2019届高考化学二轮复习第15讲物质结构与性质专题跟踪训练201902123212.doc

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1、1第 15 讲 物质结构与性质专题跟踪训练(十五)能力练(20 分钟 50 分)非选择题(共 50 分)1(12 分) A、B、C、D、E 代表 5 种元素。请填空：(1)A 元素基态原子的最外层有 3 个未成对电子，次外层有 2 个电子，其基态原子的电子排布图为_。(2)B 元素的负一价离子和 C 元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的结构示意图为_，C 元素在元素周期表的_区。(3)D 元素的正三价离子的 3d 能级为半充满状态，其基态原子的电子排布式为_。试根据原子核外电子排布所遵循的原理解释 D 的二价阳离子具有较强的还原性，易被氧化为正三价离子的原因：_。(4)E 元素基态原

2、子的 M 层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，其基态原子的价电子排布式为_。解析 (1)A 元素为 N，核外 7 个电子分别在 1s、2s、2p 轨道上。(2)B 与 C 的电子层结构都与氩相同，即核外都有 18 个电子，则 B 为 Cl，C 为 K。(3)D 元素原子失去 2个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成3 价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即 26 号元素铁。(4)E 元素基态原子的 M 层全充满，说明 M 层上的3s、3p、3d 能级都充满电子，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，故电子排布式为1s22s22p63s

3、23p63d104s1，价电子排布式为 3d104s1，为铜元素。答案 (1) (2) s(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d 64s2) Fe 3 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,3d 轨道为半充满稳定结构，故 Fe2 容易失去一个电子，被氧化为 Fe3(4)3d104s12(18 分)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为2，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为_。(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为_，羰基碳原子的杂化轨道类型为_。(3)查文献可知，可用 2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，

4、生成氯吡苯脲：(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有 H2O、NH 3、CO 2等。请用共价键知识解释 H2O 分子比 NH3分子稳定的原因：_。H 2O、NH 3、CO 2分子的空间构型分别是_，中心原子的杂化类型分别是_。解析 (1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是 1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为 1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有 2 个氮原子均形成 3 个单键，孤电子对数为 1，属于 sp3杂化；剩余 1 个氮原子形成 1 个双键和 1 个单键，孤电子对数为1，是 sp2杂化；羰基碳原子形成 2 个单键和 1 个双键，为 sp2杂

5、化。(3)由于 键比 键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的 N=C 键中的 键和 2氯4氨基吡啶分子中的 NH 键。(4)O、N 属于同周期元素，O 的非金属性大于N，HO 键的键能大于 HN 键的键能，所以 H2O 分子比 NH3分子稳定。H 2O 分子中 O 原子3的价层电子对数2 4，孤电子对数为 2，所以为 V 形结构，O 原子采用 sp36 212杂化；NH 3分子中 N 原子的价层电子对数3 4，孤电子对数为 1，所以为三5 312角锥形结构，N 原子采用 sp3杂化；CO 2分子中 C 原子的价层电子对数2 2，4 222不含孤电子对，所以是直线形结

6、构，C 原子采用 sp 杂化。答案 (1)1 (2)sp 2、sp 3 sp 2(3)NA NA(4)HO 键的键能大于 HN 键的键能 V 形、三角锥形、直线形 sp 3、sp 3、sp3(20 分)(2018安徽六安三模)H、C、N、O、W、Fe、V 都是生活与化学工业中常见元素，设 NA代表阿伏加德罗常数的值。请回答下列问题：(1)碳负离子 CH 的空间构型为_；根据等电子原理，NO 的电子式为 3_。(2)N、Na 、Fe 3 、Cu 2 四种微粒基态的核外电子排布式中未成对电子数最多的是_；Cu 2 在水中呈现蓝色是因为形成了水合铜离子，其化学式为_。(3)钒可用于人工合成二价钒固氮

7、酶(结构如图甲)。钒固氮酶中钒的配位原子有_(填元素符号)。(4)烟酰胺(结构如图乙)可用于合成光合辅酶 NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有_，1 mol 该分子中含 键的数目为_。4(5)上图为碳化钨晶体的一部分结构，碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙固溶体，也称为填隙化合物。在此结构中，其中钨原子有_个，1 个钨原子周围距离最近的碳原子有_个，假设该部分晶体的体积为 V cm3，碳化钨的摩尔质量为 M gmol1 ，密度为 b gcm3 ，则阿伏加德罗常数的值 NA可表示为_。(6)12 g 石墨烯(结构如图丙)中含有的正六边形的物质的量为_mol；

8、请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构，并说明理由_。解析 (1)碳负离子 CH 中碳原子的价层电子对数3 4，含有一 34 1 312对孤对电子，所以空间构型为三角锥形；NO 与氮气互为等电子体，则根据等电子原理，NO 的电子式为 NO 。 (2)N、Na 、Fe 3 、Cu 2 四种微粒基态的核外电子排布式中 未成对电子数分别是 3、0、5、1，所以未成对电子数最多的是 Fe3 ；Cu 2 在水中呈现蓝色是因为形成了水合铜离子，其化学式为Cu(H 2O)42 。(3)由图可知，钒固氮酶中，N、S 均能提供孤电子对，钒的配位原子为 S 与 N。(4)由烟酰胺结构可知，分子中氨基中的 N 原子

9、形成 3 个 键、含有 1 对孤电子对，杂化轨道数目为 4，采取 sp3杂化，而环中 N 原子形成 2 个 键、含有 1 对孤电子对，杂化轨道数目为 3，采取 sp2杂化；1 个分子中含有 4个 CH 键、2 个 NH 键、3 个 CC 键、2 个 CN 键、4 个双键，单键为 键，双键含有1 个 键、1 个 键，故 1 个分子中含有 键的数目为 15,1 mol 该分子中含 键的数目为 15NA。(5)在此结构中钨原子数目为 12 12 6 6，以体内钨原子可知，12 16 131 个钨原子周围距离最近的碳原子有 6 个；结构中钨原子数目为 6、碳原子数目为 6，则晶胞的质量为 6 ，则 6

10、 V cm3b gcm3 ，故 NA 。(6)12 M gmol 1NA mol 1 M gmol 1NA mol 1 6MbVg 石墨烯中碳原子的物质的量为 12 g12 gmol1 1 mol，由石墨烯的结构图可知，每5个碳原子被 3 个正六边形所共有，则一个正六边形含有 6 2 个碳原子，则含有的正六13边形数目为 1 mol NA mol1 0.5 NA，物质的量是 0.5 mol；Si 原子半径比碳原子半径12大，3p 轨道不易重叠形成 键，因此硅不容易形成类似石墨烯的结构。答案 (1)三角锥形 (2)Fe3 Cu(H 2O)42(3)N、S(4)sp3、sp 2 15 NA(5)6

11、 6 6MbV(6)0.5 不容易，硅原子半径大于碳原子半径，且 3p 轨道不易重叠形成 键拔高练(25 分钟 50 分)非选择题(共 50 分)1(16 分)A、B、C、D、E 五种元素，位于元素周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增大，有如下信息：元素 信息A 最外层电子数等于电子层数，常温下其单质为气体B 基态原子的 L 层 p 轨道上有 2 个电子C 基态原子核外有 3 个未成对电子D 主族元素，原子与 B 原子的价电子数相同E 基态原子的 K 层电子数与最外层电子数之比为 21，M 层处于全充满状态请回答下列问题：(1)B 与 C 相比，电负性较大的是_(填元素符号)，E 2 的核外

12、电子排布式为_。(2)B 可与 A 形成 B2A4化合物，其含有的 键和 键的个数比为_；C 可与 A 形成 C2A4化合物，其中 C 原子的杂化轨道类型为_；B 与 C 可以形成 BC ，五种元素形成的单质中，与 BC 互为等电子体的是_。(3)B 的最高价氧化物与 D 的最高价氧化物的沸点相差较大的原因是_。(4)向含有 E2 的溶液中通入 C 的常见气态氢化物，先产生沉淀，继续通入该气体，沉淀溶解。请用物质结构解释沉淀溶解的原因：6_。(5)E 单质的晶胞结构如图所示，原子采取面心立方最密堆积。若已知 E 原子半径为d， NA表示阿伏加德罗常数，摩尔质量为 M。E 原子的配位数为_；该晶

13、体的密度可表示为_；E 原子采取的面心立方最密堆积的空间利用率为_。解析 A、B、C、D、E 五种元素，均位于元素周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增大。前四周期元素原子最外层电子数等于电子层数的有 H、Be、Al、Ge，而 A 的单质在常温下为气体，故 A 是 H；B 元素基态原子的 L 层 p 轨道上有 2 个电子，则其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p2，则 B 为 C(碳)；E 元素基态原子的 K 层电子数与最外层电子数之比为 21，M 层处于全充满状态，则 E 原子核外电子数2818129，故 E 为Cu；D 为主族元素，D 原子与 B 原子的价电子数相同，且原子序数小于

14、29，则 D 为 Si；C的基态原子核外有 3 个未成对电子，且原子序数小于 14，则其核外电子排布式为1s22s22p3，故 C 为 N。(1)一般来说，周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大，故电负性NC；Cu 2 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d9或Ar3d 9。(2)B 可与 A 形成CH2=CH2，其含有的 键和 键的个数比为 15；C 可与 A 形成 NH2NH2，其中 N 原子的价层电子对数为 314，杂化轨道类型为 sp3；B 与 C 可形成 CN ，为 14 电子离子，五种元素形成的单质中，与其互为等电子体的是 N2。(3)碳元素的最高价氧化物为 CO2，

15、其为分子晶体；Si 元素的最高价氧化物为 SiO2，其为原子晶体。(4)向含有 Cu2 的溶液中通入 NH3，先生成 Cu(OH)2沉淀，通入过量 NH3，Cu(OH) 2中的 Cu2 提供空轨道，NH 3提供孤对电子，形成配位键，生成Cu(NH 3)42 ，Cu(OH) 2沉淀溶解。(5)由图可知，以顶点的 Cu原子分析，位于面心的原子与之相距最近，则其配位数为 12；Cu 原子半径为 d，其面对角线长度为 4d，立方体的棱长为 4d2 d，则晶胞体积为(2 d)3 16 d3，晶胞中22 2 2 2含有的 Cu 原子数目为 8 6 4，故晶体的密度 ；晶胞18 12 4M162d3NA M

16、42d3NA7为面心立方最密堆积，空间利用率 100% 100%74%。43 d34162d3 26答案 (1)N 1s 22s22p63s23p63d9(或Ar3d 9)(2)15 sp 3 N 2(3)碳元素的最高价氧化物为 CO2，其为分子晶体；Si 元素的最高价氧化物为 SiO2，其为原子晶体(4)Cu(OH)2中的 Cu2 提供空轨道，NH 3提供孤对电子，形成配位键，生成Cu(NH 3)42 ，Cu(OH) 2沉淀溶解(5)12 74%M42d3NA2(16 分)金属单质及其化合物在工农业生产中有广泛的应用。回答下列问题：(1)有机铁肥三硝酸六尿素合铁()，化学式为Fe(H 2NC

17、ONH2)6(NO3)3。尿素分子中 C 原子的杂化方式是_。该有机铁肥中“H 2NCONH2”与 Fe()之间的作用力是_。根据价层电子对互斥理论推测 NO 的空间构型为_。 3(2)Fe3 可用 SCN 检验。类卤素(SCN) 2对应的酸有两种，分别为硫氰酸(HSCN)和异硫氰酸(HN= =C=S)，这两种酸中沸点较高的是_，原因是_。(3)一种磁性材料的单晶胞结构如图所示。该晶胞中碳原子的原子坐标为_。若该晶胞的边长为 a pm， NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度的表达式为 _g/cm 3。解析 (1)尿素的结构式为 ，其中 C 原子形成 3个 键和一个 键，杂化方式是 sp2。

18、Fe()提供空轨道，配体 H2NCONH2中的两个 N8原子提供孤对电子，故“H 2NCONH2”与 Fe()之间的作用力是配位键；根据价层电子对互斥理论，NO 中中心原子 N 的价层电子对数为 3 3，杂化方式是 sp2，推 35 1 232测 NO 的空间构型为平面三角形。(2)硫氰酸(HSCN)和异硫氰酸(HN= =C=S)中 3沸点较高的是 HN=C=S，该分子中 N 原子电负性较大，且存在 NH 键，能形成分子间氢键。(3)根据 A、B 的坐标可知，两个最近的 Sn 原子的距离为 1，根据晶胞的结构，C位于体心，因此 C 的坐标是 ；Sn 位于顶点，个数为 8 1，Mn 位于面心，个

19、(12， 12， 12) 18数为 6 3，C 位于体心，全部属于晶胞，因此该晶体的化学式为 SnMn3C，晶胞的质量12为 g，晶胞的体积为( a1010 )3 cm3，根据密度的定义， 296NA 296NA a10 10 3g/cm3。答案 (1)sp 2 配位键 平面三角形(2)异硫氰酸(HN= =C=S) 异硫氰酸能形成分子间氢键(3) (12， 12， 12) 296NA a10 10 33(18 分)(2018湖南郴州质检)硼及其化合物在材料制造、有机合成等方面用途非常广泛。回答下列问题：(1)VB2是一种导电陶瓷材料，基态钒原子的价电子排布图为_。(2)B、C、N、O 四种元素

20、第一电离能由小到大的顺序为_。(3)硼的卤化物在工业中有重要作用，硼的四种卤化物的沸点如下表所示。卤化物 BF3 BCl3 BBr3 BI3沸点/K 172 285 364 483四种卤化物沸点依次升高的原因是_。用 BF3分子结构解释反应 BF3(g)NH 4F(s)=NH4BF4(s)能够发生的原因：_。制备环硼氨烷的方法如下：BCl3 H3B3N3Cl3 B3N3H6 NH4Cl 氯 苯 ， LiBH4 BCl3、LiBH 4中硼原子的杂化轨道类型依次为_；与 B3N3H6互为等电子体的分子的结构简式为_。(4)立方氮化硼的晶胞结构与金刚石结构相似(如图所示)，是超硬材料。9晶胞中每个氮

21、原子周围与其最近且等距离的硼原子有_个。结构化学上常用原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，立方氮化硼的晶胞中，B 原子的坐标参数分别有：B(0,0,0)；B ；B 等，则距离上述三个 B(12， 0， 12) (0， 12， 12)原子最近且等距离的 N 原子的坐标参数为_。已知氮化硼晶胞边长为 a pm，则氮化硼晶体的密度为_gcm 3 (设 NA为阿伏加德罗常数的值，只要求列出计算式)。解析 (1)V 的核电荷数为 23，其价电子排布式为 3d34s2，则基态钒原子的价电子排布图为 。(2) 依据元素周期律及 N 原子第一电离能的反常可知，B、C、N、O 四种元素第一电离能由小到大的

22、顺序为 BCON。(3)四种卤化物均为分子晶体且结构相似，分子晶体的沸点受分子间作用力影响，而相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高。因 BF3分子中硼原子有空轨道，NH 4F 中 F 有孤对电子，能通过配位键形成 BF ，则反应 BF3(g)NH 4F(s)=NH4BF4(s)能够发生。BCl 3分 4子的中心原子 B 形成 3 个 键，其孤电子对数 (331)0，所以 BCl3分子中 B 原12子属于 sp2杂化；LiBH 4中 B 原子的价层电子对数为 4，所以杂化方式为 sp3杂化；C 6H6与B3N3H6互为等电子体，苯分子的结构简式为 。(4)晶胞中每个氮原子周围与其最近且等

23、距离的硼原子形成正四面体结构，硼原子数为 4。设晶胞左下边顶点的 B 原子坐标为(0,0,0)，则另外两个 B 原子位于面心，距离这三个 B 原子最近且等距离的 N 原子位于体对角线的 处，故其坐标参数为 。该14 (14， 14， 14)晶胞中 N 原子个数是 4、B 原子个数8 6 4，晶胞的质量为 g，晶胞的体18 12 425NA积为( a1010 cm)3，则氮化硼晶体的密度为 g(a1010 cm)3 1030 425NA 254NAa310gcm3 。答案 (1) (2)BCON(3)分子结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高 BF 3分子中硼原子有空轨道，NH 4F 中 F 有孤对电子，能通过配位键形成 BF sp 2、sp 3 4(4)4 1030(14， 14， 14) 254NAa3