2022高考化学一轮专题复习57结构与性质综合应用含解析.docx

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1、专练57结构与性质综合应用1在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是_、_。乙二胺能与Mg2、Cu2等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_(填“Mg2”或“Cu2”)。(3)一些氧化物的熔点如下表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/1570280023

2、.875.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因_。(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x_pm，Mg原子之间最短距离y_pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是_gcm3(列出计算表达式)。22021四川南充适应性考试我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”“中国紫”，直到近年来人们才研究出来其成分为BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。(1)“中国蓝”“中国紫”中均具有Cun，n_，基态时该阳离子的价电子排布式为_。(2

3、)“中国蓝”的发色中心是以Cun为中心离子的配位化合物，其中提供孤对电子的是_元素。(3)合成“中国蓝”“中国紫”的原料有BaCO3、孔雀石Cu2(OH)2CO3和砂子(SiO2)。SiO2晶体中Si原子的杂化轨道是由_(填轨道的名称和数目，下同)轨道和_轨道杂化而成的。(4)现代文物分析发现，“中国蓝”中含有微量硫元素。假若硫元素来自一种阴离子是正四面体的天然钡矿中，则最可能的钡矿的化学式是_。(5)古代埃及人就已合成蓝色颜料埃及蓝(CaCuSi2O6)，其合成原料中用CaCO3代替了BaCO3，其他和“中国蓝”一致。CO中键角OCO为_。根据所学，从原料分解的角度判断“埃及蓝”的合成温度比

4、“中国蓝”更_(填“高”或“低”)。(6)自然界中的SiO2硬度较大，主要原因是_。如图为SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图)，其中O原子略去，Si原子旁标注的数字表示每个Si原子位于z轴的高度，则SiA与SiB的距离是_。32021湖南卷硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：(1)基态硅原子最外层的电子排布图为_，晶体硅和碳化硅熔点较高的是_(填化学式)；(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560

5、.70时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是_(填化学式)，沸点依次升高的原因是_，气态SiX4分子的空间构型是_；SiCl4与N甲基咪唑()反应可以得到M2，其结构如图所示：N甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_，H、C、N的电负性由大到小的顺序为_，1个M2中含有_个键；(3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。己知化合物中Ge和O的原子个数比为1:4，图中Z表示_原子(填元素符号)，该化合物的化学式为_；已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，90，则该晶体的密度_gcm3(设阿伏加德罗常数的值为NA，用含a、b、c、NA的代数式表示)。

6、4近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题：(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_，其沸点比NH3的_(填“高”或“低”)，其判断理由是_。(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为_。(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_；通过测定密度和晶胞参数

7、，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：_gcm3。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为(，)，则原子2和3的坐标分别为_、_。52021全国乙卷过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是_(填标号)。A轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为Ar 3d54s1B4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。Cr(NH3)3(H2O)2Cl2

8、中提供电子对形成配位键的原子是_，中心离子的配位数为_。(3) Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。PH3中P的杂化类型是_，NH3的沸点比PH3的_，原因是_。H2O的键角小于NH3的，分析原因_。(4)在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是_原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为_%(列出计算表达式)。专练57结构与性质综合应用1(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键C

9、u2(3)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间力(分子量)P4O6SO2(4)aa解析：本题涉及电离能大小比较、原子轨道杂化方式、配合物稳定性判断、晶体熔点高低比较、晶胞的有关计算，考查学生运用化学用语及文字、图表、模型、图形分析和解决化学问题的能力，借助离子、分子晶体模型解释化学现象，揭示现象本质和规律，体现证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析的学科核心素养。(1)A表示基态镁原子的第二电离能，B表示基态镁原子的第一电离能，则电离能：AB；C表示激发态镁原子的第一电离能，则电离能：ABC；D表示激发态镁原子的第二电离能，则电离能：AD。(2)

10、乙二胺分子中，氮原子核外孤电子对数为1，键数目为3，则杂化轨道数目为4，故氮原子采取sp3杂化；碳原子核外孤电子对数为0，键数目为4，则杂化轨道数目为4，故碳原子采取sp3杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg2、Cu2等金属离子，以配位键结合成稳定环状离子。(3)一般来说，晶体熔点：原子晶体离子晶体分子晶体。Li2O、MgO均为离子晶体，晶格能：Li2OLi2O；P4O6、SO2均为分子晶体，相对分子质量：P4O6SO2，则分子间作用力：P4O6SO2，故熔点：P4O6SO2。(4)由图(b)可知，x等于立方体面对角线长度的，即4xa，则xa；根图(a)、(b)分析可知，y等于立方体体对角线

11、长度的，即4ya，则ya；据图(a)可知，该晶胞占用Cu原子数目为4416，据MgCu2可知，Mg原子数目为8，一个晶胞的体积为(a1010)3cm3，质量为g，则MgCu2的密度为gcm3。2(1)23d9(2)O或氧(3)1个3s3个3p(4)BaSO4(5)120低(6) SiO2是一种空间网状的共价晶体，共价键结合较为牢固d解析：(1)“中国蓝”和“中国紫”的成分中，O的化合价为2，Si的化合价为4，Ba的化合价为2，由化合物中各元素化合价的代数和为0可知Cu的化合价为2。Cu的价电子排布式是3d104s1，Cu2核外少2个电子，故其价电子排布式是3d9。(2) BaCuSi4O10中

12、Si形成4个共价键，无孤对电子，则为Cu2提供孤对电子的是O元素。(3)SiO2晶体中，每个Si与4个O形成四面体结构，Si最外层的1个3s轨道与3个3p轨道杂化为4个sp3杂化轨道。(4)SO中S为sp3杂化，无孤对电子，与4个O原子成键，形成正四面体结构(S位于正四面体体心)，则该钡矿的化学式是BaSO4。(5)CO中碳原子为sp2杂化，CO的空间构型是正三角形，则OCO为120。同主族从上到下，碳酸盐的稳定性逐渐增强，则使用CaCO3合成“埃及蓝”的温度比使用BaCO3合成“中国蓝”的温度低。(6)SiO2具有类似金刚石的空间网状结构，属于硬度比较大的原子(共价)晶体，形成的SiO共价键

13、牢固。A、B在z轴方向上的距离为d，由图示Si原子的位置关系可知A、B在y轴方向上的距离为，则SiA到SiB的距离为d。3(1)(2)SiCl4SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大正四面体sp2、sp3NCH54(3)OMg2GeO4解析：(1)硅原子核外有14个电子，有1s、2s、2p、3s、3p五个能级，每个能级的电子数分别是2、2、6、2、2，则基态硅原子最外层的电子排布图为晶体硅和碳化硅均为原子晶体，碳原子半径比硅原子半径小，则CSi键键长比SiSi键键长短，故碳化硅的熔点较高。(2)0273K，由题表中的数据可知，只有Si

14、Cl4的熔点低于273K，沸点高于273K，则SiCl4在0时为液态。SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，结构相似，相对分子质量依次增大，则分子间作用力依次增大，沸点逐渐升高。SiX4的中心原子Si周围的键电子对数4(414)4，无孤电子对，由VSEPR理论可知，其VSEPR模型与分子空间构型均为正四面体。中甲基碳原子为饱和碳原子，是sp3杂化，碳碳双键中的碳原子为sp2杂化。短周期同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，且H的电负性比C小，故电负性由大到小的顺序是NCH。中1个基团有1个NSi、4个NC、1个N=C、1个C=C、6个CH，共有13个键，4个基团，则含13452

15、(个)键，另外还有2个SiCl键，故1个中含有键的数目为54个。(3)由晶胞结构图可知，1个晶胞中，对于X原子，8个位于顶点、4个位于棱上、6个位于面上、3个位于晶胞内，故1个晶胞中含有X的数目为84638(个)；对于Y原子，4个Y原子均位于晶胞内；对于Z原子，16个Z原子均位于晶胞内。其中Ge和O的原子个数比为1:4，则X为Mg，Y为Ge，Z为O。由上述分析可知，该化合物的化学式为Mg2GeO4。1个晶胞的质量gg,1个晶胞的体积abc1021cm3，则晶体的密度gcm3。4(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f6(3)小于(4)SmFeAsO1xFx解析：本题涉及的知识点有分子

16、结构与性质、核外电子失去顺序、离子半径比较、晶胞结构与计算等，考查分析和解决化学问题的能力。以超导材料研究为载体，体现科学态度与社会责任的学科核心素养，以及厚植爱国主义情怀的价值观念。(1)AsH3中As原子价层电子对数为4，其中有一对孤对电子，故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键，导致NH3沸点高于AsH3。(2)金属原子变为阳离子，首先失去最外层电子。(3)F与O2具有相同电子层结构，F原子序数较大，离子半径较小。(4)根据原子在长方体晶胞中位置可知，晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子，F和O的原子数之和为2，则该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx。每个晶胞中有“两个

17、分子”，每个晶胞质量为g；该晶胞为长方体，其体积为a2c1030cm3，则gcm3。根据坐标系和原子1的坐标可知，底面左后方的O或F原子为坐标系原点，其坐标是(0,0,0)，则原子2的坐标为，原子3的坐标为.5(1)AC(2)N、O、Cl6(3)sp3高NH3存在分子间氢键NH3含有一对孤对电子，而H2O含有两对孤对电子。H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大(4)Al100解析：(1)Cr是24号元素，基态Cr原子核外电子排布式为Ar3d54s1,3d和4s轨道均处于半充满状态，此时体系总能量低，A项正确；4s电子能量较高，但其并不总是在比3s电子离核更远的地方运动，B项错误；因为Cr

18、原子半径小于K，故电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C项正确。(2)形成配位键的原子价层必须存在孤电子对，故三种配体NH3、H2O、Cl中提供孤电子对形成配位键的原子是N、O、Cl，Cr(NH3)3(H2O)2Cl2中中心离子的配位数为3216。(3)PH3中P原子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，故价层电子对数是4，采用sp3杂化；NH3的沸点比PH3高，是因为NH3分子间存在氢键，PH3分子间只有范德华力；由于NH3中N原子含有1个孤电子对，而H2O中O原子含有2个孤电子对，孤电子对越多对成键电子对的斥力越大，因此H2O中的键角小于NH3中的键角。(4)由结构图可知，根据均摊法，该晶胞含有4个白球和2个黑球，则黑球代表Al原子，白球代表Cr原子，金属原子的总体积是(4r2r)，晶胞体积是a2c，故原子空间利用率是100%。