化学新设计大二轮优选习题：专题六 物质结构与性质 专题突破练16 含答案

专题突破练16物质结构与性质(选考)
非选择题（本题包括6个小题，共100分)
1.(2018山东烟台高三诊断性测试）(16分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。

回答下列问题:
(1)写出As的基态原子的电子排布式。

（2)N、P、As为同一主族元素，其电负性由大到小的顺序
为，它们的氢化物沸点最高的
是。

将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与S O42-互为等电子体,则该阴离子的化学式为.
(3)Fe3+、Co3+与N
-、CN-等可形成络合离子.
3
①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+，配体CN—中碳原子杂化轨道类型为。

②［Co(N3)（NH3）5]SO4中Co的配位数为，其配离子中含有的化学键类型为(填“离子键”“共价键”或“配位键”）,C、N、O的第一电离能最大的为,其原因
是。

（4）砷化镓晶胞结构如下图。

晶胞中Ga与周围等距且最近的As 形成的空间构型为。

已知砷化镓晶胞边长为a pm,其
密度为ρ g·cm—3,则阿伏加德罗常数的数值为(列出计算式即可)。

1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或［Ar］3d104s24p3
（2)N〉P〉As NH3N O43-
(3）①sp②6共价键、配位键N氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子
（4)正四面体4×145
ρa3×10-30
1)As的原子序数为33，由构造原理可知电子排布为
1s22s22p63s23p63d104s24p3或［Ar］3d104s24p3;(2）As、P、N元素属于同一主族元素，其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大，即N>P>As;它们的氢化物中NH3中存在氢键,沸点最高；原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体，且等电子体结构相似，阴离子与S O42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构,则该离子是N O43-；（3)①CN-中碳原子价层电(4+1—1×3)=2,所以采取sp杂化；②配位化合物［Co
子对数为1+1
2
（N3）（NH3）5］SO4中心原子的配位数为6；其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键;C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势,但氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更
不易失去电子，所以其第一电离能大小顺序是N〉O〉C；(4）镓
原子处于晶胞的顶点和面心,Ga与周围等距离且最近的As形成的
空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构;一个晶
胞占有4个镓原子和4个砷原子，若晶胞的边长为a pm，则晶胞
体积为(a×10-10)3cm3,晶体的密度为ρg·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10）3 cm3×ρ g·cm—3=ρa3×10—30 g，则ρa3×10-30 g×N A=4×145 g·mol—1,则
N A=4×145
.
ρa3×10-30
2。

(16分）“黄铜”一词最早见于西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》：“西北有宫，黄铜为墙,题曰地皇之宫。

”“黄铜”一词专指铜
锌合金，则始于明代,其记载见于《明会典》:“嘉靖中则例,通宝钱
六百万文，合用二火黄铜四万七千二百七十二斤……。

”
（1)某同学书写基态铜原子的价层电子排布式为3d94s2，该排布式违背了.简单金属离子在水溶液中的颜色大多与
价层含有未成对电子有关,Cu+呈无色，其主要原因可能是.
(2）在10 mL 1 mol·L—1氯化锌溶液中滴加浓氨水至过量，先产生
白色沉淀，后沉淀溶解，生成了［Zn(NH3）4]2+,配体的空间构型是;画出该配离子的结构图:。

(3）乙二胺(缩写en）是H2NCH2CH2NH2。

硫酸二乙二胺合铜（Ⅱ)的化学式为［Cu(en)2]SO4，在该配合物中,N原子的杂化类型
是。

C、N、O、Cu的第一电离能由大到小的顺序为。

(4)铜晶体类型是；锌晶体中存在的化学键类型是。

1）洪特规则特例价层无未成对电子
(2)三角锥形
（3）sp3N>O〉C〉Cu
(4）金属晶体金属键
解析(1）根据洪特规则特例，基态铜原子价层电子排布式为
3d104s1。

Cu+的价层没有未成对电子，故Cu+在水溶液中呈无色。

(2）四氨合锌（Ⅱ)离子中配体为NH3，NH3的空间构型为三角锥形；四氨合锌（Ⅱ）离子类似四氨合铜(Ⅱ）离子,该配离子结构图
为。

（3）H2NCH2CH2NH2中氮原子价层上有3个成键电子对,1个孤电子对，故氮原子采取sp3杂化。

N、O、C、Cu的第一电离能依次减小。

（4）铜晶体是金属晶体,锌晶体也是金属晶体，金属晶体中的化学键是金属键。

3.(2018广东六校高三联考)(16分)英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。

共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖.制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。

石墨烯的球棍模型示意图如下:
(1）下列有关石墨烯说法正确的是.
A。

键长：石墨烯>金刚石
B。

石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C。

12 g石墨烯含σ键数为N A
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力（2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合.
①铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有。

②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷，请解释原因。

③下列分子属于非极性分子的是.
a。

甲烷b。

二氯甲烷
c。

苯d。

乙醇
④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是 ;酞菁铜分子中心原子的配位数
为 .
⑤金与铜可形成的金属互化物合金（如图，该晶胞中,Au 占据立方体的8个顶点)：
它的化学式可表示为 ;在Au 周围最近并距离相等的Cu 有 个,若2个铜原子核的最小距离为d pm ，该晶体的密度可以表示为 g·cm —3。

(阿伏加德罗常数用N A 表示)
1)BD (2)①3d K 、Cr ②乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 ③a 、c ④sp 2 2 ⑤Cu 3Au 或AuCu 3 12 389×212×1030
N A ×d 3×4
）金刚石中碳原子之间只存在σ键，石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键,因此键长：石墨烯〈金刚石，故A 项错误;石墨烯是平面形分子，分子中所有原子可以处于同一平面，故B 项正确;
一个碳原子中含有32个单键，即32
个σ键,所以12 g 石墨烯含σ键数
为32N A
，故C 项错误；石墨层内是共价键,石墨层与层之间的作用力是范德华力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D 项正确;（2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1,在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为3d;第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有K 和Cr;②乙醇分子间存在氢键,使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键；③甲烷为正四面体结构，结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子，故a 正确;二氯甲烷为四面体分子，结构不对称,正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故b 错误；苯为平面正六边形,结构对称,正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故c 正确；乙醇结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子，故d 错误；④酞菁分子中碳原子形成3个σ键和1个π键，所以采取sp 2杂化;酞菁铜分子中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2；⑤该晶胞中含铜原子
个数为6×12=3，含有金原子数为8×18
=1,所以其化学式为Cu 3Au 或AuCu 3，根据图示，铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。

根据化学式,在Au 周围最近并距离相等的Cu 有12个;若2个铜原子核的最小距离为d pm,则晶胞的棱长为√2d pm=√2d ×10-10 cm ，该晶体的密度=389 g N A (√2d×10-10cm )3=389×√2×1030
4N A ·d 3 g·cm —3。

4。

（2018山西高三第一次模拟)（18分）钛被称为继铁、铝之后的第三金属，其单质及化合物在航天、军事、航海、医疗等领域都有着重要的应用。

请回答下列问题:
(1)基态钛原子的价层电子排布图为。

(2)在TiO、TiN、TiS2、TiCl4等化合物中,S、Cl的电负性大小:S (填“>”“〈”或“=”)Cl.O、N的第一电离能大小为O<N,原因是。

（3）TiCl4的熔点是—23 ℃，沸点是136 ℃,可溶于CCl4,该晶体是晶体。

TiCl4中加入大量水,同时加热,可制得二氧化钛的水合物(TiO2·x H2O），再经焙烧可得TiO2，写出生成二氧化钛水合物（TiO2·x H2O)的化学方程
式。

（4）TiO2能溶于浓硫酸并析出一种离子晶体,已知其中阳离子是以链状聚合物形式存在的钛酰阳离子，其结构如下图所示，其化学式为。

阴离子S O42-中硫原子的杂化方式
为,写出一种与S O42-互为等电子体的分
子。

（5)下图是钛晶体在空间的一种堆积方式,此堆积方式
叫，钛原子的配位数为。

已
知:a=0.295 nm,c=0。

469 nm,则该钛晶体的密度为
g·cm—3(N A表示阿伏加德罗常数的值,列出计算式即可）。

答案（1）
（2）〈氮原子的2p轨道为半充满状态,具有较高的稳定性,故不易失去一个电子
(3)分子TiCl4+(x+2)H2O TiO2·x H2O↓+4HCl
(4)（TiO)
2n+(或TiO2+）sp3CCl4（或SiCl4等）
n
(5）六方最密堆积12
3√3
×(2.95×10)2×4.69×10N A
2
解析（1)Ti是22号元素，价层电子排布式为3d24s2，所以价层电子排布图为:；（2）氯元素的非金属性比硫强，所以Cl 的电负性大于S,氮元素原子的价层电子排布式为2s22p3,是一种半充满的稳定结构,具有较高的稳定性，不易失去一个电子,所以第一电离能O〈N；（3）由题中信息可知，TiCl4的熔点和沸点较低，可溶于有机溶剂，说明TiCl4是分子晶体,TiCl4中加入大量水的同时加热，发生水解反应生成TiO2·x H2O,反应的化学方程式为
TiCl4+(x+2)H2O TiO2·x H2O↓+4HCl;（4)由题图可知，每个钛原子
连接2个氧原子,每个氧原子连接2个钛原子,说明Ti 与O 两种原
子的个数比为1∶1,则该阳离子的化学式为(TiO )n
2n+(或TiO 2+)，S O 42-中硫原子的价层电子对数为：4+6+2
-4×22=4+0=4，所以硫原子的杂化
方式为sp 3,S O 42-的原子数为5、价层电子数为32,根据等电子体原理,
与S O 42-互为等电子体的分子有CCl 4、SiCl 4等；（5）由题图可知，
所给晶体的堆积方式为六方最密堆积,与钛原子最近且等距离的钛原子有12个，所以钛原子的配位数为12,题中所给晶体结构中含
有的钛原子数为6,质量为6×48N A
g ，体积为3√32×（2。

95×10-8）2×4。

69×10-8 cm 3，则该钛晶体的密度为 3√32×(2.95×10)2×4.69×10N A g·cm -3。

5.(2018广东佛山普通高中高三教学质量检测)（16分)硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。

回答下列问题：
(1)基态钒原子的外围电子排布图为 ，钒有+2、+3、+4、
+5等多种化合价，其中最稳定的化合价是 ,V O 43
-的几何
构型为 。

（2）2-巯基烟酸氧钒配合物(图1)是副作用小的有效调节血糖的新型药物。

①基态S原子中原子核外未成对电子数为,该药物中硫原子的杂化方式是。

所含第二周期元素第一电离能按由大到小顺序的排列是。

②2-巯基烟酸（图2)水溶性优于2-巯基烟酸氧钒配合物的原因是。

(3)多原子分子中各原子若在同一平面,且有相互平行的p轨道,则p 电子可在多个原子间运动,形成“离域Π键"，下列物质中存在“离域Π键”的是。

A.SO2
B.S O
2-
4
C.H2S D。

CS2
（4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示,该晶胞的化学式为。

图4为该晶胞的俯视图，该晶胞的密度为g·cm-3(列出计算式即可）.
答案(1）+5正四面体
(2)①2sp3N〉O〉C②2—巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大
(3）AD（4）VSρ=
a bN A×√32×10
解析（1）钒为23号元素,电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 34s 2或［Ar]3d 34s 2，所以外围电子排布图为。

其最稳定的化合价应该是+5价,即失去所有的价电子,形成最外层8电子的稳定结
构。

根据价层电子对互斥原理,V O 43-中的中心原子V 的价电子为5,
配位原子O 不提供电子,带有三个单位负电，所以外层电子为8个，共4对,空间构型为正四面体。

(2)①硫原子的电子排布为［Ne]3s 23p 4，所以硫原子的3p 能级上有4个电子,分配在三个轨道中,有两个单电子。

从图中得到S 的配位数为2，所以此时S 的外层有6+2=8个电子,电子对为4,所以S 应该的杂化方式是sp 3杂化。

其中含有的第二周期元素是C 、N 、O,同周期元素从左向右应该是第一电离能有增大趋势,因为N 的2p 能级上有3个电子,是p 能级的半满稳定结构,所以N 的第一电离能反常增大，所以第一电离能：N>O 〉C 。

②2-巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好。

(3)从题目表述来看，形成离域Π键的要求是：①原子共平面;②有相互平行的p 轨道。

根据价层电子对互斥理论,二氧化硫为平
面三角形,硫酸根为正四面体，硫化氢为角形，二硫化碳为直线形。

所以选项B 一定错误。

而硫化氢的氢原子不存在p 轨道.所以选项C 错误.由上正确的是选项A 和选项D 。

（4）晶胞中有
V:8×18+4×14
=2个；有S ：2×1=2个，所以化学式为VS.因为该晶胞中有2个VS,所以一个晶胞质量为2×(32+51)N A
g.根据图4得到晶胞底面
的面积为a ×√32a nm 2，所以晶胞的体积为a ×√32
a ×
b nm 3。

1 nm=10-7 cm ，所以晶体密度为2×(32+51)N A
a×√32a×b×10 g·cm -3=√32a ×b×N A ×10 g·cm -3。

6.(2018湖北八校高三联考)(18分)根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol —1）,回答下面各题。

（1）在这五种元素中，最可能处于同一族的两种元素是 (填元素符号）,S 元素最可能是 区元素。

（2)基态Q元素原子的价电子排布式是.Q和T同周期。

化合物QT中T元素的化合价为；第一电离能介
于Q、T之间的同周期元素有种。

(3)化合物RT3中化学键类型为，RT3的阴离子的几何构
型为。

(4)下列元素中,化学性质和物理性质最像U元素的
是。

A。

硼 B.铍C。

锂D。

氦 E.碳
（5）R的某种氧化物X晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566
nm,X的化学式为;列式并计算晶体X的密度为
g·cm-3.
）B和Al p
（2)2s22p1-33
（3)离子键、共价键直线形
(4）D
≈2.27
（5)Na2O4×62g·mol-1
(0.566×10-7)3cm3×6.02×1023mol-1
元素的I4≫I3，Q元素的原子最外层有3个电子,Q处于ⅢA 族；R元素的I2≫I1,R元素的原子最外层有1个电子，R处于ⅠA；
S 元素的I 4≫I 3,S 元素的原子最外层有3个电子，S 处于ⅢA 族；T 、U 元素的I 1～I 5没有突变，T 、U 的最外层电子至少有5个。

（1)根据上述分析，这五种元素中，最可能处于同一族的两
种元素是Q 和S,Q 和S 都处于ⅢA 族，Q 的I 1大于S 的I 1，Q 为硼元素，S 为铝元素.最可能处于同一族的两种元素是B 和Al 。

S 元素为铝元素，基态铝原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 1，最后一个电子填入3p 能级,Al 是p 区元素。

（2）Q 为硼元素,硼原子核外有5个电子，基态硼原子核外电子排布式为1s 22s 22p 1,基态硼原子的价电子排布式为2s 22p 1。

Q 的化合价为+3价,根据化合物中元素的正负化合价代数和为0,QT 中T 元素的化合价为—3价。

Q 属于第二周期，Q 和T 同周期，T 也属于第二周期,T 为氮元素，第一电离能介于B 和N 之间的有Be 、C 、O ，共3种元素。

（3）R 为ⅠA 族元素，R 原子核外电子数大于5,R 为钠元素;T 为氮元
素,RT 3为NaN 3,其中含有离子键和共价键。

NaN 3中阴离子为N 3-,N 3-与
CO 2互为等电子体，CO 2为直线形，则N 3-也为直线形。

(4)U 的最外
层电子数至少5个,U 不可能是ⅠA 族～ⅣA 族元素,U 的第一电离能较大，U 可能是0族元素,化学性质和物理性质最像U 元素的是氦。

（5）用“均摊法”，小黑球（Na +)：8个，大白球（O 2-）：
8×18+6×12
=4,X 的化学式为Na 2O 。

晶胞的体积为（0.566 nm ）3=（0.566×10-7)3 cm 3，1 mol 晶胞的体积为（0。

566×10-7）3
cm3×N A,1 mol晶胞的质量为4×62 g,则晶体X的密度为
≈2.27 g·cm-3.
4×62g·mol-1
(0.566×10-7)3cm3×6.02×1023mol-1
攀上山峰，见识险峰，你的人生中，也许你就会有苍松不惧风吹和不惧雨打的大无畏精神，也许就会有腊梅的凌寒独自开的气魄，也许就会有春天的百花争艳的画卷，也许就会有钢铁般的意志。