2021高考化学(江苏专用)二轮专题提升练：第14讲-物质结构与性质(含新题及解析).docx

专题五　自选模块
第14讲　物质结构与性质

1．(2022·四川理综，8)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。
请回答下列问题：
(1)Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。
(2)XY 离子的立体构型是________；R2＋的水合离子中，供应孤电子对的原子是________________________________。
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是________________________________。
解析　由XY2是红棕色气体，且X与氢元素可形成XH3，可知X为N，Y为O；由Z基态原子的M层与K层电子数相等，可知Z为Mg；依据R2＋离子的3d轨道中有9个电子，即R的价电子排布式为3d104s1，故R为Cu，(1)O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4；Mg在第三周期，该周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)NO离子的中心原子N的价层电子对数为＝3对，故氮原子发生的是sp2杂化，有一对弧电子对，故其立体构型为V形；Cu2＋的水合离子中，Cu2＋有空轨道，H2O分子O原子有2对孤原子对，故供应孤电子对的是H2O分子中的O原子。(3)如图，晶胞中阴离子数为：2＋4×＝4，阳离子数为8×＋1＝2，其阴离子与阳离子的个数比4∶2＝2∶1。(4)Cu与浓氨水和O2反应，生成深蓝色[Cu(NH3)4]2＋的离子方程式为2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O。
答案　(1)①1s22s22p4　②Cl
(2)①V形　②O
(3)2∶1
(4)2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O
2．我国部分城市阴霾天占全年一半，引起阴霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定阴霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国阴霾天气的缘由主要是交通污染。
(1)Zn2＋在基态时核外电子排布式为_________________。
(2)SO的空间构型是________(用文字描述)。
(3)PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx，O3、CH2===CH—CHO、HCOOH、 (PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是________；
a．N2O结构式可表示为N===N===O
b．O3分子呈直线形
c．CH2===CH—CHO分子中碳原子均接受sp2杂化
d．相同压强下，HCOOH沸点比CH3OCH3高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
②1 mol PAN中含σ键数目为________；
③NO能被FeSO4溶液吸取生成协作物[Fe(NO)(H2O)5]SO4，该协作物中心离子的配位数为________(填数字)。
(4)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β­射线吸取法，β­射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则＝________(填数字)。
解析　(1)Zn为30号元素，Zn失去4s上面的2个电子形成Zn2＋。(2)SO中，S原子无孤电子对，S与O形成四个化学键，故S为sp3杂化，SO的空间构型是正四周体型。
(3)①N2O与CO2互为等电子体，N与O之间为双键，a正确；O3与SO2互为等电子体，为V形分子，b错误；CH2===CH—CHO中每个碳原子均相当于形成三个共价键，故均为sp2杂化，c正确；HCOOH分子间可以形成氢键，故沸点高，二者都是极性分子，d错误。②PAN中全部单键均为σ键，双键中有一个为σ键，—NO2的结构为，故1个分子中含有10个σ键。③配体位于方括号中，由1个NO和5个H2O构成，则配位数为6。(4)以顶点计算，与之相邻最近的Kr位于三个面心上，而顶点的原子为8个立方体共有，每个面心上的Kr为两个立方体共有，故紧邻且最近的Kr为3×＝12(个)，晶胞中Kr有8×＋6×＝4(个)，两者比值为12∶4＝3。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10　(2)正四周体型　(3)①ac　②10NA(或10×6.02×1023个或6.02×1024个)　③6　(4)3
3．钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗以及石油化工等领域。下面是用金红石(主要成分为TiO2)制备金属钛和钛酸钡的流程：

(1)Ti的基态原子电子排布式为________。
(2)TiCl4熔点为－24 ℃，沸点为136.4 ℃，室温下为无色液体，可溶于甲苯和氯代烃。固态TiCl4属于________晶体。
(3)BaCO3为离子化合物。CO中C原子的杂化类型为________，写出一种与CO互为等电子体的阴离子：________________(填化学式)。
(4)钛酸钡的晶胞如右图所示，其化学式为_______。
(5)用锌还原TiCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得绿色的协作物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。1 mol该协作物中含有σ键的数目为________。
解析　(1)Ti的原子序数是22。(2)依据相像相溶原理，TiCl4属于分子晶体。(3)CO中C原子价层电子对数是3，C原子为sp2杂化与CO互为等电子体的阴离子有SiO、NO、PO等。(4)该晶胞中Ba原子数目是1，Ti原子数目是8×＝1，O原子数目是12×＝3，故化学式是BaTiO3。(5)该协作物的配位离子中有6个配位σ键、10个O—H σ键，结晶水中又有2个O—H σ键，故共含18个σ键，即1 mol该协作物中含有σ键的数目为18×6.02×1023个。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]2d24s2
(2)分子
(3)sp2杂化　NO(其他合理答案也给分)
(4)BaTiO3
(5)18 NA或18×6.02×1023个
4．卟吩易与金属离子配位形成金属协作物，卟吩可由甲醛(HCHO)与吡咯[结构式如图(a)所示]合成。
(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化类型为________，HCHO空间构型为________(用文字描述)。
(2)1 mol吡咯中σ键数目为________。
(3)卟吩分子内存在氢键，在图(b)中用(…)画出氢键结构。
(4)卟吩铜是一种协作物。
①Cu2＋基态时核外电子排布式为________。
②在图(c)中画出卟吩铜中Cu2＋与N原子间的化学键。

解析　(1)CH2O的结构式为，价层电子对数为3，碳原子为sp2杂化，为平面三角形。(2)吡咯分子中含有1个N—H σ键、4个C—H σ键、3个C—C σ键、2个 C—N σ键，故1 mol吡咯含有10 mol σ键。(4)①29Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9。②Cu2＋与N之间存在一般共价键和配位键。
答案　(1)sp2杂化　平面三角形　(2)10 NA(或10×6.02×1023个或6.02×1024个)　(3)如图

(4)①1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9　②如图

5．A、B、C、D为原子序数依次增大的前四周期元素，元素A原子最外层电子数比内层多3个，元素B基态原子核外有2个未成对电子，元素C的最高价和最低价代数和等于0，元素D位于周期表ⅥB族。
(1)推断离子AB的空间构型为________。
(2)元素A、C形成的化合物熔点很高，但比B、C形成的化合物熔点低，其缘由是________________。
(3)在A的氢化物(A2H4)分子中，A原子轨道的杂化类型是________。
(4)元素B与D形成的一种化合物广泛应用于录音磁带上，其晶胞如右图所示。该化合物的化学式为________。
(5)向D的氯化物DCl3溶液中滴加氨水可形成协作物[D(NH3)3(H2O)Cl2]Cl。
①离子D3＋的外围电子排布式为________。
②1 mol该协作物中含配位键的数目为________。
解析　元素A原子最外层电子数比内层多3个，则可得A为氮元素；元素B基态原子核外有2个未成对电子，且为前四周期元素，依据核外电子排布式可得B应为ns2np2或ns2np4，即为碳、硅或氧、硫元素中的一种，而元素C的最高价和最低价代数和等于0，可得C可能是碳和硅中的一种，又依据原子序数的关系可得C只能是硅，从而可得B只能是氧元素；而元素D位于周期表ⅥB族，也处于第4周期，所以D应为铬元素。(1)AB即为NO，应呈V形。(2)A、C和B、C分别形成的化合物都属于原子晶体，其熔点打算于共价键的强弱，由于硅氧键的键能大于氮硅键的键能，所以二氧化硅的熔点高。(3)在N2H4分子中氮原子都是以单键相连，所以是sp3杂化。(4)B与D形成的是铬的氧化物，而从晶胞图中可以看出晶胞中含有的铬原子为8×＋1×1＝2，含有的氧原子为4×＋2×1＝4，所以可得其化合物的化学式为CrO2。(5)铬是第24号元素，失去三个电子形成了Cr3＋，其电子排布式为[Ar]3d3，外围电子排布式即为3d3；中心原子与配体间都是通过配位键相连，在所给的化合物中有三个氨分子、一个水分子和两个氯离子作配体，即形成了6个配位键，即1 mol该协作物中含配位键的数目为6NA。
答案　(1)V形　(2)两种化合物均为原子晶体，Si—O键键能大于Si—N键键能　(3)sp3杂化　(4)CrO2　(5)①3d3　②6NA
6．氮元素可形成氢化物、卤化物、氮化物、叠氮化物和协作物等多种化合物。
(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料，其原理是N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)。若反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有________mol。
(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3，NF3分子的空间构型为________。
(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图甲。写出该反应的化学方程式：_________________________________________。

(4)叠氮化钠(NaN3)分解反应为2NaN3===2Na(l)＋3N2(g)，下列有关说法正确的是________(填字母)。
a．常温下，N2很稳定，是由于N的电负性大
b．钠晶胞结构见图乙，每个晶胞含有2个钠原子
c．第一电离能(I1)：N>O>P>S
d．NaN3与KN3结构类似，晶格能：NaN3<KN3
(5)协作物Y的结构见图丙，Y中含有________(填字母)。Y中碳原子的杂化方式有________。
a．极性共价键　 b．非极性共价键
c．配位键　 d．氢键
解析　(1)N2H4分子中含4个N—H键，即1 mol N2H4(l)参与反应，生成1.5 mol N2，而N2分子中含有2个π键，则生成3 mol π键。(2)NF3分子空间构型类似于NH3，为三角锥型。(3)图甲晶胞中含N数为1，含Fe原子数：8×＋6×＝4，该产物的化学式是Fe4N。(4)N2 很稳定是由于分子中的键能大，选项a错误；钠晶胞中钠原子数：1＋8×＝2，选项b正确；N、P的最外层p轨道处于半布满状态，第一电离能偏大，选项c正确；Na＋半径小于K＋半径，晶格能NaN3>KN3，选项d错误。(5)协作物Y含C—H、N===C、N—O、H—O极性键，含C—C非极性键，含N→Ni配位键，含O…H分子内氢键，甲基中碳原子为sp3杂化，N===C中碳原子为sp2杂化。
答案　(1)3　(2)三角锥型　(3)8Fe＋2NH32Fe4N＋3H2　(4)bc　(5)abcd　sp2杂化、sp3杂化
7．过渡金属协作物的一些特有性质的争辩正受到很多争辩人员的关注，由于这方面的争辩无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。
(1)铜离子与氨基酸形成的协作物具有杀菌、消炎和抗肿瘤活性。与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子核外电子排布式为________。
(2)CO可以和很多过渡金属形成协作物，如羰基铁[Fe(CO)5]、羰基镍[Ni(CO)4]。CO的结构式为________，与CO互为等电子体的离子为________(填化学式)，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的挨次为________。
(3)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色协作物，其配离子结构如图所示。

①此配离子中含有的作用力有________(填字母)。
A．离子键 B．金属键　
C．极性键 D．非极性键
E．配位键　 F．氢键　
G．σ键　 H．π键
②此协作物中碳原子的杂化轨道类型有________。
(4)Ti3＋可形成配位数为6的协作物。现有钛的两种颜色的协作物，一种为紫色，另一种为绿色，相关试验证明，两种物质的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种协作物的成键状况，设计了如下试验：分别取等质量的两种物质的样品配成待测溶液；分别往待测溶液中滴入过量的AgNO3溶液并充分反应，均产生白色沉淀；测定沉淀质量并比较，发觉由原绿色物质得到沉淀的质量是由原紫色物质得到沉淀的质量的2/3。则原绿色协作物的内界的化学式为________________________________。
解析　(1)第4周期中基态原子最外层未成对价电子数最多的是铬原子，其电子排布式为[Ar]3d54s1。(2)与CO互为等电子体的离子有CN－，两者结构相像；N原子最外层电子处于半布满状态，第一电离能比C、O都大。(3)①配体内部无离子键、金属键、氢键。②饱和碳为sp3杂化、双键碳为sp2杂化。(4)两种物质的外界Cl－数目之比是2∶3，则原绿色物质外界Cl－数目为2，化学式是[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，紫色物质外界Cl－数目为3，化学式是[Ti(H2O)6]Cl3，原绿色协作物的内界的化学式为[TiCl(H2O)5]2＋。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
(2)CO　CN－　N>O>C　(3)①CDEGH
②sp2、sp3　(4)[TiCl(H2O)5]2＋
8．用Cr3＋掺杂的氮化铝是抱负的LED用荧光粉基质材料，氮化铝(其晶胞如图甲所示)可由氯化铝与氨经气相反应制得。

(1)Cr3＋基态的核外电子排布式可表示为________。
(2)氮化铝的化学式为________。
(3)氯化铝易升华，其双聚物Al2Cl6结构如图乙所示。在Al2Cl6中存在的化学键有________(填字母)。
a．离子键　 b．共价键
c．配位键　 d．金属键
(4)肯定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应为Al2O3＋3CCl4===2AlCl3＋3COCl2。其中，COCl2分子的空间构型为________。一种与CCl4互为等电子体的离子的化学式为________。
(5)AlCl3在下述反应中作催化剂。分子③中碳原子的杂化类型为________。

解析　(1)24Cr3＋基态的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3。
(4)COCl2分子的空间构型同HCHO构型，为平面三角形(COCl2分子中碳原子为sp2杂化，中心原子互斥模型和空间模型都是平面三角形)。(5)分子③中形成C===O键的碳原子杂化类型为sp2杂化，C—C键的碳原子杂化类型为sp3杂化。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3　(2)AlN
(3)bc　(4)平面三角形　SO或PO或ClO
(5)sp2杂化、sp3杂化