2020届高考化学考前专题冲刺提升训练：物质结构和性质【专题检测】

——物质结构与性质[限时50分钟，满分70分]非选择题(包括8个小题，共70分)1．(9分)钛铁合金具有吸氢特性，在制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面有广阔的应用前景。

(1)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为__________________，在基态Ti2＋中，电子占据的最高能层具有的原子轨道数为________。

(2)液氨是富氢物质，是氢能的理想载体。

下列说法正确的是________。

A．NH＋4与PH＋4、CH4、BH－4、ClO－4互为等电子体B．相同条件下，NH3的沸点比PH3的沸点高，且NH3的稳定性强C．已知NH3与NF3都为三角锥型分子，则N原子都为sp3杂化方式且氮元素的化合价都相同(3)氮化钛熔点高，硬度大，具有典型的NaCl型晶体结构，其晶胞结构如图所示：①设氮化钛晶体中Ti原子与跟它最近邻的N原子之间的距离为r，则与该Ti原子最近邻的Ti的数目为________，Ti原子与跟它次近邻的N原子之间的距离为________，数目为________。

②已知在氮化钛晶体中Ti原子的半径为a pm，N原子的半径为b pm，它们在晶体中是紧密接触的，则在氮化钛晶体中原子的空间利用率为________。

③碳氮化钛化合物在汽车制造和航天航空领域有广泛的应用，其结构是用碳原子代替氮化钛晶胞顶点的氮原子，则这种碳氮化钛化合物的化学式________。

解析(1)Fe基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2，在3d 轨道有4个未成对电子；Fe原子失去3个电子得电子Fe3＋，则Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；基态Ti2＋的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d2，最高能层为M层，M能层含有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道，共有9个原子轨道；(2)A.等电子体为原子数相等和价电子数相等的原子团，NH＋4与PH＋4、CH4、BH－4均含有5个原子团，且价电子均为8，为等电子体，而ClO－4价电子数为32，不属于等电子体，故A错误；B.分子间存在氢键的熔沸点高，相同压强时，氨气分子间有氢键，PH3分子间不含氢键，所以NH3沸点比PH3高，元素的非金属性越强，其氢化物越稳定，非金属性N比P强，所以氨气比磷化氢稳定，故B正确；C.NH3与NF3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，都采用sp3杂化，NH3中N元素为－3价，NF3中N元素为＋3价，化合价不同，故C错误；故答案为B；(3)①根据氮化钛晶体可知，在三维坐标中，每一个形成的面上有4个Ti原子，则一个12个Ti原子；Ti原子位于顶点，被8个晶胞共有，即Ti元素与跟它次近邻的N原子个数为8；Ti原子与跟它次近邻的N原子之间的距离为晶胞体对角线的一半，距离为3r；②氮化钛晶胞为面心立方密堆积，晶胞中共含有4个Ti和4个N ，体积为：43π(a 3＋b 3)×4，晶胞的边长为a ＋b ，晶胞体积为(2a ＋2b )3，氯化钠晶体中离子的空间利用率为43π(a 3＋b 3)×4(2a ＋2b )3=2π3×(a 3＋b 3)(a ＋b )3×100%； ③利用均摊法可知，晶胞中含有碳原子数为8×18=1，含有氮原子数为6×12=3，含有钛原子数为12×14=4，所以碳、氮、钛原子数之比为1∶3∶4，则化合物的化学式为Ti 4CN 3。

答案 (1)4 1s 22s 22p 63s 23p 63d 5 9 (2)B (3)①123r 8②2π3×(a 3＋b 3)(a ＋b )3×100% ③Ti 4CN 32．(8分)M 是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。

元素Y 的－1价离子的最外层电子数与次外层的相同。

回答下列问题：(1)单质M 的晶体类型为________，晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆积，其中M 原子的配位数为________。

(2)元素Y 基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是________(写元素符号)。

元素Y 的含氧酸中，酸性最强的是________(写化学式)，该酸根离子的立体构型为________。

(3)M 与Y 形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为________，已知晶胞参数a=0.542 nm，此晶体的密度为________g·cm－3。

(写出计算式，不要求计算结果。

阿伏加德罗常数为N A)②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是____________________。

此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为________。

解析根据题给信息推断M为铜元素，Y为氯元素。

(1)单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为12。

(2)氯元素为17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。

氯元素的含氧酸中，酸性最强的是HClO4，该酸根离子中氯原子为sp3杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形。

(3)①根据晶胞结构利用切割法分析，每个晶胞中含有铜原子个数为8×1/8＋6×1/2=4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl；则1 mol晶胞中含有4 molCuCl,1 mol晶胞的质量为4×99.5 g，又晶胞参数a=0.542 nm，此晶体的密度为4×99.5N A×(0.542)3×10－21或4×M(CuCl)N A×a3×10－21g·cm－3。

②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物。

该溶液在空气中Cu＋被氧化为Cu2＋，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH3)4]2＋。

答案(1)金属晶体金属键12(2)1s22s22p63s23p5Ar HClO4正四面体(3)①CuCl4×99.5N A×(0.542)3×10－21或4×M(CuCl)N A×a3×10－21②Cu＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)[Cu(NH3)4]2＋3．(9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：I Cu=1 958 kJ·mol－1、I Ni=1 753 kJ·mol－1，I Cu＞I Ni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。

解析(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。

根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未成对电子数为2。

(2)①SO2－4中，S原子的价层电子对数为6＋22=4，成键电子对数为4，故SO2－4的立体构型为正四面体。

②[Ni(NH3)6]2＋中，由于Ni2＋具有空轨道，而NH3中N原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离子。

③由于 NH3分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于PH3。

NH3分子中，N原子形成3个σ键，且有1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形。

由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。

(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。

因Cu 元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此I Cu＞I Ni。

(4)①由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×12=3，含有Ni原子的个数为8×18=1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。

②根据m=ρV可得， 1 mol晶胞的质量为(64×3＋59)g=a3×dg·cm－3×N A，则a=[2516.02×1023×d]13cm=[2516.02×1023×d]13×107 nm。

答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2(2)①正四面体②配位键N③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 ②[2516.02×1023×d ]13×1074．(9分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

(1)下列关于CaF2的表述正确的是________。

a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是____________________________________________ (用离子方程式表示)。