2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测三十九物质结构与性质鸭题含解析新人教版

-1-课时跟踪检测（三十九）“物质结构与性质”选考题1．钛及其化合物的应用越来越受到人们的关注。(1)基态Ti原子核外电子排布的能量最高的能级符号是______。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有________种。(2)钛比钢轻，比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是________________________________________________________________________。(3)催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图所示。①M中，碳原子的杂化形式有________种。②M中，不含________(填标号)。a．π键b．σ键c．配位键d．氢键e．离子键(4)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一，具有典型的四方晶系结构。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。①4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是________。②若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，则D的原子坐标为D(0.19a，________，________)；钛氧键键长d＝________(用代数式表示)。解析：(1)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，能量最高的能级符号为3d。钛的3d能级上有2个未成对电子，第四周期元素中，基态原子的未成对电子数为2的元素还有Ni(3d84s2)、Ge(4s24p2)、Se(4s24p4)，共3种。(2)钛、铝均为金属晶体，其硬度取决于金属键强弱。Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强，因此钛硬度比铝大。(3)①M的结构如图，1类碳原子的杂化类型为sp2,2类碳原子的杂化类型为sp3。②M中，C—C键、C—H键、C—O键、Ti—Cl键属于σ键，苯环中存在大π键、Ti与O间存在配位键，M中不存在氢键与离子键。(4)①金红石晶胞结构中A类原子个数：8×18＝1，B类原子个数：4×12＝2，D类原子个数为2、体心原子个数为1，根据TiO2知Ti、O个数比为1∶2，则1个晶胞中Ti原子的个数为2，O原子的个数为4，故属于氧原子的是B、D。②根据晶胞结构，D在底面投影为，其横坐标为0.19a，则纵坐标为a－0.19a＝-2-0.81a，故D的原子坐标为(0.19a，0.81a,0.5c)。B、C在底面投影为，钛氧键键长(即BC段距离)为d，则有d2＝(0.31a)2＋(0.31a)2，则d＝0.31×2a。答案：(1)3d3(2)Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强(或Ti的原子化热比Al大，金属键更强等其他合理答案)(3)①2②de(4)①BD②0.81a0.5c0.31×2a2．氮、氧、硫、磷是与生命活动密切相关的元素。回答下列问题：(1)SO2分子的VSEPR模型名称是________。(2)N、O、P三种元素第一电离能由大到小的顺序是________。(3)气态氢化物氨(NH3)和膦(PH3)的键角较大的是________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)SCN－中C原子的杂化类型为________杂化，1molSCN－中含π键的数目为________NA。(5)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。磷化硼是一种超硬耐磨的涂层材料，其晶胞结构如图所示，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为12，12，0；D为(1,1,1)。则C的原子坐标参数为________。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。P原子与B原子的最近距离为acm，则磷化硼晶胞的边长为________cm。(用含a的代数式表示)解析：(1)SO2分子中S的价层电子对数＝2＋1＝3，故其VSEPR模型为平面三角形。(2)P原子比N、O原子多一个电子层，第一电离能最小，氮元素2p能级处于半充满状态，第一电离能：NO，故第一电离能由大到小的顺序为NOP。(3)由于电负性NP，NH3中成键电子对更靠近中心原子N，成键电子对间排斥力较大，故NH3键角较大。(4)SCN－的中心原子为C，按照价层电子对互斥理论可知，C的孤电子对数为0，成键电子对数为2，即中心原子C采取sp杂化，由SCN－与CO2互为等电子体知，SCN－的电子式为，故1molSCN－中含2molπ键。(5)①根据图示中A、B的原-3-子坐标参数可确定C的原子坐标参数为1，12，12。②P原子与B原子的最近距离为晶胞体对角线长的14，为acm，则晶胞体对角线长为4acm，故磷化硼晶胞的边长为4a3cm＝433acm。答案：(1)平面三角形(2)NOP(3)NH3电负性NP，NH3中成键电子对更靠近中心原子，成键电子对间排斥力较大(4)sp2(5)①1，12，12②433a3.LED灯是一种环保的光源，在相同照明效果下比传统光源节能80%以上。目前市售LED晶片材质基本以砷化镓、磷化铝镓铟(AlGaInP)、氮化铟镓(InGaN)为主，砷化镓的晶胞结构如图。回答下列问题：(1)砷的基态原子的电子排布式是___________。(2)磷和砷是同一族的元素，第一电离能：磷___________砷(填“”“”或“＝”，下同)，它们形成的氢化物的沸点：PH3___________AsH3，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)AsH3是无色、稍有大蒜味的气体。AsH3中砷原子的杂化轨道方式为___________，AsH3的空间结构为___________。(4)砷元素的常见化合价有＋3和＋5，它们对应的含氧酸有H3AsO3和H3AsO4两种，其中H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性强，从物质结构与性质的关系来看，H3AsO4的酸性比H3AsO3的酸性强的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)此晶胞中所含的砷原子的个数为___________，砷化镓的化学式为___________。解析：(1)As位于第四周期ⅤA族，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)同主族从上到下，第一电离能减小，即第一电离能：磷砷；AsH3和PH3都属于分子晶体，两者结构相似，AsH3的相对分子质量比PH3大，范德华力强，AsH3的沸点高于PH3。(3)AsH3中心原子为As，As有3个σ键，孤电子对数为5－3×12＝1，价层电子对数为4，因此As原子杂化类型为sp3；其空间构型为三角锥形。(4)H3AsO4和H3AsO3可表示为(HO)3AsO和(HO)3As，＋5价的砷正电性更高，导致As—O—H中的O的电子向As偏移，在水分子作用下，更容易电离出H＋，酸性强。(5)根据晶胞的结构，As为晶胞的顶点和面心，个数为8×18＋6×12＝4；Ga位于晶胞内部，个数为4，因此砷化镓的化学式为GaAs。-4-答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3(2)AsH3和PH3都属于分子晶体，两者结构相似，AsH3的相对分子质量比PH3大，范德华力强，AsH3的沸点高于PH3(3)sp3三角锥形(4)H3AsO4和H3AsO3可表示为(HO)3AsO和(HO)3As，＋5价的砷正电性更高，导致As—O—H中的O的电子向As偏移，在水分子作用下，更容易电离出H＋，酸性强(5)4GaAs4．《日华子本草》中已有关于雄黄的记载：“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。回答下列问题：(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为________，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为________。(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是________。(3)雄黄(As4S4)的结构如图1所示，S原子的杂化形式为________。(4)SO2分子中的σ键数为________个，分子的空间构型为________。分子中的大π键可用符号表示Πnm，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π66)，则SO2中的大π键应表示为________。SO2分子中S—O键的键角________NO－3中N—O键的键角(填“”“”或“＝”)。(5)砷化镓是优良的半导体材料，密度为(ρg·cm－3)，其晶胞结构如图2所示。Ga和As原子半径分别为r1pm和r2pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则砷化镓晶体的空间利用率为________。解析：(1)砷为33号元素，As位于第四周期第ⅤA族，其价电子即最外层电子。基态砷原子的价电子轨道排布图为，核外电子占据的最高能级是4p，该能级的电子云轮廓图为哑铃形。(2)主族元素第一电离能的变化规律为同主族由上而下依次减小，同周期从左至右呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族元素“反常”。S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是NPS。(3)S、As原子的最外层分别有6个、5个电子，达到8电子稳定结构需分别形成2对、3对共用电子对，故雄黄(As4S4)分子结构中，黑球、白球分别表示硫、砷原子。每个硫原子都有4对价层电子对(2对σ键电子对、2对孤电子对)，S原子都是sp3杂化。(4)SO2分子中，S原子结合2个O原子，有2个σ键。中心原子S的孤电子对数为12×(6-5-－2×2)＝1，σ键电子对数为2，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于含1对孤电子对，故SO2分子为V形。氧原子的价电子排布为2s22p4，有2个未成对电子，两个氧原子各用1个未成对电子(p轨道)与硫形成共用电子对(σ键)，各用1个未成对电子(p轨道)与硫原子未杂化的p轨道形成大π键，表示为Π43。SO2分子中，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，故两个S—O键的键角小于120°；而NO－3中中心原子N上的孤电子对数为12×(5＋1－3×2)＝0，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于不含孤电子对，NO－3为平面三角形，NO－3中N—O键的键角等于120°。(5)1个砷化镓晶胞中，有Ga、As原子各4个，8个原子总体积为V原子＝43π(r1×10－10cm)3×4＋43π(r2×10－10cm)3×4；1个晶胞的体积V晶胞＝mρ＝4NA×145g·mol－1ρg·cm－3；砷化镓晶体的空间利用率为V原子V晶胞×100%＝4π·10－30×NAρr31＋r32435×100%。答案：(1)哑铃形(2)NPS(3)sp3(4)2V形Π43(5)4π·10－30×NAρr31＋r32435×100%5．呋喃()和吡咯()是较常见的杂环化合物，呋喃通过下列反应可转化为吡咯：回答下列问题：(1)呋喃和吡咯所含元素中：电负性最大的是________(填元素符号)，第一电离能最大的元素的基态原子电子排布图是______________________。(2)呋喃分子中