大题题型集训(四) 物质结构与性质
(建议用时：35分钟) (对应学生用书第175页)
1．(2019·泸州模拟)钴、 铜及其化合物在工业上有重要用途， 回答下列问题： (1) 请补充完基态Co的简化电子排布式：[Ar]______， Co有________个未成对电子。 (2)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K的试剂， 配位体NO2的中心原子的杂化形式为______， 空间构型为______。大π键可用符号Πm表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n为各原子的单电子数(形成σ键的电子除外)和得电子数的总和 (如苯分子中的大π键可表示为Π6)，则NO2中大π键应表示为________。
(3)配合物[Cu(En)2]SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜(Ⅱ) 是铜的一种重要化合物。其中 En 是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。
①该配合物[Cu(En)2]SO4中N、 O、 Cu的第一电离能由小到大的顺序是__________________。
②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺， 且相对分子质量相近， 但乙二胺比三甲胺的沸点高得多， 原因是_____________________________
_____________________________________________________。
(4) 金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示， 其配位数为________，铜原子的半径为a nm 阿伏加德罗常数的值为NA Cu的密度为________ g/cm(列出计算式即可)。
3
6
－
＋
－
2＋
n
5＋1－
[解析] (2)NO2中心原子氮原子价层电子对数为＝3，故杂化轨道数为3，所以氮原
2子的杂化方式为sp杂化，空间构型为V形；NO2中参与形成大π键的原子个数为3个，每个原子提供一个单电子，得电子数为1个，所以NO2的大π键可以表示为Π3。
(4) 由图可知， 距每个Cu最近的Cu有12个，即配位数为12; 晶胞中实际含有的Cu为4个，其质量为4×64 g/NA；已知铜原子的半径为a nm，由图可知，晶胞中面对角线长为4a nm，晶胞的棱长为22a nm，则晶胞的体积为(22a×10) cm，所以有(22×10)×ρ＝4×64 g/NA，解得ρ＝
4×64
－73
7
2
－73
3
－73
－
4
2
－
?22×a×10?NA
g/cm。
2
4
3
[答案] (1)3d4s 3 (2)sp V形 Π3 (3)①Cu －73 ?22×a×10?NA 4×64 2．(2019·烟台模拟)含氟化合物在生产、生活中有重要的应用，回答下列问题： - 1 - (1)基态氟原子核外电子的运动状态有____________种，有________种不同能量的原子轨道，其价层轨道表示式为______________________。 (2)N与F可形成化合物N2F2，下列有关N2F2的说法正确的是________(填字母)。 a．分子中氮原子的杂化轨道类型为sp b．其结构式为F—N≡N—F c．其分子有两种不同的空间构型 d．1 mol N2F2含有的σ键的数目为4NA (3)NaHF2可用于制无水氟化氢和供雕刻玻璃、木材防腐等用。常温常压下为白色固体，易溶于水，160 ℃分解。NaHF2中所含作用力的类型有________(填字母)。 a．离子键 c．配位键 b．共价键 d．氢键 2 (4)二氟甲烷(CH2F2)难溶于水，而三氟甲烷(CHF3)可溶于水，其可能的原因是______________________________________________________ _____________________________________________________。 (5)氟化钙的晶胞结构如图所示。晶胞中Ca的配位数为________。与F等距且最近的Ca形成的空间构型为________。已知氟化钙的晶胞边长为a pm，其密度为ρ g·cm，则阿伏加德罗常数的数值为________(列出计算式即可)。 2＋ －3 2＋ － [解析] (2)a.该分子中的氮氮键为共价双键，其中氮原子采取sp杂化的方式，故a正确；其结构式为F—N===N—F，故b错误； 此结构F—N===N—F有顺式反式之分，故c正确；1 mol N2F2含有的σ键的数目为3NA，故d错误。(5)从氟化钙的晶胞结构图可以看出Ca居于晶胞的顶点和面心，在每个Ca周围距离相等且最近的F有8个，Ca的配位数为8，F － 2＋ 2＋ － 2＋ －2＋ 2 居于晶胞的八个小正方体的体心，在每个F周围距离相等最近的Ca有4个，形成的空间构型为正四面体，在一个晶胞中含有Ca的数目为4，含有F的数目为8，列式计算ρ g·cm 3 2＋ － － ×(a×10 －103 ) cm＝4×78/NA g，所以NA＝ 4×78 。 ρ a3×10－30 [答案] (1)9 3 (2)ac (3)abd (4)三氟甲烷中由于3个氟原子的吸引使得碳原子的正电性增强，从而三氟甲烷中的氢原子可与H2O中的氧原子之间形成氢键 (5)8 正四面体 4×78 ρ a3×10－30 - 2 - 3．(2019·宣城二模)硫及其化合物有许多用途。请回答下列问题： (1)基态硫离子价层电子的轨道表达式为____________，其电子填充的最高能级的轨道数为________。 (2)常见含硫的物质有单质硫(S8)、SO2、Na2S、K2S等，四种物质的熔点由高到低的顺序依次为______________，原因是___________________________ _____________________________________________________。 (3)方铅矿(即硫化铅)是一种比较常见的矿物，酸溶反应为PbS＋4HCl(浓)===H2[PbCl4]＋H2S↑，则H2[PbCl4]中配位原子是________，第一电离能I1(Cl)________I1(S)(填“>”“<”或“＝”)，H2S中硫的杂化方式为________，下列分子空间的构型与H2S相同的有________。 A．H2O C．O3 B．SO3 D．CH4 (4)方铅矿的立方晶胞如图所示，硫离子采取面心立方堆积，铅离子填在由硫离子形成的________空隙中。已知晶体密度为ρ g·cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为________ nm。 －3 [解析] (3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl，中心原子是Pb；同一周期，从左到右，第一电6－2×13离能呈现增大的趋势，I1(Cl)>I1(S)；H2S中硫的价层电子对数＝2＋＝4，采用sp杂 26－2×13 化，为V形分子；A.H2O中O的价层电子对数＝2＋＝4，采用sp杂化，为V形分子； 26－3×22 B.SO3中硫的价层电子对数＝3＋＝3，采用sp杂化，为平面三角形分子；C.O3中O的 26－2×22 价层电子对数＝2＋＝3，采用sp杂化，为V形分子；D.CH4中C的价层电子对数＝4 2＋ 4－4×13 ＝4，采用sp杂化，为正四面体形分子；空间的构型与H2S相同的有AC。(4)晶胞2 3 棱长为a，故aρNA＝4×(32＋207)，所以a＝出答案。 [答案] (1) 3956 12－2＋ cm，S与Pb的距离为3a，进而求ρNA4 3 (2)Na2S＞K2S＞S8＞SO2 Na2S、K2S均为离 子晶体，熔点较高，Na＋半径比K＋半径小，故Na2S熔点高；S8、SO2均为分子晶体，熔点较低， - 3 - 3 因S8的相对分子质量比SO2大，故S8熔点比SO2高 (3)Cl ＞ sp AC (4)四面体 4 3 3956× ρNA×10 4．(2019·开封模拟)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题： (1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至 7 第5个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I5表示)如表所示： 电离能/(kJ·mol) －1I1 589.8 I2 I3 I4 6 491 I5 8 153 1 145.4 4 912.4 元素M化合态常见化合价是________价，其基态原子电子排布式为________________。 (2)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为________________。 (3)PO4的中心原子的杂化方式为________，该离子的空间构型为________，键角为________，其等电子体有________(请写出两种)。 3－ (4)CaF2晶胞结构如图所示，则CaF2晶体中与Ca最近且等距离的Ca数目为________；已知Ca和F半径分别为a cm、b cm，阿伏加德罗常数为NA，M为摩尔质量，则晶体密度为________ g·cm(不必化简)。 (5)已知MgO与CaO的晶体结构相似，其摩氏硬度的大小关系为________，原因为______________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析] (1)根据元素M的气态原子的第I1至I5电离能大小可以看出：I1、I2相差不大， －3 2＋ － 2＋ 2＋ I2、I3电离能相差较多，说明M原子最外层有2个电子。在Ca5(PO4)3中元素有Ca、P、O三种 元素，只有钙元素最外层有2个电子，原子半径大，容易失去最外层的2个电子，化合价为＋2价；根据原子核外电子排布规律可知Ca基态原子电子排布式为[Ar]4s或1s2s2p3s3p4s。 (3)PO4的中心原子P的价层电子对数是4，故磷原子杂化为sp杂化；由于孤对电子对数为0，该离子的空间构型为正四面体形，键角为109°28′，其等电子体有SO4、CCl4。 (4)根据CaF2晶胞结构可知：在每个晶胞中与Ca距离最近且等距离的Ca有3个，通过每个Ca可形成8个晶胞，每个Ca计算了2次，所以与Ca距离最近且等距离的Ca有(3×8)÷2＝12个；将CaF2晶胞分成8个小正方体，正方体中心为F，顶点为Ca，晶胞中 - 4 - － 2＋ 2＋ 2＋ 2＋ 2＋ 2＋ 2＋2－ 3－ 3 2 2 6 2 6 2 2 12＋－ 共有4个钙离子、8个氟离子。Ca与F的最近核间距(a＋b)为晶胞体对角线的。故晶胞边 44?a＋b??4?a＋b??3 长为。根据??ρNA＝4M，可求晶体密度。 3??3 [答案] (1)＋2 [Ar]4s或1s2s2p3s3p4s (2)F>O>P (3) sp 正四面体形 4M109°28′ SO4、CCl4等 (4)12 2－ 2 2 2 6 2 6 2 3 NA ?4?a＋b??3 ?? 3?? (5)MgO>CaO Mg半径比Ca小，晶格能较 2＋2＋ 大 5．(2019·衡水中学模拟)砷和镍均为重要的无机材料，在化工领域具有广泛的应用。 (1)基态砷原子的价层电子的电子云轮廓图形状为________。与砷同周期的主族元素的基态原子中，第一电离能最大的为________(填元素符号)。 (2)Na3AsO3可用于碘的微量分析。 ①Na ＋ 的焰色反应呈黄色，金属元素能产生焰色反应的微观原因为 ______________________________________________________ _____________________________________________________。 ②Na3AsO3中所含阴离子的立体构型为________，写出一种与其互为等电子体的分子________(填化学式)。 )OO可用于合成Ni2＋的配体，M中碳原子的杂化方式为________， (3)M( 其所含σ键和π键的数目之比为________。 (4)Ni与Ca处于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，其原因为______________________________ _____________________________________________________。 区分晶体Ni和非晶体Ni的最可靠的科学方法为________。 (5)某砷镍合金的晶胞结构如下图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度ρ为________ g·cm，晶体中Ni周围最近的等距离的As有________个。 －3 [解析] (2)②AsO3中砷原子的价层电子对数目为4，其立体构型为三角锥形。根据等电子体的含义知，与AsO3互为等电子体的分子有PCl3、PBr3、NF3、NCl3等。 3－3－ - 5 -
高考化学二轮复习 大题题型集训4 物质结构与性质（含解析）新人教版
