最新高考化学压轴大题特训物质结构与性质.docx

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最新高考化学压轴大题特训物质结构与性质

题型六　物质结构与性质（选考）

1．（2018·苏州市高三调研）超细氧化镍（NiO）是一种功能材料，已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。

工业上常以Ni（NO3）2·6H2O和[CO（NH2）2]（尿素）为原料制备。

（1）Ni2＋基态核外电子排布式为________。

（2）与NO

互为等电子体的一种分子的分子式为________________。

（3）尿素分子中碳原子轨道的杂化类型为________，1mol尿素分子中含有的σ键的数目为________。

（4）C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为____________。

（5）NiO（氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，但天然的和绝大部分人工制备体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：

一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代。

其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。

经测定某氧化镍样品中Ni3＋与Ni2＋的离子数之比为6∶91，若该晶体的化学式为NixO，则x＝________。

答案　

（1）[Ar]3d8（或1s22s22p63s23p63d8）　

（2）BF3、SO3等　（3）sp2　7NA　（4）N>O>C　（5）0.97

解析　

（2）根据等电子体概念可知，原子数和价电子数分别都相等的微粒互为等电子体，NO

离子中有四个原子，价电子数为24，所以与硝酸根离子互为等电子体的一种分子为BF3、SO3、COCl2等。

（3）尿素分子的结构简式为CO（NH2）2，分子中含有碳氧双键，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，每个分子中含有7个σ键，所以1mol尿素中含有7molσ键。

（5）因为氧化镍样品中Ni3＋与Ni2＋的离子数之比为6∶91，所以镍元素的平均化合价为（6×3＋91×2）/（6＋91）＝200/97，根据化合物中化合价代数和为零可得200/97×x＝2，解得x＝0.97。

2．钴的化合物在磁性材料生产、电池制造、催化剂制备等方面应用非常广泛。

（1）Co2＋基态核外电子排布式为__________________________________________________。

（2）制备[Co（H2O）6]2＋的反应为（NH4）2[Co（SCN）4]＋6H2O===[Co（H2O）6（SCN）2]＋2NH4SCN。

①配合物[Co（H2O）6]2＋中与Co2＋形成配位键的原子是________（填元素符号）；SCN－的空间构型为________（用文字描述）。

②NH4SCN在180～190℃分解并制得胍（结构简式如图所示），胍分子中氮原子杂化轨道类型为____________；1mol胍中含σ键数目为________。

胍的结构简式

（3）一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂，其晶胞结构如图所示，则晶体中与每个O2－紧邻的O2－有______个（填数字）。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7

（2）①O　直线形　②sp2和sp3　8NA

（3）8

解析　

（1）27号元素钴，Co2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。

（2）①H2O的O原子提供孤电子对，钴离子提供空轨道，配合物[Co（H2O）6]2＋中与Co2＋形成配位键的是O原子；SCN－与CO2是等电子体，空间构型为直线形。

②胍分子中氮原子形成三个单键的杂化轨道类型为sp3杂化，形成一个双键的杂化轨道类型为sp2杂化，1mol胍中含σ键数目为8NA。

（3）观察最上面的平面的中心有1个O2－，其上下两个平面中分别有4个O2－，晶体中与每个O2－紧邻的O2－有8个。

3．（2018·江苏省丹阳高级中学高三上学期期中）甲基呋喃与氨在高温下反应得到甲基吡咯：

（1）Zn的基态原子核外电子排布式为____________。

（2）配合物[Zn（NH3）3（H2O）]2＋中，与Zn2＋形成配位键的原子是________（填元素符号）。

（3）1mol甲基呋喃分子中含有σ键的数目为________。

（4）甲基吡咯分子中碳原子轨道的杂化轨道类型是____________。

与NH3分子互为等电子体的阳离子为________。

（5）甲基吡咯的熔、沸点高于甲基呋喃的原因是_____________________________________。

（6）锌的某种化合物晶胞结构如图所示，则构成该化合物的两种粒子个数比为________。

答案　

（1）[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2

（2）N和O

（3）12NA

（4）sp3和sp2　H3O＋

（5）甲基吡咯分子间存在氢键

（6）1∶1

解析　

（1）锌是30号元素，基态核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。

（2）配合物[Zn（NH3）3（H2O）]2＋中氨气分子中的氮原子提供孤对电子与锌离子形成配位键，水分子中的氧原子提供孤对电子与锌离子形成配位键。

（3）每个甲基呋喃分子中含有6个碳氢键，即为σ键，含有2个碳碳单键，2个碳氧单键，2个碳碳双键，每个单键都是1个σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，所以总共有12个σ键。

（4）甲基吡咯分子中有两类碳原子，一类碳原子形成碳碳单键，采用sp3杂化，一类碳原子形成了碳碳双键，采用sp2杂化，与氨气分子互为等电子体的物质含有四个原子且有10个电子，所以为水合氢离子。

（5）甲基呋喃的氧原子没有与氢原子形成共价键，所以无法形成分子间氢键，而甲基吡咯的氮原子和氢原子形成了共价键，可以形成分子间氢键，从而提高了熔、沸点。

（6）X原子位于晶胞的顶点和面心，所以一个晶胞中X的原子个数为8×

＋6×

＝4，晶胞中含有4个锌离子，则两种粒子个数比为4∶4＝1∶1。

4．（2018·泰州中学高三12月月考）利用水热和有机溶剂等软化学方法，可合成出含有有机杂化锌、锗以及砷等金属的硒化物，且该硒化物具有离子交换、催化、吸附、半导体等性能，显示出良好的应用前景。

回答下列问题：

（1）锌基态原子核外电子排布式为________________________________________________。

（2）元素锗与砷中，第一电离能较大的是________（填元素符号）。

（3）SeO

中Se原子的杂化形式为________，气态SeO3分子的立体构型为____________，与SeO3互为等电子体的一种离子为________（填离子符号）。

（4）硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示（a代表Zn，b代表Se），该晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为________。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2

（2）As

（3）sp3　平面三角形　CO

（或NO

）

（4）12

解析　

（2）元素锗与砷是同一周期元素，由于As的4p为半充满状态，第一电离能较大。

（3）SeO

中Se原子的价层电子对数＝3＋

×（6＋2－2×3）＝4，采用sp3杂化；气态SeO3中Se原子的价层电子对数＝3＋

×（6－2×3）＝3，采用sp2杂化，且无孤对电子，立体构型为平面三角形；与SeO3互为等电子体的一种离子为CO

（或NO

）。

（4）硒原子在晶胞内，该晶胞中含有硒原子数为4，该晶胞中含有锌原子数为8×

＋6×

＝4，化学式为ZnSe，且Se原子和Zn原子的配位数相等，均为4，则晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数与Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数相等，根据晶胞结构图，位于顶点的Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子位于面心，在每个晶胞中含有3×

＝

，而每个顶点被8个晶胞共用，则Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数为

×8＝12，因此Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为12。

5．（2018·泰州中学高三第四次模拟）TiCl3是烯烃定向聚合的催化剂、TiCl4可用于制备金属Ti。

nCH3CH===CH2

TiO2＋2C＋2Cl2

TiCl4＋2CO

TiCl4＋2Mg

Ti＋2MgCl2

（1）Ti3＋的基态核外电子排布式为__________________________________________________。

（2）丙烯分子中，碳原子轨道杂化类型为_______________________________________。

（3）Mg、Al、Cl第一电离能由大到小的顺序是__________________________________。

（4）写出一种由第二周期元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式________________________________________________________________________。

（5）TiCl3浓溶液中加入无水乙醚，并通入HCl至饱和，在乙醚层得到绿色的异构体，结构式分别是[Ti（H2O）6]Cl3、[Ti（H2O）5Cl]Cl2·H2O。

1mol[Ti（H2O）6]Cl3中含有σ键的数目为______。

（6）钛酸锶具有超导性、热敏性及光敏性等优点，该晶体的晶胞中Sr位于晶胞的顶点，O位于晶胞的面心，Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置，据此推测，钛酸锶的化学式为________________________________________________________________。

答案　

（1）[Ar]3d1或1s22s22p63s23p63d1

（2）sp2、sp3　

（3）Cl>Mg>Al

（4）

（5）18NA

（6）SrTiO3

解析　（4）原子数和价电子数均相等的微粒互为等电子体，所以与CO互为等电子体的阴离子为CN－或C

，电子式分别为

。

（5）1个[Ti（H2O）6]Cl3含有12个O—H键和6个配位键，因此有18个σ键，所以1mol[Ti（H2O）6]Cl3中含有18molσ键。

（6）在1个晶胞内，Sr位于晶胞的顶点，Sr的个数为：

8×

＝1，O位于晶胞的面心，O的个数为：

6×

＝3，Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置，说明Ti原子在晶胞的内部，Ti原子的个数为：

1，所以钛酸锶的化学式为SrTiO3。

6．（2018·南京市、盐城市高三一模）通过反应

，可制备有机中间体异氰酸苯酯。

（1）Ni3＋基态核外电子排布式为_________________________________________________。

（2）异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是________，1mol异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为________。

（3）Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为____________________。

（4）C2H5OH的沸点高于

，这是因为____________________________________________。

（5）Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图所示，该合金的化学式为________。

答案　

（1）[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7

（2）sp和sp2　14NA

（3）N＞O＞C＞Na

（4）乙醇分子间存在氢键

（5）Ni3Al

解析　

（2）异氰酸苯酯分子中，苯环上碳原子是sp2杂化，而—N===C===O中的碳原子是sp杂化，1mol异氰酸苯酯分子中，苯环上含有11个σ键，而—N===C===O中含有3个σ键，所以共计14molσ键，即14NA。

（4）C2H5OH在分子间可形成氢键，而

不能形成分子间氢键，所以C2H5OH的沸点高于

。

（5）根据原子均摊法，该晶胞中Al原子数＝

×8＝1，Ni原子数＝

×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。

7．（2018·淮安市高三调研）元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。

（1）X基态原子的核外电子排布式为____________。

（2）X是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯（

）裂化生成苯和丙烯。

异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。

（3）与Y3分子互为等电子体的阳离子为________。

（4）XZ3易溶于水，熔点为960℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于________（填晶体类型）。

（5）元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图，该化合物的化学式为________。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d14s2（或[Ar]3d14s2）　

（2）sp2、sp3　（3）ClO

（4）离子晶体　（5）CeO2

解析　

（1）元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，为21号元素Sc元素；元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Y为O元素；Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个，Z为Cl元素。

（2）异丙苯

分子中苯环上的碳原子的杂化类型为sp2，侧链碳原子轨道的杂化类型为sp3。

（3）与O3分子互为等电子体的阳离子为ClO

。

（4）ScCl3易溶于水，熔点为960℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于离子晶体。

（5）晶胞中Ce原子个数＝8×

＋6×

＝4，O原子个数＝8，该化合物的化学式为CeO2。

8．（2017·江苏省中华中学、溧水高级中学等六校联考）在5氨基四唑（

）中加入金属Ga，得到的盐是一种新型气体发生剂，常用于汽车安全气囊。

（1）基态Ga原子的电子排布式可表示为___________________________________________。

（2）5氨基四唑中所含元素的电负性由大到小的顺序为____________；在1mol5氨基四唑中含有的σ键的数目为________。

（3）叠氮酸钠（NaN3）是传统家用汽车安全气囊中使用的气体发生剂。

①叠氮酸钠（NaN3）中含有叠氮酸根离子（N

），根据等电子体原理N

的空间构型为________。

②以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料，可以生成碳氮化钛化合物。

其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞（结构如图示）顶点的氮原子，这种碳氮化钛化合物的化学式为________。

③[Ti（OH）2（H2O）4]2＋中的化学键有______________（填字母）。

a．σ键b．π键

c．离子键d．配位键

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1

（2）N>C>H　9NA

（3）①直线形　②Ti4CN3　③ad

解析　（3）①N

与CO2互为等电子体，CO2为直线形，因此N

的空间构型为直线形；②Ti位于棱上和体心，Ti的个数为12×

＋1＝4，C位于顶点，个数为8×

＝1，N位于面心，个数为6×

＝3，因此化学式为Ti4CN3；③Ti4＋与OH－、H2O之间存在配位键，OH－、H2O中存在共价键或σ键，故选项ad正确。