2021届高考化学考前三个月专项复习课件（33张ppt） 题型四 物质结构与性质逐空特训

物质结构与性质逐空特训
题型四　物质结构与性质综合题的研究(选考)
1.(2019·海南，19，改编)Ⅰ.下列各组物质性质的比较，结论正确的是_____。
A.分子的极性：BCl3＜NCl3
B.物质的硬度：NaIC.物质的沸点：HF＜HCl
D.在CS2中的溶解度：CCl4＜H2O
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AB
解析　BCl3中B原子达到最高化合价＋3价，是非极性分子；而NCl3的N原子上有一对孤电子对，是极性分子，所以分子极性：BCl3＜NCl3，A项正确；
NaF、NaI都是离子晶体，阴、阳离子通过离子键结合，由于离子半径：F－＜I－，离子半径越小，离子键越强，物质的硬度就越大，所以物质硬度：NaF＞NaI，B项正确；
HCl分子之间只存在分子间作用力，而HF分子之间除存在分子间作用力外，还存在氢键，因此HF的沸点比HCl的高，C项错误；
CCl4 、CS2都是由非极性分子构成的物质，H2O是由极性分子构成的物质，根据相似相溶原理可知，由非极性分子构成的溶质CCl4容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中，由极性分子H2O构成的溶质不容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中，所以溶解度：CCl4＞H2O，D项错误。
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Ⅱ.锰单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题：
(1)Mn位于元素周期表中第四周期_____族，基态Mn原子核外未成对电子有____个。
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ⅦB
5
解析　Mn是25号元素，在元素周期表中位于第四周期ⅦB族，根据构造原理可得基态Mn原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d54s2，根据电子排布式可知，该原子核外的未成对电子有5个。
(2)MnCl2可与NH3反应生成[Mn(NH3)6]Cl2，新生成的化学键为______键。NH3分子的空间构型为_________，其中N原子的杂化轨道类型为____。
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配位
三角锥形
sp3
解析　MnCl2中的Mn2＋上有空轨道，而NH3的N原子上有孤电子对，因此二者反应可形成络合物[Mn(NH3)6]Cl2，则新生成的化学键为配位键。
NH3中N原子的价层电子对数为 ，且N原子上有一对孤电
子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对的排斥作用，所以NH3分子的立体构型为三角锥形，其中N原子的杂化轨道类型为sp3杂化。
(3)金属锰有多种晶型，其中δ-Mn的结构为体心立方堆积，晶胞参数为a pm，
δ-Mn中锰的原子半径为_____ pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA，δ-Mn
的理论密度ρ＝_____________ g·cm－3。(列出计算式)
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(4)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示，其中锰离子的化合价为_____，其配位数为____。
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＋2
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解析　在晶胞中含有的Mn原子数目为： ，含有的O原子数目
为： ，n(Mn)∶n(O)＝4∶4＝1∶1，所以该氧化物的化学
式为MnO，根据化合物中元素化合价代数和等于0可知，由于O的化合价为－2价，所以Mn的化合价为＋2价；根据晶胞结构可知：在Mn原子上、下、前、后、左、右6个方向各有一个O原子，所以Mn原子的配位数是6。
2.(2019·江苏，21-A)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
(1)Cu2＋基态核外电子排布式为_________________________。
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[Ar]3d9(或1s22s22p63s23p63d9)
解析　Cu为29号元素，根据构造原理可知，Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1，失去2个电子后变为Cu2＋，则Cu2＋的核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(2) 的空间构型为____________(用文字描述)；Cu2＋与OH－反应能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子为_____(填元素符号)。
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正四面体形
O
解析　 中S没有孤电子对，价电子对数为0＋4＝4，故S为sp3杂化，
的空间构型为正四面体形。该配离子中Cu提供空轨道，O提供孤电子对，故配位原子为O。
(3)抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：_________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
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sp3、sp2
易溶于水
解析　该分子中形成单键的碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子为sp2杂化。1个抗坏血酸分子中含有4个羟基，其可以与H2O形成分子间氢键，所以抗坏血酸易溶于水。
(4)一个Cu2O晶胞(如图2)中，Cu原子的数目为____。
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解析　根据均摊法知，该晶胞中白球个数为8× ＋1＝2，黑球个数为4，
白球和黑球数目之比为1∶2，所以Cu为黑球，1个晶胞中含有4个Cu原子。
3.(2020·遂宁零诊)向硫酸铜水溶液中逐滴滴加氨水，先生成蓝色沉淀，继续滴加氨水得到深蓝色溶液，再向溶液中加入乙醇，有深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出。
(1)铜元素位于元素周期表中____区，高温超导体钇钡铜氧材料中铜元素有＋2和＋3两种价态，基态Cu3＋的电子排布式为____________________
_______。
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ds
1s22s22p63s23p63d8或
[Ar]3d8
解析　根据元素周期表，Cu位于周期表中第四周期ⅠB族，位于ds区；铜的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1，基态Cu3＋失去最外层的三个电子，基态Cu3＋的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d8。
(2)非金属元素N、O、S的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
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N>O>S
解析　N、O位于同一周期，同周期从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，但N的最外层电子处于半充满状态，故第一电离能N>O，O、S位于同一主族，同主族从上到下，第一电离能呈减小的趋势，故第一电离能O>S，故第一电离能由大到小的顺序为N>O>S。
(3)上述深蓝色晶体中含有的元素电负性最小的是_____(用元素符号表示)。
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Cu
解析　深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，含有Cu、N、H、S、O元素，非金属性越弱，电负性越小，则电负性最小的为Cu。
(4)H2O的中心原子轨道杂化类型为______杂化； 离子的立体构型是
__________，写出与 互为等电子体的一种离子______________。
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sp3
正四面体形
解析　H2O的中心原子是O，根据VSEPR理论，价电子对数＝成键电子
对数＋孤电子对数＝2＋ ×(6－1×2)＝4，根据杂化轨道理论，中心原
子O的杂化方式为sp3；深蓝色晶体的阴离子为 ，根据VSEPR理论，
价电子对数＝成键电子对数＋孤电子对数＝4＋ ×(6＋2－4×2)＝4，根
据杂化轨道理论，中心S的杂化方式为sp3，其空间构型为正四面体。
_____________________________________________________________________________________________________________。
(5)NH3分子独立存在时H—N—H键角为107°。如图为[Zn(NH3)6]2＋离子的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释配合物中H—N—H键角变为109°28′的原因：___________________________
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氨分子与Zn2＋形成配合物后，
孤对电子与Zn2＋成键，原孤对电子与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥，排斥减弱，故H—N—H键角变大
(6)最新研究发现，水能凝结成13种类型的结晶体。除普通冰外，还有－30 ℃才凝固的低温冰，180 ℃依然不变的热冰，比水密度大的重冰等。重冰的结构如图所示。已知晶胞参数a＝333.7 pm，阿伏加德罗常数的值取6.02×1023，则重冰的密度为
_________________________g·cm－3(只列式，不计算)。
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4.(1)①C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比较熔点高的是______。
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金刚石
解析　C60是分子晶体、金刚石是原子晶体，所以金刚石的熔点远远高于C60的熔点。
②超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛，氮化铝晶体与金刚石类似，每个Al原子与____个氮原子相连，与同一个N原子相连的Al原子构成的立体构型为____________，氮化铝晶体属于_____晶体。
4
正四面体形
原子
解析　由金刚石结构每个C原子均以sp3杂化与其他四个C原子相连形成四个共价键构成正四面体结构可推测。
③金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是_________，Ni(CO)4易溶于下列______(填字母，下同)。
A.水 B.四氯化碳
C.苯 D.硫酸镍溶液
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分子晶体
BC
解析　由挥发性液体可知Ni(CO)4是分子晶体，由正四面体构型可知Ni(CO)4是非极性分子。
④氯化铝在177.8 ℃时升华，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于氯化铝的推断错误的是_____。
A.氯化铝为共价化合物 B.氯化铝为离子化合物
C.氯化铝难溶于有机溶剂 D.Al2Cl6中存在配位键
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BC
解析　由氯化铝易升华可知氯化铝是分子晶体，Al—Cl键不属于离子键应为共价键，Al原子最外层三个电子全部成键，形成三个Al—Cl σ键，无孤电子对，是非极性分子，易溶于有机溶剂，Al有空轨道，与氯原子的孤电子对能形成配位键，A、D正确。
(2)硒化锌(ZnSe)是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该晶胞中硒原子的配位数为____；若该晶胞密度为ρ g·cm－3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1。NA代表阿伏加德罗常数的值，则
晶胞参数a为____________pm。
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5.第ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含第ⅤA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。
(1)砷元素的基态原子价层电子排布图为________________。
(2)氮元素的单质除了N2外，还有N4，则N4中N的轨道杂化方式为____。
(3)对氨基苯甲醛与邻氨基苯甲醛相比，沸点较高的是_____(填“前者”或“后者”)，原因是____________________________________________
_______________。
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sp3
前者
前者形成分子间氢键，而后者形成分子内氢键，
因而前者沸点高
(4)汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质，在NaN3固体中阴离子的立体构型为________。
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直线形
解析　在NaN3固体中，阴离子为 ，离子中有16个价电子，所以与CO2互为等电子体，根据等电子体结构相似判断，确定NaN3中阴离子的立体构型。
(5)王水溶解黄金的反应如下：Au＋HNO3＋4HCl===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，产物中的H[AuCl4]是配合物，它的配位体是_____。
Cl－
解析　在配合物中，中心原子或离子含有空轨道，配位体含有孤电子对。
(6)砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管(LED)照明，是节能减排的有效举措。已知砷化镓的晶胞结构如图，晶胞参数a＝565 pm。
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①砷化镓的化学式为______，镓原子的配位数为___。
②砷化镓的晶胞密度＝_____________________________________g·cm－3
(列式并计算，精确到小数点后两位)，m位置Ga原子与n位置As原子之间
的距离为________pm(列式表示)。
GaAs
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6.(2020·深圳二检)2019年诺贝尔化学奖授予三位开发锂离子电池的科学家。TiS2、LiCoO2和LiMnO2等都是他们研究锂离子电池的载体。回答下列问题：
(1)基态Co原子价层电子排布式为______。
(2)已知第三电离能数据：I3(Mn)＝3 246 kJ·mol－1，I3(Fe)＝2 957 kJ·mol－1。锰的第三电离能大于铁的第三电离能，其主要原因是_________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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3d74s2
式为3d5，达到稳定结构，不易失电子形成Mn3＋，Fe2＋价层电子排布式为3d6，要失去1个电子才达到稳定结构，较易形成Fe3＋，故锰的第三电离能大于铁
Mn2＋价层电子排布
(3)据报道，在MnO2的催化下，甲醛可被氧化成CO2，在处理含HCHO的废水或空气方面有广泛应用。HCHO中键角______CO2中键角(填“大于” “小于”或“等于”)。
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小于
解析　HCHO分子呈平面结构，键角接近120°，而CO2的键角是180°。
(4)Co3＋、Co2＋能与NH3、H2O、SCN－等配体组成配合物。
①1 mol [Co(NH3)6]3＋含_____mol σ键。
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②配位原子提供孤电子对与电负性有关，电负性越大，对孤电子对吸引力越大。SCN－的结构式为[S==C==N]－，SCN－与金属离子形成的配离子中配位原子是____(填元素符号)。
解析　1个NH3含3个共价键，还能形成1个配位键，配位键也是σ键。
解析　SCN－中C没有孤电子对，N的电负性大于S，故S提供孤电子对。
S
③配离子在水中颜色与分裂能有关，某些水合离子的分裂能如表所示：
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配离子
[Fe(H2O)6]3＋
[Fe(H2O)6]2＋
[Co(H2O)6]2＋
[Co(H2O)6]3＋
分裂能/kJ·mol－1
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a
b
由此推知，a_____b(填“>”“<”或“＝”)，主要原因是____________
_________________。
<
[Co(H2O)6]3＋
所带正电荷数较多
解析　依题意，配体相同、配位数相等的配离子，分裂能与中心离子的电荷数有关，正电荷数越多，吸引电子能力越强，分裂能越大。
(5)工业上，采用电解熔融氯化锂制备锂，钠还原TiCl4(g)制备钛。已知：LiCl、TiCl4的熔点分别为605 ℃、－24 ℃，它们的熔点相差很大，其主要原因是_______________________________________________________。
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LiCl是离子晶体，TiCl4是分子晶体，离子键比分子间作用力强
(6)钛的化合物有2种不同结构的晶体，其晶胞如图所示。
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二氧化钛晶胞(如图1)中钛原子配位数为____。氮化钛的晶胞如图2所示，图3是氮化钛的晶胞截面图。已知：NA是阿伏加德罗常数的值，氮化钛晶体
密度为d g·cm－3。氮化钛晶胞中N原子半径为_________________________pm。
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解析　图1中，由均摊法可知
1个晶胞含2个黑球，4个白球
(2个白球在体内，4个白球在
面心)，所以，黑球为钛，白
球为氧。1个钛与6个氧相连，钛的配位数为6。由图2知，1个晶胞含4个TiN(类似氯化钠晶胞)，图3棱上三个粒子相切。
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