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2019-2020年高三化學二輪復習 第1部分 專題14 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）限時訓練 1．碳是地球上組成物質(zhì)最多的元素，含碳元素的物質(zhì)在材料、能源等領(lǐng)域具有廣泛的用途。請回答下列問題： (1)我國科學家借助一種自主研制的新型鎢基合金催化劑，研究出單壁碳納米管結(jié)構(gòu)可控制備方法。該學術(shù)成果發(fā)表在2014年6月26日的《自然》雜志(英國)上。單壁碳納米管可看作由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，其中碳原子的雜化方式為________。 (2)CO的一種等電子體為NO＋，它的電子式為________；CO與Ni可生成羰基鎳[Ni(CO)4]，已知其中鎳為0價，鎳原子在基態(tài)時，核外電子排布式為________；[Ni(CO)4]的配體是________，配位原子是________。 (3)下表是一組含碳物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)： 有機物 甲醇(CH3OH) 一氟甲烷(CH3F) 丙烯(CH3CH===CH2) 相對分子質(zhì)量 32 34 42 沸點/℃ 64.7 －78.2 －47.4 甲醇的沸點高于一氟甲烷和丙烯的原因是________。 丙烯分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。 一氟甲烷的空間構(gòu)型為________。 解析：(1)石墨烯為平面結(jié)構(gòu)，其中碳原子為sp2雜化。 (2)CO和NO＋互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，則可寫出它的電子式。[Ni(CO)4]中，中心原子是Ni，配體是CO，配位原子是C。 (3)甲醇分子中羥基氫原子與其他甲醇分子中的羥基氧原子形成氫鍵，使其沸點升高；丙烯分子中含有6個C—H σ鍵、2個C—C σ鍵和1個π鍵，故σ鍵與π鍵數(shù)目之比為8∶1；一氟甲烷是甲烷中一個氫原子被F原子取代的產(chǎn)物，故一氟甲烷為四面體結(jié)構(gòu)，但不是正四面體。 答案：(1)sp2 (2)[N??O]＋　1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　CO　C (3)甲醇分子間存在氫鍵　8∶1　四面體(答正四面體錯) 2．銅是一種歷史悠久的金屬材料，在現(xiàn)代生活中，銅及其化合物仍扮演著重要的角色。 (1)銅在元素周期表中的位置為第________周期，第________族，________區(qū)，基態(tài)亞銅離子(Cu＋)的核外電子排布式為__________________。 (2)向CuSO4溶液中逐漸加入氨水至過量，可觀察到的現(xiàn)象為___________，反應(yīng)的離子方程式為________________________。 (3)鋰磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2，可通過下列反應(yīng)制備： 2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O PO的空間構(gòu)型是________；與NH3互為等電子體的分子、離子有________、________(各舉一例)。 (4)利用反應(yīng)：Cu2Cl2＋C2H2＋2NH3===Cu2C2(乙炔亞銅，紅色)＋2NH4Cl可檢驗乙炔。乙炔分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。 (5)Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示。則該化合物的化學式為________。 解析：(1)基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，故銅在元素周期表中位于第四周期，第ⅠB族，ds區(qū)?；鶓B(tài)亞銅離子(Cu＋)的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。 (2)向CuSO4溶液中逐漸加入氨水至過量，先生成Cu(OH)2沉淀，隨后沉淀溶解，生成[Cu(NH3)4]2＋。 (3)PO中P原子以sp3形式雜化，其空間構(gòu)型是正四面體。與NH3互為等電子體的分子、離子中應(yīng)有4個原子，且價電子總數(shù)為8。 (4)共價單鍵是σ鍵，共價三鍵由1個σ鍵和2個π鍵組成。1個CHCH分子中有3個σ鍵，2個π鍵。 (5)由均攤法可知，1個晶胞中，N(Cu)＝(6＋6)＋(1＋1)＋3＝6，N(H)＝6＋1＋3＝6，N(Cu)∶N(H)＝1∶1，所以該化合物的化學式為CuH。 答案：(1)四?、馚　ds　1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (2)先生成藍色沉淀，隨后沉淀溶解，得到藍色溶液 Cu2＋＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O(或?qū)憙刹椒磻?yīng)的離子方程式) (3)正四面體　PH3或AsH3　H3O＋或CH (4)3∶2 (5)CuH 3．A～F是前四周期除稀有氣體之外原子序數(shù)依次增大的六種元素。A、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2；D核外的s能級的電子總數(shù)比p能級的電子總數(shù)少1；基態(tài)E、F原子的價電子層中未成對電子數(shù)分別為4、2，且兩者原子序數(shù)相差2。回答下列問題： (1)E能形成多種配合物，如E(AC)x。 ①基態(tài)E原子的M層電子排布式為_______________________________。 ②配合物E(AC)x的中心原子價電子數(shù)與配體提供的電子數(shù)之和為18，則x＝________。 ③E(AC)x常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷E(AC)x晶體屬于________(填晶體類型)。 (2)寫出化合物AC的結(jié)構(gòu)式：________。 (3)很多不飽和有機物在F單質(zhì)的催化下可與H2發(fā)生加成反應(yīng)，如①CH2===CH2、②HCCH、③、④HCHO。其中碳原子采取sp2雜化的分子有________(填物質(zhì)序號)，HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)為________，它加成產(chǎn)物的熔、沸點比CH4的熔、沸點高，其主要原因是(須指明加成產(chǎn)物是何物質(zhì))_____________ ________。 (4)D和C形成的一種只含有離子鍵的離子化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖，以一個陰離子周圍最近的所有陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體為________。已知該晶胞的密度為ρ gcm－3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，求晶胞邊長a＝________cm。(用含ρ、NA的代數(shù)式表示) 解析：根據(jù)題目信息推斷，A～F元素分別是碳、氮、氧、鈉、鐵、鎳。 (1)①Fe原子核外有26個電子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則Fe原子M層電子排布式為3s23p63d6。②配合物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價電子數(shù)是8，每個配體提供的電子數(shù)是2,8＋2x＝18，x＝5。③根據(jù)題給信息知，F(xiàn)e(CO)5的熔、沸點較低，且易溶于非極性溶劑，所以為分子晶體。 (2)化合物AC是CO，其結(jié)構(gòu)式為CO。 (3)CH2===CH2中每個碳原子形成3個σ鍵，不含孤電子對，所以碳原子采取sp2雜化；CHCH中每個碳原子形成1個C—H σ鍵，CC鍵中還有1個σ鍵，雜化軌道數(shù)為1＋1＝2，所以碳原子采取sp雜化；苯中每個碳原子形成1個C—H σ鍵，2個C—C σ鍵，同時參與形成大π鍵，雜化軌道數(shù)為1＋2＝3，所以碳原子采取sp2雜化；HCHO中碳原子形成2個C—H σ鍵，1個碳氧雙鍵，雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵，雜化軌道數(shù)為2＋1＝3，所以碳原子采取sp2雜化。HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)為平面三角形；HCHO與H2的加成產(chǎn)物是甲醇，甲醇分子間形成氫鍵，所以甲醇的熔、沸點比CH4的熔、沸點高。 (4)該晶胞中實際含有黑球的個數(shù)為81/8＋61/2＝4，白球位于立方體內(nèi)，全部屬于該晶胞，共8個。故其化學式為Na2O，白球表示Na＋，黑球表示O2－。以面心的O2－為研究對象，可知一個陰離子周圍最近的陽離子有8個，以這8個陽離子為頂點構(gòu)成的幾何體是立方體。V＝a3＝＝＝(cm3)，則a＝ cm。 答案：(1)①3s23p63d6?、?　③分子晶體 (2)CO (3)①③④　平面三角形　加成產(chǎn)物CH3OH分子間能形成氫鍵 (4)立方體　 4．元素周期表中，硼、硅、鍺、砷、釙等位于金屬和非金屬分界線附近，其單質(zhì)及化合物應(yīng)用廣泛。請回答下列問題： (1)區(qū)分晶體SiO2和非晶體SiO2的最可靠的科學方法是____________。 (2)基態(tài)砷原子有________個未成對電子，基態(tài)鍺原子外圍電子排布式為________。 (3)NaBF4中配離子是________(填離子符號)。1 mol NH4BF4含________mol配位鍵。 (4)硼酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學方程式為H3BO3＋NaOH===NaB(OH)4。H3BO3中硼原子的雜化類型為________。B(OH)的空間構(gòu)型為________。 (5)鎵(Ga)、鍺(Ge)、砷(As)、硒(Se)的第一電離能由大到小的排列順序為________________。 (6)釙(Po)是一種放射性金屬，釙晶胞的堆積模型為簡單立方堆積(如圖)，釙的摩爾質(zhì)量為209 gmol－1，晶胞的密度為ρ gcm－3。該晶胞中原子的配位數(shù)為________；釙晶胞的邊長為________pm(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，用代數(shù)式表示晶胞的邊長)。 釙晶胞模型 解析：(1)X射線衍射法是區(qū)別晶體和非晶體的最可靠的科學方法。 (2)砷和氮位于同主族，基態(tài)原子有3個未成對電子。鍺和碳位于同主族，則鍺的價電子排布式為4s24p2。 (3)NaBF4由Na＋與BF通過離子鍵結(jié)合而成，其中BF是配離子；NH4BF4由NH與BF通過離子鍵結(jié)合而成，陰、陽離子各含1個配位鍵。 (4)B(OH)3中硼原子采取sp2雜化，B(OH)中B原子采取sp3雜化，B(OH)的空間構(gòu)型為正四面體。 (5)在周期表中，同周期元素從左至右，第一電離能呈增大的趨勢，但ⅡA族元素最外層s軌道為全充滿穩(wěn)定狀態(tài)，ⅤA族元素最外層p軌道為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能較大，所以As的第一電離能大于Se的第一電離能，故4種元素的第一電離能：As>Se>Ge>Ga。 (6)由釙的晶胞示意圖可知，1個晶胞含1個釙原子，原子的配位數(shù)為6。設(shè)晶胞的邊長為a，m(Po)＝ g，ρ＝＝，a3＝，a＝(cm)，1 cm＝11010pm，則a＝1010pm。 答案：(1)X射線衍射法 (2)3　4s24p2 (3)BF　2 (4)sp2　正四面體 (5)As>Se>Ge>Ga (6)6　1010 5．(xx高考福建卷)科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為________________。 (2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是__________(填序號)。 a．固態(tài)CO2屬于分子晶體 b. CH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子 c．因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點低于CO2 d. CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp (3)在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2。 ①基態(tài)Ni原子的電子排布式為__________，該元素位于元素周期表中的第__________族。 ②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有__________ mol σ鍵。 (4)一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。 分子直徑/nm 分子與H2O的結(jié)合能E/kJmol－1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是__________。 ②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是__________。 解析：(1)非金屬性越強，則電負性越大，故H、C、O的電負性依次增大。 (2)CO2是由非金屬元素形成的分子晶體，a選項正確；CH4分子是正四面體結(jié)構(gòu)，其為非極性分子，b選項錯誤；CH4和CO2都是分子晶體，分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，故c選項錯誤；CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，故碳原子的雜化類型是sp3，CO2為直線形分子，故碳原子的雜化類型是sp，d選項正確。 (3)①Ni的原子序數(shù)為28，故基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2；在元素周期表中，Ni位于第四周期、第Ⅷ族。 ②1個CO分子中存在1個σ鍵，而Ni(CO)4中Ni與CO之間還存在4個σ鍵，故1 mol Ni(CO)4中含有8 molσ鍵。 (4)①可燃冰中存在分子間作用力即范德華力，另外水分子間還存在氫鍵。 ②分子與H2O的結(jié)合能越大表明越容易與H2O結(jié)合。 答案：(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ?、? (4)①氫鍵、范德華力?、贑O2的分子直徑小于籠狀結(jié)構(gòu)空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4 6．(xx江西六校聯(lián)考)前四周期元素A、B、C、D、E、F，原子序數(shù)依次增大，其中A和B同周期，固態(tài)的AB2能升華；C和E原子都有一個未成對電子，C＋比E－少一個電子層，E原子得到一個電子后3p軌道全充滿；D最高價氧化物中D的質(zhì)量分數(shù)為40%，且核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)；F為紅色單質(zhì)，有F＋和F2＋兩種離子?；卮鹣铝袉栴}： (1)元素電負性：D________E(填“>”“<”或“＝”)； (2)A、C單質(zhì)熔點：A________C(填“>”“<”或“＝”)； (3)AE4中A原子雜化軌道方式為________雜化，其固態(tài)晶體類型為________； (4)F的核外電子排布式為________；向F的硫酸鹽中逐滴加入氨水先產(chǎn)生沉淀，后沉淀溶解為深藍色溶液，加入乙醇會析出藍色晶體，該晶體中F與NH3之間的化學鍵為________； (5)氫化物的沸點B比D高的原因是___________________________________； (6)元素X的某價態(tài)陰離子Xn－中所有電子正好充滿K和L電子層，CnX晶體的最小結(jié)構(gòu)單元如圖所示。該晶體中陽離子和陰離子個數(shù)比為________，晶體中每個Xn－被________個等距離的C＋包圍。 解析：根據(jù)題干中信息可分析出A是碳元素，B是氧元素，C是鈉元素，D是硫元素，E是氯元素，F(xiàn)是銅元素。 (1)硫元素的非金屬性弱于氯元素，則電負性D　(3)sp3　分子晶體　(4)[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)　配位鍵　(5)水分子間存在氫鍵，增大了分子間的作用力　(6)3∶1　6