2021版化学名师讲练大一轮复习鲁科新高考地区专用版章末总结： 5
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章末总结
(1)第二周期元素中,2p轨道中电子数越多,则该原子越难失去电子。
( )
提示:×。当2p轨道中的电子为半满状态时,比相邻原子较难失去电子。
(2)有机物中碳原子若形成四根单键,则该碳原子为sp3杂化。 ( )
提示:√。因为有机物中碳原子不存在孤电子对,若碳原子形成四根单键,则价层电子数为4,即该碳原子为sp3杂化。
(3)H2S的相对分子质量比H2O大,则H2S的沸点大于H2O。 ( )
提示:×。H2S和H2O均为分子晶体,由于H2O分子之间存在氢键,故H2O的沸点比H2S高。
(4)对于边长为a的立方晶胞,体对角线的长度为a。 ( )
提示:×。根据勾股定理知,面对角线为a,体对角线为a。
(5)AsH3中As的杂化方式为sp2。 ( )
提示:×。As与N为同一主族,AsH3与NH3互为等电子体,NH3中N有一对孤电子对,NH3中价层电子对数为1+3=4,则NH3中N为sp3杂化。
(6)Fe的价电子排布为3d64s2,那么Fe3+的价电子排布为3d34s2。
( )
提示:×。失去电子时,应先失去4s上面的电子后,再失去3d上的电子,则Fe3+的价电子排布为3d5。
(7)同一周期的第一电离能,从左至右,依次增大。 ( )
提示:×。同一周期中ⅡA、ⅤA族元素的价电子为全满和半满,均为较稳定状态,故难失去电子,所以这两个主族的元素的第一电离能均比相邻元素的大。
(8)杂化轨道后的原子与另一原子之间可以形成π键。 ( )
提示:×。杂化轨道后的原子与另一原子之间只能形成σ键。
(9)电子填充同一轨道中的电子时,可以自旋方向相同,也可以相反。 ( )
提示:×。根据泡利原理,电子填充同一轨道中的电子时,两个电子必须自旋方向相反。
(10)AlCl3的沸点为183 ℃,含有离子键。 ( )
提示:×。AlCl3为分子晶体,含有共价键。
(1)画出下列微粒的结构示意图。
O、S2-、Na、Al3+、Cl、K、Ca2+、P、Fe。
提示:
O、S2-、Na、Al3+、
Cl、K、Ca2+、
P、Fe。
(2)写出下列微粒基态时的核外电子排布式。
Ti、K、Cr、Cu、Se、Br、S2-、Fe2+。
提示:Ti:1s22s22p63s23p63d24s2、K:1s22s22p63s23p64s1、Cr:1s22s22p63s23p63d54s1、Cu:1s22s22p63s23p63d104s1、Se:1s22s22p63s23p63d104s24p4、
Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5、S2-:1s22s22p63s23p6、
Fe3+:1s22s22p63s23p63d5。
(3)写出下列原子基态时的核外价层电子排布图。
C、N、Fe、Mn、Al、Cr、Cl、Zn。
提示:
C:、N:、Fe:、Mn:、Al:、
Cr:、
Cl:、Zn:。
(4)写出下列物质或微粒的电子式。
N2、NH3、N2H4、CO2、H2O、Na2O2、NH4Cl、HClO、H2O2、Cl2。
提示:
(5)用电子式表示下列物质的形成过程。
CaCl2、Na2O、CCl4、NaCl、HCl。
提示:CaCl2:
Na2O:,
NaCl:
(6)写出PH3中P的杂化方式__________。
提示:sp3杂化。
(7)N原子的价层电子的排布图为________。
提示:
(8)LiAlH4中,存在________(填标号)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键
提示:AB
(9)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 ______________。
提示:Li+核电荷数较大。
(10)Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在______________。
提示:离子键和π键
(11)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为________,微粒之间存在的作用力是______________ __。
提示:sp3 共价键(或非极性键)
(12)某镍铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a=________nm。
提示:①3∶1
②(×107
1.(2019·全国卷Ⅰ)科学家合成出了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是 ( )
A.WZ的水溶液呈碱性
B.元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C.Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
【解析】选C。由W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z的核外最外层电子数是X核外电子数的一半,以及X、Z的成键数可知,Z为Cl、X为Si,由化合价代数和为0可知,Y元素化合价为-3价,则Y为P元素;由W的电荷数可知,W为Na元素。WZ的水溶液是NaCl水溶液,呈中性,A不正确;元素非金属性的顺序为Z >Y>X,即Cl>P>Si,B不正确;Y的最高价氧化物的水化物是H3PO4,是中强酸,C正确;该新化合物中Y形成两个化学键,但是得到1个电子后会形成一对孤电子对,故满足8电子稳定结构,D不正确。
2.(2018·全国卷Ⅰ) 主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是 ( )
A.常温常压下X的单质为气态
B.Z的氢化物为离子化合物
C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D.W与Y具有相同的最高化合价
【命题意图】
本题主要根据元素周期律和元素周期表的知识考查物质的主要物理性质和化学性质。
【解析】选B。根据“W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃”,可以推测W与Z其中一个为氟元素,依据W与Y同族且主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,知W是氟元素;根据“W、X、Z最外层电子数之和为10”可知Z可能为Ca(或K),X可能为Na(或Mg),由于W与Y同族,且原子序数增加,故Y是Cl。常温常压下,Na(或Mg)为固体,A不正确;Z的氢化物CaH2(或KH)为离子化合物,B正确;Y和Z形成的化合物为CaCl2(或KCl),其水溶液呈中性,C不正确;氟元素无正价,D不正确。
3.(2018·全国卷Ⅲ) W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是 ( )
A.原子半径大小为W
600
(分解)
-75.5
16.8
10.3
沸点/℃
-60.3
444.6
-10.0
45.0
337.0
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________ _____________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____________________________。
(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为________________________________________________________。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为________形,其中共价键的类型有________种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为________g·cm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为________nm。
【命题意图】本题借助硫及其化合物的性质考查了学生对原子结构、分子结构与性质、晶体结构以及晶胞的相关计算等知识。
【解析】(1)铁元素为26号元素,基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2,因此其价层电子排布图为。基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能级为3p能级,其电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的σ键电子对数分别为2、2、3,其中心原子上的孤电子对数分别为×(6-2×1)=2,×(6-2×2)=1,×(6-3×2)=0,故三者中心原子价层电子对数分别为2+2=4,2+1=3,3+0=3,因此中心原子价层电子数不同于其他分子的是H2S。
(3)S8与SO2均为分子晶体,而S8相对分子质量大,因此分子间范德华力强,所以其熔沸点比SO2高。
(4)根据价层电子对互斥理论,SO3中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,因此分子为平面三角形。分子中存在σ键和π键,其中π键为大π键。根据图(b)可以得出固体三氧化硫中SO4原子团,为四面体构型,因此S原子的杂化轨道类型为sp3。
(5)FeS2晶体的晶胞中Fe2+位于立方体的棱上和体心,因此一个晶胞中含有Fe2+为12×+1=4(个),含有为6×+8×=4(个),因此一个晶胞中含有4个FeS2,因此晶体的密度为ρ== g·cm-3=×1021 g·cm-3。形成正八面体,其中四个形成的正方形的对角线即为晶胞的边长a nm,若正八面体的边长为x,则x=a,因此x= nm= nm。
答案: (1) 哑铃(纺锤)
(2)H2S
(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强
(4)平面三角 2 sp3
(5)×1021 a
7.(2018·全国卷Ⅲ·35)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为____________________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是________。
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为________,C原子的杂化形式为____________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为_________ _____。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为________g·cm-3(列出计算式)。
【解析】(1)锌为30号元素,核外电子排布式为[Ar]3d104s2。
(2)Zn核外电子排布式为[Ar]3d104s2,Cu核外电子排布式为[Ar]3d104s1。Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子,所以第一电离能I1(Zn)大于I1(Cu)。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),ZnF2为离子晶体,故含有离子键;根据ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2
能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,可推知ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为分子晶体,含有共价键,分子极性较小。
(4)ZnCO3中,阴离子C中σ键数为3,孤电子对数=(4+2-3×2)=0,所以价层电子对数=3+0=3,C空间构型为平面三角形,碳原子的杂化形式为sp2。
(5)结合题中所给金属锌晶体中的原子堆积方式,可知这种堆积方式称为六方最密堆积。
六棱柱底边边长为a cm,可求六棱柱底面积=6××a×a×sin60°=6×a2,六棱柱高为c cm,则六棱柱的体积=6×a2 c;一个金属锌晶胞中含有锌原子数=12×+2×+3=6,然后根据密度的计算公式:ρ==
答案: (1)[Ar]3d104s2 (2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (4)平面三角形 sp2
(5)六方最密堆积
8.(2017·全国卷Ⅰ)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为
________nm(填标号)。
A.404.4 B. 553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5
(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是________,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是____________________。
(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为________,中心原子的杂化形式为________________。
(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为________nm,与K紧邻的O个数为________。
(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于________位置,O处于________位置。
【命题意图】本题考查物质结构与性质的知识,旨在考查学生对原子结构、杂化理论、晶体计算等知识的理解及应用。
【解析】(1)紫色光波长范围大约在380 nm到440 nm之间,故选A。
(2)基态K原子中,最外层电子排布为4s1
,核外电子占据的最高能层为第四层,符号是N,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。K和Cr都属于金属晶体,Cr的价电子数多,半径小,金属键强,所以K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(3)根据计算公式,的价层电子对数=(7+2×1-1)/2=4,结构如下:[I--I]+,中心碘原子形成了两个σ键,有两对孤电子对,因此杂化方式为sp3,构型为V形。
(4)根据晶胞结构,位于顶角的K和位于相邻面心的O之间的距离最短,且刚好等于晶胞面对角线长度的一半,因此最短距离=a/2≈1.414×0.446/2≈0.315(nm)。求与K紧邻的O个数,即求顶角周围面心的个数,其实也就是面心立方密堆积的配位数12。
(5)若将体心的位置设定为顶角,原本顶角的位置变成了体心,面心的位置变成了棱心。因此K位于体心位置,O位于棱心位置。
答案:(1)A
(2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)V形 sp3
(4)0.315 12 (5)体心 棱心
9.(2017·全国卷Ⅲ)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为________________。元素Mn与O中,第一电离能较大的是________,基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________________
和________________。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为____________________________,原因是______________________。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在_________________________________________。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a′ =0.448 nm,则r(Mn2+)为________nm。
【命题意图】本题考查结构、性质、位置关系的应用,涉及核外电子排布规律、电负性、电离能、杂化理论、晶胞的有关计算等,难点是晶胞的计算。
【解析】(1)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn与O中,由于O是非金属元素而Mn是过渡元素,所以第一电离能较大的是O。O基态原子价电子排布式为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而Mn基态原子价电子排布式为3d54s2,所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2和CH3
OH的中心原子碳原子的价层电子对数分别为2和4,所以CO2和CH3OH分子中碳原子的杂化形式分别为sp和sp3。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2,原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液体的沸点高于气体;水分子中两个氢原子都可以参与形成分子间氢键,而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键,所以水的沸点高于甲醇;二氧化碳的相对分子质量比氢气大,所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。(4)硝酸锰是离子化合物,硝酸根和锰离子之间形成离子键,硝酸根中氮原子与3个氧原子形成 3个σ键,硝酸根中有一个氮氧双键,所以还存在π键。(5)因为O2-是面心立方最密堆积方式,面对角线是O2-半径的4倍,即4r(O2-)=a,解得r(O2-)=×0.420 nm≈0.148 nm;MnO也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构,2[r(Mn2+)+r(O2-)]=a′,即2[r(Mn2+)+0.148 nm]=0.448 nm,所以r(Mn2+)=0.076 nm。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
(2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大,范德华力较大
(4)离子键和π键 (5)0.148 0.076
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