内容正文:
主观题突破一 物质结构与性质
考点1 核外电子排布及表征
1.(2024·模拟题节选)(1)(湖南益阳三模)钼(42Mo)的基态原子中未成对电子数为________。
(2)(广东江门一模)Pb位于第六周期,与碳元素同主族,其价层电子排布式为________。
(3)(广东广州一模)基态氮原子价层电子轨道表示式为____________,[Ag(NH3)2]+中Ag+与NH3间形成的化学键为________。
(4)(江西赣州一模)钕(Nd)属于f区元素,其原子轨道共有__________种不同的形状。
答案:(1)6 (2)6s26p2 (3) 配位键 (4)4
解析:(1)钼元素的原子序数为42,其基态原子的电子排布式为[Kr]4s24p64d55s1,故未成对电子数为6。
(3)氮元素基态原子的价层电子排布式为2s22p3,其价层电子轨道表示式为;银氨配离子中具有空轨道的银离子与具有孤电子对的氨分子形成配位键。
(4)钕(Nd)属于f区元素,含有s、p、d、f共4种能级,其原子轨道共有4种不同的形状。
2.(2024·山东日照一模)下图分别是2种不同形式元素周期表的局部区域。
(1)根据图1预测,1~18号元素中位置最低的元素的基态原子核外电子排布式为________。
(2)基态氮原子核外有__________种不同运动状态的电子,基态碳原子核外的空间运动状态有__________种。
(3)根据图2信息,BCl3与水反应的化学方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)1s22s22p63s1 (2)7 4
(3)BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl
解析:(1)根据图1预测,1~18号元素中位置最低的元素是钠,钠的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s1。
(2)基态氮原子核外有7个电子,不同电子的运动状态不同,故有7种不同运动状态的电子。基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2,电子占据1s、2s轨道和2个2p轨道,故基态碳原子核外的空间运动状态有4种。
(3)根据图2信息,B的电负性小于Cl,BCl3发生水解反应时,化学方程式为BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl。
考点2 电离能、电负性及原因解释
3.(2024·模拟题节选)(1)(河南省TOP20名校联考)Ga可形成[Ga(NH3)4Cl2]Cl、[Ga(NH3)5Cl]Cl2、[Ga(NH3)6]Cl3等一系列配合物。
①Ga、N、Se的第一电离能由大到小的顺序为________。
②[Ga(NH3)4Cl2]+中Ga3+的配位数为__________,1个该配离子中含有σ键的个数是__________。
(2)(河北邯郸一模)砷化镓是一种半导体化合物,可用于太阳能电池。
①As在元素周期表中的位置为______________,最高能级电子云轮廓图为________形。
②第一电离能比较:As__________Ga(填“<”“>”或“=”,下同),原子半径比较:As__________Ga。
(3)(湖南师大附中模拟)第三电离能I3:Mn>Fe,结合原子结构解释原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)①N>Se>Ga ②6 18
(2)①第四周期第ⅤA族 哑铃 ②> <
(3)Mn2+的价层电子排布式为3d5,结构较稳定,不易失去第三个电子,Fe2+的价层电子排布式为3d6,易失去1个电子形成3d5较稳定结构
4.(2024·四川成都石室中学二诊)以砷化铝(AlAs)作催化剂,实现了在常压、100~300 ℃的条件下合成氨。
(1)基态砷原子的核外价层电子的轨道表示式为____________;第一电离能I1(As)____________(填“大于”或“小于”)I1(Se),其原因是_______________________
________________________________________________________________________。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间结构都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是______________________。
答案:(1) 大于 As的价层电子排布式为4s24p3,4p能级为半充满结构,能量更低,更稳定
(2)电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N,使得氮原子上的孤电子对难与Cu2+形成配位键
考点3 化学键、杂化类型与空间结构
5.(2024·模拟题节选)(1)(广西河池一模)硫脲[CS(NH2)2]是一种有机合成中常用的试剂。
①硫脲分子中的所有原子均满足2电子或8电子稳定结构,该分子中σ键与π键的数目之比为________。
②S2O可看作SO中的一个O被S取代的产物,S2O的空间结构是________。
(2)(四川绵阳一诊)复兴号高铁车体材质用到Mn、Co等元素。Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]。
①Mn的配位数为__________。
②CH3CN中C的杂化类型为________。
③CH3CN中σ键与π键数目之比为________。
答案:(1)①7∶1 ②四面体形
(2)①6 ②sp、sp3 ③5∶2
解析:(1)①硫脲分子[CS(NH2)2]中碳原子的价层电子对数为3,采取sp2杂化;该分子中有1个碳硫双键,4个氮氢单键和2个碳氮单键,则σ键和π键的数目之比为7∶1。②S2O可看作SO中的一个O被S取代的产物,而SO是正四面体形,推测S2O为四面体形。
(2)①由配合物的组成可知,Mn的配位数为6。②CH3CN中—CH3中C采用sp3杂化,—CN中C采用sp杂化。③CH3CN中含5个σ键与2个π键,其个数比为5∶2。
6.(2024·模拟题节选)(1)(甘肃兰州诊断)乙二胺双缩水杨醛合钴( Ⅱ )的制备原理如下图所示:
乙二胺中H—N—C的夹角________(填“大于”“小于”或“等于”)乙二胺双缩水杨醛合钴( Ⅱ )中C—N—C的夹角。
(2)(陕西商洛二模)K2CO3中阴离子的空间结构为__________,其中C的杂化方式为________。
答案:(1)小于 (2)平面三角形 sp2
解析:(1)乙二胺中N采用sp3杂化,乙二胺双缩水杨醛合钴( Ⅱ )中N采用sp2杂化,故乙二胺中H—N—C的夹角小于乙二胺双缩水杨醛合钴( Ⅱ )中C—N—C的夹角。
(2)K2CO3中阴离子为CO,中心碳原子的价层电子对数为3,不含孤电子对,则其VSEPR模型和离子的空间结构均为平面三角形,C采取sp2杂化。
考点4 分子结构与性质及原因解释
7.(2024·模拟题节选)(1)(陕西商洛二模)HF的沸点远大于HCl的原因是________________________________________________________________________。
(2)(陕西宝鸡一模)SCN-对应的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—N===C===S),这两种酸熔点更高的是________(填名称),原因是___________________________________
__________________________________________________________。
(3)(广东汕头一模)一种含镓的药物合成方法如图所示:
①化合物 Ⅰ 中环上N的杂化方式为________。
②化合物 Ⅱ 中Ga的配位数为________,x=________。
答案:(1)HF形成分子间氢键
(2)异硫氰酸 SCN-对应的酸有硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—N===C===S),异硫氰酸中H与N相连,故可形成分子间氢键,而硫氰酸中H与S相连,不能形成分子间氢键
(3)①sp2 ②6 1
8.(2024·陕西汉中第一次质检)新型高温铁基超导材料主要由Fe、P、As、Se等元素组成。
(1)基态硒原子的价层电子排布式为________;基态Fe2+与基态Fe3+中的未成对电子数之比为________。
(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到具有优异性能的超导材料,吡啶能与水以任意比例互溶,是因为吡啶是极性分子且________________________。
(3)氧、硫、硒为同主族元素,H2O、H2S和H2Se的沸点由高到低的顺序为________________(填化学式,下同),键角由大到小的顺序为________________。
(4)K3[Fe(C2O4)3]晶体的配离子结构如图所示,其配体C2O中的C的杂化方式为________杂化,中心离子的配位数为________。
答案:(1)4s24p4 4∶5
(2)能与水形成分子间氢键
(3)H2O>H2Se>H2S H2O>H2S>H2Se
(4)sp2 6
解析:(3)H2O能形成分子间氢键,故沸点最高,H2Se的相对分子质量大于H2S,其范德华力更大,则H2Se的沸点高于H2S,故沸点由高到低的顺序为H2O>H2Se>H2S。三种分子的中心原子价层电子对数均为4,均含2个孤电子对,由于电负性:O>S>Se,中心原子的电负性越大,对配位的H吸引力越大,导致σ键电子对距离越远,键角越大,键角由大到小的顺序为H2O>H2S>H2Se。
考点5 晶体类型与粒子间作用力及原因解释
9.(2024·模拟题节选)(1)(天津十二区县重点校联考)TiCl4的熔点是-25 ℃,沸点是136.4 ℃,可溶于苯或CCl4,该晶体属于________晶体。
(2)(四川巴中一诊)近年来硼氢类离子液体作为火箭推进剂燃料得到了广泛使用。该化合物(如图所示)中不存在的作用力有________(填标号)。
a.离子键 b.配位键 c.金属键 d.σ键
e.π键 f.氢键
答案:(1)分子 (2)cf
10.(2024·模拟题节选)(1)(山东省新高考联合质量测评)C3O2是一种无机化合物,常温常压下为无色带恶臭的气体,则固态C3O2的晶体类型为________,且各原子均达到8电子稳定结构,则结构式为____________________________________________________。
(2)(四川德阳一诊)化合物FeF3的熔点高于1 000 ℃而Fe(CO)5的熔点却低于0 ℃,FeF3的熔点远高于Fe(CO)5的原因可能是________________________。
答案:(1)分子晶体 O===C===C===C===O
(2)FeF3为离子晶体,Fe(CO)5为分子晶体,一般情况下,离子晶体的熔点高于分子晶体
考点6 晶胞结构及分析、计算
11.(2024·山东德州一模)铪(Hf)的卤化物八面体离子是构建卤化物钙钛矿的基本发光单元,其构建的某晶胞结构如图所示。
(1)该晶胞中K+的配位数为__________,阴离子形成的八面体空隙有__________个。
(2)该晶体的密度为ρ g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则Hf—Hf最近距离为________________________nm(Hf的相对原子质量为178)。
答案:(1)4 4 (2)××107
解析:(1)由题干晶胞图示信息可知,该晶胞中K+位于体内,阴离子位于8个顶角和6个面心上,故每个K+位于顶角和面心阴离子形成的正四面体的体心上,故K+的配位数为4,阴离子形成的八面体空隙有4个。
(2)由题干晶胞示意图可知,一个晶胞中含有8个K+,含有[HfBr6]2-的个数为8×+6×=4,则一个晶胞的质量为 g。设晶胞参数为a nm,则一个晶胞的体积V=(a×10-7cm)3,该晶体的密度为ρ g/cm3,可得:ρ=,解得a=×107,则Hf—Hf最近距离为面对角线长度的一半,即等于a nm=××107 nm。
12.(2024·广东湛江一模)氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一,目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。氮化镓有不同的晶型,其中六方相氮化镓和立方相氮化镓之间可以相互转化。
(1)六方相氮化镓晶体硬度极高,熔点为1 700 ℃,其高温熔融物不导电。六方相氮化镓属于________晶体。
(2)写出六方相氮化镓晶胞的组成:________。
(3)已知AGa的坐标为,请写出BN的坐标________。
(4)若立方相氮化镓的边长为a nm,则其密度为________g/cm3(列出计算式)。
答案:(1)共价 (2)Ga6N6 (3)(,,) (4)
解析:(1)由六方相氮化镓晶体硬度极高,熔点高,且熔融物不导电可知属于共价晶体。
(2)根据“均摊法”可知,六方相氮化镓晶胞中含有Ga原子个数为12×+2×+3=6,N原子个数为4+6×=6,其组成为Ga6N6。
(3)根据晶胞的位置,氮化镓的立方晶胞中AGa的坐标为,则BN的坐标为。
(4)立方相氮化镓的边长为a nm,则晶胞的体积为a3×10-21cm3,故立方相氮化镓的密度ρ== g/cm3。
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