高考化学三轮冲刺要点突破物质结构与性质综合题专题训练答案+解析.docx

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高考化学三轮冲刺要点突破物质结构与性质综合题专题训练答案+解析

——物质结构与性质综合题

【专题训练】

1．（2019·太原模拟）高氯酸三碳酰肼合镍{[Ni（CHZ）3]（ClO4）2}是一种新型的起爆药。

（1）Ni能与CO形成配合物Ni（CO）4，配体CO中提供孤电子对的是C原子，其理由可能是________________________________；该配合物分子中σ键与π键数目之比为________。

（2）①ClO

的空间构型是________________。

②写出与ClO

互为等电子体的一种分子和一种离子：

________、________（填化学式）。

（3）化学式中CHZ为碳酰肼，其结构为

，它是一种新型的环保锅炉水除氧剂。

①碳酰肼中氮元素的化合价为________，碳原子的杂化轨道类型为________。

②碳酰肼可以由碳酸二甲酯（

）和肼（N2H4）反应制得，有关的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）高氯酸三碳酰肼合镍可由NiO、高氯酸及碳酰肼化合而成。

①比较次氯酸和高氯酸的酸性，并说明理由：

________________________________________________________________________。

②如图为NiO晶胞，若晶胞中含有的Ni2＋数目为a，Ni2＋的配位数为b，NiO晶体中每个Ni2＋距离最近的Ni2＋数目为c，则a∶b∶c＝________。

解析：

（1）CO的组成元素中，氧元素电负性更大一些，不易给出孤电子对形成配位键。

Ni（CO）4中Ni原子与4个CO分子形成的4个配位键属于σ键，每个CO分子中含1个σ键，两个π键，则Ni（CO）4中σ键与π键数目之比为1∶1。

（2）①ClO

的价层电子对数为

×（7＋1－8）＋4＝4，根据VSEPR理论，其空间构型为正四面体。

②与ClO

互为等电子体的分子有SiF4、CCl4等，离子有SO

、PO

等。

（3）氮原子形成的三个共价键中N—N键属于非极性键，不显电性，其余两个共价键均使氮原子显负电性，故氮元素的化合价为－2价。

（4）①含氧酸分子中非羟基氧原子数目越多，酸性越强，HClO4分子中有3个非羟基氧原子，HClO分子中没有非羟基氧原子，故HClO的酸性小于HClO4的酸性。

②利用均摊法求出每个晶胞中含4个Ni2＋，Ni2＋的配位数为6，离Ni2＋最近的Ni2＋有12个，三者比值为2∶3∶6。

答案：

（1）电负性O>C，O原子不易提供孤电子对　1∶1

（2）①正四面体　②CCl4（或SiF4等其他合理答案）　SO

（或PO

等其他合理答案）

（3）①－2　sp2　

（4）①HClO的酸性小于HClO4，非羟基氧的个数越多，Cl的正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子向Cl偏移，越容易电离出H＋　②2∶3∶6

2．（2019·全国卷Ⅲ）磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。

回答下列问题：

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________（填“相同”或“相反”）。

（2）FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为____________________，其中Fe的配位数为________。

（3）苯胺（

）的晶体类型是________。

苯胺与甲苯（

）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（－5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（－95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是__________________________。

（4）NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。

（5）NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：

焦磷酸钠、三磷酸钠等。

焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：

焦磷酸根离子

三磷酸根离子

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________（用n代表P原子数）。

解析：

（1）在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。

Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。

（2）在蒸汽状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个Cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为

或

；由结构式可知，Fe的配位数为4。

（3）苯胺是有机化合物，属于分子晶体。

由于苯胺分子中N原子电负性大、原子半径小，易形成分子间氢键N—H…N，导致熔、沸点比相对分子质量相近的甲苯高。

（4）元素的非金属性越强，电负性越高，非金属性：

H＜P＜N＜O，故在N、H、P、O四种元素中电负性最高的是O。

PO

中价层电子对数为

＝4，采取sp3杂化方式，杂化轨道与配位原子只能形成σ键，故与O原子的2p轨道形成σ键。

（5）由题给焦磷酸根离子、三磷酸根离子的结构式可看出，多磷酸盐中存在PO

结构单元，n个PO

结构单元共用（n－1）个O原子，则O原子总数为4n－（n－1）＝3n＋1，离子所带电荷数为－（n＋2），故通式为（PnO3n＋1）（n＋2）－。

答案：

（1）Mg　相反　

（2）

　4

（3）分子晶体　苯胺分子之间存在氢键

（4）O　sp3　σ　

（5）（PnO3n＋1）（n＋2）－

3．（2019·贵阳模拟）碳族元素在生产生活中的应用极其广泛，请回答以下有关碳族元素的问题。

（1）下列说法正确的是________。

a．CS2与SO2分子的键角相同

b．HCHO中的C原子为sp2杂化

c．CF4与SiCl4均为非极性分子

d．CO与N2为等电子体，所以化学性质完全相同

e．第一电离能：

O>N>C

（2）晶体硅是制备太阳能电池板的主要原料。

区分晶体硅和无定形硅最可靠的科学方法为________________________；28克晶体硅中含共价键________mol。

（3）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni（CO）4，其呈正四面体构型。

试推测Ni（CO）4的晶体类型是________，Ni（CO）4易溶于________（此空选择填写下列字母序号）。

a．水　　　b．四氯化碳　　　c．苯　　d．硫酸镍溶液

（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞（晶胞参数为xpm）如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，则该晶胞中C60的堆积方式为________________，C60与M原子的个数比为________。

（5）利用光催化还原CO2制备工业原料CH4，可以达到减碳的效果。

该反应中，带状纳米Zn2GeO4（催化剂）的催化效果较好，CO2分子中σ键与π键的数目之比为________，催化剂所含元素Zn、Ge（锗）、O的电负性由大到小的顺序是____________，元素Zn的价电子排布式为________________。

（6）锗是典型的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。

锗单晶的晶胞结构如图所示，其晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为________g·cm－3（列出计算式即可）。

解析：

（1）CS2为直线形结构，键角为180°，SO2为V形结构，键角小于180°，a错误；HCHO的结构式为

，故C原子为sp2杂化，b正确；CF4和SiCl4均为正四面体结构，是非极性分子，c正确；CO和N2是等电子体，物理性质相似，但化学性质不同，d错误；N的2p轨道上有3个电子，处于较稳定状态，故第一电离能：

N>O>C，e错误。

（2）区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。

硅具有类似金刚石的结构（

），用均摊法可确定1个Si原子形成的共价键数为2，故28g（即1mol）Si中含2mol共价键。

（3）根据“挥发性”“液态”可推测Ni（CO）4为分子晶体；Ni（CO）4为非极性分子，易溶于非极性溶剂，即易溶解于苯和四氯化碳，b、c正确。

（4）C60位于晶胞的面心和顶点，故其为面心立方最密堆积；该晶胞含有C60的个数为8×

＋6×

＝4，含有M原子的个数为12×

＋9＝12，故C60与M原子的个数比为1∶3。

（5）CO2的结构为O===C===O，故σ键与π键的数目之比为1∶1。

非金属元素的电负性比金属元素大，故O的电负性最大，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性：

O>Ge>Zn；Zn为30号元素，价电子排布式为3d104s2。

（6）根据晶胞结构特点可知，该晶胞中含有Ge原子数为8×

＋6×

＋4＝8，晶胞质量为

g，体积为（a×10－10cm）3，故晶体密度为

g·cm－3。

答案：

（1）bc　

（2）X射线衍射实验　2

（3）分子晶体　bc

（4）面心立方最密堆积　1∶3

（5）1∶1　O>Ge>Zn　3d104s2

（6）

4．（2019·武汉调研）氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发高效储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

（1）H3BNH3是一种潜在的储氢材料，其中N原子的价电子轨道表达式为________________。

（2）制备H3BNH3的化学原料为（HB===NH）3，为六元环状物质，与其互为等电子体的有机物分子式为________，CH4、H2O、CO2的键角由大到小的顺序为________________，B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________________。

（3）C16S8是新型环烯类储氢材料，研究证明其分子呈平面结构（如图1所示）。

①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为________。

②测得C16S8中碳硫键的键长介于C—S键和C===S键之间，其原因可能是________________________________________________________________________。

（4）某种铜银合金晶体具有储氢功能，它是面心立方最密堆积结构，Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，H原子可进入由Cu原子和Ag原子构成的四面体空隙中。

若将Cu、Ag原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2（如图2）相似，该晶体储氢后的化学式为________。

（5）MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图3所示，该晶体的密度为ρg/cm3，则该晶胞的体积为________cm3（用含ρ、NA的代数式表示）。

解析：

（1）氮原子共有五个价电子，2s轨道上有两个自旋状态相反的电子，2p轨道上有3个自旋状态相同的电子，轨道表达式为

。

（2）（HB===NH）3为六元环状物质，原子数为12，价电子总数为30，与其互为等电子体的有机物为C6H6；CO2键角为180°，CH4键角为109°28′，H2O键角为105°，键角由大到小的顺序为CO2>CH4>H2O；B、C、N、O为同周期元素，N原子2s轨道为全充满状态，2p轨道为半充满状态，体系能量低，较稳定，第一电离能比O原子大，第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B。

（3）①由图1可知，碳原子均形成双键，其杂化方式为sp2，S原子价层电子对数为

×（6－2）＋2＝4，杂化方式为sp3。

②C16S8中碳硫键的键长介于C—S键和C===S键之间，这说明该环状物能够发生加成反应，即C16S8分子中碳硫键在一定程度上表现出双键的性质。

（4）一个晶胞中，Cu原子位于面心，数目为6×

＝3，Ag原子位于顶点，数目为8×

＝1,8个H原子位于内部，数目为8，则化学式为Cu3AgH8。

（5）由MgH2晶胞图可知，Mg原子数目为8×

＋1＝2，H原子数目为4×

＋2＝4，即每1mol晶胞含2molMgH2，质量为52g，晶胞体积V＝

cm3。

答案：

（1）

（2）C6H6　CO2>CH4>H2O　N>O>C>B

（3）①sp2、sp3　②C16S8分子中碳硫键具有一定程度的双键性质

（4）Cu3AgH8　（5）

5．（2019·昆明模拟）根据第三周期元素的原子结构和性质，回答下列问题：

（1）基态硫原子的价电子排布式为________，含有______个未成对电子，未成对电子所处的轨道形状是________。

（2）磷的氯化物有两种：

PCl3和PCl5，PCl3中磷原子的杂化类型为________，PCl3的立体构型为________，其中PCl3的熔点________（填“大于”或“小于”）PCl5。

（3）已知第一电离能的大小顺序为Cl>P>S，请说明原因________________________________________________________________________。

（4）氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：

化学式

HClO4

HClO3

HClO2

HClO

Ka

1×1010

1×10

1×10－2

4×10－8

从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因________________________________________________________________________。

（5）NaCl晶胞如图所示。

①氯离子采取的堆积方式为________。

A．简单立方堆积　　　　　B．体心立方堆积

C．面心立方最密堆积D．六方最密堆积

②若氯离子的半径用r表示，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶胞密度的表达式为________（用含r、NA的代数式表示）。

解析：

（1）基态硫原子核外有16个电子，由构造原理可写出其价电子排布式为3s23p4；其3p能级上含有2个未成对电子，未成对电子所处的轨道呈哑铃形或纺锤形。

（2）PCl3中心原子P含3个共用电子对和1对孤对电子，即中心原子P采取sp3杂化，其立体构型为三角锥形；PCl3与PCl5均为分子晶体，其熔点随相对分子质量增大而升高，即PCl3的熔点小于PCl5的熔点。

（3）P原子3p能级处于半充满状态，较难失去电子；而Cl原子半径小，核电荷数较大，故第一电离能：

Cl>P>S。

（4）从表格数据可以看出，中心原子价态越高（或非羟基氧个数越多），其酸性越强，对应的Ka越大。

（5）①由NaCl的晶胞图可知，Cl－采取面心立方最密堆积。

②根据晶胞图可知，面对角线长度为4r，由勾股定理可知晶胞的边长为

，由均摊法可知，该晶胞中含Na＋个数为

×12＋1＝4，含Cl－个数为

×8＋

×6＝4，设晶胞的密度为ρ（g·cm－3），则

×58.5＝ρ×

3，解得ρ＝

。

答案：

（1）3s23p4　2　哑铃形或纺锤形

（2）sp3　三角锥形　小于

（3）磷的3p能级处于半充满状态，导致磷原子较难失去电子，氯的原子半径小，核电荷数较大

（4）中心原子的价态不同或非羟基氧的个数不同

（5）①C　②