选修3练习卷第十七周中心发言.docx

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选修3练习卷第十七周中心发言

物质结构与性质专题训练（2018.5.10）

1．镍是重要的合金元素，可制作镍铬、镍铝等合金，镍也常用作有机加氢的催化剂及制取配合物。

（1）写出基态Cr的简化电子排布式__________，Cr中共有__________种不同能级的电子。

（2）Ni（CO）n与Fe（CO）5同属金属羰基配合物，形成配合物时，每个CO提供一对电子与金属原子形成配位键，研究发现金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18。

①Ni、C、O的电负性由大到小的顺序为____________________。

②Ni（CO）n分子中n=__________。

③已知Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm，根据岩浆晶出规则熔融的NiO和FeO岩浆在冷却过程中，NiO更容易先结晶，试解释其原因____________________。

（3）检定镍、钴、铜钯等可用双氰胺，化学式C2H4N4，其结构简式如图所示。

双氰胺分子中碳原子的杂化方式有__________，分子结构中键能最大的共价键是__________。

（4）镍的晶体结构、镍铝合金的晶胞如图所示。

①镍晶体的堆积方式为__________。

②已知Al的第一、第二电离能分别为：

l1=578kJ/mol，l2=1817kJ/mol，简述l2远大于l1的原因__________________________________________________。

③已知：

镍铝合金密度为dg/cm3，NA代表阿伏伽德罗常数，则铝镍的核间距为__________pm。

（用代数式表示）

2．【化学一选修3:

物质结构与性质】铜及其化合物在化工生产中有着广泛的应用。

回答下列问题：

（1）铜元素在元素周期表中的位置为_________________，基态Cu原子核外电子占据的原子轨道数为____________________。

（2）向硫酸铜溶液中加入乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH3）溶液后，每个Cu2+可与两个乙二胺分子形成四配位离子，导致溶液由蓝色变为紫色。

①乙二胺分子中C、N原子的杂化轨道类型分别为_______________、_________________。

②与硫酸根离子互为等电子体的分子为___________（任写一种）。

③四配位离子的结构式为_____________________，该离子中所有元素的电负性由大到小的顺序为____________________________。

（3）硫化亚铜和氧化亚铜均为离子晶体，其中熔点较高的为___________（填化学式），原因为________________________________________________。

（4）下图为铜与氧（O）、钇（Y）、钡（Ba）形成的一种超导体材料的长方体晶胞结构，其晶胞参数如图（i）所示，该结构中有平面正方形（CuO4）和四方锥（CuO6）结构单元如图（ii）所示。

①该超导体材料的化学式为____________________________。

②已知该化合物的摩尔质量为Mg·mol-1，阿伏加德罗常数的值为NA，其密度为____g·cm-3（列出表达式即可）。

【答案】第四周期第ⅠB族15sp3sp3CCl4CBr4SiCl4SiF4Cl2O3（答案合理即可）

N＞C＞H＞CuCu2O因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜YBa2Cu3O7

【解析】

（1）考查元素周期表的位置、能级，Cu位于第四周期IB族，基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1,s能级有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，d能级有5个原子轨道，因此Cu原子核外电子占据轨道数为15个；

（2）考查杂化类型的判断、等电子体、电负性、配位键，①根据乙二胺的结构简式，C有4个σ键，无孤电子对数，因此C的杂化类型为sp3，N有3个σ键，1个孤电子对数，N的杂化类型为sp3；②根据等电子体的定义，与SO42－等电子体的分子是CCl4、CBr4、SiCl4、SiF4、Cl2O3等；③乙二胺中N有孤电子对，Cu2＋提供空轨道，根据信息每个Cu2＋可与两个乙二胺分子形成四配位离子，结构式为

；（3）考查晶体熔沸点高低的判断，两者属于离子晶体，判断熔沸点高低需要从晶格能的角度思考，因此有因为氧离子半径小于硫离子半径，所以氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜的晶格能，熔点也高于硫化亚铜；（4）考查晶胞的计算，①根据图i，Cu位于顶点和棱上，Ba、Y位于内部，根据图ii，O位于棱上，共有14个，根据均摊法，求出化学式为YBa2Cu3O7；晶胞的质量为

，晶胞的体积为（a×10－10×a×10－10×b×10－10）cm3，根据密度的定义，晶胞的密度为

g/cm3。

点睛：

本题难度是（4），关键是O原子位置的确定，观看图ii，会发现氧原子位于棱上，共有28个氧原子，然后用均摊法，求出化学式，晶胞密度的计算中晶胞质量的计算是难点，可以认为此晶胞中有1个YBa2Cu3O7，则晶胞质量为

，最后根据密度的定义求出密度。

3．第四周期的元素，如：

钛（22Ti）、铁（26Fe）、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题：

（1）基态Ti原子中，最高能层电子的电子云轮廓形状为___________，与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有______种。

（2）琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3+，从结构角度来看，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是______________。

（3）SCN-离子可用于Fe3+的检验，其对应的酸有两种，分别为硫氰酸（H-S-C≡N）和异硫氰酸（H-N=C=S）。

①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒_________________（分子或离子）；

②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为___________；

③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是________________________。

（4）成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为____________，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄（As4S4）和SnCl4并放出H2S气体，写出该反应方程式__________________________。

SnCl4分子的空间构型为______________。

（5） 高子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。

该物质的电子式___________。

一个晶胞含有的π键平均有___________个。

（6）硒化锌的晶胞结构如图所示，图中X和Y点所堆积的原子均为___________（填元素符号）；该晶胞中硒原子所处空隙类型为___________（填“立方体”、“正四面体”或正八面体”），该种空隙的填充率为___________；若该晶胞密度为pg•cm-3，硒化锌的摩尔质量为Mg•mol-1。

用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为___________nm。

【答案】球形2Fe3+的3d5半满状态更稳定N2O（或CO2、CS2、OCN-）2∶3异硫氰酸分子间含有氢键sp3杂化2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑正四面体形

8Zn正四面体50%×107

【解析】

（1）基态Ti原子的价层电子排布式为：

3d24s2，最高能层为第四能层，s电子云轮廓形状为球形；与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同的元素有Cr3d54s1，Cu3d104s1，共两种；

（2）从结构角度来看，Fe2+的价电子排布式是：

3d6，再失一个电子就是3d5半充满稳定结构，故易被氧化成Fe3+；

（3）①与SCN-互为等电子体的一种微粒是：

N2O（或CO2、CS2、OCN-）；

②硫氰酸（H-S-C≡N）中π键和σ键的个数之比为2∶3；

③异硫氰酸分子间可以形成氢键，故其沸点比硫氰酸沸点高；

（4）雌黄分子式为As2S3，As有四对价层电子对，As原子的杂化方式为sp3杂化；

雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄（As4S4）和SnCl4并放出H2S气体，故其反应方程式为：

2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑；SnCl4分子的空间构型为正四面体；

（5）CaC2为离子化合物，电子式为：

；一个晶胞含有4个Ca2+，4个C22-,一个C22-中有两个π键，一个晶胞含有的π键平均有8个；

（6）硒化锌的晶胞结构中X和Y点所堆积的原子均为Zn，该晶胞中四个硒原子所处晶胞体对角线四分之一处，空隙类型为正四面体，但只占据了其中4个位置，故该种空隙的填充率为50%；若该晶胞密度为pg•cm-3，硒化锌的摩尔质量为Mg•mol-1。

用NA代表阿伏加德罗常数的数值，则晶胞参数a为×107nm。

4．C、N 和Si 能形成多种高硬度材料，如Si3N4，C3N4、SiC。

（1）Si3N4和C3N4中硬度较高的是_________，理由是____________________。

（2） C和N能合成三聚氰胺（如图所示），其中N原子的杂化方式为________________。

（3） C 和N 还能形成一种五元环状有机物咪唑（im），其结构为

。

化合物[Co（im）6]SiF6的结构示意图如图所示:

①基态Co 原子的次外层电子排布式为___________。

N 与Co2+之间的化学键类型是_________________，判断的理由是__________________。

②阴离子[SiF6]2-中心原子Si 的价层电子对数为___________________。

阳离子[Co（im）6]2+和[SiF6]2-之间除了阴阳离子间的静电作用力，还存在氢键作用，画出该氢键的表示式_______。

（例如，水中氢键的表示式为:

）。

（4）β-SiC 为立方晶系晶体，晶胞参数为a，已知Si 原子半径为rSi，C原子半径为rC，该晶胞中原子的分数坐标为:

C:

（0，0，0）；（1/2，1/2，0）；（1/2，0，1/2）；（0，1/2，1/2）；……

Si:

（1/4，1/4，1/4）；（1/4，3/4，3/4）；（3/4，1/4，3/4）；（3/4，3/4，1/4）。

则β-SiC 立方晶胞中含有____个Si 原子、___个C 原子；该晶跑中原子的体积占晶胞体积的百分率为______________（列出计算式即可）。

【答案】C3N4两者同为原子晶体，C的原子半径小于Si，与Si-N相比，C-N的键长短，键能大sp2sp33s23p63d7配位键N 原子有孤电子对，Co2+有空轨道6

44[16π（r3c+r3si）/（3a3）]×100%

【解析】

（1）Si3N4和C3N4均为原子晶体，其中C原子半径小于Si原子，Si3N4中的共价键的键长大于C3N4的键长，硬度较高的是C3N4，故答案为：

C3N4；两者同为原子晶体，C的原子半径小于Si，与Si-N相比，C-N的键长短，键能大；

（2）根据三聚氰胺的结构可知，分子中N原子有2种，其中一种连接3个原子，含有一个孤电子对，采用sp3杂化，另一种连接2个原子，含有一个孤电子对，采用sp2杂化，故答案为：

sp2、sp3；

（3）①Co为27号元素，基态Co 原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，次外层电子排布式为3s23p63d7；N 原子有孤电子对，Co2+有空轨道N 与Co2+之间的化学键为配位键，故答案为：

3s23p63d7；配位键；N 原子有孤电子对，Co2+有空轨道；

②阴离子[SiF6]2-中心原子Si 的价层电子对数为6。

阳离子[Co（im）6]2+和[SiF6]2-之间除了阴阳离子间的静电作用力，F的非金属性很强，能够与

中N原子上的氢原子形成氢键，可以表示为

，故答案为：

6；

；

（4）根据晶胞中原子的分数坐标可知，C原子位于立方体的顶点和面心，Si原子位于立方体内，且与周围的碳原子构成正四面体结构，β-SiC 立方晶胞中含有的Si 原子为4个，含有的C 原子数=8×+6×=4；晶胞的体积V1=a3；晶胞中碳原子和硅原子的总体积V2=π（r3c+r3si）×4=π（r3c+r3si），晶跑中原子的体积占晶胞体积的百分率=×100%=×100%=×100%，故答案为：

4；4；×100%。

点睛：

本题考查了物质结构与性质。

本题的易错点为

（2）中N原子的杂化类型的判断，要注意分子中有2种N原子；本题的难点为（4）的计算，首先需要能够根据原子的坐标画出晶胞结构，在根据晶胞结构计算。

5．贵州的矿产资源丰富，在全国占优势地位的有铝、磷、煤、锰、重晶石、黄金、铅锌、锑等众多品种。

回答下列问题：

（1）金元素属于铜族元素，原子结构与铜相似，在元素周期表中位于第六周期，基态金原子的外围电子排布图为__________；Cu2+能与多种离子或分子形成稳定性不同的配合物。

经X射线衍射测得配合物酞菁铜的晶体结构，其局部结构如图所示：

①酞菁铜结构中非金属元素电负性由大到小的顺序为__________；

②酞菁铜结构中N原子的轨道杂化类型为__________。

酞菁铜结构中不存在的化学键类型为__________

A.配位键B.金属键C.σ键D.π键

（2）煤通过干馏、气化、液化可获得清洁燃料和多种化工原料，氨是其中之一。

NH3的VSEPR模型为__________。

（3）锰、铁两元素中第三电离能较大的是__________（填元素符号），原因是___________。

（4）碲化锌（ZnTe）具有宽禁带的特性，常用于制作半导体材料，碲化锌晶体有立方和六方两种晶型，其立方晶胞结构如下图所示。

①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。

已知a、b、c的原子坐标参数分别为（0，0，0）、（，0，）、（，，）。

则d的原子坐标参数为__________。

②若两个距离最近的Te原子间距离为apm，则晶体密度为__________g/cm3（列式即可）。

【答案】

N>C>Hsp2；sp3B四面体MnMn失去的是半充满的3d5电子，而Fe失去的是3d6电子，

所以Mn的第三电离能大

或

【解析】

（1）金元素属于铜族元素，原子结构与铜相似，在元素周期表中位于第六周期。

铜是3d104s1，基态金原子应是5d106s1，故其的外围电子排布图为

；

①酞菁铜结构中非金属元素有C、N、H，电负性由大到小的顺序为N>C>H；

②酞菁铜结构中N原子有两种，一种有3对价层电子对，另一种有4对价层电子对，故其轨道杂化类型为sp2；sp3；酞菁铜结构中有配位键、σ键、π键，没有金属键，故选B；

（2）NH3的VSEPR模型为四面体；

（3）锰、铁两元素中第三电离能是在Mn2+、Fe2+的基础上再失一个电子消耗的能量，Mn2+的外围电子排布式为：

3d5，Fe2+的外围电子排布式为：

3d6，Mn2+为半充满，更稳定故其第三电离能较大；

（4）①碲化锌立方晶胞结构和金刚石的晶胞类似，d原子均位于体对角线的四分之一处，c的原子坐标参数为（，，），在晶胞左下角，d则在右下角位置，故其坐标为

；

②两个距离最近的Te原子间距离为晶胞面对角线的一半，是apm，故晶胞边长为：

pm，一个晶胞中有4个Te,4个Zn，故晶胞密度为：

g/cm3。

6．铁、铜的单质及它们的化合物与我们的生产、生活紧密相关。

（1）Cu 处于周期表中______区，其最高能层的符号为______，基态铜原子的价电子排布式为________。

（2）向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水，首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水。

沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液,向深蓝色溶液中加入乙醇,析出深蓝色晶体。

①写出沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液的离子方程式:

________。

②为什么加入乙醇,能够析出深蓝色晶体?

________________

③为什么NH3 常在配合物中作配体，而NH4+却不能作配体?

_______。

（3）Fe3+可以与SCN-、CN-、H2NCONH2（尿素）等多种配体形成很多的配合物。

①请写出一种与SCN-互为等电子体的分子:

________。

②CN-的电子式为________。

③H2NCONH2（尿素）中N、C 原子的杂化方式分别为_______、_______，组成尿素的4种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。

（4）某FeN,的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe（x-n）CunNy。

FexNy 转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。

【答案】dsN3d104s1Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH-乙醇的极性小于水，在溶液中加入乙醇能够减小溶剂的极性，降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度NH3中N 原子能够提供孤电子对，而NH4+中N 原子价电子层无孤电子对CO2（或CS2、N2O、BeCl2）

sp3sp2N>O>C>HFe3CuN

【解析】考查物质结构与性质的运用，

（1）Cu的价电子排布式为3d104s1，位于第四周期IB族，属于ds区；最高能层符号为N；Cu属于副族元素，价电子包括最外层电子，以及次外层的d能级，即基态铜原子的价电子排布式为3d104s1；

（2）①发生的反应是CuSO4＋2NH3·H2O=Cu（OH）2↓＋2NH4＋，继续加入NH3·H2O，发生Cu（OH）2＋4NH3=[Cu（NH3）4]（OH）2，即深蓝色透明溶液为[Cu（NH3）4]（OH）2，其离子方程式为Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH－；②乙醇的极性小于水，在溶液中加入乙醇能够减小溶剂的极性，降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度；③形成配位键，一方提供孤电子对，一方提供空轨道，NH3中N 原子能够提供孤电子对，而NH4+中N 原子价电子层无孤电子对；（3）①根据等电子体的定义，与SCN－互为等电子体的分子是CO2（或CS2、N2O、BeCl2）；②CN－中C和N之间共用三键―即CN－的电子式为

；③尿素的结构简式为

，C的杂化类型为sp2，N的杂化类型为sp3；同周期从左向右第一电离能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此第一电离能大小顺序是N>O>C>H；（4）能量越低，物质越稳定，即铜替代a位置Fe，即Cu的个数为8×1/8=1，Fe位于面心，个数为6×1/2=3，N位于体心，化学式为Fe3CuN。

点睛：

本题的难点是等电子体的判断，一般判断等电子体，从同主族、同周期中寻找，然后用添加电子或去掉电子的方法进行补充，如本题找出与SCN－互为等电子体的分子，S和O属于同主族，用O替代S，SCN－显－1价，让N得到一个电子，变为O，得出CO2，按照此方法还可以得到CS2、N2O、BeCl2。

7．【化学——选修3：

物质结构与性质】2017年4月26日，海军成立68周年时，我国第一艘国产航母成功下水。

建造航母需要大量的新型材料。

航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。

（1）镍铬钢抗腐蚀性能强，Ni2+最高能级电子的运动状态有_________种，铬元素在周期表中_____区。

（2）航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷（结构如图所示），其中C原子杂化方式为__________杂化。

（3）海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。

①根据下表数据判断：

最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是____________（填元素符号）

氟

氯

溴

碘

第一电离能（kJ/mol）

1681

1251

1140

1008

②根据价层电子对互斥理论，预测ClO3-的空间构型为__________形，写出一个C1O3-的等电子体的化学符号__________________。

③已知高碘酸有两种形式，化学式分别为H5IO6（

）和HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。

请比较二者酸性强弱：

H5IO6_________HIO4（填“>”“<”或“=”）

（4）海底金属软泥是在洋海底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的资源，含有硅、氧化铁、锰、锌等。

Zn2+与S2-形成的一种晶体结构如图所示（黑球表示Zn2+，白球表示S2-）。

则该晶体中与Zn2+等距且最近的S2-形成的立体图形为______________________。

已知该晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏伽德罗常数为NA，该晶体中Zn2+和S2-原子之间的最短距离为体对角线的1/4，则该晶体中S2-和Zn2+之间的最短距离为_________pm。

（写出计算式即可）

【答案】8dsp3I三角锥SO32-<正四面体形××1010（或××1010）

【解析】Ni原子核电荷数为28，基态原子电子排布为[Ar]3d84s2,Ni2+电子排布为[Ar]3d8，最高能级电子的运动状态有8种，铬元素在周期表中d区；正确答案：

8；d。

（2）根据该材料聚硅氧烷的结构可知，碳原子形成的杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键数，对于-CH3、-CH2CH3和–CF3基团来说，碳原子形成的杂化轨道数=0+4=4，C原子均属于sp3；正确答案：

sp3。

（3）①卤族元素包含:

F、Cl、Br、I、At元素,元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I元素,则碘元素易失电子生成简单阳离子；正确答案:

I。

②ClO3-的成键电子对数为3，孤电子对数为1，由m+n=4,为空间四面体模型，而该分子中含有一对孤电子对，则变为三角锥型；与C1O3-的等电子体的化学符号SO32-；正确答案：

三角锥；SO32-。

③H5IO6

中含有5个羟基氢,为五元酸,含非羟基氧原子1个,

为一元酸,含有1个羟基氢,含非羟基氧原子3个,所以酸性:

H5IO6

<。

（4）根据晶胞可知，则该晶体中与Zn2+等距且最近的S2-形成的立体图形为正四面体形；该晶体中含有Zn2+个数为4，S2-个数为8×+6×=4，即该晶胞中有4个ZnS；设晶胞的棱长为xcm，则晶胞的体积为x3=，体对角线长度为xcm，由于该晶体中Zn2+和S2-原子之间的最短距离为体对角线的1/4，所以该晶体中S2-和Zn2+之间的最短距离为=×=××1010pm；正确答案：

××1010（或××1010）。

点睛：

明确晶胞中每个原子被几个晶胞占有是解本题关键；利用均摊法计算晶胞中原子个数，正方体中，顶点上的原子被8个晶胞占有，面上的原子被2个晶胞占有，棱上的原子被4个晶胞占有，占有a图中顶点上的原子被6个晶胞占有，据此分析答题。

8．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诺贝尔奖。

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：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是_________。

A.键长：

石量烯>金刚石

B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C.12g石墨烯含σ键数为NA

D.从石墨剥离得