第五章 微题型54 物质的结构与性质综合大题.docx

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1、微题型54物质的结构与性质综合大题1.推广磷酸亚铁锂电池的新能源汽车对减少二氧化碳排放和大气污染具有重要意义。工业上用FeCI3、NH4H2PO41iC1及苯胺(NH2)为原料制磷酸亚铁锂材料。回答下列问题：(1)基态铁原子核外电子运动状态有种；基态Fe?+较基态Fe?+稳定的原因是O(2)在NH4H2PO4中的N、P、0三种元素的电负性由大到小的顺序是；NH；的空间结构为;HzPOi中P原子的杂化轨道类型为o(3)苯胺水溶性大于苯的主要原因是(4)构想某锂电池的负极材料晶体是锂原子嵌入石墨烯层间，晶体结构如图。石墨的硬度小、熔、沸点高的原因分别是O如图晶体的化学式为:该晶体中最近的两个碳原子

2、核间距离为142pm,石墨烯层间距离为335pm,则该晶体的密度为gem3用NA表示阿伏加德罗常数的值，列式即可)。答案(1)26基态Fe3+价层电子排布式为3d5,3d能级处于半充满较稳定状态(2)ONP正四面体形sp3(3)苯胺与水能形成分子间氢键而苯不能(4)石墨晶体为层状结构，层间作用力为范德华力，硬度小，层内碳原子间以共价键结合，熔、沸点高1iC67+12X63/Va(3142)2-335IO-30解析(1)铁是26号原子，核外有26个电子，则基态铁原子核外电子运动状态有26种。(2)同一周期从左往右元素的电负性依次增强，同一主族从上往下元素的电负性依次减,弱，故在NH4H2PO4中

3、的N、P、O三种元素的电负性由大到小的顺序是ONP:NH；的中心原子N原子的价层电子对数为4+/5-1-4X1)=4,则其空间结构为正四面体；已知Poi一中中心原子P原子的价层包子对数为4+(5+34X2)=4,则P的杂化方式为sp3,H2POI与Por的杂化方式相同，则HzPO4中P原子的杂化轨道类型为sp(4)由题干晶胞图可知，1i位于8个顶角，C有8个位于侧面上，2个位于体内，故一个晶胞含有的1i原子个数为8义!=1,C原子个数为8x+2=6,则晶体的化学式为1iC6；该晶oZ体中最近的两个碳原子核间距离为142pm,则底边边长为3X142pm,石墨炸层间距离为335pm,又底边为平行四

4、边形，顶角为60。，晶胞质量为7+x.g,晶胞体积为坐(3X142)2X335XIO-30cm3,结合密度公式p=%7+12X6NA(3X142)2335103gcm-3o2.Tio2N力、CU(In-G纵Se?)是常见的光学活性物质。请回答下列问题：(1)基态Ti原子的电子所占据的最高能层符号为,N、0、CU的电负性由大到小的顺序是O利用Ti2纳米管的光电实验可制备TNT(2,4,6三硝基甲苯)，其结构如图，N原子的杂化类型为。TNT常温下是固体，而甲苯是液体，原因是(3)GaQ3xNH3(x=3,4,5,6)是一系列化合物，向含1mo1GaC13xNH3的溶液中加入足量AgNo3溶液，有难

5、溶于硝酸的白色沉淀生成；过滤后，充分加热滤液，有4mo1氨气逸出，且又有上述沉淀生成，两次沉淀的物质的量之比为1:2。NH3的VSEPR模型为oGaCbXNH3含有的化学键类型有(填字母)。A.极性共价键B.离子键C.配位键D.金属键E.氢键能准确表示GaChxNH3结构的化学式为o(4)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2-,表示如图。氧空穴*TiOON立方晶系Ti2晶胞参数如图甲所示，其晶体的密度为I图乙Ti2-aNb晶体中a=0答案(I)NONCu(2)sp2TNT和甲苯均为分子晶体，TNT比甲苯的相对分子质量大，范德华力更大，熔点更32032X027高(3)四面体形ABCGa(NN)Q1

6、1C1(4),./exV3o(或NAa2。)既解析(1)基态Ti原子核外电子排布式为Ar3d24s2,占据的最高能级符号为N,非金属性：ONCu,因此电负性：ONCu0(2)该分子中，N原子的价层电子对数为3,因此N原513子的杂化方式为Sp2O(3)N出的中心原子的价层电子对数为-2-+3=4,因此其VSEPR模型为四面体形。GaC13xNH3中GaA和C形成离子键，NE分子中N和H形成极性共价键，Ga和N之间有配位键。ImOI该溶液中加入足量AgNo3溶液，有沉淀生成，说明有氯离子；过滤后，充分加热滤液，使配位键断裂，产生NE和C，有4mo1氯气逸出，Cr与Ag+生成沉淀，两次沉淀的物质的

7、量之比为1：2,则形成配位键的C与没有形成配位键的Cr的个数之比为2：I,Ga3+配位数为6,则该溶液中溶质的化学式为Ga(NH3)4C2C1(4)根据TiO2晶胞结构，Ti原子8个在顶角、4个在面心、1个在体内，1个晶胞中含有Ti的个数为8+4+1=4,O原子8个在棱上、8个在面上、2个在体内，1个晶胞中含有O的个数为8义1+8乂+2=8,则1mo1晶胞的质量为(48X4+16X8)g=320g,1mo1晶胞的体积为NAxa2。Xio-30Cm3,所以密度=常一gcm3o由晶胞结构示意图可知，Tio2-,Nb晶胞中N原子数为1X=3,O原子数为7T+7x+2525I71=亍，Ti原子数为4,

8、故2=才X不解得=而。3.稀土有“工业维生素”的美称，如今己成为极其重要的战略资源。回答下列问题：(1)基态铳(Se)原子核外电子排布式为,M能层中能量不同的电子有种。(2)铜的混合配体离子Nb(H2O)6Cbr中，配体是(填微粒符号)。(3)Sm(铁)的单质与12二碘乙烷可发生如下反应：Sm+CH2I-CH2I-CH2=CH2t+Smb，CH2I-CH2I中碳原子杂化轨道类型为,1mo1CH2=CH2中含有的键数目为o常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是(4)化合物中，稀土元素最常见的化合价是+3,但也有少数的稀土元素可以显+4价。下面四种稀土元素的电离能(单位：kJmo1

9、|)数据如下表，判断最有可能显+4价的稀土元素是(填元素符号)。元素/1h/3/4Sc(M)633123523897019Y(钺)6161181198059631a(ftJ)538106718504819Ce(1i)527104719493547(5)Pro2(二氧化错)的晶体结构与CaF?相似，则PrO2的晶胞中Pr原子的配位数为。0原子与Pr原子配位数不同，影响这一结果的是离子晶体的(填“几何”“电荷”或“键性”)因素。(6)掺杂稀土的硼化镁在39K时有超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列。图1是该晶体微观结构中取出的部分原子沿Z轴方向磷化硼(

10、BP)是一种有价值的超硬耐磨涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。磷化硼晶胞如图2所示。当晶胞晶格参数为478Pm时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为cm。答案(I)IS22s22p63s23p63d4s2(或Ar3d4s2)3(2)Hz0和CI(3)sp35Na1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，故而沸点相对较高(4)Ce(5)8电荷(6)MgB2(7汽与1解析(1)铳(SC)是21号元素，核外电子排布式为Is22s22p63s23p63d%s2或Ar3d4s2,M层有S轨道、P轨道、d轨道三种不同能量的电子。(2)铜的混合配体离子Nb(H2O)6C12+中

11、，中心离子是Nd3+,提供空轨道，水分子和氯离子提供孤电子对，所以配体是HzO和C1，(3)CH21-CHzI中C原子连接了四个单键，即sp3杂化，Imo1CH2=CH2中含有的G键数目为5必；常温下1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，是由于1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，故而沸点相对较高。(4)第四电离能与第一电离能、第二电离能、第三电离能相差越小，第四个电子越容易失去，+4价的可能性越大，在上述表中Ce的心、“、A和A最接近，所以应为Ce元素。(5)PrO2(二氧化错)的晶体结构与CaF?相似，则其晶胞中Pr原子呈面心立方堆积，分别位于面心和顶点，晶胞中Pr原子数目为

12、8x!+6x=4,而Pr原子与O原子数目之比为1：2,oZ则晶胞中O原子数目为4X2=8,以晶胞顶点的Pr原子为例，与之距离最近的氧原子位于立方体的体对角线上，每个顶点为8个晶胞共用，所以Pr的配位数为8;影响离子晶体的配位数的因素有几何因素和电荷因素等，O原子与Pr原子配位数不同，是因为O?-和pd+所带电荷数不同，从而影响了配位数的不同。(6)每个白球周围有6个黑球，每个白球被6个小黑球所共用，同理每个小黑球被3个白球所共用，所以白球与黑球的原子个数比为1：2,硼化镁的化学式为MgB2。(7)由晶胞结构可知，P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，B和P原子之间的距离为体对角线的，立方体的每条边长为478pm,则晶胞体对角线长为巾X478pm,则P原子与B原子间最近距离为小X478PmX；=&pm,即5o-0