2020届高考化学一轮复习分子结构与性质作业

2020届高考化学一轮复习分子结构与性质作业

课时作业(四十四)　分子结构与性质 1．(2019·江苏扬州调研)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与 HCHO 发生如下反应： 4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN (1)Zn2＋基态核外电子排布式为______________________________________。 (2)1 mol HCHO 分子中含有 σ 键的物质的量为________mol。 (3)HOCH2CN 分子的结构式如下，其中碳原子轨道的杂化类型是________。 (4)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为________。 (5)[Zn(CN)4]2－中 Zn2＋与 CN－的 C 原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－ 的结构可用示意图表示为______________。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3　(3)sp3 和 sp 杂化　(4)NH－2 (5) 2．(2019·江西景德镇模拟)在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝 酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。 (1)Fe3＋在基态时，价电子排布式为________。 (2)KNO3 中 NO －3 的立体构型为__________，写出与 NO －3 互为等电子体的另一种阴离 子的化学式：_____________________________________________________。 (3)6－氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中 S 原子的杂化方式是________；组成中 C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________________。 (4)富勒烯(C60)的结构如图所示，该物质能与氯气反应形成 C60Cl10 分子，1 mol C60Cl10 分子中含有碳碳单键的数目为________。 (5)已知配合物 CrCl3·6H2O 中心原子 Cr3＋配位数为 6，向含 0.1 mol CrCl3·6H2O 的溶液 中滴加 2 mol·L－1AgNO3 溶液，反应完全后共消耗 AgNO3 溶液 50 mL，则该配离子的化学式 为________________________________________________________________________。　　　　 答案：(1)3d5　(2)平面三角形　CO2－3 (3)sp3　N＞O＞C　(4)65 NA　(5)[CrCl2(H2O)4]＋ 3．已知 A、B、C、D、E 都是周期表中的前四周期的元素， 它们的核电荷数 A＜B＜C ＜D＜E。其中 B、D、E 原子最外层电子层的 P 能级(轨道)上的电子处于半充满状态。通常 情况下，A 的一种氧化物分子为非极性分子，其晶胞结构如图所示。原子序数为 31 的元素 镓(Ga)与元素 B 形成的一种化合物是继以 C 单质为代表的第一类半导体材料和 GaE 为代表 的第二代半导体材料之后，在近 10 年迅速发展起来的第三代新型半导体材料。 试回答下列问题： (1)基态 Ga 原子的核外电子排布式为：_____________________________________。 (2)A、B、C 的第一电离能由大到小的顺序：__________(用元素符号表示)。 (3)B 元素的单质分子中有______个 π 键，与其互为等电子体的物质的化学式可能为 __________(任写一种)。 (4)上述 A 的氧化物分子中心原子采取______杂化，其晶胞中微粒间的作用力为 ______________。 (5) EH3 分子的空间构型为________，其沸点与 BH3 相比 ______(填“高”或“低”)， 原因是__________________。 (6)向 CuSO4 溶液中逐滴加入 BH3 的水溶液，先生成蓝色沉淀，后沉淀逐渐溶解得到深 蓝色的透明溶液。请写出沉淀溶解的离子方程式 ________________________________________________________________________。 解析　A、B、C、D、E 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其 中 B、D、E 原子最外层 p 能级上的电子处于半满状态，则 B 应为 N，其电子排布式应为 1s22s22p3，D 为磷，其电子排布式应为 1s22s22p63s23p3，A 的一种氧化物分子为非极性分子， 由晶胞结构可知为二氧化碳分子，则 A 为碳，C 的原子序数介于 N 和 P 之间，其单质为第 一代半导体材料，则 C 为硅，E 的原子序数大于 P，且 E 原子最外层 p 能级上的电子处于半 满状态，则 E 应为 As，故 GaE 为 GaAs。 (1)Ga 的原子序数为 31，则 Ga 基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p1 或[Ar]3d104s24p1。(2)元素的非金属性越强，其第一电离能越大，则 A、B、C 的第一电离能 由大到小的顺序 N>C>Si。(3)氮气分子的结构式为 N≡N，一个分子中含有 2 个 π 键；具有 相同原子数和价电子数的微粒为等电子体，由此可知与其互为等电子体的物质的化学式可能 为 CO 或 CN－。(4)A 的氧化物分子为二氧化碳，为直线结构，则中心碳原子采取 sp 杂化， 其晶胞中微粒间的作用力为分子间作用力。(5)E 为砷，砷化氢分子的空间构型与氨气分子相 似，为三角锥形，因氨气分子间能形成氢键，砷化氢分子间不能形成氢键，其沸点与 NH3 相比较低。(6)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水生成蓝色沉淀是 Cu(OH) 2，继续滴加氨水 Cu(OH)2 溶解得到深蓝色的透明溶液生成四氨合铜络离子，其离子反应方程式为 Cu(OH)2＋ 4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]＋2OH－＋4H2O。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1 或[Ar]3d104s24p1 (2)N>C>Si　(3)2　CO 或 CN－　(4)sp　分子间作用力　(5)三角锥形　低　NH3 分子间 存在氢键　(6)Cu(OH)2＋ 4NH3·H2O===[Cu(NH3 )4] ＋2OH－＋ 4H2O 4．(2019·陕西西安模拟)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据所学物质结构知 识，请你回答下列问题： (1)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严 重危害人们健康。苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4 种类型，苏丹红Ⅰ的分子结构如图 1 所示。 苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成图 2 所示的结 构，则其在水中的溶解度会________(填“增大”或“减小”)，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知 Ti3＋可形成配位数为 6，颜色不同的两种配合物晶体，一种为紫色，另一种为 绿色。两种晶体的组成皆为 TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验： a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液； b．分别往待测溶液中滴入 AgNO3 溶液，均产生白色沉淀； c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液得 到的白色沉淀质量为原紫色晶体的水溶液得到的沉淀质量的 2/3。则绿色晶体配合物的化学 式为________________，由 Cl－所形成的化学键类型是______________。 (3)图中 A、B、C、D 四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 族元素的氢化物的沸 点，其中表示ⅦA 族元素氢化物沸点的曲线是______；表示ⅣA 族元素氢化物沸点的曲线是 ______ ； 同 一 族 中 第 三 、 四 、 五 周 期 元 素 的 氢 化 物 沸 点 依 次 升 高 ， 其 原 因 _____________________________________________________________________；A、B、C 曲线中第二周期元素的氢化物的沸点显著高于第三周期元素的氢化物的沸点，其原因是 ________________________________________________________________________。 解析　(1)苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，羟基取代对位后，则易形成分子间氢键，与 H2O 之间形成氢键后会增大其溶解度。 (2)根据实验步骤 c，绿色配合物外界有 2 个 Cl－，紫色配合物外界有 3 个 Cl－，其化学 式分别为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O、[Ti(H2O)6]Cl3，由 Cl－形成的化学键是离子键、配位键。 (3)因为沸点：H2O＞HF＞NH3＞CH4，所以 A、B、C、D 分别代表ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA 元素氢化物的沸点变化趋势；形成分子间氢键的氢化物的沸点高，不能形成分子间氢键的， 对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。 答案　(1)增大　因为苏丹红Ⅰ形成分子内氢键，而修饰后的分子可形成分子间氢键， 与水分子间形成氢键后有利于增大化合物在水中的溶解度 (2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O　离子键、配位键(或共价键) (3)B　D　组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高　 H2O、NH3、HF 分子之间存在氢键，沸点较高 5．(2019·山东烟台模拟)X、Y、Z、W、Q、R 六种短周期主族元素，原子序数依次增 大，Z 基态原子核外有三个未成对电子，Y、Z、W 分别与 X 形成常见化合物的分子结构依 次为正四面体、三角锥形和 V 形，Q 的各级电离能如下表，W 与 R 是同族元素。 Q I1 I2 I3 I4 I5 … 电离能/ (kJ·mol－1) 496 4 562 6 912 9 543 13 353 … 回答下列有关问题： (1)Q 原子基态时的电子排布图为________________。 (2)化合物 X2W2 的电子式为__________，化合物 XYZ 的分子中含有 σ 键和 π 键的个数 比为________。 (3)相同条件下，YW2、RW2 两者在水中的溶解度较大的是________(写分子式)，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)RW3 分子中的键角为________，RW 2－3 分子的立体构型是________形。 (5)X、Z、W 三种元素所形成的常见离子化合物的化学式为________，YW2 中的化学键 类型为________(填“极性”或“非极性”)共价键，根据等电子原理，指出与 YW 互为等电 子体且含有 Z 原子的微粒有________(写一种即可)。 解析　X、Y、Z、W、Q、R 六种短周期主族元素，原子序数依次增大，Z 的基态原子 核外有三个未成对电子，则 Z 为 N，氨分子空间构型为为三角锥形，则 X 为 H，根据 Y、W 和 H 原子结合构成分子的空间构型可知，Y 为 C，W 为 O，W 与 R 同主族，则 R 为 S，根 据 Q 的各级电离能数值的变化情况，有突变说明电子层发生改变，推知 Q 最外层有 1 个电 子，则 Q 为 Na。 答案　(1) (2) 　1∶1 (3)SO2　SO2 和 H2O 均为极性分子，根据相似相溶原理可知 SO2 在水中的溶解度较大　 (4)120°　三角锥 (5)NH4NO3　极性　N2 6．(2019·辽宁大连联考)A、B、C、D、E、F 为元素周期表前四周期的元素，原子序数 依次增大。A 元素的单质是空气的主要成分，B 原子核外 p 轨道上有 1 对成对电子，D 元素 的价电子数是其余电子数的一半，C 与 B 同主族，A 与 F 同主族，D 与 E 同族。回答下列 问题： (1)A、B、C 第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 (2)B 与 C 形成的二元化合物中，属于非极性分子的是________ (填化学式)；该分子中 心原子的杂化类型为________。 (3)A、C 元素形成的常见含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为 4 的酸是 __________(填化学式，下同)；酸根呈平面三角形的酸是________。 (4)E 和 F 形成的一种化合物的晶体结构如图所示，则该化合物的化学式为________；F 的配位数为________。 (5)D 的离子可以形成多种配合物，由 Dn＋、Br－、C 的最高价含氧酸根和 A 的简单氢化 物形成的 1∶1∶1∶5 的某配合物，向该配合物的溶液中滴加 AgNO3 溶液产生淡黄色沉淀， 滴加 BaCl2 溶液无现象，则该配合物的化学式为____________________________________； n 值为________；Dn＋的基态电子排布式为________。 解析　A、B、C、D、E、F 为元素周期表前四周期的元素，原子序数依次增大。A 元 素的单质是空气的主要成分，则 A 为 N 元素；B 原子核外 p 轨道上有 1 对成对电子，则外 围电子排布为 2s22p4，处于第ⅥA 族，由于 C 与 B 同主族、A 与 F 同主族，F 的原子序数大 于 C，则 F、C 不能处于同周期，F 应处于 C 的下一周期，则 B、C、F 分别为二、三、四周 期，故 B 为 O 元素、C 为 S 元素、F 为 As 元素；D 与 E 同族，D、E 原子序数大于价电子 数为(2＋8＋8)÷2＝9，则 D 为 Co，故 E 为 Ni。 (1)N、O 同周期，但 N 原子的 2p 轨道处于半充满状态，结构稳定，则第一电离能 N 大 于 O，根据同主族元素电离能的变化规律，可知 O 的第一电离能大于 S，则第一电离能的大 小顺序为 N＞O＞S； (2)B 与 C 形成的二元化合物有 SO2、SO3，SO2 分子中 S 原子价层电子对数为 2＋1＝3， 孤电子对数为6－2 × 2 2 ＝1，则分子构型为 V 形，分子中正负电荷重心不重合，属于极性分 子；SO3 分子中 S 原子价层电子对数为 3＋0＝3，孤电子对数为6－2 × 3 2 ＝0，分子构型为 平面三角形结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，S 原子采取 sp2 杂化。 (3)A、C 元素形成的常见含氧酸为 HNO3、H2SO3、H2SO4，HNO3 中 N 原子价层电子对 数为 3＋5＋1－2 × 3 2 ＝3，没有孤电子对，硝酸根为平面三角形结构；H2SO3 中 S 原子价层 电子对数为 3＋6＋2－2 × 3 2 ＝4，有 1 对孤电子对，亚硫酸根为三角锥形结构；H2SO4 中 S 原子价层电子对数为 4＋6＋2－2 × 4 2 ＝4，没有孤电子对，硫酸根为正四面体结构。 (4)E 为 Ni、F 为 As，由晶胞结构可知，晶胞中含有 2 个 As 原子，含有 Ni 原子数目为 8×1 8＋4×1 4＝2，故该化合物的化学式为 NiAs；As 原子与周围的 6 个 Ni 原子相连(等距且 最近)，As 原子的配位数为 6。 (5)C(S)的最高价含氧酸根为 SO2－4 ，A(N)的简单氢化物为 NH3，由 Con＋、Br－、SO2－4 、 NH3 形成的 1∶1∶1∶5 的某配合物，由电荷守恒可知 n＝3，Con＋为 Co3＋，向该配合物的 溶液中滴加 AgNO3 溶液产生淡黄色沉淀，滴加 BaCl2 溶液无现象，说明 SO 2－4 在内界，Br－ 为配合物的外界，所以该配合物的化学式为[Co(SO4)(NH3)5]Br，Co3＋的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6。 答案：(1)N＞O＞S　(2)SO3　sp2 (3)H2SO3、H2SO4　HNO3　(4)NiAs　6 (5)[Co(SO4)(NH3)5]Br　3　1s22s22p63s23p63d6