2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專練57結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用含解析-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

專練57　結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用1．在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅(jiān)鋁”，是制造飛機(jī)的主要材料?；卮鹣铝袉栴}：(1)下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是____________(填標(biāo)號(hào))。(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是__________、__________。乙二胺能與Mg2＋、Cu2＋等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原因是__________________________________，其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是__________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(3)一些氧化物的熔點(diǎn)如下表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔點(diǎn)/℃1570280023.8－75.5解釋表中氧化物之間熔點(diǎn)差異的原因__________________________________________。(4)圖(a)是MgCu2的拉維斯結(jié)構(gòu)，Mg以金剛石方式堆積，八面體空隙和半數(shù)的四面體空隙中，填入以四面體方式排列的Cu。圖(b)是沿立方格子對(duì)角面取得的截圖?？梢姡珻u原子之間最短距離x＝__________pm，Mg原子之間最短距離y＝__________pm。設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則MgCu2的密度是__________g·cm－3(列出計(jì)算表達(dá)式)。 2．[2021·四川南充適應(yīng)性考試]我國(guó)秦俑彩繪和漢代器物上用的顏料被稱為“中國(guó)藍(lán)”“中國(guó)紫”，直到近年來人們才研究出來其成分為BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。(1)“中國(guó)藍(lán)”“中國(guó)紫”中均具有Cun＋，n＝________，基態(tài)時(shí)該陽離子的價(jià)電子排布式為________________。(2)“中國(guó)藍(lán)”的發(fā)色中心是以Cun＋為中心離子的配位化合物，其中提供孤對(duì)電子的是________元素。(3)合成“中國(guó)藍(lán)”“中國(guó)紫”的原料有BaCO3、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]和砂子(SiO2)。SiO2晶體中Si原子的雜化軌道是由________(填軌道的名稱和數(shù)目，下同)軌道和________軌道雜化而成的。(4)現(xiàn)代文物分析發(fā)現(xiàn)，“中國(guó)藍(lán)”中含有微量硫元素。假若硫元素來自一種陰離子是正四面體的天然鋇礦中，則最可能的鋇礦的化學(xué)式是________。(5)古代埃及人就已合成藍(lán)色顏料——埃及藍(lán)(CaCuSi2O6)，其合成原料中用CaCO3代替了BaCO3，其他和“中國(guó)藍(lán)”一致。CO中鍵角∠OCO為________。根據(jù)所學(xué)，從原料分解的角度判斷“埃及藍(lán)”的合成溫度比“中國(guó)藍(lán)”更________(填“高”或“低”)。(6)自然界中的SiO2硬度較大，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。如圖為SiO2晶胞中Si原子沿z軸方向在xy平面的投影圖(即俯視投影圖)，其中O原子略去，Si原子旁標(biāo)注的數(shù)字表示每個(gè)Si原子位于z軸的高度，則SiA與SiB的距離是________。 3．[2021·湖南卷]硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為________，晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是________(填化學(xué)式)；(2)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4。SiX4的熔、沸點(diǎn) SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.7①0℃時(shí)，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是________(填化學(xué)式)，沸點(diǎn)依次升高的原因是________________________，氣態(tài)SiX4分子的空間構(gòu)型是________；②SiCl4與N－甲基咪唑()反應(yīng)可以得到M2＋，其結(jié)構(gòu)如圖所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為________，H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開___________，1個(gè)M2＋中含有________個(gè)σ鍵；(3)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。①己知化合物中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1:4，圖中Z表示________原子(填元素符號(hào))，該化合物的化學(xué)式為________________；②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度ρ＝________g·cm－3(設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。 4．近年來我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為Fe－Sm－As－F－O組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：(1)元素As與N同族。預(yù)測(cè)As的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為________，其沸點(diǎn)比NH3的________(填“高”或“低”)，其判斷理由是________。(2)Fe成為陽離子時(shí)首先失去________軌道電子，Sm價(jià)層電子排布式為4f66s2，Sm3＋價(jià)層電子排布式為____________。(3)比較離子半徑：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。圖中F－和O2－共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1－x代表，則該化合物的化學(xué)式表示為________；通過測(cè)定密度ρ和晶胞參數(shù)，可以計(jì)算該物質(zhì)的x值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：ρ＝________g·cm－3。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為(，，)，則原子2和3的坐標(biāo)分別為________、________。 5．[2021·全國(guó)乙卷]過渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用。回答下列問題：(1)對(duì)于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是________(填標(biāo)號(hào))。A．軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar] 3d54s1B．4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C．電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大(2)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是________，中心離子的配位數(shù)為________。(3) [Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如下圖所示。PH3中P的雜化類型是________，NH3的沸點(diǎn)比PH3的________，原因是____________________________________________________________________________________。H2O的鍵角小于NH3的，分析原因________________________________。(4)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖所示。處于頂角位置的是________原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為________%(列出計(jì)算表達(dá)式)。專練57　結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合應(yīng)用1．(1)A　(2)sp3　sp3　乙二胺的兩個(gè)N提供孤對(duì)電子給金屬離子形成配位鍵　Cu2＋(3)Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體。晶格能MgO>Li2O。分子間力(分子量)P4O6>SO2(4)a　a　解析：本題涉及電離能大小比較、原子軌道雜化方式、配合物穩(wěn)定性判斷、晶體熔點(diǎn)高低比較、晶胞的有關(guān)計(jì)算，考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)用語及文字、圖表、模型、圖形分析和解決化學(xué)問題的能力，借助離子、分子晶體模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象本質(zhì)和規(guī)律，體現(xiàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。(1)A表示基態(tài)鎂原子的第二電離能，B表示基態(tài)鎂原子的第一電離能，則電離能：A>B；C表示激發(fā)態(tài)鎂原子的第一電離能，則電離能：A>B>C；D表示激發(fā)態(tài)鎂原子的第二電離能，則電離能：A>D。(2)乙二胺分子中，氮原子核外孤電子對(duì)數(shù)為1，σ鍵數(shù)目為3，則雜化軌道數(shù)目為4，故氮原子采取sp3雜化；碳原子核外孤電子對(duì)數(shù)為0，σ鍵數(shù)目為4，則雜化軌道數(shù)目為4，故碳原子采取sp3雜化。乙二胺的兩個(gè)N提供孤對(duì)電子給Mg2＋、Cu2＋等金屬離子，以配位鍵結(jié)合成穩(wěn)定環(huán)狀離子。(3)一般來說，晶體熔點(diǎn)：原子晶體>離子晶體>分子晶體。Li2O、MgO均為離子晶體，晶格能：Li2O<MgO，故熔點(diǎn)：MgO>Li2O；P4O6、SO2均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量：P4O6>SO2，則分子間作用力：P4O6>SO2，故熔點(diǎn)：P4O6>SO2。(4)由圖(b)可知，x等于立方體面對(duì)角線長(zhǎng)度的，即4x＝a，則x＝a；根圖(a)、(b)分析可知，y等于立方體體對(duì)角線長(zhǎng)度的，即4y＝a，則y＝a；據(jù)圖(a)可知，該晶胞占用Cu原子數(shù)目為4×4＝16，據(jù)MgCu2可知，Mg原子數(shù)目為8，一個(gè)晶胞的體積為(a×10－10)3cm3，質(zhì)量為g，則MgCu2的密度為g·cm－3。2．(1)2　3d9　(2)O或氧　(3)1個(gè)3s　3個(gè)3p　(4)BaSO4　(5)120°　低(6) SiO2是一種空間網(wǎng)狀的共價(jià)晶體，共價(jià)鍵結(jié)合較為牢固　d解析：(1)“中國(guó)藍(lán)”和“中國(guó)紫”的成分中，O的化合價(jià)為－2，Si的化合價(jià)為＋4，Ba的化合價(jià)為＋2，由化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0可知Cu的化合價(jià)為＋2。Cu的價(jià)電子排布式是3d104s1，Cu2＋核外少2個(gè)電子，故其價(jià)電子排布式是3d9。(2) BaCuSi4O10中Si形成4個(gè)共價(jià)鍵，無孤對(duì)電子，則為Cu2＋提供孤對(duì)電子的是O元素。(3)SiO2晶體中，每個(gè)Si與4個(gè)O形成四面體結(jié)構(gòu)，Si最外層的1個(gè)3s軌道與3個(gè)3p軌道雜化為4個(gè)sp3雜化軌道。(4)SO中S為sp3雜化，無孤對(duì)電子，與4個(gè)O原子成鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)(S位于正四面體體心)，則該鋇礦的化學(xué)式是BaSO4。(5)CO中碳原子為sp2雜化，CO的空間構(gòu)型是正三角形，則∠OCO為120°。同主族從上到下，碳酸鹽的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，則使用CaCO3合成“埃及藍(lán)”的溫度比使用BaCO3合成“中國(guó)藍(lán)”的溫度低。(6)SiO2具有類似金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于硬度比較大的原子(共價(jià))晶體，形成的Si—O共價(jià)鍵牢固。A、B在z軸方向上的距離為d＝，由圖示Si原子的位置關(guān)系可知A、B在y軸方向上的距離為，則SiA到SiB的距離為＝d。3．(1)(2)①SiCl4　SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大　正四面體②sp2、sp3　N>C>H　54(3)①O　Mg2GeO4　②解析：(1)硅原子核外有14個(gè)電子，有1s、2s、2p、3s、3p五個(gè)能級(jí)，每個(gè)能級(jí)的電子數(shù)分別是2、2、6、2、2，則基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為晶體硅和碳化硅均為原子晶體，碳原子半徑比硅原子半徑小，則C—Si鍵鍵長(zhǎng)比Si—Si鍵鍵長(zhǎng)短，故碳化硅的熔點(diǎn)較高。(2)①0℃≈273K，由題表中的數(shù)據(jù)可知，只有SiCl4的熔點(diǎn)低于273K，沸點(diǎn)高于273K，則SiCl4在0℃時(shí)為液態(tài)。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均為分子晶體，結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，則分子間作用力依次增大，沸點(diǎn)逐漸升高。SiX4的中心原子Si周圍的σ鍵電子對(duì)數(shù)＝4＋×(4－1×4)＝4，無孤電子對(duì)，由VSEPR理論可知，其VSEPR模型與分子空間構(gòu)型均為正四面體。②中甲基碳原子為飽和碳原子，是sp3雜化，碳碳雙鍵中的碳原子為sp2雜化。短周期同周期元素從左到右，電負(fù)性逐漸增大，且H的電負(fù)性比C小，故電負(fù)性由大到小的順序是N>C>H。中1個(gè)基團(tuán)有1個(gè)N—Si、4個(gè)N—C、1個(gè)N===C、1個(gè)C===C、6個(gè)C—H，共有13個(gè)σ鍵，4個(gè)基團(tuán)，則含13×4＝52(個(gè))σ鍵，另外還有2個(gè)Si—Cl鍵，故1個(gè)中含有σ鍵的數(shù)目為54個(gè)。(3)①由晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，1個(gè)晶胞中，對(duì)于X原子，8個(gè)位于頂點(diǎn)、4個(gè)位于棱上、6個(gè)位于面上、3個(gè)位于晶胞內(nèi)，故1個(gè)晶胞中含有X的數(shù)目為8×＋4×＋6×＋3＝8(個(gè))；對(duì)于Y原子，4個(gè)Y原子均位于晶胞內(nèi)；對(duì)于Z原子，16個(gè)Z原子均位于晶胞內(nèi)。其中Ge和O的原子個(gè)數(shù)比為1:4，則X為Mg，Y為Ge，Z為O。由上述分析可知，該化合物的化學(xué)式為Mg2GeO4。②1個(gè)晶胞的質(zhì)量＝g＝g,1個(gè)晶胞的體積＝abc×10－21cm3，則晶體的密度ρ＝＝g·cm－3。4．(1)三角錐形　低　NH3分子間存在氫鍵　(2)4s　4f6　(3)小于(4)SmFeAsO1－xFx　　解析：本題涉及的知識(shí)點(diǎn)有分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、核外電子失去順序、離子半徑比較、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，考查分析和解決化學(xué)問題的能力。以超導(dǎo)材料研究為載體，體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)，以及厚植愛國(guó)主義情懷的價(jià)值觀念。(1)AsH3中As原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，其中有一對(duì)孤對(duì)電子，故AsH3立體結(jié)構(gòu)為三角錐形。NH3分子間可以形成氫鍵，導(dǎo)致NH3沸點(diǎn)高于AsH3。(2)金屬原子變?yōu)殛栯x子，首先失去最外層電子。(3)F－與O2－具有相同電子層結(jié)構(gòu)，F(xiàn)原子序數(shù)較大，離子半徑較小。(4)根據(jù)原子在長(zhǎng)方體晶胞中位置可知，晶胞中As、Fe、Sm各有兩個(gè)原子，F(xiàn)和O的原子數(shù)之和為2，則該化合物的化學(xué)式為SmFeAsO1－xFx。每個(gè)晶胞中有“兩個(gè)分子”，每個(gè)晶胞質(zhì)量為g；該晶胞為長(zhǎng)方體，其體積為a2·c×10－30cm3，則ρ＝g·cm－3。根據(jù)坐標(biāo)系和原子1的坐標(biāo)可知，底面左后方的O或F原子為坐標(biāo)系原點(diǎn)，其坐標(biāo)是(0,0,0)，則原子2的坐標(biāo)為，原子3的坐標(biāo)為.5．(1)AC(2)N、O、Cl　6(3)sp3　高　NH3存在分子間氫鍵　NH3含有一對(duì)孤對(duì)電子，而H2O含有兩對(duì)孤對(duì)電子。H2O中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大(4)Al　×100解析：(1)Cr是24號(hào)元素，基態(tài)Cr原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1,3d和4s軌道均處于半充滿狀態(tài)，此時(shí)體系總能量低，A項(xiàng)正確；4s電子能量較高，但其并不總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)镃r原子半徑小于K，故電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大，C項(xiàng)正確。(2)形成配位鍵的原子價(jià)層必須存在孤電子對(duì)，故三種配體NH3、H2O、Cl－中提供孤電子對(duì)形成配位鍵的原子是N、O、Cl，[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中中心離子的配位數(shù)為3＋2＋1＝6。(3)PH3中P原子的成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，采用sp3雜化；NH3的沸點(diǎn)比PH3高，是因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵，PH3分子間只有范德華力；由于NH3中N原子含有1個(gè)孤電子對(duì)，而H2O中O原子含有2個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)越多對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，因此H2O中的鍵角小于NH3中的鍵角。(4)由結(jié)構(gòu)圖可知，根據(jù)均攤法，該晶胞含有4個(gè)白球和2個(gè)黑球，則黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金屬原子的總體積是π(4r＋2r)，晶胞體積是a2c，故原子空間利用率是×100%。

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