成对电子有关,Cu+呈无色，其主要原因可能是 .

(2）在10 mL 1 mol·L—1氯化锌溶液中滴加浓氨水至过量，先产生白色沉淀，后沉淀溶解，生成了［Zn(NH3）4]2+,配体的空间构型是 ;画出该配离子的结构图: 。

(3）乙二胺(缩写en）是H2NCH2CH2NH2。硫酸二乙二胺合铜（Ⅱ)的化学式为［Cu(en)2]SO4，在该配合物中,N原子的杂化类型是 。C、N、O、Cu的第一电离能由大到小的顺序为 。 学必求其心得，业必贵于专精

(4)铜晶体类型是

；锌晶体中存在的化学键类型是 。

答案（1）洪特规则特例 价层无未成对电子

(2)三角锥形

（3）sp3 N>O〉C〉Cu

(4）金属晶体

金属键 解析(1）根据洪特规则特例，基态铜原子价层电子排布式为3d104s1。Cu+的价层没有未成对电子，故Cu+在水溶液中呈无色。(2）四氨合锌（Ⅱ)离子中配体为NH3，NH3的空间构型为三角锥形；四氨合锌（Ⅱ）离子类似四氨合铜(Ⅱ）离子,该配离子结构图为。（3）H2NCH2CH2NH2中氮原子价层上有3个成键电子对,1个孤电子对，故氮原子采取sp3杂化。N、O、C、Cu的第一电离能依次减小。（4）铜晶体是金属晶体,锌晶体也是金属晶体，金属晶体中的化学键是金属键。

3.(2018广东六校高三联考)(16分)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: 学必求其心得，业必贵于专精

(1）下列有关石墨烯说法正确的是 .

A。键长：石墨烯>金刚石

B。石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C。12 g石墨烯含σ键数为NA

D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

（2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合.

①铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为 ；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有 。

②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷，请解释原因 。

③下列分子属于非极性分子的是 .

a。甲烷 b。二氯甲烷

c。苯 d。乙醇 学必求其心得，业必贵于专精

④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是 ;酞菁铜分子中心原子的配位数为 .

⑤金与铜可形成的金属互化物合金（如图，该晶胞中,Au占据立方体的8个顶点)：

它的化学式可表示为 ;在Au周围最近并距离相等的Cu有 个,若2个铜原子核的最小距离为d pm，该晶体的密度可以表示为 g·cm—3。(阿伏加德罗常数用NA表示)

答案（1)BD (2)①3d K、Cr ②乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 ③a、c ④sp2

2 ⑤Cu3Au或AuCu3 12

389×212×1030𝑁A×𝑑3×4

解析(1）金刚石中碳原子之间只存在σ键，石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键,因此键长：石墨烯〈金刚石，故A项错误;石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以处于同一平面，故B项正确;一个碳原子中含有32个单键，即32个σ键,所以12 g石墨烯含σ键数学必求其心得，业必贵于专精

为32NA，故C项错误；石墨层内是共价键,石墨层与层之间的作用力是范德华力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D项正确;（2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为3d;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有K和Cr;②乙醇分子间存在氢键,使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键；③甲烷为正四面体结构，结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子，故a正确;二氯甲烷为四面体分子，结构不对称,正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故b错误；苯为平面正六边形,结构对称,正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故c正确；乙醇结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子，故d错误；④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键，所以采取sp2杂化;酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2；⑤该晶胞中含铜原子个数为6×12=3，含有金原子数为8×18=1,所以其化学式为Cu3Au或AuCu3，根据图示，铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化学式,在Au周围最近并距离相等的Cu有12个;若2个铜原子核的最小距离为d pm,则晶胞的棱长为√2d pm=√2d×10-10 cm，该晶体的密度=389 g𝑁A(√2𝑑×10-10𝑐𝑚)3=389×√2×10304𝑁A·𝑑3 g·cm—3。 学必求其心得，业必贵于专精

4。（2018山西高三第一次模拟)（18分）钛被称为继铁、铝之后的第三金属，其单质及化合物在航天、军事、航海、医疗等领域都有着重要的应用。请回答下列问题:

(1)基态钛原子的价层电子排布图为 。

(2)在TiO、TiN、TiS2、TiCl4等化合物中,S、Cl的电负性大小:S

(填“>”“〈”或“=”)Cl.O、N的第一电离能大小为O

。

（3）TiCl4的熔点是—23 ℃，沸点是136 ℃,可溶于CCl4,该晶体是 晶体。TiCl4中加入大量水,同时加热,可制得二氧化钛的水合物(TiO2·xH2O），再经焙烧可得TiO2，写出生成二氧化钛水合物（TiO2·xH2O)的化学方程式 。

（4）TiO2能溶于浓硫酸并析出一种离子晶体,已知其中阳离子是以链状聚合物形式存在的钛酰阳离子，其结构如下图所示，其化学式为 。阴离子SO42-中硫原子的杂化方式为 ,写出一种与SO42-互为等电子体的分子 。

（5)下图是钛晶体在空间的一种堆积方式,此堆积方式叫 ，钛原子的配位数为 。已学必求其心得，业必贵于专精

知:a=0.295 nm,c=0。469 nm,则该钛晶体的密度为

g·cm—3(NA表示阿伏加德罗常数的值,列出计算式即可）。

答案（1）

（2）〈 氮原子的2p轨道为半充满状态,具有较高的稳定性,故不易失去一个电子

(3)分子 TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl

(4)（TiO)𝑛2𝑛+(或TiO2+） sp3 CCl4（或SiCl4等）

(5）六方最密堆积 12

48×63√32×(2.95×10-8)2×4.69×10-8𝑁A

解析（1)Ti是22号元素，价层电子排布式为3d24s2，所以价层电子排布图为:；（2）氯元素的非金属性比硫强，所以Cl的电负性大于S,氮元素原子的价层电子排布式为2s22p3,是一种半充满的稳定结构,具有较高的稳定性，不易失去一个电子,所以第一电离能O〈N；（3）由题中信息可知，TiCl4的熔点和沸点较低，可溶于有机溶剂，说明TiCl4是分子晶体,TiCl4中加入大量水的同时加热，发生水解反应生成TiO2·xH2O,反应的化学方程式为TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl;（4)由题图可知，每个钛原子