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氟酸为弱酸,而盐酸为强酸,故B错误;C项Na2O2中含有非极性键,而ClO2中只含极性键,故C错误;D项在标准状况下O2和F2均为气态,故D正确。
4.(2019·全国卷Ⅱ)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________,其沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是__ ______________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f6s,Sm价层电子排布式为__________________。
(3)比较离子半径:F________O(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示,晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
-2-6
2
3+
图中F和O共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为________________;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=__ ____________g·cm。
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,称作原子分数坐标,例
-3
-2-
如图1中原子1的坐标为(,,),则原子2和3的坐标分别为________、________。 【解析】(1)As与N同族,位于第ⅤA族,其氢化物的结构与氨气相同,则AsH3分子的空间构型为三角锥形;在氨气分子间,存在氢键和范德华力,AsH3分子间只存在范德华力,所以导致沸点AsH3低于NH3。
(2)Fe的核外电子排布式为[Ar]3d4s,Fe成为阳离子时首先失去最外层两个电子,即4s轨道上的电子。Sm的价层电子排布式为4f6s,Sm成为阳离子Sm时首先失去最外层两个电子,即6s轨道上的电子,再失去4f轨道上的一个电子,所以Sm的价层电子排布式为4f。 (3)电子层结构相同的离子,离子半径随着原子序数增大而减小,所以离子半径: F -2-3+ 5 6 2 3+ 6 2 6 精品文档 欢迎下载 (4)由晶胞结构可知,Sm、As均位于面上,一个晶胞中含有Sm、As的个数都为4×=2,Fe位 于棱和体心,一个晶胞中Fe的个数为1+4×=2,F和O共同占据晶胞的上下底面位置,位置 -2- 处于面心和顶点,一个晶胞中两者总数为2×+8×=2,因两者的比例依次用x和1-x代表,所以一个晶胞中F个数为2x,O个数为2(1-x)。所以该晶胞中Sm、Fe、As、O、F的个数比为2∶2∶2∶2(1-x)∶2x=1∶1∶1∶ (1-x)∶x,则该化合物的化学式表示为SmFeAsO1-xFx。一个晶胞的体积为V=(a×10)×c×10=ac×10 cm,由ρ= -102 -10 2 -30 3 -2- 可得:ρ = g·cm;图1中原子1的坐标为(,,),原子2位于面心,坐标 -3 为(,,0),原子3位于棱心,坐标为(0,0,)。 答案:(1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 (2)4s 4f (3)小于 (4)SmFeAsO1-xFx (,,0) (0,0,) 5.(2019·全国卷Ⅲ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题: (1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是______,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。 (2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________,其中Fe的配位数为________。 (3)苯胺( )的晶体类型是________。苯胺与甲苯( )的相对分子 5 质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点 (-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是 __________________________。 (4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是________;P的________杂化轨道与O的2p轨道形成 7 精品文档 欢迎下载 ________键。 (5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示: 这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________(用n代表P原子数)。 【解析】(1)根据对角线原则,与Li化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg中M层电子为3s,根据泡利不相容原理,M层电子自旋状态相反。 (2)FeCl3的化学键与AlCl3 相同,中间存在配位键,配位数为4。 (3)苯胺是有机物,晶体类型是分子晶体。氮原子电负性大,苯胺分子间存在氢键,使苯胺的熔点、沸点比甲苯高。 (4)不同元素的电负性分别是:N为3.0,H为2.1,P为2.1,O为3.5。电负性最高的元素是O。 3 2 P的杂化轨道计算公式为4+(5+3-8)=4,所以P的sp杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。 (5)根据题目提供的焦磷酸根离子、三磷酸根离子的结构可推知,这类磷酸根离子情况为 P为n时,每个P周围O个数为3个,最后一个P 再加一个O,共(3n+1)个。根据化合价P为+5,O为-2 ,计算可得这一类磷酸根的通式为(PnO3n+1)答案: (1)Mg 相反 (n+2)- 。 (2) 4 (3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键 (4)O sp σ (5)(PnO3n+1) 3 (n+2)- 6.(2018·全国卷Ⅱ·35)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示: H2S S8 115.2 FeS2 >600 SO2 -75.5 SO3 16.8 H2SO4 10.3 熔点/℃ -85.5 8 精品文档 欢迎下载 沸点/℃ -60.3 回答下列问题: 444.6 (分解) -10.0 45.0 337.0 (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________ _____________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是____________________________。 (3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为________________________________________________________。 (4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为________形,其中共价键的类型有________种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。 (5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的 值为NA,其晶体密度的计算表达式为________g·cm;晶胞中Fe位于的体心,该正八面体的边长为________nm。 -32+ 所形成的正八面体 【命题意图】本题借助硫及其化合物的性质考查了学生对原子结构、分子结构与性质、晶体结构以及晶胞的相关计算等知识。 【解析】(1)铁元素为26号元素,基态铁原子的价层电子排布式为3d4s,因此其价层电子排布图为 。基态硫原子电子排布式为1s2s2p3s3p,最高能级为3p能级,其 2 2 6 2 4 6 2 电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的σ键电子对数分别为2、2、3,其中心原子上 的孤电子对数分别为×(6-2×1)=2,×(6-2×2)=1,×(6-3×2)=0,故三者中心原子价层电子对数分别为2+2=4,2+1=3,3+0=3,因此中心原子价层电子数不同于其他分子的是H2S。 9 精品文档 欢迎下载 (3)S8与SO2均为分子晶体,而S8相对分子质量大,因此分子间范德华力强,所以其熔沸点比SO2高。 (4)根据价层电子对互斥理论,SO3中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,因此分子为平面三角形。分子中存在σ键和π键,其中π键为大π键。根据图(b)可以得出固体三氧化硫中SO4原子团,为四面体构型,因此S原子的杂化轨道类型为sp。 (5)FeS2晶体的晶胞中Fe位于立方体的棱上和体心,因此一个晶胞中含有Fe为12× 2+ 2+ 3 +1=4(个),含有为6×+8×=4(个),因此一个晶胞中含有4个FeS2,因此晶体的密度 为ρ== g·cm= -3 ×10 g·cm。 21-3 形成正八面体,其中四个 形成的正方形的对角线即为晶胞的边长a nm,若正八面体的边长为x,则x=a,因此x= nm= nm。 答案: (1)(2)H2S 哑铃(纺锤) (3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强 (4)平面三角 2 sp 21 3 (5)×10 a 7.(2018·全国卷Ⅲ·35)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题: (1)Zn原子核外电子排布式为____________________。 (2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____________________。 (3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是________。 (4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为________,C原子的杂化形式为____________。 10
2021版高考化学一轮复习章末总结练5(含解析)鲁科版
