赢在微点高考复习顶层设计二轮复习 化学 12.docx
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赢在微点高考复习顶层设计二轮复习化学12
专题15 物质结构与性质（选考）
1．（2018·保定二模）钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用，请回答下列问题：
（1）写出砷（As）的基态原子的电子排布式：
____________________________________。
（2）N、P、As为同一主族元素，其电负性从大到小的顺序为__________，它们的简单氢化物沸点最高的是__________，将NaNO2和Na2O在一定的条件下反应得到一种白色晶体，已知其中的阴离子与SO
互为等电子体，则该阴离子的化学式为________________。
（3）Fe3＋、Co3＋与N
、CN－等可形成络合离子。
①[K3Fe（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是__________，其原因是______________________________________________________。
（4）砷化镓晶胞结构如图。
晶胞中Ga与周围等距且最近的砷形成的空间构型为__________，已知砷化镓晶胞边长为apm，其密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数的数值为____________（列出计算式即可）。
解析
（1）As的原子序数为33，由构造原理可知基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3或1s22s22p63s23p63d104s24p3。
（2）N、P、As为同一主族元素，其原子序数逐渐增大，非金属性逐渐减弱，则其电负性逐渐减小，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SO
互为等电子体，则该阴离子的化学式为NO
。
（3）① CN－中碳原子价电子对个数＝1＋
＝2，所以采取sp杂化；②[Co（N3）（NH3）5]SO4中N
、NH3都是配体，相加得配位数为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，同一周期的第一电离能随原子序数增大而增大，但氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以第一电离能最大的是N。
（4）晶胞中Ga原子处于晶体的顶点和面心，面心到顶点和到相邻面心的距离最小且相等，Ga原子与周围等距且最近的砷形成的空间构型为Ga在中心，As在四个顶点形成的正四面体结构；GaAs为1∶1型结构，一个晶胞含有4个Ga原子和4个As原子，若晶胞边长为apm，则其体积为（a×10－10）3cm3，晶胞密度为ρg·cm－3，则晶胞质量为（a×10－10）3cm3×ρg·cm－3＝ρa3×10－30g，ρa3×10－30g×NA＝4×145g·mol－1，则NA为
。
答案
（1）[Ar]3d104s24p3
或1s22s22p63s23p63d104s24p3
（2）N>P>As NH3 NO
（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
2．（2018·潍坊二模）Cu、Fe、Se、Co、S、P等元素常用于化工材料的合成。
请回答下列问题：
（1）Fe3＋最外层电子排布式为________________，其核外共有__________种不同运动状态的电子。
Fe3＋比Fe2＋更稳定的原因是________________________________________________________________。
（2）硒为第四周期元素，相邻的元素有砷和溴，则三种元素的电负性从大到小的顺序为__________________（用元素符号表示），SeO2分子的空间构型为________。
（3）P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图所示。
P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为____________，每个P4S3分子中含孤电子对的数目为____________。
（4）铜的某种氧化物晶胞结构如图所示，若该晶胞的边长为acm，则该氧化物的密度为__________g·cm－3。
（设阿伏加德罗常数的值为NA）。
解析
（1）Fe原子核电荷数为26，电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe3＋最外层电子排布式为3s23p63d5；其核外共有23种不同运动状态的电子；Fe3＋比Fe2＋更稳定的原因是Fe3＋的电子排布为[Ar]3d5,3d轨道为半充满状态，比Fe2＋电子排布[Ar]3d6更稳定。
（2）同一周期元素，从左到右，电负性增大，所以三种元素的电负性从大到小的顺序为Br>Se>As；因为SeO2中Se中心原子有两对孤电子对，所以它是V形结构。
（3）从P4S3分子的结构可以看出，S原子形成两个键，考虑到S原子本身价层含有两对孤电子对，成键是3p中的单电子成键，因此杂化轨道为不等性的sp3杂化；1个P4S3分子中含有4个P和3个S，一个P含有1对孤电子对，1个S含有2对孤电子对，则每个P4S3分子含有的孤电子对数为4×1＋2×3＝10。
（4）根据晶胞的结构可知，含有铜原子个数为4，氧原子个数为8×1/8＋1＝2，所以该晶胞含有2个Cu2O，该晶胞的边长为acm，则晶胞的体积为a3cm3，设晶体的密度为ρg·cm－3，晶胞中含有氧化亚铜的质量为
＝
g，所以a3＝
，所以ρ＝
g·cm－3。
答案
（1）3s23p63d5 23 Fe3＋的电子排布为[Ar]3d5，3d轨道为半充满状态，比Fe2＋电子排布[Ar]3d6更稳定
（2）Br>Se>As Ⅴ形
（3）sp3 10
（4）
3．（2018·大连二模）我国考古人员在秦陵挖掘的宝剑，到现在还是锋利无比，原因是剑锋上面覆盖了一层铬。
（1）写出Cr的外围电子排布式：
______________。
与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是____________。
（2）根据下表Cr原子的能级电离能（I：
kJ·mol－1）数据，解释原子逐级电离能增大的原因：
______________________________________________________。
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
652.9
1590.6
2987
4743
6702
8744.9
15455
（3）CrCl3·6H2O有三种水合异构体，蓝绿色的[Cr（H2O）5Cl]Cl2·H2O，绿色的[Cr（H2O）4Cl2]Cl·2H2O和紫色的______________，其中Cr的配体水分子也可以被NH3置换，如[Cr（NH3）5Cl]2＋，则NH3的VSEPR模型为__________，N的杂化方式为__________，写出NH3的一种等电子体：
__________。
（4）CrO3能将CH3CH2OH氧化为乙醛，二者的相对分子质量相近，但乙醇的沸点比乙醛高，原因是__________________________。
（5）Cr晶体的堆积模型是体心立方堆积。
①下列金属晶体也采取这种堆积模型的是__________（填选项字母）。
A．NaB．Po
C．MgD．Cu
②晶胞中Cr的配位数为__________。
③已知Cr的相对原子质量为M，Cr的密度为ρg·cm－3，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则Cr的原子半径是______________pm。
（写出表达式即可）。
解析
（1）Cr的原子序数为24，核外电子排布式为1s22s22p63s2p63d54s1，其外围电子排布式为3d54s1；与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是K和Cu。
（2）因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需要克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。
所以表中Cr原子的电离能逐级增大。
（3）CrCl3·6H2O有三种水合异构体，蓝绿色的[Cr（H2O）5Cl]Cl2·6H2O，绿色的为[Cr（H2O）4Cl2]Cl·6H2O和紫色的Cr（H2O）6Cl3；NH3的中心原子上有1对孤对电子，加上中心原子上的3对成键电子对，它们的中心原子上的价层电子电子对数都是4，NH3的VSEPR模型为四面体形，N的杂化方式为sp3；等电子体是指原子总数相等，价电子总数相同的分子，具有相似的化学性质，所以NH3的等电子体为PH3。
（4）CrO3能将CH3CH2OH氧化为乙醛，二者的相对分子质量相近，但因为乙醇与水能形成分子间氢键，所以乙醇的沸点比乙醛高。
（5）①因为体心立方堆积是指晶胞中含有两个原子的立方体，一个原子在立方体的顶点上，另一个原子在立方体的中心，Cr晶体的堆积模型是体心立方堆积，而碱金属也属于这种堆积，所以Na属于体心立方堆积，Po属于简单立方堆积，Mg属于六方最紧密堆积，Cu属于面心立方最紧密堆积，故选A；②晶胞中配位数是指与指定原子接触的原子的数目，Cr属于体心立方堆积的晶胞，中心Cr原子与立方体顶点的8个Cr原子距离都相同，所以晶胞中Cr的配位数为8；③因为Cr属于体心立方堆积的晶胞，所以每个晶胞中含有两个Cr原子。
设晶胞的边长为apm，根据公式ρ＝
＝
，所以a＝
×10－10，根据晶胞的结构为体心立方堆积，Cr的原子半径为
×10－10。
答案
（1）3d54s1 K、Cu
（2）随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需要克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多
（3）Cr（H2O）6Cl3 四面体形 sp3 PH3
（4）乙醇能形成分子间氢键
（5）①A ②8 ③
×10－10
4．（2018·武汉调研）砷（As）是ⅤA族元素，砷及其化合物被应用于农药和合金中。
回答下列问题：
（1）第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有____________（填元素符号）。
（2）氮原子间能形成氮氮叁键，而砷原子间不易形成叁键的原因是______________________________________________________________________。
（3）AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子键角107°，AsH3分子键角较小的原因是____________________________________________。
（4）亚砷酸（H3AsO3）分子中，中心原子砷的VSEPR模型是____________，砷原子杂化方式为____________。
（5）砷化镍的晶胞如图。
晶胞参数a＝360.2pm，c＝500.9pm，γ＝120°。
①镍原子配位数为__________，配原子构成的几何体是____________。
②该晶体密度的计算式为_______________________g·cm－3。
解析
（1）同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅤA族元素p轨道为半充满状态，第一电离能大于邻近元素的第一电离能；因此第四周期元素中，第一电离能低于砷原子的p区元素有Ga、Ge、Se。
（2）由于砷原子半径较大，原子间形成的σ键较长，p p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成π键，所以氮原子间能形成氮氮叁键，而砷原子间不易形成叁键。
（3）AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子键角107°；AsH3分子键角较小的原因是砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小。
（4）亚砷酸（H3AsO3）分子结构式为
，砷原子的价层电子对数为4，属于sp3杂化，中心原子砷的VSEPR模型是四面体形。
（5）根据砷化镍的晶胞的结构可以看出，镍原子配位数为6,6个砷原子形成正八面体；②根据砷化镍的晶胞可知：
含有的镍原子个数为8×
＋4×
＝2，含有砷原子个数为2，所以该晶胞中含有2个砷化镍，该晶胞的质量为2×
g，根据晶胞的俯视图
，可以求出x＝
apm＝
×360.2×10－10cm；该晶胞的体积为
×360.2×10－10×360.2×10－10×500.9×10－10cm3；所以ρ＝
＝
。
答案
（1）Ga、Ge、Se
（2）砷原子半径较大，原子间形成的σ键较长，p p轨道肩并肩重叠程度较小或几乎不能重叠，难以形成π键
（3）砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小
（4）四面体形 sp3杂化
（5）①6 正八面体
②
5．（2018·济宁二模）新型钙钛矿太阳能电池是近几年来的研究热点，具备更加清洁、便于应用、制造成本低和效率高等显著优点，其中一种钙钛矿太阳能电池材料的晶胞如图。
回答下列问题：
（1）铅或铅盐的焰色反应为绿色，下列有关原理分析的叙述正确的是________（填选项字母）。
a．电子从基态跃迁到较高的激发态
b．电子从较高的激发态跃迁到基态
c．焰色反应的光谱属于吸收光谱
d．焰色反应的光谱属于发射光谱
（2）碳原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为__________________。
基态Pb原子核外电子排布，最后占据能级的电子云轮廓图形状为__________。
（3）CH3NH
中含有化学键的类型有__________（填字母序号），N原子的杂化形式为__________，与CH3NH
互为等电子体的分子为________________。
a．极性键 b．非极性键 c．配位键 d．离子键 e．σ键 f．π键
（4）NH
中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角大的原因是____________________________________________________________________；NH3和水分子与铜离子形成的化合物中阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图），该化合物加热时首先失去水，请从原子结构角度加以分析：
________________________________________________________________________________________。
（5）与I－紧邻的I－个数为____________________。
X射线衍射实验测得晶胞参数：
密度为ag·cm－3，则晶胞的边长为________________________pm（该物质的相对原子质量为M，NA表示阿伏加德罗常数的值）。
解析
（1）铅或铅盐的焰色反应为绿色，是因为金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高的轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式释放出来，呈现特殊的颜色，其光谱属于发射光谱，故选bd。
（2）根据核外电子排布规律可知碳原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为
；基态Pb原子核外电子排布，最后占据能级的电子为6p能级，因此电子云轮廓图形状为哑铃形。
（3）同种非金属元素之间存在非极性键，不同非金属元素之间存在极性键，含有孤电子对和含有空轨道的原子之间存在配位键，共价单键为σ键，共价双键含有一个σ键和一个π键，所以CH3NH
中碳氮原子之间，碳氢原子之间及氮氢原子之间存在极性键和σ键，氮氢之间含有配位键，故选ace，N连接4个单键，杂化形式为sp3，CH3NH
为18电子微粒，与CH3NH
互为等电子体的分子为C2H6或BH3NH3。
（4）NH
中的氮原子上均为成键电子，而NH3分子中的氨原子上有一对孤对电子，孤对电子与成键电子之间的排斥力强于成键电子与成键电子之间的排斥力，导致NH
中H—N—H的键角比NH3中大。
由于O原子半径小，电负性大，提供孤对电子能力比N原子弱，故水分子形成的配位键弱于氨分子。
（5）由晶胞结构可知，I－位于晶胞的面心，由于8个晶胞共用一个顶点，所以与I－紧邻的I－个数为8个；设晶胞的边长为xpm，则晶胞的体积为x3×10－30cm－3，晶胞中含有一个CH3NH
、一个Pb2＋（体心）、三个I－（6×
＝3）所以有ag·cm－3·x3×10－30cm3NA＝M，解得x＝
×10－10。
答案
（1）bd
（2）
哑铃形
（3）ace sp3杂化 C2H6或BH3NH3
（4）NH
中的氮原子上均为成键电子，而NH3分子中的氨原子上有一对孤对电子，孤对电子与成键电子之间的排斥力强于成键电子与成键电子之间的排斥力，导致NH
中H－N－H的键角比NH3中大 由于O原子半径小，电负性大，提供孤对电子能力比N原子弱，故水分子形成的配位键弱于氨分子
（5）8
×10－10
6．（2018·石家庄二模）2017年5月5日，中国国产大飞机C919首飞成功。
为了减轻机身重量，飞机某些部件使用了镁合金。
（1）基态镁原子核外电子的轨道表达式为______________________________，其核外有__________种能量不同的电子。
（2）①第二电离能：
Na__________Mg（填“＞”“＜”或“＝”），其原因为__________________________________________________________________。
②热稳定性：
CaCO3＞MgCO3，其原因为______________________________________________________。
（3）镁不仅在工业生产中用途广泛，也是动植物生命活动中必不可少的微量元素，下图为叶绿素的结构示意图。
①图中与Mg形成配位键的N原子的标号为________（填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
②叶绿素中，碳原子的杂化形式为__________。
（4）碳化镁是一种在化工行业用途广泛的金属碳化物，某种碳化镁的晶体结构如图1所示，图2为其俯视图。
①晶体中Mg的配位数为__________。
②已知阿伏加德罗常数的值为NA，据图1中计算该碳化镁的密度为__________g·cm－3。
解析
（1）镁的质子数为12，基态镁原子核外电子的轨道表达式为
，其核外有1s、2s、2p、3s4种能量不同的电子。
（2）①第二电离能：
Na>Mg，其原因为Na失去1个电子后，2p能级处于全充满的稳定状态，故第二电离能Na＞Mg；②热稳定性：
CaCO3＞MgCO3，其原因为r（Ca2＋）＞r（Mg2＋），CaO晶格能小于MgO晶格能，故MgCO3更易分解为MgO，稳定性CaCO3＞MgCO3。
（3）①图中Ⅲ、Ⅳ提供孤电子对，与Mg形成配位键的N原子的标号为Ⅲ、Ⅳ；②叶绿素中，形成4个单键的碳是sp3杂化，形成2个单键、1个双键的碳是sp2杂化，碳原子的杂化形式为sp2、sp3。
（4）①某种碳化镁晶体中Mg的配位数为6；②已知阿伏加德罗常数的值为NA，据图1，晶胞中镁离子为12×
＋2×
＝3，C为6，碳化镁化学式为MgC2，该碳化镁的密度为
ρ＝
＝
＝
g·cm－3。
答案
（1）
（2）①＞ Na失去1个电子后，2p能级处于全充满的稳定状态，故第二电离能Na＞Mg
②r（Ca2＋）＞r（Mg2＋），CaO晶格能小于MgO晶格能，故MgCO3更易分解为MgO，稳定性CaCO3＞MgCO3
（3）①Ⅲ、Ⅳ ②sp2、sp3
（4）①6 ②
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