高考化学一轮复习物质结构与性质的综合作用作业

课时作业(四十六) 物质结构与性质的综合作用

1．(2019·黑龙江哈尔滨统考)(1)三聚氰胺中六元环结构与苯环类

似，它与硝基苯的相对分子质量之差为3，三聚氰胺的熔点为354 ℃，硝基苯的熔点是5.7 ℃。

①三聚氰胺中，环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为________。 ②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是

________________________________________________________________________。 (2)一定条件下，碳、氮两种元素可形成一种化合物，该化合物可作耐磨材料，其熔点________(填“高于”“低于”或“无法判断”)金刚石的熔点。

(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为__________，若该晶胞的参数为d nm，则该合金的密度为____________(不必化简，用NA表示阿伏加德罗常数)。

解析 (1)①三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个σ键、3个σ键，均还有一个孤电子对，故价层电子对数分别为3、4，杂化轨道类型分别为sp2、sp3。②三聚氰胺中存在N—H键，分子间能形成氢键，导致熔点升高，硝基苯分子间不能形成氢键，故熔点较低。(2)因氮的原子半径小于碳的原子半径，故键能：C—N＞C—C，因而金刚石的熔点较低。(3)依据均摊规则，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为Mg2Fe，一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”，其质量为其密度。

答案 (1)①sp2、sp3 ②三聚氰胺分子间能形成氢键，但硝基苯分子间不能形成氢键 (2)高于 (3)Mg2Fe

416－

g·cm3(或其他合理答案) 310dNA

－214416－－

×104 g＝ g,1 nm＝107 cm，体积为1021d3 cm3，由此可求出NANA

2．(2018·河南八市二模)针对氮族元素中的N、P、As三种非金属元素回答下列相关问题。

(1)基态砷原子的价电子排布式为__________，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是__________(填元素符号)。

(2)雄黄(As4S4)是很多人熟悉的一种物质，其分子结构如图所示，分子中所有原子最外层均达到8电子结构。分子中含有的σ键的数目是______，●表示的原子是______，该原子的杂化形式是__________。

(3)硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是____________________。硝酸根的空间构型是____________。

(4)白磷(P4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，每个分子周围紧邻的分子有______个。若白磷晶体晶胞的棱长为y pm，阿伏伽德罗常数的数值用NA表示，则白磷晶体的密度为__________g·cm3。

－

解析 (1)基态砷原子的价电子排布式为4s24p3，其未成对电子数是3个，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是V、Co(它们的价电子排布分别为3d34s2和3d74s2)。

(2)由雄黄(As4S4)的分子结构示意图可知，其分子中含有的σ键的数目是10，●表示的原子与相邻的原子形成3个共价键，所以该原子是砷，每个砷原子还有1个孤电子对，所以该原子的杂化形式是sp3杂化。

(3)硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是：硝酸中存在分子内氢键。硝酸根中氮原子的杂化类型是sp2杂化，氮原子形成了3个σ键，所以其空间构型是平面三角形。

(4)白磷(P4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，类比金属晶体中金属原子的密堆积，可知每个分子周围紧邻的分子有12个。密堆积可能是面心立方堆积也可能是六方堆积，每个晶胞中有4个白磷分子，白磷晶体晶胞的棱长为y pm，阿伏伽德罗常数的数值用NA表示，则NA个晶胞的质量和体积分别是496 g和NA(y×10g·cm3。

－

－10

4.96×1032

) cm，则白磷晶体的密度为

y3NA

3

3

答案 (1)4s24p3 V、Co (2)10 砷 sp3杂化 (3)硝酸中存在分子内氢键 平面三角形 4.96×1032

(4)12 y3NA

3．(2018·江西南昌二模)核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘－131和铯－137。碘－131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺肿大等疾病。

(1)与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表：

元素代号 第一电离能(kJ·mol1) －X 520 Y 496 Z 419 基态Z原子的核外电子排布式为________。X、Y、Z三种元素形成的单质熔点由高到低的顺序为__________(用元素符号表示)，其原因为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)F与I同主族，BeF2是由三个原子构成的共价化合物分子，分子中中心原子Be的杂

化类型为__________，BeF2分子的空间构型是________。

(3)Cl与I同主族，Cl具有很强的活泼性，可以形成很多含氧化合物，其中含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱的顺序为______________________________________。

(4)131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有______个________(填晶体类型)。

131

I2分子，该晶体属于

＋

(5)KI的晶胞结构如图乙所示，每个K的配位数为______。KI晶体的密度为________ρ g·cm3，K和I的摩尔质量分别为Mkg·mol

－

－1

和MIg·mol1，原子半径分别为rKcm和rIcm，

－

阿伏加德罗常数的值为NA，则KI晶胞中的空间利用率为__________________。

解析 (1)由铯的最外层电子排布式为6s1可知X、Y、Z为第ⅠA族，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的X、Y的第一电离能的差值与Y、Z的第一电离能的差值相差不大可知，X、Y、Z不可能有H元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故X、Y、Z分别为Li、Na、K，则基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；由于锂、钠、钾为金属晶体，它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次降低，即熔点为Li＞Na＞K；(2)BeF2分子内中心原子为Be，其价电子数为2，F提供2个电子，所以Be原子的价层电子对数为(2＋2)/2＝2，Be原子的杂化类型为sp杂化，BeF2分子的空间构型是直线形；(3)非羟基氧原子个数越多，含氧酸的酸性越强，则含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱的顺序为HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。(4)由碘晶胞可知，131I2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个

131

I2分子；该晶体属于分子晶体；(5)根据晶胞结构可知

＋

－

＋

KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K紧邻6个I，每个K的配位数为6；晶胞中K和I均是4个，原子半径分别为rKcm和rIcm，则晶胞的边长是2rKcm＋2rIcm，因此KI晶体的4434

×?Mk＋MI?πrk×4＋πr3×4NA33I?Mk＋MI?33

密度为g/cm＝g/cm，KI晶胞中的空间利用率为

8?rk＋rI?32NA?rk＋rI?38?rk＋rI?332π?r3k＋rI?

×100%＝×100%。

3?rk＋rI?3答案：(1)1s22s22p63s23p64s1 Li＞Na＞K 锂、钠、钾为金属晶体，由于它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次降低 (2)sp 直线型 (3)HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO (4)4 分子 (5)6

3333

[4π(r3k＋rI)ρNA×100%]/[3(Mk＋MI)]或[2π(rk＋rI)×100%]/3(rk＋rI)

?Mk＋MI?

2NA?rk＋rI?34．(2019·河北衡水检测)化学科学的发展离不开物质结构的探索和研究。物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展有重要的意义。请回答下列问题：

(1)基态铜原子最外层电子所占用能级的电子云轮廓图形状为________，基态硒原子的价电子排布图为________。

(2)次氯酸分子的VSEPR模型名称为________，中心原子的杂化类型为________。 (3)C、O、F三者的第一电离能由小到大的顺序为________。 (4)CaO的熔点比BaO______(填“高”或“低”)，原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)H2SeO4的酸性比H2SeO3强，原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 (6)与CN互为等电子体的离子有__________(写出一种即可)。

(7)Fe和S形成的某种晶胞如图所示：其中白球表示S，黑球表示Fe，则该物质的化学式为________。该晶胞中硫原子的配位数为________；假设该晶胞的密度为ρ g/cm3，用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞中距离最近的S原子之间的距离为________pm.

－

解析 (1)基态Cu原子核外有4个电子层，最高能层为第四层，即N层，最外层电子为4s1电子，该能层电子的电子云轮廓图形状为球形，硒为34号元素，有6个价电子，所以硒的价层电子排布式为4s24p4，价层电子排布图为子采取sp3杂化；

(3)同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以C、O、F元素第一电离能为C＜O＜F；

(4)离子晶体中离子半径越小，则离子键键能越大，其晶体的晶格能越大，熔点越高，已知钙离子半径小于钡离子半径，所以CaO的熔点高于BaO；

(5)H2SeO4中非羟基氧数目多，所以酸性更强，即H2SeO4的酸性比H2SeO3强； (6)将CN中C原子及1个负电荷换成1个N原子，可得等电子体N2，将N原子及1

2

个负电荷换成1个O原子，可得等电子体CO，同理互为等电子体的离子有O22或C2等；

＋

－

－

。

(2)次氯酸分子中中心原子O有2对孤对电子和2个σ键，VSEPR模型为四面体，O原

(7)黑球铁处于晶胞内部，晶胞中含有4个Fe原子，白球S处于顶点和面心，晶胞中含11

有S原子数目为6×＋8×＝4，约成最简整数比即得化学式为FeS，根据图示，每个铁原

28子周围有四个硫原子，即晶胞中铁原子的配位数为4，则硫原子的配位数也为4；晶胞质量