高中化学选修三习题附答案

第II卷（非选择题）

评卷

人

得分

一、综合题：共4题每题15

分共60分

1．金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)。

如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

I1I2I3I4I5

电离能

/kJ·mol－1

738145177331054013630

请回答下列问题：

(1)Ti的基态原子外围电子排布式为________________。

(2)M 是______(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为________。

(3)纳米TiO 2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO 2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp 2方式杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp 3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________。

(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl 晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N 、Ti 之间的最近距离为a pm ，则该氮化钛的密度为______________ g·cm －3(N A 为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N 原子距离相等且最近的N 原子有________个。

(5)科学家通过X －

射线探明KCl 、MgO CaO 、TiN 的晶体与

NaCl 的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下：

KCl 、CaO 、TiN 三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________________。

【答案】(1)3d 24s 2 (2)Mg 12 (3)7 O>N>C (4) 12 (5)TiN>CaO>KCl

离子晶体 NaCl KCl CaO

晶格能/kJ·mol －1 786 715 3401

【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。(1)Ti位于第四周期，第IVB族，外围电子排布为3d24s2，故答案为3d24s2；(2)金属M的第三电离能远远大于第二电离能，所以M应为短周期第IIA族元素，又因M 可把Ti置换出来，所以M应为Mg，其晶体堆积模型为六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg，12；(3)化合物甲的分子中采取Sp2杂化的碳原子由苯环上的6个碳原子和羧基中的一个，共7个，根据化合物乙的结构可知Sp3杂化的原子有羟基中的氧，氨基中的氮，碳链上的三个碳，C、N、O都位于第二周期，原子序数递增，电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：O>N>C，故答案为：7，O>N>C；(4)由晶胞结构可知，N原子位于立方体晶胞的8个顶点，6个面心，而Ti原子位于立方体晶胞的12个棱中点和1个体心，根据均摊法可算出该晶胞中N原子个数为8×+6×=4，该晶胞中Ti原子数为：12×+1=4，晶胞质量为m=×4+×4=，晶胞中N、Ti之间的最近距离为立方体边长的一半，所以立方体边长为2a pm，则晶胞的体积=(2a×10-10)3 cm3，所以晶体的密度ρ==；以顶点的N原子为例，顶点的N原子离面心上的N原子距离最近，则与顶点N原子同层上的有4个晶胞中的4个面心上的N原子，同样上层4个，下层4个，共12个，故答案为，12；(5)由表中数据可知，离子晶体所带电荷越大，晶格能也越大，KCl中，离子都带1个单位的电荷，CaO中离子都带2个单位的电荷，TiN中离子都带3个单位的电荷，所以晶格能TiN>CaO>KCl，而晶格能越大，离子晶体熔点越高，所以三种离子晶体熔点由高到低的顺序为：TiN>CaO>KCl，故答案为：TiN>CaO>KCl。

【备注】无

2．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z 原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：

(1)R核外电子排布式为__________________。

(2)X、Y、Z、W形成的有机物YW(ZX2)2中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，离子的立体构型是__________。

(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_________________(填化学式)，原因是_________________________________________________________。(4)将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为_________________________________。

(5)W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为________(填化学式)。Na+的配位数为________，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。已知该晶胞的密度为ρ g ·cm3，阿伏加德罗常数为N A，则两个最近的W离子间距离为 nm。(用含ρ、N A的计算式表示)

【答案】(1) 1s22s22p63s23p2 (2) sp2、sp3；平面三角形；

(3) SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；

(4) 2Cu+8NH 3+O2+2H2O2[Cu(NH3)4]2++4OH−； (5) Na2O； 4；立方体；×107

【解析】本题考查物质结构综合推断题，涉及原子核外电子排布，化合物中心原子的杂化，分子空间构型，晶胞的有关计算等。X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，是H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，电子排布式为1s22s22p2，是C元素；Z原子单电子数在同周期元素中最多，是N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，原子序数比N大，是O元素；R与Y同一主族，是Si元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，是Cu元素。(1)R(Si)核外电子排布式为1s22s22p63s23p2(2) X、Y、Z、W形成的有机物CO(NH2)2中C、N的杂化轨道类型分别为 sp2、sp3；离子中心原子N孤电子对数形成3个，立体构型是平面三角形；(3) Y、R的最高价氧化物分别是CO2和SiO2，沸点较高的是SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；(4) 将Q(Cu)单质的粉末加入到ZX3(NH3)的浓溶液中，并通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，生成铜氨络离子，该反应的离子方程式为2Cu+8NH 3+O2+2H2O2[Cu(NH3)4]2++4OH−；(5)该晶胞中钠离子位于晶胞