苏教版（2019）高考一轮复习考点规范练32　微粒间作用力和分子结构

考点规范练32　微粒间作用力和分子结构

非选择题

1.(2021湖南永州高三模拟)氮的化合物应用广泛:

(1)配合物A的结构如图所示:

其中配位原子为　　　　(填元素符号),阳离子的空间构型为　　　　　,NCS-中碳原子杂化方式为　　　　　。 

(2)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]为橘黄色单斜结晶,常用作有机合成催化剂,Cr2的结构如图。(NH4)2Cr2O7中N、O、Cr三种元素第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　　(填元素符号),1 mol该物质中含σ键的数目为　　　NA。 

(3)[Zn(IMI)4](ClO4)2是Zn2+的一种配合物,IMI的结构为,IMI的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物常温下为液态而非固态。原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)已知:多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用表示,其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数,如苯分子中大π键表示为。

①下列微粒中存在“离域Π键”的是　　　　　　(填字母)。 

A.CH2CH—CHCH2

B.CCl4

C.H2O

D.SO2

②NaN3中阴离子与CO2互为等电子体,均为直线形结构,中的2个大π键可表示为　　　。 

2.(2020全国Ⅲ改编)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:

(1)H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　的相似。 

(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为　　　键,其电子对由　　　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2 

B3的结构为。 在该反应中,B原子的杂化轨道类型由　　　　变为　　　　。 

(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是　　　　　　　　。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是　　　　　　(写结构简式) ,其熔点比NH3BH3　　　　(填“高” 或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在　　　　　　　　　　　,也称“双氢键”。 

(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度ρ=　　　 g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

3.含卤族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。如:2 mol Sb(CH3)3、2 mol Sb(CH3)2Br和2 mol Sb(CH3)Br2进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物:[Sb2(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6],已知Sb与N同主族。请回答:

(1)中,H、C、Br的电负性由小到大的顺序为　　　　　　　,溴原子的价电子排布式为　　　　　　。 

(2)[Sb2(CH3)5]+的结构式为,Sb原子的杂化轨道类型为　　　　　　。写出一种与C互为等电子体的分子　　　　　。 

(3)X射线衍射测定发现,I3AsF6中存在的几何构型为　　　　。 

(4)一定条件下SbCl3与GaCl3以物质的量之比为1∶1混合得到一种固态离子化合物,其结构组成可能为:

a.[GaC][SbC]或b.[SbC][GaC],该离子化合物最可能的结构组成为　　　　(填“a”或“b”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)固态PCl5结构中存在PC和PC两种离子,其晶胞如图所示。

已知晶胞的边长为a pm,阿伏加德罗常数值用NA表示。则PC和PC之间的最短距离为　　　　 pm,固态PCl5的密度为　　　　　　 g·cm-3。 

4.(2021安徽皖南八校联考)秦兵马俑展现了我国古代科技文化的伟大成就。近年来人们研究发现秦俑彩绘所用的原料的主要成分为BaCuSi2O6,含有微量硫元素等。回答下列问题:

(1)原子轨道是指电子在原子核外空间运动的主要区域。Cu原子核外电子占据能量最高的原子轨道是　　　　　　　　　　,Cu原子核外最外层电子的电子云轮廓图形状为　　　　　　　　　　。 

(2)硫化硅为白色晶体,分子式为SiS2,遇水分解为SiO2及H2S气体,分解反应中所涉及的所有元素的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　(填元素符号);SiS2的结构与CS2类似,则SiS2分子的空间构型为　　　　　　　　。 

(3)一种含Cu、S元素的有机物的结构简式如图1所示,该有机物中存在的作用力类型有　　　　　　(填字母),N原子的杂化方式为　　　　　　　　　　。 

a.极性键　　　　b.离子键

c.非极性键 d.配位键

e.金属键

图1

图2

(4)TiO2与BaCO3一起熔融可制得钛酸钡(BaTiO3),晶胞结构如图2所示(O2-均与Ti4+、Ba2+相接触),已知O2-的半径为x pm,晶胞边长为y pm,则Ti4+、Ba2+的半径分别为　　　　　　pm、　　　　　　pm。 

5.硼及其化合物广泛应用于新材料领域,请回答下列有关问题。

(1)NaBH4是一种重要的储氢载体,其中元素的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　。

(2)硼氮苯被称为无机苯,其结构如图,分子中氮原子的杂化方式是　　。已知硼氮苯分子中所有原子在同一平面,且有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“大π键”,该“大π键”可表示为　　　(用表示,其中n表示参与形成大π键的原子数,m表示形成大π键的电子数)。 

(3)硼酸(H3BO3)为白色片状晶体,有与石墨相似的层状结构,则硼酸晶体中存在的作用力有共价键、　　　　　　　　。 

(4)氮化硼(BN)是一种性能优异、潜力巨大的新型材料,主要结构有立方氮化硼(如图1)和六方氮化硼(如图2),前者类似于金刚石,后者与石墨相似。

①晶胞中的原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。图1中原子坐标参数A为(0,0,0),D为(,0),则E点处原子的坐标参数为　　　　　　。X-射线衍射实验测得立方氮化硼晶胞边长为a pm,则立方氮化硼晶体中N与B的原子半径之和为　　　　　 pm(用含a的式子表示)。 

②已知六方氮化硼同层中B—N距离为145 pm,层与层之间距离为333 pm,则晶体密度的计算式为　　　　　　　　　　 g·cm-3。(已知正六边形面积为a2,a为边长,NA表示阿伏加德罗常数) 

考点规范练32　微粒间作用力和分子结构

1.答案 (1)N　正四面体　sp杂化

(2)N>O>Cr　16

(3)阴、阳离子半径大,电荷小,形成的离子晶体晶格能小,熔点低(或阴、阳离子半径大,电荷小,形成的离子键键能小,熔点低)

(4)①AD　②

解析 (1)根据配合物A的结构图可知,配位原子为N,氮原子提供孤电子对;阳离子为铵根离子,根据价层电子互斥模型,孤电子对数为0,含有4个σ键,采取sp3杂化,可知其空间构型为正四面体;NCS-中碳原子的价电子对数为2,孤电子对数为0,属于sp杂化;(2)N为半充满稳定结构,其第一电离能大于O,N、O为非金属,其第一电离能均大于金属的第一电离能,所以N、O、Cr三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>O>Cr;1个Cr2含有8个σ键,1个铵根离子中含有4个σ键,故1 mol 该物质中含有σ键数目为(4×2+8)NA =16NA;(3)常温下,IMI的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物为液态而非固态,原因为阴、阳离子半径大,电荷小,形成的离子晶体晶格能小,熔点低(或阴、阳离子半径大,电荷小,形成的离子键键能小,熔点低);(4)①CH2CH—CHCH2、SO2分子中各原子可共面,原子之间有相互平行的p轨道,可以形成大π键,水分子中氢原子没有p轨道,不能形成大π键,CCl4是正四面体构型,各原子不共面,不能形成大π键,因此微粒中存在“离域π键”的是AD。②与CO2互为等电子体,均为直线形结构,根据二氧化碳的结构可以判断出中σ键为2个,该离子中两边的氮原子各提供1个电子,中间氮原子提供2个电子形成大π键,所以形成的2个大π键可表示为。

2.答案 (1)B　Si(硅)

(2)配位　N　sp3　sp2

(3)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ+与Hδ-的静电引力

(4)

解析 本题考查了原子半径大小,对角线规则、配位键、电负性、等电子体、物质熔点高低、晶胞密度求算等知识。

(1)氢元素为第一周期元素,原子半径最小,B、N同为第二周期元素,可知原子半径B>N,故原子半径最大的为B。B为第二周期第ⅢA族元素,与其处于对角线上的元素应为第三周期第ⅣA族元素,即硅元素。

(2)NH3BH3分子中,氮原子上有一对孤电子对,而硼原子中有空轨道,两者之间可形成配位键。NH3BH3分子中B原子的价层电子对数为4,B原子的杂化方式为sp3杂化;根据B3的结构可知,B原子价层电子对数为3,B原子的杂化方式为sp2杂化。故反应中B原子的杂化方式由sp3变为sp2。

(3)NH3BH3分子中,根据与N原子相连的H呈正电性,说明电负性:N>H;再根据与B原子相连的H呈负电性,说明电负性:B<H。则电负性的大小顺序为N>H>B。

NH3BH3分子的原子总数为8,价电子总数为14,CH3CH3为其等电子体。CH3CH3的熔点比NH3BH3的熔点低,原因是NH3BH3分子间Hδ+与Hδ-之间存在静电引力,而CH3CH3分子间只存在范德华力。

(4)根据氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16个氨硼烷分子,则每个氨硼烷晶胞内含2个氨硼烷分子,则氨硼烷晶体的密度为ρ== g·cm-3。

3.答案 (1)H<C<Br　4s24p5

(2)sp3杂化　NH3

(3)V形

(4)b　GaCl3分子中,Ga原子周围价层电子对数为3,是电子对的接受体,更容易与Cl-上的孤电子对结合,形成配位键,构成[GaC],因此可能结构应是[SbC][GaC]

(5)

解析 (1)非金属性越强电负性越大,所以H、C、Br的电负性由小到大的顺序为H<C<Br;溴是35号元素,溴原子有4个电子层,最外层有7个电子,价电子排布是4s24p5。

(2)根据结构式,Sb原子形成3个单键,有1对孤电子对,所以Sb原子的杂化轨道类型为sp3;NH3和C含有相同的原子数和价电子数,所以与C互为等电子体的分子是NH3。

(3)中心I原子外层有6个电子,其中两个分别和两端I原子生成共价键,剩余4个电子是两对孤电子对,于是中心I原子有4对价电子对,其中两对成键电子对,两对孤电子对,为sp3杂化,空间构型是V形。

(4)[SbC][GaC]的阳离子中Sb为+3价,符合N族元素的价键规律,阴离子中Ga核外3个电子与3个Cl原子形成共用电子对后,含有1个空的p轨道,可以结合1个氯离子形成8电子稳定结构,所以该离子化合物最可能的结构组成为b。

(5)PC和PC之间的最短距离为晶胞中心到顶点的距离,晶胞边长为a pm,所以PC和PC之间的最短距离为 pm;根据均摊原则,1个晶胞含有1个PC、1个PC,晶胞的化学式是 P2Cl10,晶胞的摩尔质量是417 g·mol-1;1个晶胞的体积是a3×10-30 cm3;晶体密度是 g·cm-3。

4.答案 (1)3d　球形

(2)O>S>H>Si　直线形

(3)acd　sp2、sp3

(4)

解析 (1)Cu核外电子排布式为[Ar]3d104s1,因此原子核外电子占据能量最高的原子轨道是3d,Cu原子核外最外层电子是4s,因此其电子云轮廓图形状为球形;(2)根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,因此分解反应中所涉及的所有元素的电负性由大到小的顺序为O>S>H>Si;CS2的空间构型为直线形,SiS2的结构与CS2类似,因此SiS2分子的空间构型为直线形;(3)根据该有机物结构中存在碳氮极性键,碳碳非极性键,水中氧与铜形成配位键,因此作用力类型有acd,N原子中有碳氮双键的氮原子有3个σ键,没有孤电子对,因此其杂化方式为sp2,另外两个氮原子有3个σ键,1对孤电子对,因此其杂化方式为sp3;(4)根据O2-均与Ti4+、Ba2+相接触,晶胞边长为两个O2-半径和两个Ti4+半径之和,因此Ti4+的半径为 pm,作一条辅助线,,可知面对角线为两个O2-半径和两个Ba2+半径之和,对角线为y pm,则Ba2+的半径为 pm。

5.答案 (1)H>B>Na

(2)sp2　

(3)范德华力、氢键

(4)①()　a　②

解析 (1)元素的非金属性越强,其电负性越大,故NaBH4中元素的电负性由大到小的顺序为H>B>Na。

(2)已知硼氮苯分子中的所有原子在同一平面,且有相互平行的p轨道,则B、N原子均采取sp2杂化,B、N原子均有一个未杂化的p轨道,且这6个未杂化的p轨道互相平行,并垂直于分子所在平面,其中3个N原子的未杂化的p轨道均有一对电子,这6个p电子在3个N原子和3个B原子间运动,形成“大π键”,故该“大π键”可表示为。

(3)硼酸(H3BO3)分子间H、O原子可形成氢键,分子间存在范德华力,则硼酸晶体中存在的作用力有共价键、氢键和范德华力。

(4)①由晶胞结构图可知,E点处原子的坐标参数为();立方氮化硼的晶体结构类似于金刚石,故立方氮化硼晶体中N与B的原子半径之和为a pm;

②以由12个原子构成的六棱柱为分析对象,其中N、B原子个数均为6×=1,小六棱柱的底面为正六边形,底面面积为×(145×10-10)2 cm2,故晶体密度的计算式为= g·cm-3。