精品高考化学二轮专题复习(检测)专题五第15讲物质结构与性质含解析.pdf
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1、高考化学复习备考精品资料专题五选修内容第 15 讲物质结构与性质1(2016 全国卷)东晋华阳国志 南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:(1)镍元素基态原子的电子排布式为_,3d 能级上的未成对电子数为 _。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_。在 Ni(NH3)62中 Ni2与 NH3之间形成的化学键称为_,提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点 _(填“高于”或“低于”)PH3,原因是_ _;氨是_分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类
2、型为 _。(3)单质铜及镍都是由 _ 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu1 958 kJ/mol、INi1 753 kJ/mol,ICuINi的原因是_ _。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为d g/cm3,晶胞参数 a_nm。解析:(1)Ni 是 28 号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知,Ni 原子 3d 能级上 8 个电子尽可能分占5 个不同的轨道,其未成对电子数为 2。(2)SO24中,S原子的价层电子对数为6224,成键电子对
3、数为4,故 SO24的立体构型为正四面体。Ni(NH3)62中,由于 Ni2具有空轨道,而NH3中 N 原子含有孤电子对,两者可通过配位键形成配离子。由于 NH3分子间可形成氢键,故NH3的沸点高于 PH3。NH3分子中,N 原子形成 3 个 键,且有 1 个孤电子对,N 原子的轨道杂化类型为 sp3,立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称,NH3属于极性分子。(3)Cu、Ni 均属于金属晶体,它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d 能级全充满,较稳定,失去第 2 个电子较难,因此ICuINi。(4)由晶胞结构图可知,Ni 原子处于立方晶胞的顶点,C
4、u 原子处于立方晶胞的面心,根据均摊法,每个晶胞中含有 Cu原子的个数为 6123,含有 Ni 原子的个数为 8181,故晶胞中 Cu 原子与 Ni 原子的数量比为 31。根据 m V 可得,1 mol 晶胞的质量为(64359)ga3dgcm3NA,则 a2516.021023d13 cm2516.021023d13107 nm。答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar3d84s22(2)正四面体配位键N 高于NH3分子间可形成氢键极性sp3(3)金属铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)312516.021023d131072(2015 山东卷)氟
5、在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列关于 CaF2的表述正确的是 _。aCa2与 F间仅存在静电吸引作用bF的离子半径小于Cl,则 CaF2的熔点高于 CaCl2c阴阳离子比为21 的物质,均与 CaF2晶体构型相同dCaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3的溶液中,原因是_(用离子方程式表示)。已知 AlF36在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀 NaOH 溶液中可生成 OF2,OF2分子构型为 _,其中氧原子的杂化方式为_。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应 Cl2(g)3F2
6、(g)=2ClF3(g)H313 kJ/mol,FF 键的键能为 159 kJ/mol,ClCl 键的键能为 242 kJ/mol,则 ClF3中 ClF键的平均键能为 _kJ/mol。ClF3的熔、沸点比 BrF3的_(填“高”或“低”)。解析:(1)a,Ca2与 F既有静电引力作用,也有静电排斥作用,错误;b,离子所带电荷相同,F的离子半径小于Cl,所以 CaF2晶体的晶格能大,则 CaF2的熔点高于 CaCl2,正确;晶体构型还与离子的大小有关,所以阴阳离子比为21 的物质,不一定与 CaF2晶体构型相同,错误;d,CaF2中的化学键为离子键,CaF2在熔融状态下发生电离,因此 CaF2
7、在熔融状态下能导电,正确。(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3的溶液中,生成了AlF36,所以离子方程式为:Al33CaF2=3Ca2AlF36(3)OF2分子中 O 与 2 个 F 原子形成 2 个键,O 原子还有 2 对孤对电子,所以原子的杂化方式为sp3,空间构型为角形或V 形。(4)根据焓变的含义可得:242 kJ mol13159 kJ mol16EClF313 kJ mol1,解得 ClF 键的平均键能 EClF172 kJ mol1;组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,所以ClF2的熔、沸点比 BrF2的低。答案:(1)bd(2)Al33CaF2=3Ca
8、2AlF36(3)角形或 V 形sp3(4)172低3(2016 全国卷)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:(1)写出基态 As 原子的核外电子排布式 _。(2)根据元素周期律,原子半径Ga_As,第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。(3)AsCl3分子的立体构型为 _,其中 As 的杂化轨道类型为_。(4)GaF3的熔点高于 1 000,GaCl3的熔点为 77.9,其原因是_。(5)GaAs 的熔点为 1 238,密度为 g/cm3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 _,Ga 与 As 以_ 键键合。Ga和 As 的摩
9、尔质量分别为MGa g/mol 和 MAs g/mol,原子半径分别为rGapm 和 rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析:(1)As 元素在周期表中处于第 A 族,位于 P元素的下一周期,则基态 As 原子核外有 33 个电子,根据核外电子排布规律写出其核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar3d104s24p3。(2)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小,Ga 与 As 在周期表中同位于第四周期,Ga 位于第 A 族,则原子半径:GaAs。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p
10、1、4s24p3,其中 As 原子的 4p 轨道处于半充满的稳定状态,其第一电离能较大,则第一电离能:GaAs。(3)As 原子的价电子排布式为4s24p3,最外层有 5 个电子,则 AsCl3分子中 As 原子形成 3 个 AsCl 键,且含有 1 对未成键的孤对电子,则As 的杂化轨道类型为sp3杂化,AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)GaF3的熔点高于 1 000,GaCl3的熔点为 77.9,其原因是 GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而离子晶体的熔点高于分子晶体。(5)GaAs 的熔点为 1 238,其熔点较高,据此推知 GaAs 为原子晶体,Ga 与 As 原子之间
11、以共价键键合。分析GaAs 的晶胞结构,4 个 Ga 原子处于晶胞体内,8 个 As 原子处于晶胞的顶点、6 个 As 原子处于晶胞的面心,结合“均摊法”计算可知,每个晶胞中含有4 个 Ga 原子,含有 As 原子个数为 81/861/24(个),Ga 和 As 的原子半径分别为rGa pmrGa1010cm,rAs pmrAs1010 cm,则原子的总体积为V原子443(rGa1010cm)3(rAs1010cm)31631030(r3Gar3As)cm3。又知 Ga 和 As 的摩尔质量分别为MGa gmol1和 MAs gmol1,晶胞的密度为 g cm3,则晶胞的体积为V晶胞4(MGa
12、MAs)/NA cm3,故 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V原子V晶胞100%1631030(r3Gar3As)cm34(MGaMAs)NAcm3100%41030NA(r3Gar3As)3(MGaMAs)100%。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar3d104s24p3(2)大于小于(3)三角锥形sp3(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(5)原子晶体共价41030NA(r3Gar3As)3(MGaMAs)100%【考纲再现】【错题记录】一、原子结构与元素的性质。1了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素(136号)原
13、子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。4了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。二、化学键与物质的性质。1理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2了解共价键的主要类型键和 键,能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3了解简单配合物的成键情况。4了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。6了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3),能用价
14、层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。三、分子间作用力与物质的性质。1了解化学键和分子间作用力的区别。2了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含有氢键的物质。3了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。1(2015 课标全国 卷)A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A2和 B具有相同的电子构型;C、D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的3 倍;D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是_(填元素符号),其中 C 原子的核外电子排布式为 _。(2)单质 A 有两种同素异形体,其
15、中沸点高的是_(填分子式),原因是 _;A 和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。(3)C 和 D 反应可生成组成比为13 的化合物 E,E 的立体构型为_,中心原子的杂化轨道类型为_。(4)化合物 D2A 的立体构型为 _,中心原子的价层电子对数为_,单质 D 与湿润的 Na2CO3反应可制备 D2A,其化学方程式为_。(5)A 和 B 能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数,a0.566 nm,F 的化学式为 _:晶胞中 A 原子的配位数为_;列式计算晶体F 的密度(g/cm3)_。解析:A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A2和 B具有相同的电子构型,则A 是 O
16、,B 是 Na;C、D 为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3 倍,则 C 是 P;D 元素最外层有一个未成对电子,所以D 是氯元素。(1)非金属性越强,电负性越大,则四种元素中电负性最大的是O;P 的原子序数是 15,则根据核外电子排布可知P 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3(或 Ne3s23p3)。(2)氧元素有氧气和臭氧两种单质,由于O3相对分子质量较大,范德华力大,所以沸点高的是O3;A 和 B 的氢化物分别是水和NaH,所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)C 和 D 反应可生成组成比为13 的化合物 E,即 E 是 PCl3,其中 P 含有一对
17、弧对电子,其价层电子对数是4,所以 E 的立体构型为三角锥形,中心原子的杂化轨道类型为sp3。(4)化合物 Cl2O 分子中氧元素含有2 对弧对电子,价层电子对数是4,所以立体构型为V 形。单质 D 与湿润的 Na2CO3反应可制备 D2A,则化学方程式为:2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl。答案:(1)O1s22s22p63s23p3(或 Ne 3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体(3)三角锥形sp3(4)V 形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或 2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)
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