2020版高考化学大一轮复习课时规范练《40物质的聚集状态与物质性质》鲁科版(含解析)

考点规范练40　物质的聚集状态与物质性质

非选择题(共7小题,共100分)

1.(2019黑龙江哈尔滨第六中学高三阶段性考试)(14分)硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)均属于硼族元素(第ⅢA族),它们的化合物或单质都有重要用途。回答下列问题:

(1)写出基态镓原子的电子排布式　　　　　　　　。 

(2)已知:无水氯化铝在178 ℃升华,它的蒸气是缔合的双分于(Al2Cl6),更高温度下Al2Cl6则离解生成AlCl3单分子。

①固体氯化铝的晶体类型是　　　　　　　; 

②写出Al2Cl6分子的结构式　　　　　　　; 

③单分子AlCl3的立体构型是　　　　　,缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型是　　　。 

(3)晶体硼的结构单元是正二十面体,每个单元中有12个硼原子(如图),若其中有两个原子为10B,其余为11B,则该结构单元有　　　　　　种不同的结构类型。 

(4)金属铝属立方晶系,其晶胞边长为405 pm,密度是2.70 g·cm-3,计算确定其晶胞的类型(简单、体心或面心立方):　　　　　　　　;晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的,列式计算铝的原子半径r(Al)=　　　　　　　 pm。 

2.(2018山东烟台高三诊断性测试)(14分)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题:

(1)写出As的基态原子的电子排布式　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)N、P、As为同一主族元素,其电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　,它们的氢化物沸点最高的是　　　　。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与S互为等电子体,则该阴离子的化学式是　　　　　　　　。 

(3)Fe3+、Co3+与、CN-等可形成络合离子。

①K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+,配体CN-中碳原子杂化轨道类型为　　　　　　　　　　　。 

②[Co(N3)(NH3)5]SO4中Co的配位数为　　　　　　　　,其配离子中含有的化学键类型为　　　　(填“离子键”“共价键”或“配位键”),C、N、O的第一电离能最大的为　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为　　　　　　　。已知砷化镓晶胞边长为a pm,其密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值为　　　　　　　　　　　　(列出计算式即可)。 

3.(2019安徽合肥高三调研)(14分)磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:

(1)基态磷原子电子排布式为　　　　　;基态As原子中未成对电子数为　　　　　　　。 

(2)PH3分子空间构型为　　　　;As中As原子的杂化方式为　　　　　　　　。 

(3)AsH3与NH3在水中溶解度较大的是　　　　　　,其原因是　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图Ⅰ所示,该分子中存在的化学键为　　　　　　(填选项字母)。 

a.σ键 b.π键

c.离子键 d.配位键

(5)砷化铟的晶胞结构如图Ⅱ所示,砷化铟晶体的化学式为　　　　　　;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为　　　　　　　　　　　(用含a、NA的代数式表示)。 

4.(15分)黑火药是我国古代的四大发明之一,距今已有1 000多年的历史,其成分是木炭(C)、硫粉(S)和硝酸钾(KNO3)。回答下列有关问题:

(1)黑火药爆炸生成无毒的气体和K2S,该反应的化学方程式为　。 

(2)Se与S同主族,则Se原子的核外电子排布式为[Ar]　　　　　　,有　　　　对成对电子。 

(3)C、N、O、K的电负性由大到小的顺序是　　　　　　　　　。 

(4)黑火药爆炸除生成K2S外,还生成少量K2S2,其结构类似于Na2O2。则K2S2中含有的化学键类型为　　　　　　　　　　　。 

(5)K2S遇酸生成H2S,H2S分子中,S原子的杂化轨道类型是　　　　　　;KNO3可电离出N,N的空间构型是　　　　　　　　　　　。 

(6)K2S的晶胞结构如图所示。其中K+的配位数为　　　　,若K2S晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞中距离最近的两个S2-核间距为　　　　　　　　　　　 cm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 

5.(2018河北五校联盟高三联考)(14分)已知:周期表中前四周期的六种元素A、B、C、D、E、F核电荷数依次增大,其中A原子核外有三个未成对电子;化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子;C元素是地壳中含量最高的金属元素;D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的;F2+核外各层电子均充满。请根据以上信息,回答下列问题:

(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为　　　　。(用元素符号表示) 

(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点高,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)E的最高价氧化物分子的空间构型是　　　　　,是　　　　　　分子(填“极性”“非极性”)。 

(4)F原子的核外电子排布式是　　　　　　　。 

(5)E、F形成某种化合物有如图所示两种晶体结构(深色球表示F原子),其化学式为　　　　　　　。(a)中E原子的配位数为　　　　　　。若在(b)的结构中取出一个平行六面体作为晶胞,则平均一个晶胞中含有　　　　　　个F原子。结构(a)与(b)中晶胞的原子空间利用率相比,(a)　　　　　　(b)(填“>”“<”或“=”)。 

6.(2019湖北省部分重点中学高三起点考试)(15分)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,1 mol SCN-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(,0);D为(1,1,1)。则C原子的坐标参数为　。 

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a cm,则磷化硼晶胞的边长为　　　　　　 cm(用含a的代数式表示)。 

7.(2018山西临汾模拟)(14分)B、C、N是几种常见的非金属元素,其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。

图1

图2

六方相氮化硼

图3

(1)基态硼原子的电子排布式为　　　　　　　;C、N元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　。 

(2)BF3与一定量的水可形成如图1的晶体R。

①晶体R中各种微粒间的作用力涉及　　　　　　(填字母); 

a.离子键 b.共价键

c.配位键 d.金属键

②R中阴离子的空间构型为　　　　　　　。 

(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图2),乙二胺分子中氮原子的杂化类型为　　　　　　　;乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于铵,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,其结构与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;它的晶体结构如图3所示,六方相氮化硼质地软的原因是　　　　　　。 

课时规范练40　物质的聚集状态与物质性质

1.答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1

(2)①分子晶体

②或

③平面三角形　sp3杂化

(3)3　(4)面心立方晶胞　或143

解析 (1)镓是31号元素,其原子核外有31个电子,根据构造原理知其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)①分子晶体的熔、沸点较低,氯化铝的熔、沸点较低,所以为分子晶体;②铝原子和氯原子之间形成共价键,还形成一个配位键,其结构为或;③氯化铝中每个铝原子含有3个共价键,且不含孤电子对,为平面三角形结构,缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型为sp3。(3)两个10B相邻、相间、相对,所以共有3种不同结构类型。(4)每个晶胞中含有铝原子个数=×NA=×6.02×1023 mol-1=4,该晶胞的每个顶点上和每个面上都含有一个Al原子,为面心立方晶胞;面心立方晶胞中,每个面的对角线上三个原子紧挨着,所以每个铝原子半径==143 pm。

2.答案 (1)[Ar]3d104s24p3

(2)N>P>As　NH3　N

(3)①sp　②6　共价键、配位键　N　氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子

(4)正四面体　

解析 (1)As的原子序数为33,由构造原理可知电子排布为[Ar]3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素,其原子序数逐渐减小,则其电负性逐渐增大,即N>P>As;它们的氢化物中NH3中存在氢键,沸点最高;原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,阴离子与S互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构,则该离子是N。(3)①CN-中C原子价层电子对个数=1+×(4+1-1×3)=2,所以采取sp杂化;②C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但氮原子2p轨道上的电子为半充满,相对稳定,更不易失去电子,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C。(4)Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As在四个顶点形成的正四面体结构;由题图可知一个晶胞占有4个Ga原子和4个As原子,若晶胞的边长为a pm,则晶胞体积为(a×10-10)3 cm3,晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞质量为(a×10-10)3 cm3×ρ g·cm-3=ρa3×10-30 g,则ρa3×10-30 g×NA mol-1=4×145 g·mol-1,则NA=。

3.答案 (1)1s22s22p63s23p3　3　(2)三角锥形　sp3

(3)NH3　NH3与水分子之间易形成氢键

(4)abd　(5)InAs　 g·cm-3

解析 (1)P的原子序数为15,原子核外有15个电子,P的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3;As元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,未成对电子数为3。(2)中心原子磷原子形成了3个σ键,另外还有1对未成键价电子对,其价层电子对的总数是4,需要形成4个杂化轨道,采用sp3杂化,分子的空间构型为三角锥形;As中心原子的价层电子对数为=4,所以As原子的杂化方式为sp3杂化。(3)因为NH3与水分子之间易形成氢键,故AsH3与NH3在水中溶解度较大的是NH3。(4)根据酞菁铟的结构简式可知,该分子中存在的化学键为σ键、π键和配位键。(5)由砷化铟的晶胞结构根据均摊法可得,每个晶胞含有8×+6×=4个In原子,4个As原子,砷化铟晶体的化学式为InAs;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为ρ= g·cm-3= g·cm-3。

4.答案 (1)2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑

(2)3d104s24p4　16　(3)O>N>C>K

(4)离子键、共价键　(5)sp3　平面三角形

(6)4　

解析 (1)黑火药爆炸生成无毒气体,此气体为N2和CO2,反应的化学方程式为S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑;(2)Se元素位于第四周期第ⅥA族,核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4,其轨道表示式为

,因此Se共有16对成对电子;(3)电负性越大,非金属性越强,同周期从左向右,主族元素电负性依次增大,即电负性大小:O>N>C>K;(4)过氧化钠的电子式为Na+]2-Na+,K2S2的电子式与Na2O2的相似,则K2S2含有的化学键是离子键、共价键(非极性共价键);(5)H2S中S形成2个σ键,孤电子对数为2,价层电子对数为4,即S原子杂化类型为sp3;N中N形成3个σ键,孤电子对数(5+1-3×2)×=0,N空间构型为平面三角形;(6)根据晶胞的结构,K+的配位数为4,S2-位于顶点和面心,晶胞中S2-个数为8×+6×=4,晶胞的质量为 g,晶胞的体积为a3 cm3,根据密度的定义,ρ= g·cm-3,距离最近的两个S2-距离是面对角线的一半,即为 cm。

5.答案 (1)Na<Al<Si<N

(2)NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体

(3)平面正三角形　非极性

(4)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)

(5)ZnS　4　2　=

解析 C元素是地壳中含量最高的金属元素,即C为Al,D单质的熔点在同周期元素形成的单质中最高,推出D为Si,F2+核外各层电子均充满,推出F为Zn,化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子,即E为S,B为Na,A原子核外有三个未成对电子,即A为N。(1)金属性越强,第一电离能越小,非金属性越强,第一电离能越大,Na的金属性强于Al,N的非金属性强于Si,因此第一电离能由小到大的顺序是Na<Al<Si<N;(2)B的氯化物是NaCl,属于离子晶体,D的氯化物是SiCl4,属于分子晶体,一般情况下,离子晶体的熔、沸点高于分子晶体;(3)E的最高价氧化物是SO3,有3个σ键,孤电子对数为×(6-3×2)=0,价层电子对数为3,空间构型为平面正三角形,属于非极性分子;(4)F为Zn,位于第四周期ⅡB族,即核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2);(5)根据(a)S位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,Zn位于体内,有4个,化学式为ZnS,根据(a)离S最近的Zn有4个,则S的配位数为4,在(b)的结构中取出一个平行六面体,结构是(空心球表示Zn原子),含有锌原子的个数为4×+1=2,(a)图中S2-之间形成面心立方最密堆积,(b)图中S2-形成六方最密堆积,这两种堆积方式的原子空间利用率相等。

6.答案 (1)平面三角形　(2)N>O>P

(3)NH3　电负性N>P,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,故键角较大

(4)sp　2　(5)①(1,)　②a

解析 (1)SO2分子的中心原子价层电子对数为:2+=3,所以SO2分子的VSEPR模型名称是平面三角形。(2)一般情况下,元素的非金属性越强,第一电离能越大,非金属性O>P,则第一电离能O>P,同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但氮原子的最外层p能级上是半充满的稳定结构,则第一电离能N>O,所以N、O、P三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>O>P。(3)电负性N>P,中心原子的电负性越大,成键的共用电子对离中心原子越近,成键的电子对之间的距离越小,成键电子对之间的排斥力越大,导致键角变大,所以PH3的键角小于NH3的键角。(4)SCN-与CO2互为等电子体,CO2的中心碳原子价层电子对数为:2+=2,碳原子的杂化类型为sp,CO2的结构式为OCO,1 mol CO2中含有2 mol π键,根据等电子体原理,SCN-中C原子的杂化类型为sp,1 mol SCN-中含π键的数目为2NA。(5)①原子坐标参数A为(0,0,0);B为(,0);D为(1,1,1),由晶胞结构示意图可知,C原子位于晶胞的面心,C原子在x上为1,在y、z上均为,则C原子的坐标参数为(1,);②由晶胞结构示意图可知,晶胞的体对角线是4a cm,所以磷化硼晶胞的边长为 cm=a cm。

7.答案 (1)1s22s22p1　N>C　(2)①abc　②四面体

(3)sp3杂化　乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键

(4)层与层之间通过范德华力结合在一起,作用力小,导致其质地软

解析 (1)硼原子核外有5个电子,基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1,C、N两种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C。

(2)晶体R中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键;阴离子中中心原子B原子含有4个σ键且不含孤电子对,所以B原子采用sp3杂化方式,为四面体构型。

(3)乙二胺中N原子形成3个σ键,含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3杂化;乙二胺分子之间可以形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键,故乙二胺的沸点较高。

(4)六方相氮化硼中,每一个B原子与3个N原子相连,每1个N原子与3个B原子相连,形成平面三角形,向空间发展成层状结构。六方相氮化硼不含π键,只含σ键,层与层之间通过范德华力结合在一起,作用力小,导致其质地软。