2020届高考化学一轮复习分子结构与性质作业(2)

2020届高考化学一轮复习分子结构与性质作业(2)

第2讲　分子结构与性质 A组　基础题组 ‎1.(2018江苏单科,21A节选)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO‎4‎‎2-‎和NO‎3‎‎-‎,NOx也可在其他条件下被还原为N2。‎ ‎(1)SO‎4‎‎2-‎中心原子轨道的杂化类型为　　　　;NO‎3‎‎-‎的空间构型为　　　　　　　(用文字描述)。 ‎ ‎(2)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=　　　　。 ‎ ‎(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在‎[Fe(NO)(H‎2‎O‎)‎‎5‎]‎‎2+‎结构示意图的相应位置补填缺少的配体。‎ ‎[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图 答案　(1)sp3　平面(正)三角形 ‎(2)NO‎2‎‎-‎ ‎(3)1∶2‎ ‎(4)‎ 解析　本题考查原子轨道杂化类型、微粒的空间构型、核外电子排布式、等电子体、σ键与π键、配位键等知识。‎ ‎(1)SO‎4‎‎2-‎中中心原子的价层电子对数为4,则中心原子的杂化类型为sp3;NO‎3‎‎-‎的中心原子杂化类型为sp2,且配位原子数与杂化轨道数相等,故NO‎3‎‎-‎的空间构型为平面(正)三角形。‎ ‎(2)等电子体具有相同的原子数和价电子数,与O3分子互为等电子体的一种阴离子为NO‎2‎‎-‎。‎ ‎(3)N2的结构式为,故n(σ)∶n(π)=1∶2。‎ ‎(4)H2O中的O原子、NO中的N原子与Fe2+形成配位键,故结构示意图为 ‎2.(2018河南一模)氨硼烷(NH3BH3)是一种潜在的储氢材料,它可由六元环状化合物(HBNH)3通过3CH4+2(HBNH)3+6H2O 3CO2+6H3BNH3制得。‎ ‎(1)B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为　　　　,CH4、H2O、CO2键角由大到小的顺序为　　　　。 ‎ ‎(2)1个(HBNH)3分子中有　　　　个σ键。与(HBNH)3互为等电子体的分子为　　　　(填分子式)。 ‎ ‎(3)反应前后碳原子的杂化轨道类型分别为　　　　、　　　　。 ‎ ‎(4)氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体具有类似金刚石的结构,但熔点比金刚石低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)N>O>C>B　CO2>CH4>H2O　(2)12　C6H6　(3)sp3　sp　(4)B—N键的键长大于C—C键的,键能小于C—C键的 解析　(1)同周期元素从左向右第一电离能呈增大的趋势,但第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素,因此第一电离能大小顺序是N>O>C>B;CH4的键角是109°28',H2O的键角是105°,CO2的键角是180°,由大到小的顺序是CO2>CH4>H2O。(2)成键原子间只能形成一个σ键,(HBNH)3为六元环状化合物,因此1个(HBNH)3中含有σ键个数为12个;根据等电子体的概念以及(HBNH)3为六元环状化合物,推出与(HBNH)3互为等电子体的分子为C6H6。(3)反应前碳原子为sp3杂化,反应后碳原子为sp杂化。‎ ‎3.(2016课标Ⅱ,37,15分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:‎ ‎(1)镍元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　,3d能级上的未成对电子数为　　　　。 ‎ ‎(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。‎ ‎①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是　　　　。 ‎ ‎②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为　　　　,提供孤电子对的成键原子是　。 ‎ ‎③氨的沸点　　　　(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是　　　　　　　　　　　　;氨是　　分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为　　　　。 ‎ ‎(3)单质铜及镍都是由　　　　键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(4)某镍白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。 ‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2‎ ‎(2)①正四面体　②配位键　N ‎③高于　NH3分子间可形成氢键　极性　sp3‎ ‎(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 ‎(4)①3∶1‎ ‎②‎251‎‎6.02×1‎0‎‎23‎×d‎1‎‎3‎×107‎ 解析　(2)①SO‎4‎‎2-‎中S原子的价层电子对数=‎6+2‎‎2‎=4,采取sp3杂化,立体构型为正四面体;②Ni2+与NH3之间形成共价键时Ni提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键;③氨分子之间形成氢键,分子间作用力增大,故沸点高于膦(PH3);氨分子中N原子的价层电子对数=‎5+1×3‎‎2‎=4,采取sp3杂化,四个杂化轨道中有三个轨道被共用电子对占据,一个轨道被孤电子对占据,是极性分子。‎ ‎(3)金属单质形成的晶体均为金属晶体,金属晶体中只含有金属键。‎ ‎(4)①晶胞中含Cu原子数为‎1‎‎2‎×6=3,含Ni原子数为‎1‎‎8‎×8=1,两者数量比为3∶1;②由题意可得:d=‎3×64+59‎‎(a×1‎0‎‎-7‎‎)‎‎3‎×6.02×1‎‎0‎‎23‎,解得a=‎3‎‎251‎‎602d nm。‎ ‎4.(2018辽宁五校期末联考)磷是生物体中不可缺少的元素之一,它能形成多种化合物。‎ ‎(1)磷元素位于周期表的　　　　区,基态磷原子价电子排布图为　　　　　　　。 ‎ ‎(2)第三周期中第一电离能位于铝元素和磷元素之间的元素有　　　　种。 ‎ ‎(3)白磷(P4)分子是正四面体结构,磷原子杂化方式为　　　　,3.1 g白磷中σ键的数目为　　　　。P4易溶于二硫化碳,难溶于水,原因是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(4)磷酸与Fe3+可形成H3[Fe(PO4)2],基态Fe3+的核外电子排布式为　　　　　　　　,Fe、P、O电负性由大到小的顺序是　　　　。 ‎ ‎(5)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,如图为其晶胞结构,阿伏加德罗常数的值为NA,磷化硼晶体的密度为ρ g·cm-3,B与P最近距离为　　　　cm(列出计算式即可),估测该晶体的熔点　　　　(填“高于”或“低于”)金刚石。 ‎ 答案　(1)p　‎ ‎↑↓‎ ‎ ‎‎3s‎　‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎ ‎‎3p ‎(2)3‎ ‎(3)sp3　0.15NA　P4和CS2是非极性分子,H2O是极性分子,根据相似相溶原理,P4易溶于CS2,难溶于水 ‎(4)1s22s22p63s23p63d5　O>P>Fe ‎(5)‎3‎‎4‎×‎3‎‎168‎ρNA　低于 解析　(1)P原子序数为15,价电子排布图为 ‎↑↓‎ ‎ ‎‎3s‎　‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎↑‎ ‎ ‎‎3p‎,位于周期表p区。(2)第三周期中第一电离能位于铝元素和磷元素之间的有镁元素、硅元素、硫元素。(3)P4空间构型为,磷原子杂化方式为sp3;1 mol P4含6 mol σ键,3.1 g白磷含σ键数为‎3.1‎‎124‎×6×NA=0.15NA。(4)Fe原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(5)晶胞中B原子数为4,P原子数为8×‎1‎‎8‎+6×‎1‎‎2‎=4,一个晶胞中有4个BP,设晶胞棱长为x cm,则ρ=‎42‎NA‎×4‎x‎3‎,x=‎3‎‎168‎ρNA,B与P最近距离为‎3‎‎4‎x cm(体对角线的‎1‎‎4‎),即‎3‎‎4‎×‎3‎‎168‎ρNA cm;金刚石由碳原子构成,磷原子、硼原子半径均大于碳原子半径,故估测磷化硼晶体的熔点低于金刚石。‎ ‎5.(2018四川德阳高三二诊)工业上以Ni的氧化物作催化剂,将丙烯胺氧化制得丙烯腈(CH2CHCN),然后以H3PO4-K3PO4溶液等作为电解质溶液,控制pH在8.5~9.0范围内,电解丙烯腈制己二腈,电解的总化学方程式为:4CH2CHCN+2H2OO2↑+2NC(CH2)4CN。‎ ‎(1)Ni原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　;在电解的总化学方程式所涉及的元素中,电负性由小到大的顺序为　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)PO‎4‎‎3-‎的空间构型是　　　　　　,CH2CHCN中碳原子的杂化方式为　　　　　　。 ‎ ‎(3)NC(CH2)4CN分子中σ键与π键数目之比为　。 ‎ ‎(4)已知K3PO4是离子晶体,写出其主要物理性质:　　　　　　　　　(写出2条即可)。 ‎ ‎(5)下列物质中存在分子内氢键的是　　　　(填标号)。 ‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.NH3 B.H2O2‎ C. D.‎ ‎(6)金刚石的晶胞结构如图所示。该晶胞中C原子数为　　　　,若金刚石晶体的密度是d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则金刚石晶胞中两个碳原子之间的最短距离为　　　　　　　　　(用含d、NA的式子表示,只需要列出表达式即可)。 ‎ 答案　(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　HSiC>Si 解析　(3)GaCl3中价层电子对数=3+‎1‎‎2‎(3-3×1)=3,且没有孤电子对,所以其空间构型是平面三角形;AsF3中价层电子对数=3+‎1‎‎2‎(5-3×1)=4,有一对孤电子对,所以其空间构型是三角锥形。(4)①在[B(OH)4]-中,硼原子最外层只有3个电子,与氧原子形成3对共用电子对,B原子与4个羟基相连,其中一对孤电子对,为sp3杂化;②[B(OH)4]-中的配位键,氧元素提供孤对电子给硼元素O→B,可表示为或。(5)金刚石、晶体硅、碳化硅都是原子晶体,半径越小,熔点越高,故金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是C>SiC>Si。‎