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sp3；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。(4)一个晶胞中M原子的个数为12912；一个晶胞中C60的个数为864，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)sp3OPSdNaN3与KN3结构类似，晶格能：NaN3KN3(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_。解析：有4 mol NH键断裂，消耗1 mol N2H4，生成 mol N2，形成3 mol 键；(2)N原子最外层有5个电子与3个F原子形成3个键，还余2个电子形成一对孤对电子，为sp3杂化，NF3分子空间构型为三角锥形；(3)一个晶胞含有4个铁、1个N，所以化学式为Fe4N，依据化合价及元素守恒还生成氢气，4个Fe升高3价，生成一个H2降低2价，所以Fe4N前面加2，H2前面加3；(4)N2很稳定是因为形成NN，a错误；d选项，结构相似，K的半径大，所以晶格能小，错误；(5)CH3中碳原子为sp3杂化，其余碳原子均形成3个键，1个键，无孤对电子，为sp2杂化。答案：(1)3(2)三角锥形(3)8Fe2NH32Fe4N3H2(4)bc(5)abcdsp2、sp35钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。(1)与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有_(填元素符号)。(2)Ti(OH)2(H2O)42中的化学键有_。a键 b键c离子键 d配位键(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如下图所示。化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为_，化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为_。(4)有一种氮化钛晶体的晶胞如下图所示，该晶体的化学式为_，该晶体中Ti原子周围与它距离最近且相等的N原子的个数为_。解析：(1)从K数到钛为4，所以核外电子排布式为Ar3d24s2，有2个未成对电子，同周期含有2个未成对电子的有3d84s2、3d104s24p2、3d104s24p4；(2)无键，因为是单个阳离子，无阴离子，所以也无离子键；(3)苯环上的6个碳原子、与O以双键相连的一个碳原子均以sp2杂化；一个O原子形成2个键还有2个孤对电子为sp3杂化、一个N原子形成3个键还有1对孤对电子为sp3杂化，除苯环外的3个碳原子均形成4个键为sp3杂化；该晶胞中N原子个数为顶点1面心34、Ti原子有4个。答案：(1)Ni、Ge、Se(2)ad(3)7CON(4)TiN46A、B、C、D、E、F、G均是原子序数小于36的元素。A的基态原子外围电子排布式为3s2，B原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；C元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子；D原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；E是海水中除氢、氧元素外含量最多的非金属元素；F和G在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数F比G小2。根据信息回答下列问题：(1)C的外围电子排布图为 _。C与氢元素可分别形成含10个电子的分子、阴离子和阳离子，阳离子中中心原子的杂化类型为_。(2)化合物AE2的晶体类型为_。(3)F与BD易形成配合物F(BD)5，在F(BD)5中F的化合价为_价；与BD分子互为等电子体的离子的化学式为_。(4)E有多种含氧酸根EO EOEOEO，其中空间构型为四面体形的是_。(填序号)(5)B、C、D、E原子两两相互化合形成的分子有多种，请列举一种分子内所有原子都满足最外层8电子稳定结构的分子：_(写分子式)。(6)G的价电子排布式为_。GD晶体晶胞结构为NaCl型，晶胞边长为428 pm。晶胞中两个G原子之间的最短距离为_m(精确至0.01)。由于晶体缺陷，晶体的化学式为G0.88D，若晶体中的G分别为G2、G3，此晶体中G2与G3的最简整数比为 _。解析：A为Mg；B的核外电子排布式为1s22s22p2，为碳；C只有两个电子层，有3个未成对电子，可知电子排布式为1s22s22p3，为N；D的2p轨道上为2p4，为氧；E是Cl；F和G位于第族，为Fe和Ni。(1)NH3、NH、NH含有的键分别为3、4、2，孤电子对数分别为1、0、2，所以中心原子杂化类型均为sp3；(4)分别求出键和孤电子对数进行计算，也可用排除法，形成四面体的只有符合；(6)两个G原子之间的最短距离为面对角线的，距离为303 pm；设Ni2为x个、Ni3为y个，xy0.88，依据化合价守恒有2x3y2，解得x0.64、y0.24。答案：(1) sp3杂化(2)离子晶体(3)0CN(其他合理答案也可)(4)(5)CO2、NCl3、CCl4、COCl2、CNCN等中的任意1种(6)3d84s23.0310108：37已知A、B、C、D、M、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍；B原子s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；C原子L层上有2对成对电子。M和W均有“生物金属”之称，M4和氩原子的核外电子排布相同；W处于周期表中第8列。请回答下列问题：(1)1 mol B2A2分子中含键的数目是_。(2)BC2在高温高压下所形成的晶体其晶胞(晶体中最基本的重复单元)如下图所示。则该晶体的类型属于_(填“分子”“原子”“离子”或“金属”)晶体；该晶体中B原子轨道的杂化类型为_。(3)“生物金属”M内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如下图。则晶胞中M原子的配位数为_；若该晶胞的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数为NA，M原子的摩尔质量为Mr gmol1，则该晶胞的“边长”为_cm。(4)“生物金属”W元素应用广泛，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O2在体内的正常运输。已知W2与KCN溶液反应得到W(CN)2沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配离子结构如图所示。W元素基态原子价电子排布式为_。已知CN与_(一种分子)互为等电子体，则1个CN中键数目为_。(5)光谱证实单质D与强碱溶液反应有D(OH)4生成，则D(OH)4中存在_。a共价键 b配位键 c键 d键解析：由D原子的电子层数是A的3倍，可知A、D分别为第一周期、第三周期的元素，结合原子的最外层电子数均等于其周期序数，可知A、D为H、Al；B的核外电子排布式为1s22s22p2可知B为碳元素；C原子L层的电子排布式2s22p4，为氧元素；M、W分别为Ti、Fe。(1)C2H2的结构式为CHCH；(2)CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞类似于SiO2晶体，属于原子晶体；一个碳原子连接4个氧原子形成4个键，为sp3杂化；(3)选择一个顶点为中心原子，离该顶点最近的原子为面心原子，一个晶胞中有3个面心离此顶点距离最近且相等，一个晶胞中贡献个面心，配位数为812；一个晶胞中含有Ti原子为864,1 mol晶胞的质量为4Mr g，设该晶胞的“边长”为a cm，则a3NA4Mr；(4)从元素周期表位置可知CO、N2的电子数为14，与CN互为等电子体，CN中C、N原子间以三键相连。答案：(1)3NA(或 1.8061024)(2)原子sp3杂化(3)12(4)3d64s2N22(5)abc