2022 高考化學(xué)二輪專題練習(xí) 專題突破練十三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)

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專題突破練十三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)可能用到的相對原子質(zhì)量:N 14　O 16　P 31　S 32　K 39　Ca 40　Ti 48　V 51　Co 59　Cu 64　Sn 119非選擇題:本題共6小題,共100分。1.(16分)(2021廣東四校聯(lián)考)三元鋰電池性能優(yōu)異、能量密度高,正極材料包含了Ni、Co、Mn三種過渡金屬的氧化物。(1)基態(tài)Ni原子有　　　　個未成對電子,Ni2+核外電子排布式為　　　　　。 (2)如表是Mn與Fe的部分電離能數(shù)據(jù),解釋I3(Mn)大于I3(Fe)的主要原因:　　　　　　　　　　　。  元素FeMn第二電離能I2/(kJ·mol-1)1 5611 509第三電離能I3/(kJ·mol-1)2 9573 248 (3)已知[Co(CN)6]4-是強還原劑,與水反應(yīng)能生成[Co(CN)6]3-,寫出該反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　;1 mol CN-含有σ鍵的數(shù)目為　　　　,該離子中C的雜化方式為　　　　　　　。 (4)已知H2O2難以將Co2+氧化為Co3+,若先將Co2+轉(zhuǎn)化為[Co(NH3)6]2+,則H2O2能快速將其氧化為[Co(NH3)6]3+,該原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (5)Co與Ti類似,其晶體堆積方式為六方最密堆積,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,則該晶胞中含有的原子個數(shù)為　　　　　　,已知該晶胞的底面邊長為a nm,高為b nm,則晶胞密度為　　　　 g·cm-3。 2.(16分)(2021廣東名校聯(lián)盟聯(lián)考)硫、釩化合物在藥物化學(xué)及催化化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)釩原子的價層電子排布圖為　　　　　　,釩有+2、+3、+4、+5等多種化合價,其中最穩(wěn)定的化合價是　　　　,V的空間結(jié)構(gòu)為　　　　　　。 (2)2-巰基煙酸氧釩配合物(圖甲)是副作用小的有效調(diào)節(jié)血糖的新型藥物:該藥物中N原子的雜化方式是　　　　;2-巰基煙酸(圖乙)水溶性優(yōu)于2-巰基煙酸氧釩配合物(圖甲)的原因是　　　　　　　　　　　　。 (3)某六方硫釩化合物晶體的晶胞如圖丙所示,該晶胞的化學(xué)式為　　　　　　。圖丁為該晶胞的俯視圖,該晶胞的密度為　　　　 g·cm-3(列出計算式即可)。 3.(16分)(2021安徽安慶一模)銅元素及其化合物在生產(chǎn)實際中有許多重要用途。磷化銅(Cu3P2)常用于制造磷青銅(含少量錫、磷的銅合金)。請回答下列有關(guān)問題:(1)現(xiàn)代化學(xué)中,常利用　　　　　　上的特征譜線來鑒定元素。 (2)銅晶體中銅原子的堆積方式如圖所示,銅晶體中原子的堆積模型屬于　　　　　。 (3)基態(tài)磷原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為　　　　　　　;該能層中具有的能量最高的電子所在能級有　　　　　個伸展方向,原子軌道呈　　　　　形。 (4)磷化銅與水反應(yīng)產(chǎn)生有毒的磷化氫(PH3)氣體,PH3分子的空間構(gòu)型為　　　　　;P、S的第一電離能(I1)的大小為I1(P)　　　I1(S)(填“>”“<”或“=”);PH3的沸點　　　　(填“高于”或“低于”)NH3的沸點,原因是　　　　　　　　　　　　　。 (5)磷青銅晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶體中P原子位于由銅原子形成的　　　　　　　的空隙中。若晶體密度為a g·cm-3,則P與最近的Cu原子的核間距為　　　　　　 nm(用含NA的代數(shù)式表示)。 4.(18分)(2021安徽名校聯(lián)盟質(zhì)檢)在自然界中,第二周期主族元素形成的化合物種類最多,回答下列問題:(1)下圖中表示基態(tài)碳原子的是　　　　　　,表示的碳原子能量最高的是　　　　。 (2)碳、氮、氧三種元素的第一電離能由大到小的順序為　　　　　　(填元素符號),氮氣分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為　　　　　　。 (3)碳、氮、氧的簡單氫化物鍵角由大到小的順序為　　　　　　(用化學(xué)式表示)。 (4)反應(yīng)3CH4+2B3N3H6+6H2O3CO2+6H3BNH3中,碳原子的雜化類型為　　　　　,H3BNH3　　　　(填“能”或“不能”)溶于水,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)氮化鉀晶胞結(jié)構(gòu)如圖,該晶體的化學(xué)式為　　　　　,若該晶胞邊長為a pm,則該晶體的密度為　　　　　 g·cm-3(用含a的代數(shù)式表示,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。 5.(16分)(2021福建龍巖一模)C、N、F、Cu及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等方面應(yīng)用十分廣泛?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題:(1)基態(tài)銅原子的價電子排布式為　　　　　;C、N、F、Cu四種元素第一電離能從小到大的順序為　　　　。 (2)化合物CH3NH2、CH3CH3常溫下均為氣體,沸點較高的是　　　　　;CH3NH2中氮原子的雜化方式是　　　　　　。 (3)將無水硫酸銅溶解在一定量的水中,再加入過量氨水,溶液變?yōu)樯钏{色,該深藍色離子[Cu(NH3)4(H2O)]2+內(nèi)存在的化學(xué)鍵有　　　　　　。 　　　　　　　　　　　　　　　　A.氫鍵 B.離子鍵C.共價鍵 D.配位鍵E.金屬鍵(4)氮、銅形成的一種化合物,為立方晶系晶體,晶胞參數(shù)為a pm,其晶胞沿面對角線投影如圖所示。已知該晶胞中原子的分數(shù)坐標為Cu:(0,0,);(0,,0);(,0,0),N:(0,0,0)。則該晶胞中,與Cu原子等距且最近的Cu原子有　　　　個。 6.(18分)(2021福建廈門英才學(xué)校四模)卟啉化合物在生命科學(xué)、太陽能儲存等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。回答下列問題:Ⅰ.四苯基金屬鋅卟啉配合物具有促進細胞組織呼吸、改善蛋白質(zhì)和糖代謝等作用,其合成過程如下(ph-為苯基):(1)基態(tài)Zn原子的價電子排布式為　　　　,C原子的雜化類型為　　　　。 (2)合成過程所用的試劑乙醇中所含元素的電負性由大到小的順序為　　　　　　　。 (3)乙醇的沸點高于二氯甲烷的沸點,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.研究表明利用卟啉配合物對鈣鈦礦薄膜進行修飾調(diào)控,可大幅度提高鈣鈦礦太陽能電池器件的性能和穩(wěn)定性。(4)鈣鈦礦晶胞如圖所示,Ti4+處于6個O2-組成的　　　　　空隙中,若Ca2+與O2-的最短距離為a nm,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則晶體的密度為　　　　　 g·cm-3(列出計算表達式)。 (5)在鈣鈦礦晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,Ti4+處于各頂點位置,則O2-處于　　　　　　　位置。   專題突破練十三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)1.答案 (1)2　[Ar]3d8　(2)Mn失去兩個電子后價電子排布為3d5,處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài),而鐵失去三個電子能形成3d5的半滿穩(wěn)定狀態(tài)(3)2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH-　NA　sp雜化　(4)Co2+與氨配位后更容易被氧化(5)6　×1021解析:(1)基態(tài)Ni原子核外電子排布式是[Ar]3d84s2,有2個未成對電子,Ni原子失去最外層2個電子得到Ni2+,Ni2+核外電子排布式為[Ar]3d8;(2)Mn失去兩個電子后價電子為3d5,處于半滿的穩(wěn)定狀態(tài),而鐵失去三個電子能形成3d5的半滿穩(wěn)定狀態(tài),所以I3(Mn)大于I3(Fe);(3)[Co(CN)6]4-是強還原劑,與水反應(yīng)能生成[Co(CN)6]3-,根據(jù)得失電子守恒,反應(yīng)同時生成氫氣,該反應(yīng)的離子方程式是2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH-;CN-的結(jié)構(gòu)式是[C≡N]-,1 mol CN-含有σ鍵的數(shù)目為NA,該離子中C的雜化方式為sp雜化;(4)Co2+與氨配位后更容易被氧化,所以H2O2能快速將其氧化為[Co(NH3)6]3+;(5)根據(jù)均攤法,該晶胞中含有的原子個數(shù)為12×+2×+3=6,該晶胞的底面邊長為a nm,高為b nm,晶胞的體積為a2b×10-21 cm3,則晶胞密度為×1021 g·cm-3。2.答案 (1)　+5價　正四面體(2)sp2　2-巰基煙酸的羧基可與水分子之間形成氫鍵,使其在水中溶解度增大　(3)VS　×1021解析:(1)釩為23號元素,基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d34s2,價層電子排布圖為;釩原子失去5個價電子后,形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故其最穩(wěn)定的化合價是+5價;根據(jù)價層電子對互斥原理,V中的V形成4個σ鍵,孤電子對數(shù)為=0,空間結(jié)構(gòu)為正四面體;(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式可知N原子形成2個σ鍵,N原子還有1對孤電子對,價層電子對數(shù)為3,所以N原子為sp2雜化;2-巰基煙酸含有羧基,可以與水分子形成氫鍵,所以其水溶性會更好;(3)晶胞中V原子個數(shù)為×2+×6+×4=2,S原子個數(shù)為2個,所以化學(xué)式為VS;一個晶胞的質(zhì)量為 g= g,晶胞底面積為a×a nm2,晶胞的體積為a×a×b nm3=a2b nm3,所以晶胞的密度ρ= g·nm-3= g·nm-3=×1021 g·cm-3。3.答案 (1)原子光譜　(2)面心立方最密堆積(3)M　3　啞鈴　(4)三角錐形　>　低于　NH3分子間能形成氫鍵,而PH3不能(5)正八面體　×107解析:(1)光譜分析是利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素,所以現(xiàn)代化學(xué)中,常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素。(2)由圖可知,銅晶體中原子的堆積模型屬于面心立方最密堆積。(3)基態(tài)磷原子核外有三層電子,故最高能層符號為M,能量最高的電子在3p能級,在空間有3個伸展方向,原子軌道為啞鈴形。(4)PH3分子中P原子價層電子對數(shù)為4,有1對孤電子對,則PH3為三角錐形;第一電離能在同周期中隨原子序數(shù)的遞增,有增大的趨勢,但核外電子排布滿足全充滿或半充滿狀態(tài)時,第一電離能大于其相鄰元素的第一電離能,故I1(P)>I1(S);氫鍵為分子間作用力,對物質(zhì)的熔、沸點影響較大,氨分子間存在氫鍵,磷化氫中無氫鍵,則磷化氫的沸點低于氨。(5)觀察磷青銅晶體的晶胞結(jié)構(gòu),Cu原子位于正方體的六個面的中心位置,形成正八面體的結(jié)構(gòu);P原子與最近的Cu原子之間的距離為棱長,Sn原子個數(shù):8×=1,Cu原子個數(shù):6×=3,P為1,化學(xué)式為SnCu3P,摩爾質(zhì)量為342 g·mol-1,1 mol時的體積為,一個晶胞的體積為 cm3,棱長= cm,P與最近的Cu原子的核間距為×107 nm。4.答案 (1)A　D　(2)N>O>C　1∶2(3)CH4>NH3>H2O(4)sp3、sp　能　H3BNH3能與水分子間形成氫鍵(5)K3N　×1030解析:(1)碳是6號元素,基態(tài)原子核外的電子排布式為1s22s22p2,根據(jù)泡利原理和洪特規(guī)則,基態(tài)碳原子的電子排布圖為,處于激發(fā)態(tài)的電子越多,能量越高,碳原子能量最高的是D。(2)同一周期,從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰元素。故第一電離能:N>O>C,氮氣分子的電子式為N??,其中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶2。(3)碳、氮、氧的簡單氫化物分別為甲烷、氨氣和水,立體構(gòu)型分別是正四面體形、三角錐形、V形,其鍵角依次減小,即鍵角由大到小順序是CH4>NH3>H2O。(4)反應(yīng)3CH4+2B3N3H6+6H2O3CO2+6H3BNH3中,CH4是正四面體結(jié)構(gòu),碳原子的雜化類型為sp3雜化,CO2是直線結(jié)構(gòu),碳原子的雜化類型為sp雜化,H3BNH3能和水分子間形成氫鍵,所以能溶于水。(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖,N原子數(shù)=8×=1,鉀原子數(shù)=6×=3,氮化鉀晶體的化學(xué)式為K3N,一個晶胞的質(zhì)量為 g,晶胞邊長為a pm,則晶體的密度為×1030 g·cm-3。5.答案 (1)3d104s1　Cu<C<N<F(2)CH3NH2　sp3　(3)CD　(4)8解析:(1)Cu為29號元素,基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,價電子排布式為3d104s1;Cu為金屬元素,第一電離能最小,同周期自左至右第一電離能呈增大的趨勢,所以四種元素第一電離能從小到大的順序為Cu<C<N<F。(2)CH3NH2分子中存在N—H鍵,所以分子間存在氫鍵,沸點較高;CH3NH2分子中N原子與C原子形成一個σ鍵,與兩個H原子分別形成一個σ鍵,還有1對孤電子對,所以價層電子對數(shù)為4,為sp3雜化。(3)Cu2+提供空軌道,NH3分子和H2O分子提供孤電子對形成配位鍵,NH3分子和H2O分子內(nèi)部都存在共價鍵,不存在離子鍵、金屬鍵,氫鍵不是化學(xué)鍵,所以選CD。(4)結(jié)合投影以及部分Cu、N原子的坐標可知N原子位于立方體的頂點,Cu原子位于棱心,距離Cu原子相等且最近的Cu原子位于相鄰的棱上,所以個數(shù)為8。6.答案 (1)3d104s2　sp2　(2)O>C>H(3)乙醇和二氯甲烷都是分子晶體,乙醇存在分子間氫鍵　(4)正八面體　　(5)棱心解析:(1)Zn為30號元素,基態(tài)鋅原子的核外電子排布為[Ar]3d104s2,價電子排布式為3d104s2,根據(jù)配合物的結(jié)構(gòu)簡式可知C原子均形成雙鍵,所以為sp2雜化;(2)非金屬性越強,元素的電負性越強,非金屬性O>C>H,則電負性O>C>H;(3)乙醇和二氯甲烷均為分子晶體,但由于乙醇分子中含有羥基,可以形成分子間氫鍵,所以乙醇的沸點較高;(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知Ti4+周圍6個O2-圍成一個正八面體;據(jù)圖可知Ca2+與O2-的最短距離為該晶胞面對角線的一半,所以該晶胞的邊長為a nm,則1個晶胞的體積為(a×10-7)3 cm3,根據(jù)均攤法,晶胞中含有O2-的個數(shù)為6×=3,Ti4+的個數(shù)為1,Ca2+的個數(shù)為8×=1,所以1個晶胞的質(zhì)量為 g,則晶體的密度為 g·cm-3;(5)原晶胞中Ti4+與O2-的距離為邊長的一半,根據(jù)晶胞平移時微粒間的距離不變,可知當(dāng)Ti4+處于頂點時,O2-處于棱心。