2020届高三化学二轮备考（非选择题突破）：《物质结构与性质》题型检测【答案%2B解析】

PAGE\*MERGEFORMAT12020届高三化学二轮备考（选择 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 突破）：——《物质结构与性质》题型检测1．(2019·全国卷Ⅲ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为____________________，其中Fe的配位数为________。(3)苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是__________________________。(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________；P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：焦磷酸根离子　三磷酸根离子这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________(用n代表P原子数)。解析：(1)在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。(2)在蒸汽状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个Cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为或；由结构式可知，Fe的配位数为4。(3)苯胺是有机化合物，属于分子晶体。由于苯胺分子中N原子电负性大、原子半径小，易形成分子间氢键N—H…N，导致熔、沸点比相对分子质量相近的甲苯高。(4)元素的非金属性越强，电负性越高，非金属性：H＜P＜N＜O，故在N、H、P、O四种元素中电负性最高的是O。POeq\o\al(3－,4)中价层电子对数为eq\f(5＋3,2)＝4，采取sp3杂化方式，杂化轨道与配位原子只能形成σ键，故与O原子的2p轨道形成σ键。(5)由题给焦磷酸根离子、三磷酸根离子的结构式可看出，多磷酸盐中存在POeq\o\al(3－,4)结构单元，n个POeq\o\al(3－,4)结构单元共用(n－1)个O原子，则O原子总数为4n－(n－1)＝3n＋1，离子所带电荷数为－(n＋2)，故通式为(PnO3n＋1)(n＋2)－。答案：(1)Mg　相反　(2)　4(3)分子晶体　苯胺分子之间存在氢键(4)O　sp3　σ　(5)(PnO3n＋1)(n＋2)－2．(2019·贵阳模拟)碳族元素在生产生活中的应用极其广泛，请回答以下有关碳族元素的问题。(1)下列说法正确的是________。a．CS2与SO2分子的键角相同b．HCHO中的C原子为sp2杂化c．CF4与SiCl4均为非极性分子d．CO与N2为等电子体，所以化学性质完全相同e．第一电离能：O>N>C(2)晶体硅是制备太阳能电池板的主要原料。区分晶体硅和无定形硅最可靠的科学方法为________________________；28克晶体硅中含共价键________mol。(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，其呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是________，Ni(CO)4易溶于________(此空选择填写下列字母序号)。a．水　　　b．四氯化碳　　　c．苯　　d．硫酸镍溶液(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(晶胞 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 为xpm)如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，则该晶胞中C60的堆积方式为________________，C60与M原子的个数比为________。(5)利用光催化还原CO2制备工业原料CH4，可以达到减碳的效果。该反应中，带状纳米Zn2GeO4(催化剂)的催化效果较好，CO2分子中σ键与π键的数目之比为________，催化剂所含元素Zn、Ge(锗)、O的电负性由大到小的顺序是____________，元素Zn的价电子排布式为________________。(6)锗是典型的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。锗单晶的晶胞结构如图所示，其晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。解析：(1)CS2为直线形结构，键角为180°，SO2为V形结构，键角小于180°，a错误；HCHO的结构式为，故C原子为sp2杂化，b正确；CF4和SiCl4均为正四面体结构，是非极性分子，c正确；CO和N2是等电子体，物理性质相似，但化学性质不同，d错误；N的2p轨道上有3个电子，处于较稳定状态，故第一电离能：N>O>C，e错误。(2)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X­射线衍射实验。硅具有类似金刚石的结构()，用均摊法可确定1个Si原子形成的共价键数为2，故28g(即1mol)Si中含2mol共价键。(3)根据“挥发性”“液态”可推测Ni(CO)4为分子晶体；Ni(CO)4为非极性分子，易溶于非极性溶剂，即易溶解于苯和四氯化碳，b、c正确。(4)C60位于晶胞的面心和顶点，故其为面心立方最密堆积；该晶胞含有C60的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含有M原子的个数为12×eq\f(1,4)＋9＝12，故C60与M原子的个数比为1∶3。(5)CO2的结构为O===C===O，故σ键与π键的数目之比为1∶1。非金属元素的电负性比金属元素大，故O的电负性最大，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性：O>Ge>Zn；Zn为30号元素，价电子排布式为3d104s2。(6)根据晶胞结构特点可知，该晶胞中含有Ge原子数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，晶胞质量为eq\f(8×73,NA)g，体积为(a×10－10cm)3，故晶体密度为eq\f(8×73,10－10a3NA)g·cm－3。答案：(1)bc　(2)X­射线衍射实验　2(3)分子晶体　bc(4)面心立方最密堆积　1∶3(5)1∶1　O>Ge>Zn　3d104s2(6)eq\f(8×73,10－10a3NA)3．(2019·武汉调研)氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发高效储氢材料是氢能利用的重要研究方向。(1)H3BNH3是一种潜在的储氢材料，其中N原子的价电子轨道表达式为________________。(2)制备H3BNH3的化学原料为(HB===NH)3，为六元环状物质，与其互为等电子体的有机物分子式为________，CH4、H2O、CO2的键角由大到小的顺序为________________，B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________________。(3)C16S8是新型环烯类储氢材料，研究证明其分子呈平面结构(如图1所示)。①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为________。②测得C16S8中碳硫键的键长介于C—S键和C===S键之间，其原因可能是________________________________________________________________________。(4)某种铜银合金晶体具有储氢功能，它是面心立方最密堆积结构，Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，H原子可进入由Cu原子和Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu、Ag原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图2)相似，该晶体储氢后的化学式为________。(5)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图3所示，该晶体的密度为ρg/cm3，则该晶胞的体积为________cm3(用含ρ、NA的代数式表示)。解析：(1)氮原子共有五个价电子，2s轨道上有两个自旋状态相反的电子，2p轨道上有3个自旋状态相同的电子，轨道表达式为。(2)(HB===NH)3为六元环状物质，原子数为12，价电子总数为30，与其互为等电子体的有机物为C6H6；CO2键角为180°，CH4键角为109°28′，H2O键角为105°，键角由大到小的顺序为CO2>CH4>H2O；B、C、N、O为同周期元素，N原子2s轨道为全充满状态，2p轨道为半充满状态，体系能量低，较稳定，第一电离能比O原子大，第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B。(3)①由图1可知，碳原子均形成双键，其杂化方式为sp2，S原子价层电子对数为eq\f(1,2)×(6－2)＋2＝4，杂化方式为sp3。②C16S8中碳硫键的键长介于C—S键和C===S键之间，这说明该环状物能够发生加成反应，即C16S8分子中碳硫键在一定程度上表现出双键的性质。(4)一个晶胞中，Cu原子位于面心，数目为6×eq\f(1,2)＝3，Ag原子位于顶点，数目为8×eq\f(1,8)＝1,8个H原子位于内部，数目为8，则化学式为Cu3AgH8。(5)由MgH2晶胞图可知，Mg原子数目为8×eq\f(1,8)＋1＝2，H原子数目为4×eq\f(1,2)＋2＝4，即每1mol晶胞含2molMgH2，质量为52g，晶胞体积V＝eq\f(52,ρ·NA)cm3。答案：(1)　(2)C6H6　CO2>CH4>H2O　N>O>C>B(3)①sp2、sp3　②C16S8分子中碳硫键具有一定程度的双键性质(4)Cu3AgH8　(5)eq\f(52,ρ·NA)4．(2019·昆明模拟)根据第三周期元素的原子结构和性质，回答下列问题：(1)基态硫原子的价电子排布式为________，含有______个未成对电子，未成对电子所处的轨道形状是________。(2)磷的氯化物有两种：PCl3和PCl5，PCl3中磷原子的杂化类型为________，PCl3的立体构型为________，其中PCl3的熔点________(填“大于”或“小于”)PCl5。(3)已知第一电离能的大小顺序为Cl>P>S，请说明原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：化学式HClO4HClO3HClO2HClOKa1×10101×101×10－24×10－8从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)NaCl晶胞如图所示。①氯离子采取的堆积方式为________。A．简单立方堆积　　　　　B．体心立方堆积C．面心立方最密堆积D．六方最密堆积②若氯离子的半径用r表示，阿伏加德罗常数用NA表示，则晶胞密度的表达式为________(用含r、NA的代数式表示)。解析：(1)基态硫原子核外有16个电子，由构造原理可写出其价电子排布式为3s23p4；其3p能级上含有2个未成对电子，未成对电子所处的轨道呈哑铃形或纺锤形。(2)PCl3中心原子P含3个共用电子对和1对孤对电子，即中心原子P采取sp3杂化，其立体构型为三角锥形；PCl3与PCl5均为分子晶体，其熔点随相对分子质量增大而升高，即PCl3的熔点小于PCl5的熔点。(3)P原子3p能级处于半充满状态，较难失去电子；而Cl原子半径小，核电荷数较大，故第一电离能：Cl>P>S。(4)从表格数据可以看出，中心原子价态越高(或非羟基氧个数越多)，其酸性越强，对应的Ka越大。(5)①由NaCl的晶胞图可知，Cl－采取面心立方最密堆积。②根据晶胞图可知，面对角线长度为4r，由勾股定理可知晶胞的边长为eq\f(4r,\r(2))，由均摊法可知，该晶胞中含Na＋个数为eq\f(1,4)×12＋1＝4，含Cl－个数为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×6＝4，设晶胞的密度为ρ(g·cm－3)，则eq\f(4,NA)×58.5＝ρ×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(2))))3，解得ρ＝eq\f(4×58.5,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(2))))3)。答案：(1)3s23p4　2　哑铃形或纺锤形(2)sp3　三角锥形　小于(3)磷的3p能级处于半充满状态，导致磷原子较难失去电子，氯的原子半径小，核电荷数较大(4)中心原子的价态不同或非羟基氧的个数不同(5)①C　②eq\f(4×58.5,NA×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4r,\r(2))))3)5．(2019·广州调研)FeSe、MgB2等超导材料具有广阔的应用前景。(1)基态Fe原子价电子的电子排布图(轨道表达式)为____________________，基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类型为________；该分子内存在________(填标号)。A．σ键　　　　　　　　　B．π键C．配位键D．氢键(3)将金属锂直接溶于液氨，得到具有很高反应活性的金属电子溶液，再通过系列反应可制得FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2。①NHeq\o\al(－,2)的空间构型为________。②液氨是氨气液化的产物，氨气易液化的原因是____________________。③金属锂溶于液氨时发生反应：Li＋(m＋n)NH3===__X__＋e－(NH3)n。X的化学式为________。(4)MgB2的晶体结构如图所示。B原子独立为一层，具有类似于石墨的结构，每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子；六棱柱底边边长为acm，高为ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式)。解析：(1)基态Fe原子核外有26个电子，电子排布式为[Ar]3d64s2，价电子的电子排布图为。Se为第四周期ⅥA族元素，价电子排布式为4s24p4，电子占据的最高能级为4p，电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形。(2)吡啶中氮原子有一对孤对电子，杂化轨道数为2＋1＝3，故氮原子的杂化类型为sp2杂化。该分子内存在σ键、π键。(3)①NHeq\o\al(－,2)中N的孤电子对数为eq\f(5＋1－1×2,2)＝2，NHeq\o\al(－,2)的空间构型为V形。②氨气易液化，是因为NH3分子间存在氢键，其沸点较高。③根据得失电子守恒和原子守恒知，X的化学式为Li(NH3)eq\o\al(＋,m)。(4)根据题图知，每个B原子周围有3个与之等距离且最近的B原子。该晶胞中Mg的个数为12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，B的个数为6，该晶胞的体积为3个相同的平行四面体的体积之和，每个平行四面体的体积为acm×eq\f(\r(3),2)acm×ccm＝eq\f(\r(3),2)a2ccm3，故该晶体的密度为eq\f(24＋11×2×3,NA)g÷eq\f(3\r(3),2)a2ccm3＝eq\f(46×3,NA×\f(3\r(3),2)×a2c)g·cm－3。答案：(1)　哑铃(或纺锤)(2)sp2杂化　AB(3)①V形　②氨分子间存在氢键，分子间作用力较强，容易液化　③Li(NH3)eq\o\al(＋,m)(4)3　eq\f(46×3,NA×\f(3\r(3),2)×a2c)(5)体心立方　eq\f(2×\f(4,3)π×r×10－103,\f(2Ar,ρNA))×100%6.铁、钴、镍具有相似的性质，在化学上称为铁系元素。回答下列问题：（1）LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为_________，第四电离能I4(Co)_________I4(Fe)(填“>”或“<”)，PO43－的空间构型为_________。（2）铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基配合物。与CO互为等电子体的分子和离子分别为_________和_________(各举一种，填化学式)；在CO分子中，键与π键数目之比为_________。（3）铁与K2O、(环戊二烯)在隔绝空气条件下共热可制得二茂铁[Fe(C5H5)2]。在环戊二烯中，C原子的杂化轨道类型为_________。二茂铁熔点为446K，不溶于水，易溶于乙醚、苯、乙醇等有机溶剂，373K即升华；从各种性质看，都表明它是典型的_________化合物。（4）铁单质的堆积方式有两种，其剖面图分别如图a、b所示。在图a所示堆积方式里铁原子的半径为rpm，则其晶胞棱长为_________cm。在图b所示堆积方式里铁原子的总体积占晶体体积的比例为_________(用含圆周率π的代数式表示)【答案】(1).[Ar]3d74s2(2).<(3).正四面体(4).N2(5).CN-(6).1：2(7).sp2和sp3(8).共价(9).(10).π【解析】【 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 】（1）Co为27号元素，原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2；Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4、较易失去电子，Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子，由此比较第4电离能；PO43-中P原子孤电子对数为0、σ键数目为4，由此确定空间构型；(2)价电子数和原子数相等的粒子互为等电子体；CO与N2的构相似，σ键、π键数分别为1、2；（3）在环戊二烯中有4个C原子为sp2杂化,1个C原子为sp3杂化；二茂铁的熔点,溶解性情况包括能升华等性质与分子晶体相似；（4）设a晶胞棱长为x,4rpm=x，求出x；设b晶胞棱长为y，Fe原子半径为R,4R=y，再结合球体积公式计算。【详解】解:（1）Co为27号元素,其价电子排布为3d74s2,基态Co原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2；Co3+核外电子排布为不稳定结构3d4、较易失去电子，Fe3+核外电子排布为半满稳定结构3d5,较难失电子,故l4(C0)C，Si−Si长度大于C−C，键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链随着相对分子质量的增大而升高（3）12（，，）【解析】（1）钛是22号元素，电子排布式为[Ar]3d24s2。基态钙原子的20个电子分占6个不同的能级，即电子有6种能量状态，现在有7种能量状态，说明它处于激发态。从左到右，第一电离能增大，Be(2s2)s能级全充满是稳定状态，故由小到大的前三种元素是LiC，Si−Si长度大于C−C，键能较小，键的稳定性较差，不利于形成长链。硅烷同系物组成、结构相似，随着分子中硅原子数目的增加，熔、沸点升高。（3）观察晶胞图知，顶点A紧邻等距离最近的X位于晶胞的三个平面，即横平面、正平面和侧平面，将每个平面扩展，则每个平面中距离A最近的X均有4个，故共有3×4=12个。M位于体心，故其坐标为(，，)。根据均摊原理知，X是氧，一个晶胞中含有一个“CaTiO3”，晶胞的体积是1×10−30r3cm3，由此可求出其密度为g/cm3。8.一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1－x代表，则该化合物的化学式表示为________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝________g·cm－3。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eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))，则原子2和3的坐标分别为________、________。答案　SmFeAsO1－xFx　eq\f(2[281＋161－x＋19x],a2cNA×10－30)　eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))　eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))解析　由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm的原子个数为4×eq\f(1,2)＝2，Fe的原子个数为1＋4×eq\f(1,4)＝2，As的原子个数为4×eq\f(1,2)＝2，O或F的原子个数为8×eq\f(1,8)＋2×eq\f(1,2)＝2，即该晶胞中O和F的个数之和为2，F－的比例为x，O2－的比例为1－x，故该化合物的化学式为SmFeAsO1－xFx。1个晶胞的质量为eq\f(2×[150＋56＋75＋16×1－x＋19x],NA)g＝eq\f(2[281＋161－x＋19x],NA)g，1个晶胞的体积为a2cpm3＝a2c×10－30cm3，故密度ρ＝eq\f(2[281＋161－x＋19x],a2cNA×10－30)g·cm－3。原子2位于底面面心，其坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))；原子3位于棱上，其坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，0，\f(1,2)))。5、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________g·cm－3(列出计算表达式)。答案　eq\f(\r(2),4)a　eq\f(\r(3),4)a　eq\f(8×24＋16×64,NAa3×10－30)解析　观察图(a)和图(b)知，4个铜原子相切并与面对角线平行，有(4x)2＝2a2，x＝eq\f(\r(2),4)a。镁原子堆积方式类似金刚石，有y＝eq\f(\r(3),4)a。已知1cm＝1010pm，晶胞体积为(a×10－10)3cm3，代入密度公式计算即可。