专题五 第16讲 物质结构与性质-2021高考化学【创新教程】大二轮高考总复习课时作业

1．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池总反应为MnO2＋Zn＋eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(x,6)))H2O＋eq \f(1,6)ZnSO4eq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))MnOOH＋eq \f(1,6)ZnSO4[Zn(OH)2]·xH2O，其电池结构如图甲所示，图乙是有机高聚物的结构片段。 (1)Mn2＋的核外电子排布式为　________　；有机高聚物中C的杂化方式为　________　。 (2)已知CN－与N2互为等电子体，推算拟卤素(CN)2分子中σ键与π键数目之比为　________　。 (3)NOeq \o\al(－,2)的立体构型为　________　。 (4)MnO是离子晶体，其晶格能可通过如图的Born­Haber循环计算得到。 Mn的第一电离能是　________　，O2的键能是　________　，MnO的晶格能是　________　。 (5)R(晶胞结构如图)由Zn、S组成，其化学式为　________　(用元素符号表示)。已知其晶胞边长为a cm，则该晶胞的密度为　________　g·cm－3(阿伏加德罗常数用NA表示)。 解析：(1)锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63p5；有机高聚物中C的价层电子对数分别为3和4，则杂化方式分别为sp2、sp3；(2)已知CN－与N2互为等电子体，可推出拟卤素(CN)2分子结构为NCCN，则σ键为3个，π键为4个，从而得出σ键和π键为数目之比为3∶4，(3)NOeq \o\al(－,2)的价层电子对数为eq \f(5＋1,2)＝3，N与2个O各形成共价双键，另有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，从而使结构不对称，由此可确定立体构型为V形；(4)由图中可知，Mn(g)→Mn＋时吸收的能量为b kJ·mol－1，则Mn的第一电离能为b kJ·mol－1；键能是指破坏1 mol O2分子内共价键所需吸收的能量，由图中可确定O2的键能是2e kJ·mol－1；MnO的晶格能可利用盖斯定律，按箭头所指方向，MnO的晶格能为(f－a－b－c－d－e)kJ·mol－1；(5)R(晶胞结构如图)由Zn、S组成，利用均摊法，可求出晶胞中所含有的Zn、S原子数分别为4，从而确定其化学式为ZnS；已知其晶胞边长为a cm，可求出1个晶胞的体积和质量，从而求出该晶胞的密度为eq \f(4×97g/mol,a3cm3×NAmol－1)＝eq \f(388,a3×NA)g·cm－3。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d5　sp2、sp3　(2)3∶4 (3)V形　(4)b kJ·mol－1　2e kJ·mol－1　(f－a－b－c－d－e) kJ·mol－1　(5)ZnS　eq \f(388,a3×NA) 2．金属钛(Ti)是一种具有许多优良性能的金属，钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。 (1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。 ①Ti2＋基态电子排布式可表示为　________　。 ②与BHeq \o\al(－,4)互为等电子体的阳离子的化学式为　________　。 ③H、B、Ti原子的第一电离能由小到大的顺序为　________　。 (2)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。纳米TiO2催化的一个实例如图所示。 化合物乙的分子中采取sp3杂化方式的原子个数为　________　。 (3)水溶液中并没有[Ti(H2O)6)]4＋，而是[Ti(OH)2(H2O)4]2＋，1 mol [Ti(OH)2(H2O)4]2＋中σ键的数目为　________　。 (4)氮化钛(TiN)具有典型的NaCl型结构，某碳氮化钛化合物，结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如图)顶点的氮原子，则此碳氮化钛化合物的化学式是　________　。 解析：(1)①钛是22号元素，Ti2＋核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d2。②BHeq \o\al(－,4)含有5个原子，价电子总数为8，与BHeq \o\al(－,4)互为等电子体的阳离子为NHeq \o\al(＋,4)。③同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素。同族元素，从上至下第一电离能逐渐减小，金属元素的第一电离能小于非金属元素，H、B、Ti原子的第一电离能由小到大的顺序为Ti＜B＜H。(2)化合物乙()的分子中采取sp3杂化方式的原子个