高考化學一輪總復習 專題二十五 物質(zhì)結構與性質(zhì)AB卷1
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物質(zhì)結構與性質(zhì) A卷 全國卷 原子結構與性質(zhì) 1.(2013課標全國卷Ⅰ,37,15分)硅是重要的半導體材料,構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎?;卮鹣铝袉栴}: (1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為________,該能層具有的原子軌道數(shù)為________、電子數(shù)為________。 (2)硅主要以硅酸鹽、________等化合物的形式存在于地殼中。 (3)單質(zhì)硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以____________相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻____________個原子。 (4)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為______________。 (5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實: 化學鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 356 413 336 226 318 452 ①硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是______________________。 ②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是______________________。 (6)在硅酸鹽中,SiO四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根:其中Si原子的雜化形式為____________,Si與O的原子數(shù)之比為____________,化學式為________________。 解析 硅的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,M能層有s、p、d三個能級,共9個原子軌道; (3)立方體共有6個面,面心位置上貢獻3個原子; (4)此反應不屬于氧化還原反應,產(chǎn)物除SiH4外,還應有MgCl2,另一生成物只能是NH3; (5)由信息可知應從反應物、產(chǎn)物鍵能的差異角度進行分析; (6)一個硅原子與四個氧原子相連,形成4個σ鍵,硅原子最外層四個電子全部參與成鍵,無孤電子對,為sp3雜化;①、②兩個氧原子有兩個結構單元共用,如圖,中間的結構單元均攤1,再加上其他2個氧原子,一個結構單元中含有一個硅原子,3個氧原子,依據(jù)化合價可知一個結構單元表現(xiàn)的化合價為-2,即化學式為SiO或[SiO3]。 答案 (1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共價鍵 3 (4)Mg2Si+4NH4Cl===SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)①C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定,而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成 ②C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵 (6)sp3 1∶3 [SiO3](或SiO) 分子結構與性質(zhì) 2.(2016課標全國卷Ⅱ,37,15分)東晉《華陽國志南中志》卷四中已有關于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品?;卮鹣铝袉栴}: (1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為________,3d能級上的未成對電子數(shù)為________。 (2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構型是________。 ②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學鍵稱為________,提供孤電子對的成鍵原子是________。 ③氨的沸點________(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是________;氨是________分子(填“極性”或“非極性”),中心原子的軌道雜化類型為________。 (3)單質(zhì)銅及鎳都是由________鍵形成的晶體;元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1 958 kJmol–1、INi=1 753 kJmol-1,ICu>INi的原因是______________。 (4)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。 ①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。 ②若合金的密度為d gcm–3,晶胞參數(shù)a=________nm。 解析 (1) 鎳是28號元素,位于第四周期,第Ⅷ族,根據(jù)核外電子排布規(guī)則,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2;3d能級有5個軌道,根據(jù)洪特原則,先占滿5個自旋方向相同的電子,再分別占據(jù)三個軌道,電子自旋方向相反,所以未成對的電子數(shù)為2。(2) ①根據(jù)價層電子對互斥理論,SO的σ鍵電子對數(shù)等于4,孤電子對數(shù)為=0,則陰離子的立體構型是正四面體形;②根據(jù)配位鍵的特點,在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學鍵稱為配位鍵,提供孤電子對的成鍵原子是N;③氨氣分子間存在氫鍵,分子間作用力強,所以氨的沸點高于膦(PH3);根據(jù)價層電子對互斥理論,氨氣中心原子N的σ鍵電子對數(shù)等于3,孤電子對數(shù)為=1,則中心氮原子軌道雜化類型為sp3雜化,分子為三角錐形,正負電荷重心不重疊,氨氣是極性分子。(3)銅和鎳屬于金屬,則單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體;銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子,所以ICu>INi。(4) ①根據(jù)均攤法計算,晶胞中銅原子個數(shù)為6=3,鎳原子的個數(shù)為8=1,則銅和鎳的數(shù)量比為3∶1;②根據(jù)上述分析,該晶胞的組成為Cu3Ni,若合金的密度為dgcm-3,根據(jù)ρ=,則晶胞參數(shù)a=107 nm。 答案 (1) 1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2 (2) ①正四面體 ②配位鍵 N ③高于 氨氣分子間可形成氫鍵 極性 sp3 (3)金屬 銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子 (4)①3∶1 ②107 3.(2014課標全國卷Ⅱ,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價電子層中的未成對電子有3個,c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,d與c同族;e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子?;卮鹣铝袉栴}: (1)b、c、d中第一電離能最大的是________(填元素符號),e的價層電子軌道示意圖為__________________。 (2)a和其他元素形成的二元共價化合物中,分子呈三角錐形,該分子的中心原子的雜化方式為________;分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是________(填化學式,寫出兩種)。 (3)這些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是________;酸根呈三角錐結構的酸是________(填化學式)。 (4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結構如圖1,則e離子的電荷為________。 (5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中,陰離子呈四面體結構;陽離子呈軸向狹長的八面體結構(如圖2所示)。 該化合物中,陰離子為________,陽離子中存在的化學鍵類型有________;該化合物加熱時首先失去的組分是________,判斷理由是______________ ______________________________________________________________。 解析 依題給信息可直接判斷a為氫(H),c為氧(O),d為硫(S) ,e為銅(Cu),又知b的價電子層中未成對電子數(shù)有3個,且其原子序數(shù),介于a、c之間,可確定b為氮(N)。(1)N、O、S三種元素中第一電離能最大的是N;Cu的價層電子軌道示意圖為。(2)NH3分子呈三角錐形,分子中N原子采取sp3雜化;分子中含有極性鍵和非極性鍵的化合物有H2O2和N2H4等。(3)這些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等,其中中心原子價層電子對數(shù)為3的是HNO2和HNO3,酸根呈三角錐結構的酸是H2SO3。(4)圖1所示晶胞中e離子數(shù)=4,c離子數(shù)=1+8=2,則N(Cu)∶N(O)=4∶2=2∶1,該離子化合物的化學式為Cu2O,故銅離子的電荷為+1。(5)5種元素形成的離子化合物中陰離子呈四面體結構,陰離子為SO;由題圖2可知陽離子是[Cu (NH3)4(H2O)2]2+,化學鍵類型有共價鍵和配位鍵,該離子中,H2O分子離Cu2+較遠,Cu2+與H2O分子間的配位鍵比Cu2+與NH3分子間的配位鍵弱,故該化合物加熱時,首先失去的組分是H2O。 答案 (1)N (2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)+1 (5)SO 共價鍵和配位鍵 H2O H2O與Cu2+的配位鍵比NH3與Cu2+的弱 晶體結構與性質(zhì) 4.(2016新課標全國Ⅰ,37,15分)鍺(Ge)是典型的半導體元素,在電子、材料等領域應用廣泛。回答下列問題: (1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]________,有________個未成對電子。 (2)Ge與C是同族元素,C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵,但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析,原因是___________________。 (3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點,分析其變化規(guī)律及原因____________________________________________________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔點/℃ -49.5 26 146 沸點/℃ 83.1 186 約400 (4)光催化還原CO2制備CH4反應中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是________________。 (5)Ge單晶具有金剛石型結構,其中Ge原子的雜化方式為________________________,微粒之間存在的作用力是________________。 (6)晶胞有兩個基本要素: ①原子坐標參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置,下圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0);B為(,0,);C為(,,0)。則D原子的坐標參數(shù)為________。 ②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀,已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76 pm,其密度為________gcm-3(列出計算式即可)。 解析 (1)鍺為32號元素,根據(jù)原子核外電子的排布規(guī)律,可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2,其核外電子排布簡式為[Ar]3d104s24p2,其中4p能級有2個未成對電子。 (2)Ge和C雖是同族元素,價電子排布相同,但Ge的原子半徑比C的大,所以其原子軌道不易重疊形成π鍵,即Ge原子間難以形成雙鍵和叁鍵。 (3)由表中數(shù)據(jù),可知幾種鍺鹵化物的熔沸點都較低,都屬于分子晶體。隨著相對分子質(zhì)量的逐漸增大,其分子間作用力逐漸增強,故熔沸點逐漸升高。 (4)Zn、Ge、O三種元素中,Zn和Ge是金屬元素,O是非金屬元素。O的電負性比Zn和Ge的大,又根據(jù)同周期元素的電負性從左到右逐漸增大的規(guī)律,可知電負性:O>Ge>Zn。 (5)由于鍺單晶具有金剛石型的結構,故每個鍺原子與相鄰的四個鍺原子形成四個共價鍵,其原子軌道雜化類型為sp3雜化。 (6)①由Ge單晶晶胞結構示意圖,可知D原子與A原子及位于3個相鄰面面心的3個原子構成了正四面體結構,D原子位于正四面體的中心,再根據(jù)A、B、C三個原子的坐標參數(shù)可知D原子的坐標參數(shù)為(,,)。②由鍺單晶的晶胞結構示意圖,可知該晶胞中位于頂點的有8個原子,位于面心的有6個原子,位于內(nèi)部的有4個原子,則一個晶胞中所含有的鍺原子個數(shù)為8+6+4=8,再由晶胞參數(shù)可知該晶胞的邊長為565.76 pm的正方體,則其密度為 gcm-3。 答案 (1)3d104s24p2 2 (2)Ge原子半徑大,原子間形成的σ單鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似,相對分子質(zhì)量依次增大,分子間相互作用力逐漸增強 (4)O>Ge>Zn (5)sp3 共價鍵 (6)①(,,)?、?07 5.(2016課標全國Ⅲ,37,15分)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?;卮鹣铝袉栴}: (1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式_________________________。 (2)根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga________As,第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構型為________,其中As的雜化軌道類型為________。 (4)GaF3的熔點高于1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其原因是______________。 (5)GaAs的熔點為1 238 ℃,密度為ρ gcm-3,其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為________,Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________________。 解析 (1)As的原子序數(shù)為33,則基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小,故原子半徑Ga大于As,As原子的4p軌道處于半滿的穩(wěn)定結構,所以第一電離能Ga小于As。(3)AsCl3分子中心As原子的價層電子對數(shù)=3+=4,含有1對孤對電子,則其立體構型為三角錐形,其中As的雜化軌道類型為sp3。(4)二者熔點的差異是因為GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體。(5)GaAs的熔點很高,則其晶體為原子晶體,Ga和As以共價鍵鍵合。由晶胞結構可知一個晶胞中含有As、Ga原子的個數(shù)均為4個,則晶胞的體積為4ρ,又知二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為100%=100%。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) (2)大于 小于 (3)三角錐形 sp3 (4)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體 (5)原子晶體 共價 100% 6.(2015課標全國卷Ⅱ,37,15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子構型:C、D為同周期元素,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個未成對電子?;卮鹣铝袉栴}: (1)四種元素中電負性最大的是________(填元素符號),其中C原子的核外電子排布式為________。 (2)單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點高的是________(填分子式),原因是_______________________________________________________________; A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。 (3)C和D反應可生成組成比為1∶3的化合物E,E的立體構型為________,中心原子的雜化軌道類型為________。 (4)化合物D2A的立體構型為________,中心原子的價層電子對數(shù)為________,單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A,其化學方程式為______________。 (5)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,F(xiàn)的化學式為________;晶胞中A原子的配位數(shù)為________;列式計算晶體F的密度(gcm-3 )_____________________________________________。 解析 由A2-和B+具有相同的電子構型可知,A是氧元素,B是鈉元素;由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知,C是磷元素;A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大,C、D為同周期元素,且D元素最外層有一個未成對電子,因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O>Cl>P,則電負性O>Cl>P,Na是金屬,其電負性最??;P的電子數(shù)是15,根據(jù)構造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體,相對分子質(zhì)量O3>O2,范德華力O3>O2,則沸點O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH,所屬晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對孤電子對,其價層電子對數(shù)為4,因此其立體構型為三角錐形,中心原子P的雜化軌道類型為sp3。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對孤電子對,其價層電子對數(shù)為4,因此其立體構型為V形;根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出Cl2與濕潤的Na2CO3反應的化學方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結構,利用均攤法可計算出氧原子個數(shù):N(O)=8+6=4,鈉原子全部在晶胞內(nèi),N(Na)=8,因此F的化學式為Na2O;以頂角氧原子為中心,與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個,即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8;晶胞參數(shù)即晶胞的棱長a=0.566 nm,晶體F的密度===2.27 g/cm3。 答案 (1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3) (2)O3 O3相對分子質(zhì)量較大,范德華力較大 分子晶體 離子晶體 (3)三角錐形 sp3 (4)V形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3===Cl2O+CO2+2NaCl) (5)Na2O 8 =2.27 g/cm3 B卷 地方卷 原子結構與性質(zhì) 1.(2015福建理綜,31,15分)科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為________________。 (2)下列關于CH4和CO2的說法正確的是________(填序號)。 a.固態(tài)CO2屬于分子晶體 b.CH4分子中含有極性共價鍵,是極性分子 c.因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點低于CO2 d.CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp (3)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2。 ①基態(tài)Ni原子的電子排布式為________,該元素位于元素周期表的第________族。 ②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ鍵。 (4)一定條件下,CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結構(如下圖所示)的水合物晶體,其相關參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。 參數(shù) 分子 分子直徑/nm 分子與H2O的結合能E/kJmol-1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是________________________。 ②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知上圖中籠狀結構的空腔直徑為0. 586 nm,根據(jù)上述圖表,從物質(zhì)結構及性質(zhì)的角度分析,該設想的依據(jù)是___________________________________________。 解析 (1)元素的非金屬性越強,其電負性越大。因為元素的非金屬性由強到弱的順序為:O>C>H,所以元素的電負性從小到大的順序為:H<C<O;(2)a項,固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結合而成的分子晶體,正確;b項,CH4分子中含有極性共價鍵,但由于該分子中的共價鍵排列對稱,因此該分子是非極性分子,錯誤;c項,固態(tài)時CH4和CO2都是分子晶體,分子之間通過分子間作用力結合,分子間作用力越強,物質(zhì)的熔沸點就越高,而不是取決于分子內(nèi)共價鍵的強弱,錯誤;d項,CH4分子中碳原子形成的都是σ鍵,C原子采取sp3雜化,而CO2分子中的C原子與兩個O原子形成的是碳氧雙鍵,含有2個σ鍵和2個π鍵,C原子采取sp雜化,正確。故答案選a、d。(3)①28號元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2;該元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。②Ni能與CO形成正四面體型的配合物Ni(CO)4,在每個配位體中含有1個σ鍵,在每個配位體與中心原子之間也形成1個σ鍵,所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ鍵。(4)①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力分別是分子間作用力(也叫范德華力)和氫鍵。②根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知,籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm,大于CO2分子的直徑(0.512 nm),而且CO2與H2O分子之間的結合力大于CH4,因此可以實現(xiàn)用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設想。 答案 (1)H、C、O (2)ad (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ?、? (4)①氫鍵、范德華力?、贑O2的分子直徑小于籠狀空腔直徑,且與H2O的結合力大于CH4 分子結構與性質(zhì) 2.(2016江蘇化學,21,12分)[Zn(CN)4]2-在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應: 4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O===[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN (1)Zn2+基態(tài)核外電子排布式為__________________________________。 (2)1 mol HCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為________mol。 (3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________。 (4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為________。 (5)[Zn(CN)4]2-中Zn2+與CN-的C原子形成配位鍵,不考慮空間構型,[Zn(CN)4]2-的結構可用示意圖表示為________。 解析 (1)先寫鋅原子核外電子排布式[Ar]3d104s2,再由外向內(nèi)失2個電子,得Zn2+核外電子排布式為[Ar]3d10。(2)甲醛結構式為,σ鍵數(shù)為3。(3)HOCH2CN可表示為HOCH2C≡N,碳原子分別為sp3、sp雜化。(4)等電子體可以“左右移位、平衡電荷”判斷,H2O等電子體陰離子為NH。(5)Zn2+提供空軌道,CN-中碳原子提供孤對電子形成配位鍵。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3 (3)sp3和sp (4)NH (5) 3.(2015山東理綜,33,15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 (1)下列關于CaF2的表述正確的是________。 a.Ca2+與F-間僅存在靜電吸引作用 b.F-的離子半徑小于Cl-,則CaF2的熔點高于CaCl2 c.陰陽離子比為2∶1的物質(zhì),均與CaF2晶體構型相同 d.CaF2中的化學鍵為離子鍵,因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電 (2)CaF2難溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是 __________________________________________(用離子方程式表示)。 已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。 (3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子構型為________,其中氧原子的雜化方式為________________。 (4)F2與其他鹵素單質(zhì)反應可以形成鹵素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g) ΔH=-313 kJmol-1,F(xiàn)—F鍵的鍵能為159 kJmol-1,Cl—Cl鍵的鍵能為242 kJmol-1,則ClF3中Cl—F鍵的平均鍵能為________kJmol-1。ClF3的熔、沸點比BrF3的________(填“高”或“低”)。 解析 (1)a.Ca2+與F-間既存在靜電吸引作用又存在靜電斥力,錯誤;b.CaF2與CaCl2中離子所帶電荷數(shù)相同,而F-的離子半徑小于Cl-,故晶格能:CaF2>CaCl2,所以CaF2的熔點高于CaCl2,正確;c.晶體構型還與離子的大小有關,所以陰陽離子比為2∶1的物質(zhì),不一定與CaF2晶體構型相同,錯誤;d.離子晶體在熔融時發(fā)生電離從而導電,正確。(2)CaF2難溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,是因為生成了AlF,離子方程式為3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF。(3)OF2中O原子與2個F原子形成了2個σ鍵,O原子還有2對孤對電子,所以O原子的雜化方式為sp3雜化,其空間構型為V形。(4)根據(jù)ΔH與鍵能的關系可得:242 kJmol-1+159 kJmol-13-ECl-F6=-313 kJmol-1,解得Cl-F鍵的平均鍵能為ECl-F=172 kJmol-1。組成和結構相似的分子,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,晶體的熔沸點越高,故ClF3的熔、沸點比BrF3的低。 答案 (1)bd (2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlF (3)V形 sp3雜化 (4)172 低 晶體結構與性質(zhì) 4.[2013江蘇化學,21(A),12分]元素X位于第四周期,其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子,且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子。元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍。 (1)X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。 ①在1個晶胞中,X離子的數(shù)目為________。 ②該化合物的化學式為________。 (2)在Y的氫化物(H2Y)分子中,Y原子軌道的雜化類型是________。 (3)Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是________________。 (4)Y與Z可形成YZ。 ①YZ的空間構型為________(用文字描述)。 ②寫出一種與YZ互為等電子體的分子的化學式:_______________。 (5)X的氯化物與氨水反應可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,1 mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為________。 解析 (1)依題意X、Y基態(tài)原子的價層電子排布分別為3d104s2、3s23p4,故元素X、Y分別為Zn和S。1個晶胞中X離子的數(shù)目為8+6=4,含有Y離子的數(shù)目為4。二者形成的化合物的化學式為ZnS。 (2)H2S分子中S原子采取sp3雜化。 (3)Z為氧元素,H2O在乙醇中的溶解度大于H2S是因為水分子與乙醇分子間能形成氫鍵而H2S不能。 (4)①SO中S原子采取sp3雜化,SO空間構型為正四面體。②與SO互為等電子體的分子有SiCl4或CCl4等。 (5)在[Zn(NH3)4]Cl2中,每個NH3分子中的3個N—H鍵均為σ鍵,中心離子Zn2+與4個NH3分子結合的配位鍵也為σ鍵,故1 mol配合物中的σ鍵數(shù)目為4 mol+3 mol4=16 mol,即16NA個σ鍵。 答案 (1)①4?、赯nS (2)sp3 (3)水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 (4)①正四面體?、贑Cl4或SiCl4等 (5)16NA或166.021023個 5.(2014福建理綜,31,13分)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結構,可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如下圖所示。 (1)基態(tài)硼原子的電子排布式為_________________________________。 (2)關于這兩種晶體的說法,正確的是________(填序號)。 a.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大 b.六方相氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟 c.兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵 d.兩種晶體均為分子晶體 (3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為________________,其結構與石墨相似卻不導電,原因是____________ ___________________________________________________________。 (4)立方相氮化硼晶體中,硼原子的雜化軌道類型為________。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實,推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是 ______________________________________________________________。 (5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________ mol配位鍵。 解析 (1)硼為第5號元素,核外有5個電子,基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1。(2)a項,立方相氮化硼類似于金剛石的結構只有σ鍵,沒有π鍵,錯誤;b項,六方相氮化硼類似于石墨的結構,層與層之間存在分子間作用力,質(zhì)地軟,正確;c項,B—N間通過共用電子對結合,均為共價鍵,正確;d項,立方相氮化硼為原子晶體,六方相氮化硼為混合型晶體,錯誤。(3)由六方相氮化硼晶體結構可知,層內(nèi)每個硼原子與相鄰的3個氮原子構成平面三角形,由于六方相氮化硼結構中已沒有自由移動的電子,故其不導電。(4)立方相氮化硼晶體中每個硼原子與相鄰的4個氮原子形成共價鍵,有4個雜化軌道,發(fā)生的是sp3雜化,根據(jù)題意,結合地理知識,合成立方相氮化硼晶體的條件為高溫、高壓。(5)NH4BF4由NH和BF構成,1個NH中含1個配位鍵,1個BF中含1個配位鍵,故1 mol NH4BF4中含有2 mol配位鍵。 答案 (1)1s22s22p1 (2)bc (3)平面三角形 層狀結構中沒有自由移動的電子 (4)sp3 高溫、高壓 (5)2- 配套講稿:
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