广东省2016高考化学二轮复习专题限时训练(十五)物质结构与性质

专题限时训练(十五) 物质结构与性质(时间：90分钟 分数：100分)1．(14分)(2014·新课标全国卷Ⅰ)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al 、Cu 、Fe 三种金属元素组成，回答下列问题：(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

(2)基态Fe 原子有________个未成对电子。

Fe 3＋的电子排布式为________。

可用硫氰化钾检验Fe 3＋，形成的配合物的颜色为________。

(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH 3CHO)氧化成乙酸，而自身还原成Cu 2O 。

乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol 乙醛分子中含有的σ键的数目为________，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________。

Cu 2O 为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。

(4)Al 单质为面心立方晶体，其晶胞参数a ＝0.405 nm ，晶胞中铝原子的配位数为________。

列式表示Al 单质的密度________g·cm －3(不必计算出结果)。

答案：(1)X­射线衍射 (2)4 1s 22s 22p 63s 23p 63d 5 血红色 (3)sp 3、sp 2 6N A CH 3COOH 存在分子间氢键16 (4)12 4×276.02×1023－73解析：(1)区分晶体、准晶体和非晶体可运用X­射线衍射的方法。

(2)基态铁原子的3d 能级上有4个未成对电子，Fe 3＋的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 5，Fe(SCN)3呈血红色。

(3)由乙醛的结构式()知，—CH 3、—CHO 上的碳原子分别为sp 3、sp 2杂化。

由于1个乙醛分子中含有4个C —H 键、1个C —C 键、1个C —O 键，共有6个σ键，故1 mol 乙醛分子中含有6N A 个σ键。

乙酸分子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。

根据均摊原理，一个晶胞中含有的氧原子为4＋6×12＋8×18＝8(个)，再结合化学式Cu 2O 知一个晶胞中含有16个铜原子。

(4)面心立方晶胞中粒子的配位数是12。

一个铝晶胞中含有的铝原子数为8×18＋6×12＝4(个)，一个晶胞的质量为46.02×1023×27 g，再利用密度与质量、晶胞参数a的关系即可求出密度，计算中要注意1 nm ＝10－7 cm。

2．(12分)(2015·江苏卷)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O2－7＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O ―→4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH(1)Cr3＋基态核外电子排布式为________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。

(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________；1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为________。

(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为________。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d3{或[Ar]3d3} O(2)sp3和sp27 mol(或7×6.02×1023)(3)H2F＋H2O与CH3CH2OH 之间可以形成氢键解析：(1)Cr是24号元素，Cr原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr原子由外向里失去3个电子后变为Cr3＋，故Cr3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。

在配合物[Cr(H2O)6]3＋中，中心原子提供空轨道，而配位原子需提供孤对电子，H2O分子中含有孤对电子的是O原子。

(2)CH3COOH中，甲基中C原子与其他原子形成4个σ键，故C原子采取sp3杂化；而羧基中C原子形成3个σ键和1个π键，故C原子采取的是sp2杂化。

CH3COOH的结构式为，单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1个CH3COOH分子中含有7个σ键，因此1 mol CH3COOH中含有7×6.02×1023个σ键。

(3)将O原子的质子数增加1价电子数不变，即可写出与H2O互为等电子体的阳离子H2F＋。

H2O与CH3CH2OH可形成分子间氢键，是导致H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶的主要原因。

3．(16分)(2015·福建卷)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________。

(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是________(填序号)。

a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的电子排布式为________，该元素位于元素周期表中的第________族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________mol σ键。

(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________ ________________________________________________________。

答案：(1)H、C、O (2)a、d(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8(4)①氢键、范德华力②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4解析：(1)非金属性越强，则电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。

(2)CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，故c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。

(3)①N i 的原子序数为28，故基态Ni 原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2；在元素周期表中，Ni 位于第四周期、第Ⅷ族。

②1个CO 分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni 与CO 之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。

(4)①可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，另外水分子间还存在氢键。

②CO 2分子与H 2O 的结合能更大，且CO 2分子直径小于空腔直径。

4．(14分)(2015·山东卷)氟在自然界中常以CaF 2的形式存在。

(1)下列有关CaF 2的表述正确的是________。

a ．Ca 2＋与F －间仅存在静电吸引作用b ．F －的离子半径小于Cl －，则CaF 2的熔点高于CaCl 2c ．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF 2晶体构型相同d ．CaF 2中的化学键为离子键，因此CaF 2在熔融状态下能导电(2)CaF 2难溶于水，但可溶于含Al 3＋的溶液中，原因是______________________(用离子方程式表示)。

已知AlF3－6在溶液中可稳定存在。

(3)F 2通入稀NaOH 溶液中可生成OF 2，OF 2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。

(4)F 2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF 3、BrF 3等。

已知反应Cl 2(g)＋3F 2(g)===2ClF 3(g)ΔH ＝－313 kJ·mol －1，F —F 键的键能为159 kJ·mol －1，Cl —Cl 键的键能为242 kJ·mol －1，则ClF 3中Cl —F 键的平均键能为________kJ·mol －1。

ClF 3的熔、沸点比BrF 3的________(填“高”或“低”)。

答案：(1)b 、d (2)3CaF 2＋Al 3＋===3Ca 2＋＋AlF3－6(3)V 形 sp 3 (4)172 低解析：(1)a 项，Ca 2＋与F －间不仅存在静电吸引作用，同时原子核与原子核之间、电子与电子之间也存在静电排斥作用，错误。

b 项，因CaF 2、CaCl 2均为离子晶体，F －的离子半径小于Cl －，离子晶体的晶格能与离子所带电荷数成正比，与离子核间距成反比，故CaF 2晶体的晶格能大于CaCl 2。

晶格能越大，离子晶体的熔点越高，故CaF 2的熔点高于CaCl 2，正确。

c 项，阴、阳离子个数比相同，晶体构型不一定相同。

d 项，CaF 2是离子化合物，在熔融状态下能电离产生自由移动的离子，故CaF 2在熔融状态下能导电，正确。

(2)由信息可知，CaF 2(s)Ca 2＋(aq)＋2F －(aq)，Al 3＋与F －可形成配离子AlF 3－6，从而促进了CaF 2溶解平衡的正向移动，故反应的离子方程式为3CaF 2＋Al 3＋===3Ca 2＋＋AlF 3－6。

(3)OF 2分子中，中心原子的价层电子对数为12×(6＋1×2)＝4，成键电子对数为2，因此分子构型为V 形，O 原子的杂化方式为sp 3杂化。

(4)设Cl —F 键的平均键能为x 。

根据反应的焓变＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，Cl 2(g)＋3F 2(g)===2ClF 3(g)的ΔH ＝242 kJ·mol －1＋159 kJ·mol －1×3－6x ＝－313 kJ·mol －1，则x ＝172 kJ·mol －1。