高考化学物质结构与性质(选考)

物质结构与性质(选考)1．(2017·福建省莆田第一中学高三考前模拟)Fe 、HCN 与K 2CO 3在一定条件下发生如下反应：Fe ＋6HCN ＋2K 2CO 3===K 4Fe(CN)6＋H 2↑＋2CO 2↑＋2H 2O ，回答下列问题：(1)此化学方程式中涉及的第二周期元素的电负性由小到大的顺序为________。

(2)配合物K 4Fe(CN)6的中心离子是________，该离子价电子的基态电子排布图为________。

(3)1 mol HCN 分子中含有σ键的数目为________，HCN 分子中碳原子轨道杂化类型是________，与CN －互为等电子体的阴离子是________。

(4)K 2CO 3中阴离子的空间构型为________，其中碳原子的价层电子对数为________。

(5)冰的晶体结构模型如图，它的晶胞与金刚石相似，水分子之间以氢键相连接，在一个晶胞中有________个氢键，若氢键键长为d nm ，则晶体密度(g·cm －3)计算式为________(用N A 表示阿伏加德罗常数的值)。

答案 (1)C<N<O(2)Fe 2＋(3)1.204×1024 sp 杂化 C 2－2(4)平面三角形 3(5)16 ρ＝8×18N A ×(4d 3×10－7)3 解析 (1)此化学方程式中涉及的第二周期元素有C 、N 、O ，三种元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性由小到大的顺序为C<N<O 。

(2)配合物K 4Fe(CN)6的中心离子是 Fe 2＋，该离子价电子的基态电子排布图为。

(3)HCN 的结构式为H —C ≡N,1 mol HCN 分子中含有σ键的数目为2N A ，HCN 分子中碳原子轨道杂化类型是sp 杂化，CN －有2个原子和10个价电子，则与CN －互为等电子体的阴离子为C 2－2。

(4)CO 2－3中碳原子价层电子对个数＝3＋12(4＋2－3×2)＝3，且不含孤电子对，所以C 原子采用sp 2杂化，空间构型为平面三角形。

(5)每个冰晶胞平均占有分子个数＝4＋18×8＋6×12＝8，H 2O 的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O 和金刚石中的C 都是sp 3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子中的氢原子形成2个氢键，2个氢原子可以和另外2个水分子中的氧原子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成4个氢键，即平均每个水分子可形成2个氢键，每个晶胞中共有2×8＝16个氢键；若氢键键长为d nm ，晶胞的对角线为4d nm ，设晶胞边长为a nm ，则a ＝4d 3 nm ，晶胞的体积为(a nm)3，晶胞的质量为8×18 g N A ，晶体密度＝8×18 g N A ÷(a nm)3＝8×18N A ×(4d 3×10－7)3g·cm －3。

2．(2017·广东省华南师大附中高三三模)X 、Y 、Z 、W 、U 五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为54。

X 的激发态原子电子排布式为2p 1，Y 原子的基态原子有3个不同的能级，且各能级中电子数相等，Z 的基态原子中有3个未成对电子，W 的电离能如下表所示，U 原子的K 层电子数与最外层电子数之比为2∶1，其d 轨道处于全充满状态。

(1)U 原子电子排布式为________________________。

(2)X 与Z 形成的化合物Z 2X 4，Z 原子采取的杂化轨道类型为________，Y 的最高价氧化物的水化物的正盐的阴离子的空间构型为____________。

(3)W 的氯化物和Mg 的氯化物中，熔点较高的是________________________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)I 4O 9由一种阳离子和一种阴离子按物质的量比1∶3构成，阴离子的空间构型为三角锥形，中心原子杂化类型为sp 3杂化，写出I 4O 9的电离方程式_______________________________ ________________________________________________________________________。

(5)Nb(黑球)和I(白球)能形成一种线性的无机高分子化合物，其结构是许多八面体通过棱边而联结起来的长链，如下图所示。

则该化合物中Nb 和I 的原子个数比为________。

答案 (1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1 (2)sp 3 平面三角形 (3)MgCl 2 NaCl 和MgCl 2都为离子晶体，Mg 2＋半径小，电荷数大，因此MgCl 2晶体的晶格能大，熔点高 (4)I 4O 9===I 3＋＋3IO －3 (5)1∶4解析 X 、Y 、Z 、W 、U 五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为54。

X 的激发态原子电子排布式为2p 1，X 是H ；Y 原子的基态原子有3个不同的能级，且各能级中电子数相等，Y 是C ；Z 的基态原子中有3个未成对电子，Z 是N ；W 的第二电离能远大于第一电离能，所以W 是第ⅠA 族元素，W 是Na ；U 原子的K 层电子数与最外层电子数之比为2∶1，其d 轨道处于全充满状态，所以U 是铜。

(1)铜的原子序数是29，原子电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1。

(2)X 与Z 形成的化合物N 2H 4的分子中N 原子的价层电子对数是4，含有一对孤对电子，则N 原子采取的杂化轨道类型为sp 3；C 的最高价氧化物的水化物的正盐的阴离子CO 2－3中C 原子的价层电子对数是3，不存在孤对电子，其空间构型为平面三角形。

(3)由于NaCl 和MgCl 2都为离子晶体，Mg 2＋半径小，电荷数大，因此MgCl 2晶体的晶格能大，熔点高。

(4)I 4O 9由一种阳离子和一种阴离子按物质的量比1∶3构成，阴离子的空间构型为三角锥形，中心原子杂化类型为sp 3杂化，所以阴离子是IO －3，则阳离子是I 3＋，因此I 4O 9的电离方程式为I 4O 9===I 3＋＋3IO －3。

(5)根据晶胞结构可知一个正八面体中含有1个Nb ，I 原子个数是2＋4×12＝4，所以该化合物中Nb 和I 的原子个数比为1∶4。

3．(2017·桂林市第十八中学高三下学期适应性考试)硒化锌是一种透明色半导体，也可作为红外光学材料，熔点是1 520 ℃。

(1)基态锌原子的价电子排布式是____________________________________。

(2)根据元素周期律，电负性Se________S ，第一电离能Se________As(填“>”或“<”)。

(3)H 2S 分子的电子式：________________，H 2Se 分子构型是________________，其中硒原子的杂化轨道类型是________。

(4)H 2O 的沸点高于H 2Se 的沸点(－42 ℃)，其原因是___________________________ ________________________________________________________________________。

(5)晶体Zn 为六方最密堆积，其配位数是________。

(6)ZnSe 晶胞如图，假设阿伏加德罗常数的值为N A ，则144 g ZnSe 晶体中的晶胞数是________。

答案 (1)3d 104s 2 (2)< <(3) V 形 sp 3(4)水分子间存在氢键、H 2Se 分子间无氢键(5)12 (6)N A 4解析 (1)本题考查价电子和排布式，Zn 位于第四周期ⅡB 族，价电子包括最外层电子和次外层d 能级，排布式为3d 104s 2。

(2)考查电负性规律和第一电离能规律，非金属性越强，电负性越强，同主族从上到下非金属性减弱，即电负性：Se<S ；同周期从左向右第一电离能增大，但第ⅡA>第ⅢA ，第ⅤA>第ⅥA ，因此第一电离能：Se<As 。

(3)考查电子式书写、分子构型的判断，H 2S 的电子式为，H 2Se 中心原子Se 有2个σ键，孤电子对数为(6－2×1)/2＝2，分子构型为V 形。

(4)考查分子间氢键对物质物理性质的影响，H 2O 中存在分子间氢键，H 2Se 不存在分子间氢键，因此H 2O 的熔、沸点高于H 2Se 。

(5)考查金属晶体堆积方式，Zn 是六方最密堆积，其配位数为12。

(6)考查晶胞的计算，根据晶胞的结构，Zn位于内部，Se 位于顶点和面心，因此1个晶胞中含有4个ZnSe ，其质量为4N A×144 g ，因此144 g ZnSe 含有晶胞的个数为N A 4。

4．(2017·河北省衡水中学高三第二次模拟考试)氮和磷元素的单质和化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛，请根据提示回答下列问题：(1)科学家合成了一种阳离子为“N n ＋5”，其结构是对称的，5个N 排成“V ”形，每个N 原子都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键；此后又合成了一种含有“N n ＋5”化学式为“N 8”的离子晶体，其电子式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________， 其中的阴离子的空间构型为________。

(2)2001年德国专家从硫酸铵中检出一种组成为N 4H 4(SO 4)2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO 2－4和N 4H 4＋4两种离子的形式存在。

N 4H 4＋4根系易吸收，但它遇到碱时会生成类似白磷的N 4分子，不能被植物吸收。

1个N 4H 4＋4中含有________个σ键。