高考化学大二轮复习专题突破练16物质结构与性质(选修3)

专题突破练(十六) 物质结构与性质(选修3)

1．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原

子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为______。

(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角__________(填

“>”“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原

子有________(填元素符号)。

(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化

学式为________。

解析： (1)石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子

形成共价键的。

(2)图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp；图甲中的键角为120°，

而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109.5°。

(3)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键。

111

(4)一个晶胞中M原子的个数为12×＋9＝12；一个晶胞中C60的个数为8×＋6×＝

482

4，M与C60的个数比为3：1，故该材料的化学式为M3C60。

答案： (1)3

(2)sp < (3)O、H (4)12 M3C60

3

3

1 / 8

2．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子

层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。

－

＋

回答下列问题：

(1)D的价层电子排布图为__________。

(2)四种元素中第一电离能最小的是__________，电负性最大的是__________。(填元

素符号)

(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如右图所示。 ①该化合物的化学式为______________；D的配位数为________。

②列式计算该晶体的密度____________________g·cm。

(4)A、B和C三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有__________；该化

合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为__________，配位体是__________。解析： 由元素C的价电子层中未成对电子数为4知，其不可能位于短周期，结合题意知，元素C位于第四周期，进一步可推出元素A为F，元素B为K，元素C为Fe，元素D为Ni。(2)K原子易失电子，第一电离能最小，F的非金属性最强，电负性最大。(3)根据分摊法，可以求得化合物的化学式为K2NiF4，晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积

求得。(4)Fe提供空轨道，F提供孤对电子，两种离子间形成配位键。

3＋

－

－

＋

3＋

－3

2＋

答案： (1)

(2)K F

39×4＋59×2＋19×8

(3)①K2NiF4 6 ②＝3.4

6.02×1023×4002×1 308×10－30

(4)离子键、配位键 [FeF6] F

3－

－

3．Ⅰ.氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子

结构如下图所示。

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(1)此配合物中，铁离子的价电子排布式为________。 (2)此配离子中含有的作用力有________(填序号)。 B．金属键 D．非极性键

F．氢键 H．π键

A．离子键

C．极性键 E．配位键 G．σ键

(3)此配合物中碳原子的杂化轨道类型有________。

Ⅱ.元素A的基态原子占据纺锤形原子轨道的电子总数为2，元素B与A同周期，其基态原子占据s轨道的电子数与p轨道相同；C是A的同族相邻元素，电负性小于A；D是B

的同族相邻元素，第一电离能小于B。则：

(4)化合物CA和DB2的晶体熔点较高的是________(填化学式)。

(5)AD2分子的空间构型为________。

(6)A、B和C的成键情况如下：

键能/(kJ·mol)－1 A—B 360 A===B 803 C—B 464 C===B 640A和B之间易形成含有双键的AB2分子晶体，而C和B之间则易形成含有单键的CB2原

子晶体，请结合数据分析其原因为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。解析： (1)Fe原子是26号元素，基态铁原子的电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s；铁原子失去最外层2个电子和次外层1个电子得到Fe，其价电子为3d。(2)此配离子中含有极性键如C—O键、非极性键如C—C键、配位键、σ键、π键。(3)该配合物中的碳原子为sp杂化、双键的为sp杂化。(4)由题意可知A为C、B为O、C为Si、D为S，其中SiC为原子晶体，而SO2为分子晶体，SiC的熔沸点高。(5)CS2的分子结构与CO2相似，为直线形分子。(6)从能量最低原理分析，碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量

3

2

3＋

5

2

2

6

2

6

6

2

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(803×2＝1 606 kJ·mol

－1

－1

)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360×4＝1 440

kJ·mol)，故C与O易形成含双键的分子；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640×2＝1 280 kJ·mol

－1

)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464×4＝1 856

kJ·mol)，故Si与O易形成含单键的原子晶体。

答案： (1)3d (2)CDEGH (3)sp、sp

5

2

3

－1

(4)SiC (5)直线形

(6)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803×2＝1 606 kJ·mol)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360×4＝1 440 kJ·mol)，故C与O易形成含双键的分子；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640×2＝1 280 kJ·mol)小于形成含单键的原子晶体放出的能量(464×4＝1 856 kJ·mol)，故Si与O易形成含单键的原子晶

体

4．氮元素可形成氢化物、卤化物、氮化物、叠氮化物和配合物等多种化合物。(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料，其原理是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)。若反

应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有__________mol。

(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3，NF3分子的空间构型为__________。(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见下图(1)。写出该反应

的化学方程式：________________________________________________________。

－1

－1

－1

－1

(4)叠氮化钠(NaN3)分解反应为：2NaN3(s)===2Na(l)＋3N2(g)。下列有关说法正确的是

________(填序号)。

a．常温下，N2很稳定，是因为N的电负性大 b．钠晶胞结构见图(2)，每个晶胞含有2个钠原子

c．第一电离能(I1)：N>O>P>S

d．NaN3与KN3结构类似，晶格能：NaN3

(5)配合物Y的结构见图(3)，Y中含有________(填序号)； a．极性共价键 b．非极性共价键 c．配位键 d．氢键

Y中碳原子的杂化方式有________。

3

解析： 有4 mol N—H键断裂，消耗1 mol N2H4，生成 mol N2，形成3 mol π键；

2(2)N原子最外层有5个电子与3个F原子形成3个σ键，还余2个电子形成一对孤对电

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