专题突破练(十七)物质结构与性质(选考选修3的学生使用)
1. (2017-tt苏单科，21A)铁氮化合物(Fe,NJ在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FevNv
的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(l) _____________________________ Fc31基态核外电子排布式为 。
() II
(2) _________________________________________________ 丙酮(\；('—(、—(、山)分子中碳原子轨道的杂化类型是 __________________________________ , 1 mol丙酮分子中含
有。键的数冃为 ________ 。
(3) __________________________________________ C、H、O三种元素的电负性山小
到大的顺序为 _____________________________________________
(4) _______________________________ 乙醉的沸点高于丙酮，这是因为
(5) 某Fe，N的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成 Cu替代型产物Fe(L”Q”N\「转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳
定的Cu替代型产物的化学式为
? &位匱Fe O MttWFe ▲ N
图1 晶胞结构示意图 ‘Cu替代b位遥Fe型
能
M FeN
转化过程
图2转化过稅的陡域变化
解析:(l)Fe5+基态核外电子排布式为1 s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
()
(2)丙酮分子中有两种碳原子，其中—CH3中碳原子为sp'杂化，—C- —中磯原子为sp2
杂化；单键均是o键，一个双键中有一个o键和一个兀键，故1 mol丙酮分子中含有9 mol o键。
(3) 依据同周期元素电负性变化规律可知，电负性：C<0;再结合元素非金属性强弱关系可 知，
电负性：H (4) 乙醇分子间存在氢键，使得乙醇沸点较高。 (5) 由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型，利用均摊法可得晶胞中各原 子 个数 Cu： 8X = 1, Fe： 6X=3, N： 1,故化学式为 Fe3CuNo 答案： ⑴[Ar]3d‘ 或 1 s22s22p63s23p63d5 (2) sp2 和 sp3 9 mol (3) H (4) 乙醇分子间存在氢键 (5) Fe3CuN 2. (2017?广东茂名模拟，35)铁是一种重要的过渡元素，能形成多种物质，如做染料的普鲁 士蓝化学式为KFe[Fe(CN)6]o (1) Fc2*基态核外电子排布式为 _________________ 。 (2) 在普鲁士蓝中，存在的化学键有离子键、 _____ 和 _______ o (3) —定条件下，CN?口J氧化为OCNS OCN「屮三种元素的电负性由大到小的顺序为 _______ ;碳原子釆取sp杂化，1 mol?物质屮含有的兀键数目为 ___________ o (4) 与CN-互为等电子体的一种分子为 ________ (填化学式)。 (5) 常温条件下，铁的品体采用如下图所示的堆积方式，则这种堆积模型的配位数为 _______ ,如果铁的原子半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA，则此种铁单质的密度表达式 解析：(l)Fe原子的基态核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d64s2,所以Fe?+基态核外电子 排布式为 1 s22s22p63s23p63d6 或[Ar]3d6o (2) KFe[Fe(CN)6]属于离子化合物，是一种复盐，也是一种配合物，阳离子是Fe3+,阴 离子是配离 子[Fe(CN)6]4_(其中Fe为+2价)，其中K*、Fe?+和[Fe(CN)6]4_以离子键相结合， [FC(CN)6]4_中Fc?+和CW以配位键相结合，CN「内C和N以共价键相结合。 (3) 0CN_中的C原子采取sp杂化，则其空间结构为直线形，结合OCN一与CO?是等电子体, 可 知OCM的结构式是[O=C=N] \\则1 mol OCN-中含有的兀键数目是2必。 (5)图示的堆积方式是非密置层的体心立方堆积，所以配位数是8：铁的一个晶胞中有两个 Fe原 子，因此晶胞质量加=g,若铁的原子半径为a cm,则晶胞边长为cm,晶胞体积K=()3 cm3, 所以铁单质的密度p== g/cm'。 答案：(1)[人1*]3少(2)共价键 配位键 (3) 0>N>C 2心(4)CO 或 N? (5)8 3. (2017-湖北黄冈联考)铜是人类最早发现的金属，也是人类广泛使用的一种金属。铜及其 化合 物在工业、工程技术和工艺上有着广泛的应用。 (1) 早期发现的天然准品颗粒山Cu.Fe.Al三种金属组成。Fe元素位于元素周期表的 __________ 区。基态A1原子的L层电子排布图为 ____________ o (2) CU2O为半导体材料，可由乙醛(CH3CHO)和新制氢氧化铜反应得到，同时可得到乙酸。 乙醛屮碳原子的杂化轨道类型为 ________ , 1 nx)l乙酸分子屮含有的q键的数目为 __________ o ⑶制作单晶硅太阳能电池片时，一般掺杂微量的铜、碳、硼、氮等。一价铜离子的电子排 布式为 _____________ 。碳、硼、氮元素的电负性山大到小的顺序是____________ 。(用元素符号表示) (4) 在配离子[CU(NH3)4]\中NH3的VSEPR模型为 __________ 。 (5) 铜银合金晶体具有面心立方最密堆积结构。在晶胞中，Cu原子位于面心，Ag原子位于 顶点，若该晶胞边长为厂pm,贝恰金的密度为 _________ g cm-3(设阿伏加德罗常数的值为必)。 H () H—C—C—H I 解析：(2)乙醛的结构式为 H ，甲基上的碳原子形式4个单键，采用 的是sp3杂化，醛基上的碳原子形成了一个碳氧双键，采用的是sp2杂化；乙酸分子的结构式是 H () H—c—C—()—H I H ,其中含有6个单键和1个双键，所以1 mol乙酸分子中O键的 数目是7必。(4)NH3中N原子的q键电子对数是3,孤电子对数是(5-3)=1,所以价层电子对 数是4, VSEPR模型为四面体形。(5)铜银合金的一个聶胞中Cu原子个数为6X=3, Ag原子个 数为8X = 1, 所以一个晶胞的质量是g, 一个晶胞的体积是(rXlO-10)3 cm3,所以合金的密度〃 =gcm_3= g*cm_3o 答案:(l)d 2s (2) sp\\ sp2 7必 2[) (3) ls22s22p63s23p63d,0(或[Ar]3』°) N>C>B (4) 四面体形(5) 4. (2017-lh西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿 教授 与清华大学李隽教授、美国布朗大学Lai-Sheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合 作，首次合成“屮国红灯笼分子”——硼球烯B“。B*是继Ceo之后第二个从实验和理论上完全 确认的无机非金属笼状团簇。 B4O 中IM红灯笼 60个碳原子组合的“巴菇球” (1) ______________________________ 基态硼原子的外围电子排布式为 ______ ,碳60屮 碳原子杂化方式为 ___________________________ ⑵构成碳60晶体的作用力是 _________ o (3) ______________________________________ 与硼同周期但第一电离能比硼大的元素 有 _________________________________________________ 种。 (4) 磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由 三漠化硼和三漠化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面 体空隙 中。 ? B O P ① 写出三澳化硼和三浪化磷的空间构型: 三澳化硼 ________ ；三漠化磷 ________ 0 ② 磷化硼晶体内微粒间的作用力有 ________ O ③ 计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm) ________ 。 解析：(1)碳60又叫足球烯，其分子中每个C原子与其他3个C原子相连，分别形成两个 碳碳单键和一个碳碳双傩，所以碳原子的杂化方式为sp2o (2) 碳60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。 (3) 与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、0、F、Ne共6种。 (4) ?BBr3中B原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,所以三涣化硼的空间构型是平面 正三 角形；PB\中P原子的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以三涣化磷的空间构型是三 角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似，应属于原子晶体，B原子与P原子间通过共价键相 结合，但B原子最外层只有3个电子，P原子最外层有5个电子，而磷化硼晶体中每个B原子 与4个P原子相连，每个P原子也与4个B原子相连，这说明B原子和P原子间还存在一个配 位键，其中P原子提供孤电子对，B原子提供空轨道。③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角 线的处，则硼原子和磷原子之间的最近距离=pm= pm~207 pm。 答案：(l)2sPpi sp2 (2) 范徳华力(3)6 (4) ①平面正三角形 三角锥形 ②共价键、配位键 ③207 pm或pm 5. (2017-保定调研)A、B、C、D、E是元素周期表中五种常见元素，其原子序数依次增大。 详 细信息见下表： ① ② ③ A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代 B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一 C的某一种单质是空气的主要成分之一 2 BC的空间构型为 ________________ (用文字描述)。 ④ ⑤ D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态 E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物 请回答卞列问题： (1) ___________________________ D的价电子排布式可表示为 。 (3) 根据等电子原理，AC分子的结构式为 ________ o (4) 1 mol AC2中。键、兀键数目之比为 _______ o (5) A、B、C的第一电离能由大到小排序为 ________ o (6) E为 _______堆积金属，已知E原子的半径为a cm,阿伏加德罗常数的值为必，则E晶 体的密度是 ________g cm-3o (列出算式即可) (7) E晶胞结构如图所示，E晶体中每个E原子周国距离最近的E原子数目为 __________ ； E2S 为半导体材料，在其立方品胞内部有4个S原子，其余S原子位于面心和顶点，则该品胞中有 个E原子。 (8) 将E单质的粉末加入NH3的浓溶液中，通入02,充分反应后溶液呈深蓝色，写出该反应 方 程 式 解析： 根据题意可推出A为C, B为N, C为O, D为Cr, E为Cu。(l)Cr的价电子排布 式为3d54s'o (2)根据价层电子对互斥理论，中心N原子的孤电子对数为0,价层电子对数为3, 所以NO的空间构型为平面三角形。(3) CO与2互为等电子体，则CO的结构式为 COo (4)1个CO?中含有2个o键、2个兀键。(6)Cu原子的半径为a cm,则晶胞边长为cm,晶 胞体积 V=( cm)3,每个晶胞中含有4个铜原子，故晶体密度p= = = g cm~3o (7)根据题意，Cu2S 晶胞中含有的 S原子数为8X +6X +4 = 8,故该晶胞中含有的Cu原子数为16o 答案：(l)3d% (2)平面三角形 (3) CO (4)1 : 1 (5) N>0>C (6) 面心立方 (7) 12 16 (8) 2Cu+8NH3 ? H2O + O2=2[CU(NH3)4]2++4OH + 6H2O 6. 石墨烯(图甲)是一种山单层碳原子构成的平而结构新型碳材料，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)。
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