2018届高考化学大一轮:第十九单元 物质结构与性质 含解析
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第十九单元 物质结构与性质
测试时间:90分钟
满分:120分 1.[2016·全国卷Ⅰ](15分)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、
材料等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)基态Ge 原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。
(2)Ge 与C 是同族元素,C 原子之间可以形成双键、三键,但Ge 原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是_________________________________________________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因______________________________________________________。
(4)2424是该反应的良好催化剂。Zn 、Ge 、O 电负性由大至小的顺序是____________。
(5)Ge 单晶具有金刚石型结构,其中Ge 原子的杂化方式为________,微粒之间存在的作用力是________。
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge
单晶的晶胞,其中原子坐标参数A 为(0,0,0);B 为⎝ ⎛⎭
⎪⎫12,0,12;C 为⎝ ⎛⎭
⎪⎫12,12,0。则D 原子的坐标参数为________。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge 单晶的晶胞参数a =565.76 pm ,其密度为________g·cm -3(列出计算式即可)。
答案 (1)3d 104s 24p 2(1分) 2(1分)
(2)Ge 原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键(2分)
(3)GeCl 4、GeBr 4、GeI 4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强(2分)
(4)O>Ge>Zn(2分)
(5)sp 3(1分) 共价键(1分)
(6)①⎝ ⎛⎭⎪⎫14,14,14(2分) ②8×736.02×565.763×107(3分) 解析 (1)在元素周期表中,锗位于硅正下方,锗的原子序数为14+18=32,基态原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 2或[Ar]3d 104s 24p 2,由于4p 能级有3个能量相同的轨道,根据洪特规则,4p 上2个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同,故未成对电子数为2。
(2)本题从单键、双键、三键的特点切入,双键、三键中都含有π键,难以形成双键、三键,实质是难以形成π键,因为锗的原子半径较大,形成单键的键长较长,p-p 轨道肩并肩重叠程度很小。
(3)根据表格数据得出,三种锗卤化物都是分子晶体,其熔、沸点分别依次增高,而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关,分子间相互作用力强弱与分子量大小有关。
(4)锌、锗位于同周期,同一周期从左至右元素的电负性逐渐增
大(除稀有气体元素外),而氧位于元素周期表右上角,电负性仅次于氟,由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。
(5)类比金刚石,晶体锗是原子晶体,每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键,故锗原子采用sp 3杂化。微粒之间的作用力是共价键。
(6)①对照晶胞图示、坐标系以及A 、B 、C 点坐标,选A 点为参
照点,观察D 点在晶胞中位置⎝ ⎛⎭
⎪⎫体对角线14处,由B 、C 点坐标可以推知D 点坐标。②类似金刚石晶胞,1个晶胞含有8个锗原子,ρ=
8×736.02×565.763
×107 g·cm -3。 2.[2016·全国卷Ⅱ](15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(NH 3)6]SO 4蓝色溶液。
①[Ni(NH 3)6]SO 4中阴离子的立体构型是________。
②在[Ni(NH 3)6]2+中Ni 2+与NH 3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(PH 3),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 =1958 kJ·mol -1、I Ni =1753 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 。 答案 (1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2(或[Ar]3d 84s 2)(2分) 2(1分)
(2)①正四面体(1分) ②配位键(1分) N(1分) ③高于(1分) NH 3分子间可形成氢键(1分) 极性(1分) sp 3(1分)
(3)金属(1分) 铜失去的是全充满的3d 10电子,镍失去的是4s 1电子(1分)
(4)①3∶1(1分) ②⎝ ⎛⎭⎪⎫2516.02×1023×d
13 ×107(2分)
解析 (1)Ni 元素原子核外有28个电子,电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 84s 2或[Ar]3d 84s 2。3d 能级上有2个未成对电子。
(2)①SO 2-4中S 无孤电子对,立体构型为正四面体。②[Ni(NH 3)6
]2+为配离子,Ni 2+与NH 3之间为配位键。配体NH 3中提供孤电子对的为N 。③NH 3分子间存在氢键,故沸点比PH 3高。NH 3中N 有一个孤电子对,立体构型为三角锥形,因此NH 3为极性分子,N 的杂化轨道数为3+1=4,杂化类型为sp 3。
(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体,Cu 、Ni 失去一个电子后电子排布式分别为[Ar]3d 10、[Ar]3d 84s 1,铜的3d 轨道全充满,达到稳定状态,所以Cu 的第二电离能相对较大。
(4)①Cu 原子位于面心,个数为6×12
=3,Ni 原子位于顶点,个数为8×18
=1,铜原子与镍原子的数量比为3∶1。②以该晶胞为研究对象,则64×3+59N A
g =d g·cm -3×(a ×10-7cm)3,解得a =