化学专题，精选资料
专题十四物质结构与性质（选修3）
(时间：50分钟 分值：90分)
非选择题：本题共6小题。
1．(15分)[2016湖南衡阳一模，37]铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：
(1)铁原子核外电子排布式为______________________________________________。 (2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为 103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)x晶体属于________(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x＝________。Fe(CO)x在一定条件下发生反应：Fe(CO)x＋xCO(g)。已知反应过程中只断裂配位键，则该反应生成物含有的化学键类型有________________。
－
(3)K3[Fe(CN)6]溶液可用于检验________(填离子符号)。CN中碳原子杂化轨道类型为________，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______________________(用元素符号表示)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示。
①基态铜在元素周期表中位置是______________________________________。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为___________________________________。 (5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图所示(黑点代表铜原子)。
①该晶体的化学式为________。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于________(填“离子”或“共价”)化合物。
－
③已知该晶体的密度为ρ g·cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为______________________pm(只写计算式)。
【答案】 (1)[Ar]3d64s2(或 1s22s22p63s23p63d64s2) (2)分子晶体 5 金属键、共价键
＋
(3)Fe2sp杂化 N＞O＞C (4)①第四周期第ⅠB族 ②12
(5)①CuCl②共价 ③
334×99.5××1010 4NA×ρ
【解析】 (1)铁是过渡元素，位于周期表中第四周期第Ⅷ族，核外电子排布式为[Ar]3d64s2
或 1s22s22p63s23p63d64s2。
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(2)Fe(CO)x常温下呈液态，熔、沸点较低，易溶于非极性溶剂，符合分子晶体的特点，因此Fe(CO)x属于分子晶体；中心原子铁的价电子数为8，一个CO分子提供2个电子形成18－8
配位键，因此x＝＝5；根据化学反应方程式，生成物是单质Fe和CO，铁是金属晶体
2含有金属键，CO是分子晶体，C、O之间是共价键。
＋
(3)含Fe2的溶液与铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，
＋－－
所以铁氰化钾可用于验证Fe2。C、N之间是三键，CN中C有一个孤电子对，CN中心原子C的价电子对数为2，C是sp杂化；C、N、O属于同一周期，同周期电离能从左向右逐渐增大，但是第ⅡA族大于第ⅢA族，第ⅤA族大于ⅥA族，因此N>O>C。
(4)①铜是29号元素，位于第四周期第ⅠB族；②铜的晶胞属于面心立方最密堆积，堆积方式ABCABCABC……，因此配位数为12，每个铜原子周围最近的铜原子数目是12。
(5)①M原子的外围电子排布式为 3s23p5，M是第三周期第ⅦA族元素，即为Cl，氯在11
晶胞占有的位置是8个顶角、6个面，氯原子的个数为8×＋6×＝4，铜原子处于晶胞内部，
82Cl个数是4，故该晶体的化学式为CuCl；②一般认为两个成键元素原子间的电负性差值大
于1.7形成离子键，小于1.7形成共价键，Cu与Cl电负性差值3.0－1.9＝1.1<1.7，该化合4×M34×mNA99.5物属于共价化合物；③设边长为a cm，ρ＝＝，a＝，根据晶胞的结构可知
Va3ρNA1
Cu和Cl最近的距离是体对角线的，而体对角线为晶胞边长的3倍，即铜原子和氯原子之
4334×99.5
间的最短距离为××1010 pm。
4ρNA
2．(15分)[2017届四川资阳上学期一诊，35]碳、氮、氟、硅、铜等元素的化合物广泛
存在于自然界中，回答下列问题：
(1)氮气分子中σ键和π键的比值为________；基态铜原子的电子排布式为_____________________。
(2)C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为_____________________； 三种元素分别形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是________(填化学式)。
(3)NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，NF3分子的空间构型为________；在NF3中，N原子的杂化轨道类型为________。
(4)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图所示。金刚砂晶体类型为________，每个C原子周围最近的C原子数目为________，若晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为
－
NA，则金刚砂的密度为_________________g·cm3(不需要化简)。
【答案】 (1)1∶21s22s22p63s23p63d104s1
(2)F＞N＞CCH4 (3)三角锥形 sp3
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160
(4)原子晶体 12
NAa3
【解析】 (1)氮气分子结构式为NN，三键中含有1个σ键、2个π键，分子中σ键和π键的比值为1∶2；Cu元素原子核外电子数为29，根据能量最低原理，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
(2)同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：F＞N＞C；三种氢化物中，氨气为三角锥形，属于极性分子，HF为双原子分子，共用电子对偏向F，为极性分子，甲烷为正四面体对称结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子。
5－1×3
(3)NF3分子中N原子孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝3＋1＝4，为三角锥形
2结构，N原子杂化轨道数目为4，采取sp3杂化。
(4)金刚砂硬度大，晶胞中Si、C原子之间形成共价键，为空间网状结构，属于原子晶体，晶胞中存在四面体构型，晶胞中Si、C原子位置可以互换，互换后以顶角C原子为研究对象，与之最近的C原子处于面心，每个顶角为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共3×8
用，故每个C原子周围最近的C原子数目为＝12，晶胞中Si处于顶角与面心，晶胞中
211
Si原子数目为8×＋6×＝4，C原子处于晶胞内部，晶胞中C原子数目为4，故晶胞质量为
8240
4× gNA40160－
4× g，晶胞体积为(a cm)3，则晶胞密度为＝ g·cm3。 NA（a cm）3NAa3
3．(15分)[2016安徽“江南十校”联考，37]安徽省具有丰富的铜矿资源，请回答下列有关铜及其化合物的问题。
(1)请写出基态Cu原子的外围电子排布式：______________________________。 焰火中的绿色是铜的焰色，基态铜原子在灼烧时外围电子发生了________而变为激发态。 (2)新型农药松脂酸铜具有低残留的特点，下图是松脂酸铜的结构简式：
请分析：1个松脂酸铜中π键的个数________；加“★”碳原子的杂化方式为________。 (3)如图所示是某铜矿的晶胞图，请推算出此晶胞的化学式(以X表示某元素符号)________；与X等距离且最近的X原子个数为 ________。
(4)黄铜矿在冶炼的时候会产生副产品SO2，SO2分子的几何构型为________；比较第一电离能：S________O(填“>”或“<”)。
(5)黄铜合金可以表示为Cu3Zn，为面心立方晶胞，晶体密度为 8.5 g·cm
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－3
，求晶胞的边长(只写计算式，不求结果)：____________。 【答案】 (1)3d104s1 跃迁 (2)6sp3 (3)Cu2X8
(4)V形(或角形)< (5)3
3257257 cm(或 cm) 8.5NA8.5×6.02×1023
【解析】 (1)Cu在周期表中第四周期第ⅠB族，其原子的外围电子排布式为3d104s1。
基态铜原子在灼烧时获得能量使外围电子发生跃迁而变为激发态。
(2)1个碳碳双键或碳氧双键含有1个π键，1个松脂酸铜的结构单元中含有3个双键，因此1个松脂酸铜含有6个π键。加“★”碳原子形成4个单键，需要4个杂化轨道，因此该碳原子的杂化方式为sp3。
1
(3)根据均摊法，晶胞中X原子个数为1＋8×＝2，Cu原子个数为1×4＝4，则晶胞的化
8学式为Cu2X。与晶胞中心X等距离且最近的X位于晶胞的8个顶角上。
1
(4)根据价层电子对互斥理论，SO2分子中S原子上的孤电子对数＝(6－2×2)×＝1，则
2SO2分子的几何构型为V形或角形。同主族元素由上至下第一电离能逐渐减小，即S (5)根据黄铜合金的化学式及晶胞结构知，Zn位于晶胞的顶角上，Cu位于面心上，一个晶胞平均含有1个Zn原子和3个Cu原子，一个晶胞的质量为3×64/NA＋1×65/NA＝257/NA(g)，257 g3257NA2573 晶胞的体积为＝ cm，则晶胞的边长为 cm。 8.5NA8.5 g·cm－38.5NA 4．(15分)[2016江西南昌一模，37]原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处 于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。 请回答下列问题： (1)这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为___________。 (2)A与B元素形成的B2A2含有的σ键、π键数目之比为________。 (3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图1所示，其原子的杂化类型为________，另一种的晶胞如图2所示，该晶胞的空间利用率为____________(保留两位有效数字)。(3＝1.732) (4)向盛有硫酸铜水溶液的试管中加氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加入氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。请写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式：_____________________。 (5)图3为一个D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数是________个，其晶体的堆积模型为________，此晶胞立方体的边长为a cm，D的相对原子质量为M，单 －－ 质D的密度为ρ g·cm3，则阿伏加德罗常数可表示为________ mol1(用含M、a、ρ的代数式表示)。 化学专题，精选资料 【答案】 (1) (2)3∶2 (3)sp234% ＋－ (4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋2OH＋4H2O (5)4 面心立方密堆积 4M ρa3 【解析】原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d104s1，则D为铜元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则B为氯元素。 (1)四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布式为 3s23p5，基态原子的 价电子排布图为。 (2)C2H2的结构式为H—CC—H，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，含有的σ键、π键数目之比为3∶2。 (3)图1为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化；图2晶胞中每个C原子与周围4个C原子形成正四面体结构，1 正四面体体心原子与晶胞顶角原子连线在晶胞体对角线上，且为体对角线长度的，令碳原 48311 子半径为r，则晶胞棱长为r，1个晶胞中C原子数目＝4＋6×＋8×＝8，则晶胞中碳原 3284483r3 子总体积＝8×πr3，故晶胞空间利用率＝8×πr3÷()×100%＝34%。 333 (4)硫酸铜溶液中加入氨水会产生氢氧化铜蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到 ＋－ 四氨合铜离子，蓝色沉淀溶解的离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋2OH＋4H2O。 1 (5)由晶胞结构示意图可知，晶体的堆积模型为面心立方密堆积，晶胞中原子数目为6×2M g·mol－1M g·mol－11－ ＋8×＝4，晶胞质量为4×，晶胞体积为(a cm)3，则4×＝ρ g·cm3×(a 8NANAcm)3，故NA＝ 4M－ mol1。 ρa3 5．(15分)[2016山东枣庄三月模拟，37]A、B、C、D、E五种元素均位于元素周期表的前四周期，它们的核电荷数逐渐增加，且核电荷数之和为57；B原子的L层p轨道中有2个电子，C的原子核外有三个未成对电子，D与B原子的价电子数相同。E原子的K层电子数与最外层电子数之比为2∶1，其d轨道处于全充满状态。 请回答下列问题： (1)B、D原子可分别与A原子形成只含一个中心原子的共价化合物X和Y，其中X的电子式为______________，Y中D原子的杂化轨道类型为________；C与A形成的常见化合物的分子构型为________。
2018新高考人教版高考化学三轮专题突破综练专题十四 物质结构与性质(选修3) Word版含答案
