适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习大题突破练四物质结构与性质综合题选考（附解析）

大题突破练(四)物质结构与性质综合题(选考)1.(2023·内蒙古呼和浩特一模)硼及其化合物在材料制造、有机合成等方面用途非常广泛,硼的一些化合物表现出缺电子特征。回答下列问题:(1)基态硼原子的电子排布式为　　　　　　　;B和Al的第一电离能I1(B)　　　　　　　(填“>”“=”或“<”)I1(Al)。 (2)H3BO3(层状结构)的结构示意图如下,在硼酸的层状结构中O的杂化轨道类型是　　　　　　　,层内存在的作用力有　　　　　　　　　　。硼酸显弱酸性与[B(OH)4]-配离子有关,硼酸的电离方程式:　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据表中数据分析其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　。 化学键B—HB—OB—B键能/(kJ·mol-1)389561293(4)已知晶体硼的熔、沸点及硬度数据和基本结构单元(由硼原子组成的正二十面体如图1所示,每个三角形均为正三角形,每个顶点为一个硼原子)如下:晶体金刚石晶体硅晶体硼熔点/K383214102573沸点/K510026283823硬度106.59.6①晶体硼属于原子(共价)晶体,其理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②每一个硼基本结构单元由　　　　　　　个原子构成。 ③碳化硼,别名黑钻石,是已知最坚硬的三种材料之一,仅次于金刚石和立方氮化硼,图2为碳化硼晶胞,其化学式为　　　　　　　。 (5)硼氢化钠是一种常用的还原剂。其晶胞结构如图3所示,标注为“1”的Na+坐标参数为　　　　　　　。已知NA代表阿伏加德罗常数的值,则硼氢化钠晶体的密度ρ=　　　　　　　g·cm-3(用含NA的代数式表示)。  图32.(2023·宁夏吴忠一轮联考)阿散酸()是一种饲料添加剂,能溶于NaOH溶液中,常含有H3AsO3、NaCl等杂质。回答下列问题:(1)基态As原子核外电子排布式为　　　　　,As的第一电离能比Se的大的原因为　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)As的中心原子的杂化方式为　　　　　,As的立体构型为　　　　　。 (3)与As互为等电子体的分子为　　　　　(填化学式,任写一种即可)。 (4)液氨可做制冷剂,汽化时吸收大量的热的原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　。 (5)NaCl晶体在50~300GPa的高压下与Na或Cl2反应,可以形成不同的晶体,其中一种晶体的晶胞如图1所示,该晶体的化学式为　　　　　。 (6)已知NaCl晶胞(如图2)中Na+和Cl-间最短距离为acm,设阿伏加德罗常数的值为NA,NaCl晶体的密度为　　　　　　　　g·cm-3。 3.(2023·四川泸州二诊)硫、锌分别是人体必需的常量元素和微量元素,在生产中有着广泛应用。回答下列问题:(1)基态硫原子的价层电子排布式为　　　　　,共有　　　　　个未成对电子。下列状态的硫原子中,电离最外层1个电子所需能量最低的是　　　　　(填字母)。  (2)S与O同族,H2S与H2O立体构型相同,都含有2对孤电子对,但H2O分子中的键角比H2S分子中的键角大,请从成键电子对之间相互排斥的角度解释其原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)二烃基锌(R—Zn—R)分子中烃基R与锌以σ键结合,C2H5—Zn—C2H5分子中原子的杂化方式有　　　　　。下表是2种二烃基锌的沸点数据,则烃基R1是　　　　　,推断的依据是　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 物质R1—Zn—R1C2H5—Zn—C2H5沸点/℃46118(4)闪锌矿硫化锌的晶胞结构如图所示。硫离子呈面心立方最密堆积,Zn2+填入S2-构成的　　　　　　　　(填“正四面体”或“正八面体”)空隙中;设NA为阿伏加德罗常数的值,若晶体的密度为ρg·cm-3,则S2-之间最短核间距离为　　　　　　　　　pm(用含ρ、NA的代数式表示)。 4.(2023·四川绵阳二诊)中国近代化学启蒙者徐寿首次把“Nitrogen”译成中文时曾写成“淡气”,意指它“冲淡”了空气中的氧气。含氮化合物种类繁多,用途广泛,根据信息回答下列问题:(1)GaN是第三代半导体材料,基态Ga原子的电子排布式为　　　　　,GaN晶体为共价键空间网状结构,熔点1700℃,晶体类型为　　　　　。 (2)硫酸四氨合铂[Pt(NH3)4]SO4在工业上用于镀铂,Pt的配位数为　　　　　,其阴离子的立体构型为　　　　　。 (3)氨缩脲与胆矾溶液反应得到如图1所示的紫色离子,离子中C的杂化轨道类型是　　　　　。O的第二电离能比N的第二电离能更大,解释其原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　。 图1(4)常温下,三甲胺[N(CH3)3]气体常用作天然气的警报剂。N(CH3)3与其同分异构体CH3CH2CH2NH2相比较,熔点较高的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 N(CH3)3易与H+形成三甲胺正离子,反应中形成的化学键属于　　　　　(填字母)。 A.氢键B.极性键C.π键D.配位键(5)某铁氮化合物晶体的晶胞结构如图2所示。 图2①若以氮原子为晶胞顶角,则铁原子在晶胞中的位置为　　　　　　　。 ②若晶胞中距离最近的两个铁原子核间距离为apm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为　　　　　g·cm-3。(列出计算式即可) 大题突破练(四)　物质结构与性质综合题(选考)1.答案(1)1s22s22p1　>(2)sp3　共价键、氢键　H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+(3)B—O键键能大于B—B键和B—H键键能,所以更易形成稳定性更强的B—O键(4)①晶体硼的熔点和沸点高,硬度大,故为原子晶体　②12　③B4C(5)(1,1,)　解析(1)B是5号元素,基态B原子核外电子排布为1s22s22p1;由元素周期律可知,同主族元素从上到下第一电离能逐渐变小,故B的第一电离能大于Al的第一电离能。(2)在H3BO3中,O的价电子数为6,成2个σ键,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3;硼酸分子内原子以共价键相连,硼酸分子之间存在氢键,故层内存在的作用力有共价键和氢键;因为硼酸的酸性与[B(OH)4]-有关,因此硼酸的电离为硼酸与水生成[B(OH)4]-和H+,电离方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+。(3)由表中数据可知,三种化学键中B—O键的键能最高,因此B—O键最稳定,更易形成B—O键。(4)由表中数据可知,晶体硼的熔、沸点高,硬度大,为原子(共价)晶体的典型特征;由图1可知晶体硼的基本结构单元有20个面,每个面均为正三角形,每个三角形的顶角被5个三角形共用,因此其含有的硼原子数为20×3×=12;由图2可知,碳化硼晶胞每个顶角上有一个晶体硼基本结构单元,则该晶胞中含有的硼原子数为8××12=12,由图可知其含有的碳原子数为3,故其化学式为B4C。(5)由图3可知,相对于坐标原点,“1”处原子的x坐标为整个长,y坐标为整个宽,z坐标为半个高,因此其坐标参数为(1,1,);由晶胞结构可知,该晶胞中含有B的数目为8×+4× +1=4,含有Na+的数目为6×+4×=4,则一个晶胞的质量为g=g,晶胞体积为(a×a×2a)×10-21cm3=2a3×10-21cm3,则密度ρ=g·cm-3。2.答案(1)[Ar]3d104s24p3(或1s22s22p63s23p63d104s24p3)　基态As原子的4p能级是半充满状态,比较稳定(2)sp3杂化　三角锥形(3)CCl4或SiF4(其他合理答案均可)(4)NH3分子间存在氢键,汽化时克服分子间氢键,需要消耗大量的能量(5)Na2Cl　(6)解析(1)基态As原子的核外有33个电子,根据构造原理知其电子排布式为[Ar]3d104s24p3或1s22s22p63s23p63d104s24p3;基态As原子的4p能级是半充满状态,比较稳定,其第一电离能比Se的大。(2)As的中心原子价层电子对数为3+(5+3-3×2)=4,中心原子的杂化方式为sp3杂化,含有1对孤电子对,As的立体构型为三角锥形。(5)根据图1可知,该晶胞中Na原子数目为2×+2+4×=4,Cl原子数目为8×=2,则该晶体的化学式为Na2Cl。(6)根据图2可知,1个NaCl晶胞中Na+的数目为12×+1=4,Cl-的数目为8×+6×=4,则1个NaCl晶胞的质量m=g;已知NaCl晶胞中Na+和Cl-间最短距离为acm,则1个NaCl晶胞的体积V=(2a)3cm3,故NaCl晶体的密度ρ=g·cm-3。3.答案(1)3s23p4　2　B(2)硫的电负性比氧小(或硫原子半径比氧大),成键电子对与中心原子核间的距离H2S比H2O大,2对成键电子对之间的排斥力H2S比H2O小(3)sp、sp3杂化　CH3—(或甲基)　R1—Zn—R1的沸点低于C2H5—Zn—C2H5,则其相对分子质量小于C2H5—Zn—C2H5 (4)正四面体　×1010解析(1)基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4,价层电子排布图(轨道表示式)为,共有2个未成对电子。A中的S为基态硫原子,B中的S为处于激发态的硫原子,能量高,不稳定,C中的S已经失去1个电子,所以电离最外层1个电子所需能量最低的是B。(3)C2H5—Zn—C2H5分子中,—C2H5中的2个C原子的价层电子对数都为4,而Zn原子的4s电子发生跃迁后,发生sp轨道杂化,则杂化方式有sp、sp3杂化;R1—Zn—R1和C2H5—Zn—C2H5固态时都形成分子晶体,由表中数据可以看出,R1—Zn—R1比C2H5—Zn—C2H5的沸点低,则表明前者的相对分子质量比后者小,则烃基R1是甲基。(4)从晶胞图中可以看出,每个Zn2+填入4个S2-构成的正四面体空隙中;在该晶胞中,含有Zn2+的个数为4,含有S2-的个数为8×+6×=4,设NA为阿伏加德罗常数的值,若晶体的密度为ρg·cm-3,则晶胞参数为cm=×1010pm,S2-之间最短核间距离为面对角线的一半,即为×1010pm。4.答案(1)[Ar]3d104s24p1(或1s22s22p63s23p63d104s24p1)　原子晶体(或共价晶体)(2)4　正四面体形(3)sp2　O失去1个电子后p能级变为半充满状态比N失去1个电子后的结构更稳定,因此O的第二电离能更大(4)CH3CH2CH2NH2　BD(5)①棱心和体心　②解析(1)Ga是31号元素,位于元素周期表第四周期ⅢA族,根据构造原理,可知基态Ga原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1,可简写为[Ar]3d104s24p1;GaN晶体为共价键空间网状结构,熔点为1700℃,晶体类型为原子晶体(或共价晶体)。(2)在硫酸四氨合铂[Pt(NH3)4]SO4中,Pt与4个配体NH3结合,故Pt的配位数为4;外界离子S的价层电子对数是4+=4,无孤电子对,因此S的立体构型是正四面体形。(3)如图1所示,在该微粒中,C原子形成3个σ键,因此该C原子采用sp2杂化。(4)三甲胺[N(CH3)3]与其同分异构体CH3CH2CH2NH2都属于分子晶体,N(CH3)3分子之间只存在范德华力,而CH3CH2CH2NH2分子之间除存在范德华力外,还存在氢键,导致其物质的熔、沸点升高,因此二者相比较,熔点较高的是CH3CH2CH2NH2;N(CH3)3易与H+形成三甲胺正离子,这是由于N(CH3)3分子中的N原子上存在孤电子对,H+ 上存在空轨道,二者形成配位键,配位键属于极性键,故合理选项是BD。(5)②根据图2可知,在该晶胞中含有Fe原子的数目为8×+6×=4,含有N原子的数目为1;由于晶胞中距离最近的两个铁原子核间距离为apm,则晶胞边长为apm,晶体密度ρ=g·cm-3=g·cm-3。