2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第15講 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題跟蹤訓(xùn)練非選擇題(共50分)1(12分) A、B、C、D、E代表5種元素。請?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，其基態(tài)原子的電子排布圖為_。(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的結(jié)構(gòu)示意圖為_，C元素在元素周期表的_區(qū)。(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿狀態(tài)，其基態(tài)原子的電子排布式為_。試根據(jù)原子核外電子排布所遵循的原理解釋D的二價陽離子具有較強的還原性，易被氧化為正三價離子的原因：_。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，其基態(tài)原子的價電子排布式為_。解析(1)A元素為N，核外7個電子分別在1s、2s、2p軌道上。(2)B與C的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，即核外都有18個電子，則B為Cl，C為K。(3)D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成3價離子，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，即26號元素鐵。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，說明M層上的3s、3p、3d能級都充滿電子，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子，故電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，價電子排布式為3d104s1，為銅元素。答案(1) (2)s(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)Fe3的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,3d軌道為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故Fe2容易失去一個電子，被氧化為Fe3(4)3d104s12(18分)氯吡苯脲是一種常用的膨大劑，其結(jié)構(gòu)簡式為，它是經(jīng)國家批準(zhǔn)使用的植物生長調(diào)節(jié)劑。(1)氯元素基態(tài)原子核外電子的未成對電子數(shù)為_。(2)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型為_，羰基碳原子的雜化軌道類型為_。(3)查文獻(xiàn)可知，可用2­氯­4­氨基吡啶與異氰酸苯酯反應(yīng)，生成氯吡苯脲：(4)膨大劑能在動物體內(nèi)代謝，其產(chǎn)物較為復(fù)雜，其中有H2O、NH3、CO2等。請用共價鍵知識解釋H2O分子比NH3分子穩(wěn)定的原因：_。H2O、NH3、CO2分子的空間構(gòu)型分別是_，中心原子的雜化類型分別是_。解析(1)根據(jù)構(gòu)造原理可知，氯元素基態(tài)原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成對電子數(shù)為1。(2)根據(jù)氯吡苯脲的結(jié)構(gòu)簡式可知，有2個氮原子均形成3個單鍵，孤電子對數(shù)為1，屬于sp3雜化；剩余1個氮原子形成1個雙鍵和1個單鍵，孤電子對數(shù)為1，是sp2雜化；羰基碳原子形成2個單鍵和1個雙鍵，為sp2雜化。(3)由于鍵比鍵更穩(wěn)定，根據(jù)反應(yīng)方程式可以看出，斷裂的化學(xué)鍵為異氰酸苯酯分子中的N=C鍵中的鍵和2­氯­4­氨基吡啶分子中的NH鍵。(4)O、N屬于同周期元素，O的非金屬性大于N，HO鍵的鍵能大于HN鍵的鍵能，所以H2O分子比NH3分子穩(wěn)定。H2O分子中O原子的價層電子對數(shù)24，孤電子對數(shù)為2，所以為V形結(jié)構(gòu)，O原子采用sp3雜化；NH3分子中N原子的價層電子對數(shù)34，孤電子對數(shù)為1，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，N原子采用sp3雜化；CO2分子中C原子的價層電子對數(shù)22，不含孤電子對，所以是直線形結(jié)構(gòu)，C原子采用sp雜化。答案(1)1(2)sp2、sp3sp2(3)NANA(4)HO鍵的鍵能大于HN鍵的鍵能V形、三角錐形、直線形sp3、sp3、sp3(20分)(2018·安徽六安三模)H、C、N、O、W、Fe、V都是生活與化學(xué)工業(yè)中常見元素，設(shè)NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。請回答下列問題：(1)碳負(fù)離子CH的空間構(gòu)型為_；根據(jù)等電子原理，NO的電子式為_。(2)N、Na、Fe3、Cu2四種微?；鶓B(tài)的核外電子排布式中未成對電子數(shù)最多的是_；Cu2在水中呈現(xiàn)藍(lán)色是因為形成了水合銅離子，其化學(xué)式為_。(3)釩可用于人工合成二價釩固氮酶(結(jié)構(gòu)如圖甲)。釩固氮酶中釩的配位原子有_(填元素符號)。(4)煙酰胺(結(jié)構(gòu)如圖乙)可用于合成光合輔酶NADPH，煙酰胺分子中氮原子的雜化軌道類型有_，1 mol該分子中含鍵的數(shù)目為_。(5)上圖為碳化鎢晶體的一部分結(jié)構(gòu)，碳原子嵌入金屬鎢的晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成填隙固溶體，也稱為填隙化合物。在此結(jié)構(gòu)中，其中鎢原子有_個，1個鎢原子周圍距離最近的碳原子有_個，假設(shè)該部分晶體的體積為V cm3，碳化鎢的摩爾質(zhì)量為M g·mol1，密度為b g·cm3，則阿伏加德羅常數(shù)的值NA可表示為_。(6)12 g石墨烯(結(jié)構(gòu)如圖丙)中含有的正六邊形的物質(zhì)的量為_mol；請你預(yù)測硅是否容易形成類似石墨烯的結(jié)構(gòu)，并說明理由_。解析(1)碳負(fù)離子CH中碳原子的價層電子對數(shù)34，含有一對孤對電子，所以空間構(gòu)型為三角錐形；NO與氮氣互為等電子體，則根據(jù)等電子原理，NO的電子式為NO。(2)N、Na、Fe3、Cu2四種微粒基態(tài)的核外電子排布式中未成對電子數(shù)分別是3、0、5、1，所以未成對電子數(shù)最多的是Fe3；Cu2在水中呈現(xiàn)藍(lán)色是因為形成了水合銅離子，其化學(xué)式為Cu(H2O)42。(3)由圖可知，釩固氮酶中，N、S均能提供孤電子對，釩的配位原子為S與N。(4)由煙酰胺結(jié)構(gòu)可知，分子中氨基中的N原子形成3個鍵、含有1對孤電子對，雜化軌道數(shù)目為4，采取sp3雜化，而環(huán)中N原子形成2個鍵、含有1對孤電子對，雜化軌道數(shù)目為3，采取sp2雜化；1個分子中含有4個CH鍵、2個NH鍵、3個CC鍵、2個CN鍵、4個雙鍵，單鍵為鍵，雙鍵含有1個鍵、1個鍵，故1個分子中含有鍵的數(shù)目為15,1 mol該分子中含鍵的數(shù)目為15NA。(5)在此結(jié)構(gòu)中鎢原子數(shù)目為12×12×6×6，以體內(nèi)鎢原子可知，1個鎢原子周圍距離最近的碳原子有6個；結(jié)構(gòu)中鎢原子數(shù)目為6、碳原子數(shù)目為6，則晶胞的質(zhì)量為6×，則6×V cm3×b g·cm3，故NA。(6)12 g石墨烯中碳原子的物質(zhì)的量為12 g÷12 g·mol11 mol，由石墨烯的結(jié)構(gòu)圖可知，每個碳原子被3個正六邊形所共有，則一個正六邊形含有6×2個碳原子，則含有的正六邊形數(shù)目為1 mol××NA mol10.5NA，物質(zhì)的量是0.5 mol；Si原子半徑比碳原子半徑大，3p軌道不易重疊形成鍵，因此硅不容易形成類似石墨烯的結(jié)構(gòu)。答案(1)三角錐形(2)Fe3Cu(H2O)42(3)N、S(4)sp3、sp215NA(5)66(6)0.5不容易，硅原子半徑大于碳原子半徑，且3p軌道不易重疊形成鍵拔高練(25分鐘50分)非選擇題(共50分)1(16分)A、B、C、D、E五種元素，位于元素周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增大，有如下信息：元素信息A最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)，常溫下其單質(zhì)為氣體B基態(tài)原子的L層p軌道上有2個電子C基態(tài)原子核外有3個未成對電子D主族元素，原子與B原子的價電子數(shù)相同E基態(tài)原子的K層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為21，M層處于全充滿狀態(tài)請回答下列問題：(1)B與C相比，電負(fù)性較大的是_(填元素符號)，E2的核外電子排布式為_。(2)B可與A形成B2A4化合物，其含有的鍵和鍵的個數(shù)比為_；C可與A形成C2A4化合物，其中C原子的雜化軌道類型為_；B與C可以形成BC，五種元素形成的單質(zhì)中，與BC互為等電子體的是_。(3)B的最高價氧化物與D的最高價氧化物的沸點相差較大的原因是_。(4)向含有E2的溶液中通入C的常見氣態(tài)氫化物，先產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)通入該氣體，沉淀溶解。請用物質(zhì)結(jié)構(gòu)解釋沉淀溶解的原因：_。(5)E單質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，原子采取面心立方最密堆積。若已知E原子半徑為d，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，摩爾質(zhì)量為M。E原子的配位數(shù)為_；該晶體的密度可表示為_；E原子采取的面心立方最密堆積的空間利用率為_。解析A、B、C、D、E五種元素，均位于元素周期表的前四周期，它們的核電荷數(shù)依次增大。前四周期元素原子最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)的有H、Be、Al、Ge，而A的單質(zhì)在常溫下為氣體，故A是H；B元素基態(tài)原子的L層p軌道上有2個電子，則其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p2，則B為C(碳)；E元素基態(tài)原子的K層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為21，M層處于全充滿狀態(tài)，則E原子核外電子數(shù)2818129，故E為Cu；D為主族元素，D原子與B原子的價電子數(shù)相同，且原子序數(shù)小于29，則D為Si；C的基態(tài)原子核外有3個未成對電子，且原子序數(shù)小于14，則其核外電子排布式為1s22s22p3，故C為N。(1)一般來說，周期表從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大，故電負(fù)性N>C；Cu2的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。(2)B可與A形成CH2=CH2，其含有的鍵和鍵的個數(shù)比為15；C可與A形成NH2NH2，其中N原子的價層電子對數(shù)為314，雜化軌道類型為sp3；B與C可形成CN，為14電子離子，五種元素形成的單質(zhì)中，與其互為等電子體的是N2。(3)碳元素的最高價氧化物為CO2，其為分子晶體；Si元素的最高價氧化物為SiO2，其為原子晶體。(4)向含有Cu2的溶液中通入NH3，先生成Cu(OH)2沉淀，通入過量NH3，Cu(OH)2中的Cu2提供空軌道，NH3提供孤對電子，形成配位鍵，生成Cu(NH3)42，Cu(OH)2沉淀溶解。(5)由圖可知，以頂點的Cu原子分析，位于面心的原子與之相距最近，則其配位數(shù)為12；Cu原子半徑為d，其面對角線長度為4d，立方體的棱長為×4d2d，則晶胞體積為(2d)3 16d3，晶胞中含有的Cu原子數(shù)目為8×6×4，故晶體的密度；晶胞為面心立方最密堆積，空間利用率×100%×100%74%。答案(1)N1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)(2)15sp3N2(3)碳元素的最高價氧化物為CO2，其為分子晶體；Si元素的最高價氧化物為SiO2，其為原子晶體(4)Cu(OH)2中的Cu2提供空軌道，NH3提供孤對電子，形成配位鍵，生成Cu(NH3)42，Cu(OH)2沉淀溶解(5)1274%2(16分)金屬單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。回答下列問題：(1)有機(jī)鐵肥三硝酸六尿素合鐵()，化學(xué)式為Fe(H2NCONH2)6(NO3)3。尿素分子中C原子的雜化方式是_。該有機(jī)鐵肥中“H2NCONH2”與Fe()之間的作用力是_。根據(jù)價層電子對互斥理論推測NO的空間構(gòu)型為_。(2)Fe3可用SCN檢驗。類鹵素(SCN)2對應(yīng)的酸有兩種，分別為硫氰酸(HSCN)和異硫氰酸(HN=C=S)，這兩種酸中沸點較高的是_，原因是_。(3)一種磁性材料的單晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶胞中碳原子的原子坐標(biāo)為_。若該晶胞的邊長為a pm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體密度的表達(dá)式為_g/cm3。解析(1)尿素的結(jié)構(gòu)式為，其中C原子形成3個鍵和一個鍵，雜化方式是sp2。Fe()提供空軌道，配體H2NCONH2中的兩個N原子提供孤對電子，故“H2NCONH2”與Fe()之間的作用力是配位鍵；根據(jù)價層電子對互斥理論，NO中中心原子N的價層電子對數(shù)為33，雜化方式是sp2，推測NO的空間構(gòu)型為平面三角形。(2)硫氰酸(HSCN)和異硫氰酸(HN=C=S)中沸點較高的是HN=C=S，該分子中N原子電負(fù)性較大，且存在NH鍵，能形成分子間氫鍵。(3)根據(jù)A、B的坐標(biāo)可知，兩個最近的Sn原子的距離為1，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，C位于體心，因此C的坐標(biāo)是；Sn位于頂點，個數(shù)為8×1，Mn位于面心，個數(shù)為6×3，C位于體心，全部屬于晶胞，因此該晶體的化學(xué)式為SnMn3C，晶胞的質(zhì)量為 g，晶胞的體積為(a×1010)3 cm3，根據(jù)密度的定義， g/cm3。答案(1)sp2配位鍵平面三角形(2)異硫氰酸(HN=C=S)異硫氰酸能形成分子間氫鍵(3)3(18分)(2018·湖南郴州質(zhì)檢)硼及其化合物在材料制造、有機(jī)合成等方面用途非常廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)VB2是一種導(dǎo)電陶瓷材料，基態(tài)釩原子的價電子排布圖為_。(2)B、C、N、O四種元素第一電離能由小到大的順序為_。(3)硼的鹵化物在工業(yè)中有重要作用，硼的四種鹵化物的沸點如下表所示。鹵化物BF3BCl3BBr3BI3沸點/K172285364483四種鹵化物沸點依次升高的原因是_。用BF3分子結(jié)構(gòu)解釋反應(yīng)BF3(g)NH4F(s)=NH4BF4(s)能夠發(fā)生的原因：_。制備環(huán)硼氨烷的方法如下：BCl3H3B3N3Cl3B3N3H6BCl3、LiBH4中硼原子的雜化軌道類型依次為_；與B3N3H6互為等電子體的分子的結(jié)構(gòu)簡式為_。(4)立方氮化硼的晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似(如圖所示)，是超硬材料。晶胞中每個氮原子周圍與其最近且等距離的硼原子有_個。結(jié)構(gòu)化學(xué)上常用原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，立方氮化硼的晶胞中，B原子的坐標(biāo)參數(shù)分別有：B(0,0,0)；B；B等，則距離上述三個B原子最近且等距離的N原子的坐標(biāo)參數(shù)為_。已知氮化硼晶胞邊長為a pm，則氮化硼晶體的密度為_g·cm3(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，只要求列出計算式)。解析(1)V的核電荷數(shù)為23，其價電子排布式為3d34s2，則基態(tài)釩原子的價電子排布圖為。(2)依據(jù)元素周期律及N原子第一電離能的反常可知，B、C、N、O四種元素第一電離能由小到大的順序為B<C<O<N。(3)四種鹵化物均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，分子晶體的沸點受分子間作用力影響，而相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，沸點越高。因BF3分子中硼原子有空軌道，NH4F中F有孤對電子，能通過配位鍵形成BF，則反應(yīng)BF3(g)NH4F(s)=NH4BF4(s)能夠發(fā)生。BCl3分子的中心原子B形成3個鍵，其孤電子對數(shù)×(33×1)0，所以BCl3分子中B原子屬于sp2雜化；LiBH4中B原子的價層電子對數(shù)為4，所以雜化方式為sp3雜化；C6H6與B3N3H6互為等電子體，苯分子的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)晶胞中每個氮原子周圍與其最近且等距離的硼原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，硼原子數(shù)為4。設(shè)晶胞左下邊頂點的B原子坐標(biāo)為(0,0,0)，則另外兩個B原子位于面心，距離這三個B原子最近且等距離的N原子位于體對角線的處，故其坐標(biāo)參數(shù)為。該晶胞中N原子個數(shù)是4、B原子個數(shù)8×6×4，晶胞的質(zhì)量為 g，晶胞的體積為(a×1010cm)3，則氮化硼晶體的密度為 g÷(a×1010 cm)3×1030 g·cm3。答案(1) (2)B<C<O<N(3)分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，沸點越高BF3分子中硼原子有空軌道，NH4F中F有孤對電子，能通過配位鍵形成BFsp2、sp3(4)4×1030