课下巩固检测练15 物质结构与性质综合题-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，双选版）

[课下巩固检测练(十五)]　物质结构与性质综合题 __________________________________________________________________(每小题10分) 1．配合物在生产、生活中应用广泛。例如，K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)用于检验Fe2+，K4[Fe(CN)6]用于检验Fe3+。回答下列问题： (1)基态Fe3+的价层电子排布式为________，向某未知溶液中滴加适量K3[Fe(CN)6]溶液，若_________________(填实验现象)，则说明溶液中含有Fe2+。 (2)[Fe(CN)6]3-中配位原子是___________(填元素符号)。 (3)已知：络合平衡反应Ag＋＋2NH3⥫⥬[Ag(NH3)2]＋，其平衡常数又称配离子稳定常数，K稳＝。常温下，Fe3+＋6CN－⥫⥬[Fe(CN)6]3-　K稳1＝1043.6；Fe2+＋6CN－⥫⥬[Fe(CN)6]4-　K稳2＝1035.4。 由此推知稳定性：[Fe(CN)6]3-_______________[Fe(CN)6]4-(填“>”“<”或“＝”)，判断依据是_________________________________________________。 (4)分裂能(δ)定义：1个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为d轨道的分裂能，分裂能大小与配体、中心原子(或离子)有关。分裂能(δ)：[Fe(CN)6]3-______[Fe(CN)6]4-(填“>”“<”或“＝”)，判断依据是 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 解析：(2)CN－中C、N都有孤电子对，N的电负性较大，对孤电子对吸引力较强，难提供孤电子对形成配位键，故配位原子为C。 答案：(1)3d5　生成蓝色沉淀　(2)C　(3)>　平衡常数越大，反应趋向越大，产物越稳定　(4)>　中心离子正电荷数越高，对3d电子吸引力越强，且Fe3+电子轨道达到3d5半充满稳定结构，电子跃迁需要的能量更大 2．(2024·青海西宁三模)羰基钴催化剂可在温和条件下催化氢甲酰化反应，其结构为(Ph代表苯基)。回答下列问题： (1)基态Co的价电子排布式为________。 (2)羰基钴催化剂中位于第二周期的元素中，电负性由小到大的顺序为_______________(填元素符号)，羰基钴催化剂与NaBF4的晶体类型相同，NaBF4的熔点高于羰基钴催化剂的原因是________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)羰基钴催化剂阳离子中Co处于平面四边形中心，羰基钴催化剂中采取sp3杂化的元素种数为________，阴离子的空间结构为________，配体[]形成羰基钴催化剂过程中，C—P—C键角________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)一种掺Co催化剂的晶胞结构及晶胞沿面对角线投影如下图所示。晶胞中与Co最近的氧原子所构成的几何形状为________，投影图中氧原子的位置为________(填序号)，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为，则距离最近的两个氧原子间的距离为____________cm(用含ρ、NA的代数式表示)。 　　 解析：(3)由题图和题意可知，该晶体中阴离子中的B原子采取sp3杂化，阳离子中的P、O原子及饱和C原子均采取sp3杂化，故共有4种元素采取sp3杂化。阴离子的中心原子B的价层电子对数为4，孤电子对数为的空间结构为正四面体形。中P采取sp3杂化，含有一个孤电子对，空间结构为三角锥形，形成配合物后，空间结构为四面体形，故C—P—C键角变大。 (4)晶胞中与钴原子最近的氧原子有6个，构成的几何形状为正八面体。根据题给晶胞图中O的位置可知，投影图中O的位置为②⑤⑦⑨。每个晶胞中含有1个Co，Ti：8×＝1个，O：6×＝3个，则晶胞的质量为 g＝ g，由晶体密度为ρ g·cm-3可求晶胞体积为 cm3，则晶胞参数为 cm，距离最近的两个氧原子间距离为面对角线的一半，距离为× cm。 答案：(1)3d74s2　(2)B<C<O<F　二者均为离子晶体，由于该催化剂的阳离子半径大于Na＋，因此NaBF4离子键更强，熔点更高　(3)4　正四面体形　变大　(4)正八面体　②⑤⑦⑨　× 3．(2024·陕西模拟预测)Cu2－xSe是一种钠离子电池正极材料，充、放电过程中正极材料立方晶胞示意图的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu。 (1)简单金属离子在水溶液中有颜色的原因是其价层电子中含有的未成对电子发生跃迁，如Fe3+呈黄色，Fe2+呈绿色，Cu2+呈蓝色等；预测Cu＋呈_______色，原因是____________________________________________________________。 (2)Cu2+可以形成多种配合物，其中的甘氨酸铜对于预防和治疗贫血、骨质疏松等疾病具有一定的作用，它有顺式和反式两种同分异构体，结构如图。 甘氨酸铜中铜原子的杂化方式为_______(填“sp3”或“dsp2”)。 (3)充电时，每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2－xSe晶胞。每个Cu2－xSe晶胞中Cu＋个数为_______(用含x的代数式作答)。当x＝0.5时，N(Cu2+)∶N(Cu＋)_______。Na2Se晶胞中互不相邻的Na＋围成的空间结构是___________。 (4)Na2Se可以与稀硫酸反应生成H2Se，比较H2Se和H2O键角的大小：∠HSeH________(填“>”或“<”)∠HOH，说明原因：___________________________ _____________________________________________________________________。 (5)立方Na2Se晶胞的晶胞参数为a pm，该晶胞的密度为__________g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 解析：(1)根据价层电子排布，Fe3+的价层电子排布式为3d5，有5个未成对电子，呈黄色；Fe2+的价层电子排布式为3d6，有4个未成对电子，呈绿色；Cu＋的价层电子排布式为3d10，无单电子，可知Cu＋无颜色。 (2)甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体，则甘氨酸铜中Cu、与铜形成σ键的2个O、2个N处于同一平面，形成4个配位键，需要4个杂化轨道容纳电子，若为sp3杂化，则该5个原子构成四面体，因此铜原子的杂化类型为dsp2杂化。 (3)由Cu2－xSe晶胞结构可知，位于顶角和面心的Se2-的个数为8× ，N(Cu＋): N(Cu＋)＝4×0.5∶8－8×0.5＝1∶2；Na2Se晶胞中Na＋位于体内，互不相邻的Na＋围成的空间结构是立方体。 (4)H2Se分子中Se原子的价层电子对数为2＋＝4，有2个孤电子对，为sp3杂化，H2O分子中O原子的价层电子对数为2＋＝4，有2个孤电子对，为sp3杂化，因此H2Se和H2O分子中的Se、O均是sp3杂化，O的电负性大于Se，因此O—H成键电子对比Se—H成键电子对更偏向中心原子，因此O—H键间的成键电子对键的斥力大，使得∠HSeH<∠HOH。 (5)由晶胞结构可知，一个Na2Se晶胞中含有8×＝4个Se2-，Na＋个数为8，则每个晶胞中含4个Na2Se，该晶胞体积＝(a×10-10 cm)3，Na2Se的晶胞密度＝ g/cm3。 答案：(1)无　Cu＋中无单电子　(2)dsp2　(3)8－8x　1:2　立方体　(4)<　H2Se和H2O分子中的Se、O均是sp3杂化，O的电负性大于Se，O—H成键电子对比Se—H成键电子对更偏向中心原子，O—H键间的成键电子对键的斥力大，使得水中键角更大　(5) 4．(2024·山东德州二模)钴及其化合物在材料、医药等领域具有广泛应用。回答下列问题： (1)电解熔融的CoCl2或CoO都能制备金属钴，CoCl2熔点低于CoO熔点的原因是__________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (2)某含钴配离子结构如图(NH2CH2CH2NH2为电中性配体)，已知配合物的磁矩μB＝BM(n表示中心原子或离子的未成对电子数)，则该配离子的磁矩μB＝________BM；下列对钴离子的杂化方式推断合理的是________(填字母)。 A．sp3 B．dsp2 C．d2sp3 D．sp3d (3)钴酸锂(LiCoO2)是常见的锂离子电池正极材料，其晶体属六方晶系(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝90°，γ＝120°)，晶胞结构如图。晶体中O围绕Co形成八面体，八面体共棱形成带负电的层状空间结构，与Li＋层交替排列。在充放电过程中，Li＋在层间脱出或嵌入。 ①晶胞中Co的个数为________；Li＋在充电过程中会从八面体层间脱出导致晶胞高度c变大，原因是_________________________________________________。 ②若阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为______________g·cm-3(用代数式表示)。 解析：(2)中心离子Co3+价层电子排布为3d6，未成对电子数为4，磁矩μB＝BM；Co3+形成6个配位键，即形成6个共价键，需6个杂化轨道，则杂化方式应为d2sp3。 (3)①晶胞中Co位于棱上和体内，个数为4×＋2＝3；充电过程中，正极材料失去电子发生氧化反应，Li＋从八面体层间脱出，Li＋减少，使Li＋层和Co—O层吸引力减弱，Co—O层之间的斥力使层间距离增大。②晶胞中Co位于棱上和体内，个数为4×＋2＝3，根据化学式LiCoO2可知， Li个数为3，O个数为6，晶胞密度：ρ＝ g·cm-3。 答案：(1)CoCl2和CoO均为离子晶体，但O2-离子半径小于Cl－，且O2-所带电荷多，CoO离子键更强，熔点高　(2)　C　(3)3　Li＋层和Co—O层吸引力减弱，Co—O层之间的斥力使层间距离增大　 5．(2024·四川南充三模)乙醚是一种极易挥发的无色透明液体。乙醚长时间与空气接触时，逐渐生成过氧化乙醚[CH3CH2OCH(OOH)CH3]。Ti2(SO4)3、FeSO4、LiAlH4可除去过氧化乙醚。回答下列问题： (1)基态O＋、O、O－的第一电离能I1按由大到小排序为_____________________。 (2)基态Ti3+还原过氧化乙醚时失去的是________轨道电子，从电负性角度判断LiAlH4中H的化合价为___________。中Al—H键的化学键类型为____________，中心原子的杂化轨道类型为____________。 (3)一个过氧化乙醚分子中，价层电子对数目为4的原子有__________个。过氧化乙醚分子中的键能如下： 单键 C—C C—H C—O O—O O—H 键能/ (kJ·mol-1) 346 411 358 207 459 造成O—O键键能小于C—C键键能的可能原因是 ________________________________________________________________________。 (4)乙醚沸点为35.6 ℃，丙酸(CH3CH2COOH)沸点为141 ℃，两者沸点差异较大的主要原因是____________________________________________________。 (5)硫酸亚铁的正交晶胞参数为a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°，晶胞沿c轴、a轴的投影图见下，假设阿伏加德罗常数的值为NA。 硫酸亚铁晶胞的摩尔质量为___________g·mol-1，晶体密度为___________g·cm-3(列出算式)。 解析：(1)O－失去1个电子转化为O，O再失1个电子生成O＋，根据同一原子逐级电离能递增的规律，可知第一电离能：O＋>O>O－。 (2)基态Ti3+的电子排布式为[Ar]3d1，其还原过氧化乙醚时失去的是3d轨道电子，LiAlH4中H的电负性大于Li、Al，因此显－1价；中Al为＋3价，失去了铝原子的最外层电子，Al3+与H－之间形成共价键，其中Al3+提供空轨道，H－提供孤电子对，属于配位键，中心Al原子周围有4个价层电子对，采用sp3杂化轨道。 (3)过氧化乙醚分子中成单键的C、O原子价层电子对数均为4，共7个；单键O原子存在2个孤电子对，相邻两个O原子上的孤电子对互相排斥，使得O—O之间键长增长，键能减小。 (4)乙醚分子间无氢键，而丙酸分子间有氢键，导致丙酸的沸点高于乙醚。 (5)由晶胞投影可知Fe2+位于顶点和面心，个数为8×＝4，结合化学式可知也有4个，硫酸亚铁晶胞的摩尔质量为4M(FeSO4)＝608 g/mol，晶体密度为×1030 g·cm-3。 答案：(1)O＋>O>O－　(2)3d　－1　共价键(或配位键)　sp3　(3)7　相邻两个O原子上的孤电子对互相排斥　(4)乙醚分子间无氢键，而丙酸分子间有氢键　(5)608　×1030 6．(2024·山东日照二模)研究过渡元素的结构与性质具有重要意义。回答下列问题： (1)已知Mo的原子序数是42，基态Mo原子的价电子排布式为___________，Mo在元素周期表中的位置为____________________________________________。 (2)K3[Co(NO2)6]可用于配制黄色颜料，Co3+的配位数是________，其配体的空间结构为___________。 (3)一种由Mg和Fe组成的储氢材料的结构属立方晶系，晶胞参数为a pm，晶胞如图所示(氢未标出)。 ①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(0，0，0)，B点原子的分数坐标为，则C点原子的分数坐标为_____________。 ②该结构中，H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe的周围，H原子与Fe原子之间的最短距离等于晶胞参数的，则该晶体的化学式为________，晶胞密度为___________g·cm-3(列出计算式，设阿伏加德罗常数的值为NA)。 解析：(3)②Fe原子采取立方密堆积，根据图知，Fe原子位于晶胞的顶点和面心上，所以Fe原子的个数为8×＝4，Mg占据Fe堆积形成的所有四面体空隙且处于中心位置，则Mg原子位于晶胞内部，为8个原子；H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe的周围，则每个Fe原子周围有6个氢原子，所以该晶胞中氢原子个数为6×4＝24，则该晶胞中Fe、Mg、H原子个数之比为4∶8∶24＝1∶2∶6，所以化学式为Mg2FeH6，晶胞密度为×1030 g·cm-3。 答案：(1)4d55s1　第五周期第ⅥB族 (2)6　V形 (3)　Mg2FeH6　 学科网（北京）股份有限公司 $$