[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）Fe2+、Fe3+与O22—、CN—、F—、有机...

[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）Fe2+、Fe3+与O22—、CN—、F—、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。

（1）N、O、F三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　 。

（2）基态Fe3+核外M能层的电子排布式为 　　　　　　　 。

（3）铁有δ、γ、α三种同素异形体（如下图），则γ晶胞原子堆积名称为_____________。假设各种晶型的铁单质都是由半径为r的铁原子堆积而成，则晶胞δ与晶胞α的密度比为_______________（列式并化简）。

（4）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图1所示。此物质中碳原子的杂化方式有 　　　　　　 　 。

（5）配合物K3[Fe(CN）6]可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的电子式为 　　　　　 。已知(CN）2是直线形分子，并具有对称性，则(CN）2中π键和σ键的个数比为　　　　　 。

（6）F—不仅可与Fe3+形成[FeF6]3—，还可以与Mg2+、K+形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，结构如图2所示。该晶体的化学式为 　　　　　 。在该晶体中与一个F—距离最近且相等的F—的个数为　　　　　　　 。

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【化学—选修3：物质结构与性质】

硼、碳、氮、氟、硫、铁等元素的化合物广泛存在于自然界，回答下列问题：

（1）基态铁原子的外围电子排布式为___________；Fe3+比Fe2+稳定的原因是___________。

（2）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有___________种。

（3）NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，NF3分子的空间构型为___________；在NF3中，N原子的杂化轨道类型为___________。

（4）与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为___________，层间作用力为___________。

（5）S和Fe形成的某化合物，其晶胞如图所示，则该物质的化学式为___________。假设该晶胞的密度为ρ g/cm3，用NA表示阿伏加德罗常数，则该晶胞中距离最近的S原子之间的距离为（列出计算式即可）___________cm。

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【化学—选修3：物质结构与性质】铜是重要的过渡元素，其单质及化合物具有广泛用途。回答下列问题：

（1）铜元素基态原子的价电子排布式________。

（2）铜能形成多种配合物，如Cu2＋与乙二胺（H2N-CH2-CH2-NH2）可形成如图所示配离子。

①Cu2＋与乙二胺所形成的配离子中含有的化学键是________。

a．配位键　　　 b．离子键　　　 c． 键　　　 d． 键

②乙二胺分子中氮原子的杂化轨道类型为________，C、N、H三种元素的电负性由大到小顺序是________。

③乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，乙二胺的沸点比三甲胺高很多，原因是________。

（3）Cu2+在水溶液中以[Cu(H2O)4]2+形式存在，向含Cu2+的溶液中加入足量氨水，可生成更稳定的[Cu(NH3)4]2+，其原因是________。

（4）Cu和S形成某种晶体的晶胞如图所示。

①该晶体的化学式为________。

②该晶胞原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(1，0，0)。则C原子的坐标参数为________。

③已知该晶体的密度为d g·cm－3，Cu2+和S2－的半径分别为a pm和b pm，阿伏加德罗常数值为NA。列式表示该晶体中原子的空间利用率________。

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Fe2＋、Fe3＋与O22－、CN－、F－有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。

(1)C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序是___________________________。

(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_____________________________。

(3)乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图1所示。

此物质中碳原子的杂化方式是______________________。

(4)配合物K3Fe(CN)6可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学式为________。已知(CN)2是直线型分子，并具有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为_____________。

(5)F－不仅可与Fe3＋形成[FeF6]3－，还可以与Mg2＋、K＋形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，结构如图2所示。

该晶体的化学式为___________________________________。

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（10分）【选修3：物质结构与性质】

Ⅰ．Fe3＋可以与SCN－、CN－、F－、有机分子等形成很多的配合物。请回答下列问题：

（1）基态Fe3＋的价电子排布式可表示为　　　　　　 。

（2）金属配合物Fe（CO）n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=　　　　 。

Ⅱ．已知氮化铝的晶胞结构如图所示。请回答下列问题：

（3）NH3空间构型为　　　　 ；

（4）若氮化铝可由（CH3）3Al和NH3在一定条件下反应制得，则反应的方程式为　　　　　　 　 。

（5）若Al与N 原子最近的距离为a cm，则该晶体的密度为　　　 g/cm。（阿伏加德罗常数用NA表示）

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Fe3＋与CN－、F－、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。

（1）Fe3＋基态核外电子排布式为________。

（2）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图甲所示。此物质中碳原子的杂化方式是__________。

（3）C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序是___________________________。

（4）配合物K3Fe(CN)6可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学式为________________。已知(CN)2是直线形分子，并具有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为__________________。

（5）F－不仅可与Fe3＋形成3－，还可以与Mg2＋、K＋形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，其结构如图乙所示，则该晶体的化学式为__________________________。

【答案】　 1s22s22p63s23p63d5(或3d5)　 sp3、sp2　 N>O>C　 CO(或N2)　 4∶3　 KMgF3

【解析】（1）Fe的原子序数为26，Fe3＋的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5(或3d5)。

（2）根据图中乙酰基二茂铁的结构可知，碳原子的杂化方式有两种。其中形成碳氧双键的碳原子和五元环上的碳原子杂化方式是sp2杂化，而-CH3上的碳原子杂化方式是sp3杂化。

（3）根据元素周期律，可知同周期元素原子第一电离能随着原子序数的增加逐渐增大，由于原子轨道上电子处于全满、半满和全空时较稳定，所以第ⅡA、ⅢA族以及第ⅤA、ⅥA主族存在反常，即同周期元素第ⅡA族的第一电离能大于第ⅢA族的第一电离能，第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族的第一电离能，因此、、原子的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C。

（4）配合物K3Fe(CN)6的配体是CN-，有14个电子，因此与其互为等电子体的分子有两种：CO或N2；(CN)2是直线型分子且具有对称性，可以判断碳氮之间形成三键，碳碳之间为单键连接，其结构式为N≡C-C≡N，因此键有4个，键有3个，个数比为。

（5）由晶胞结构图可知：K+位于体心，F-位于棱上，Mg2+位于顶点，因此每个晶胞中有1个K+、1/4×12=3个F-，1/8×8=1个Mg2+，则该晶体的化学式为KMgF3。

【题型】综合题
【结束】
12

某树脂的合成线路如下：

（1）B中含有的官能团的名称是________________________。　　

（2）反应①、③的有机反应类型分别是________________、____________________。

（3）检验CH3CH2CH2Br中的溴原子时，所加试剂的顺序依次是_______________。

（4）下列说法正确的是__________（填字母编号）。

a．1 mol E与足量的银氨溶液反应能生成2mol Ag　　

b．可以用NaHCO3鉴别E和F　　　

c．B分子存在顺反异构

（5）写出反应⑤的化学方程式______________________________________________。

（6）的同分异构体中同时符合下列条件的芳香族化合物共有______种，其中苯环上一氯代物有两种的结构简式为_______________________。

a．能发生消去反应　　　　　　　 b．能与过量浓溴水反应生成白色沉淀

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【化学——选修3：物质结构与性质】钴（Co）是人体必需的微量元素。含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用。

请回答下列问题：

（1）Co基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　 ；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学疗法中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用。其结构如图所示，中心离子为钴离子。

①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为　　　　 　　　　 ；（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为　　　　　　　　　 ；

②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

CoCl2可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶。简述硅胶中添加CoCl2的作用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（4）用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，写出该反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（5）Co的一种氧化物的晶胞如右图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_________个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成是　　　　　 。

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【化学—选修3：物质结构与性质】

铁、铝、铜都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。请回答以下问题：

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①铜元素位于周期表_________区；Cu+的基态价电子排布图_________；NH4CuSO3中N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________（元素符号表示）。

②SO42-中心原子的杂化方式为_________，SO32-的价层电子互斥模型为_________。

（2）请写出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式_________。

（3）某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。

①下列说法正确的是_________。

a．因NH3和H2O都为极性分子，且它们还存在分子内氢键，所以氨气极易溶于水

b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角

c．Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键

d．Cu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素

②请解释加入乙醇后析出晶体的原因_________。

（4）下图所示为金属铜的一个晶胞，此晶胞立方体的边长为a pm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm3，则晶胞中铜原子的配位数为_________，用含有a、ρ的代数式表示的阿伏加德罗常数为：_________ mol-1。

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【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）金属钛（Ti）被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛（Ti3N4）为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2（如图1）。

上图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

请回答下列问题：

（1）Ti的基态原子外围电子排布式为________________；

（2）M是_________（填元素符号），该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为___________；

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________；

（4）有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为_____________g·cm－3（NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式）。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有___________个；

（5）科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下：

KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________________。

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【化学--选修3物质结构与性质】（15分）

铜、铁都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。

请回答以下问题：

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①Cu2+的价电子排布图　　　　　　　　　　　 ; NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为_______________________(填元素符号)。

②的空间构型为_____________，离子中心原子的杂化方式为　　　　　　　 。

（2）请写出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式：　　　　　　　　 。

（3）某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。

①下列说法正确的是　　　　　　

a．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键

b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角

c．Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键

d．Cu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素

②请解释加入乙醇后析出晶体的原因　　　　　　　　　　　　　　 ．

（4）Cu晶体的堆积方式如图所示，设Cu原子半径为r,

晶体中Cu原子的配位数为_______，晶体的空间利用率

为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （ ,列式并计算结果）。

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