高中化学选修三习题附答案

答案1同素异形体4低金刚石是原子晶体而足球烯为解析本题考查同素异形体核外电石墨足球烯和碳纳米管都是碳的单质碳是6号元素根据构造原理可知碳的期律可知同一周期元素第一电离能逐渐试卷第4页总4页轨道数目为4采用sp3杂化羧基中c原子形成3个键气中n与h形成共价键cunh33co与ac之间是离中一共含有2个x由化学式xy2可知该晶胞中含有4实际为2个y原子则56号y原子均在晶胞内部
【解析】本题考查了物质结构与性质。(1)①Cu元素为29号元素，原子核外由29个电子，故基态Cu+离子的价电子排布式为3d10。
②氨水溶液中含有N、O、H三种元素，N原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，O与H比较，O原子核电荷数大，非金属性强，难失电子，故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H。
http://www.wln100_.com未来脑教学云平台$!$③甲基中C原子形成4个单键，杂化轨道数目为4，采用sp3杂化，羧基中C原子形成3个σ键，杂化轨道数为3，采用sp2 杂化。
①请写出基态Cu+离子的价电子排布式_________________。
②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为_______________，理由是_________；其中NH3应为_________(填“极性”或“非极性”)分子。
③醋酸分子(CH3COOH)中的两个碳原子的杂化方式分别是_________________。
【备注】无
3．[化学—选修3：物质结构与性质]
在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能氢形成氢化物。
_未来脑教*学云平台$(1)氨气属于共价型氢化物，工业常用氨气和醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2]Ac的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根CH3COO-简写为Ac-)。反应方程式为：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac
(4)将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为_________________________________。
(5)W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为________(填化学式)。Na+的配位数为________，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。已知该晶胞的密度为ρ g ·cm3 ，阿伏加德罗常数为NA ，则两个最近的W离子间距离为nm。(用含ρ、NA的计算式表示)
【备注】无
2．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：
(1)R核外电子排布式为__________________。
【备注】无
4．如图分别是金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。
(1)四种物质互称为__________。写出碳原子的基态电子排布图____________________。
(2)试比较：第一电离能I1(C)、I1(N)、I1(O)由大到小的顺序为____________________。
(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apm，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。
②XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高。
③一个晶胞中含有2个XY2 ，XY2http*://未?来脑教学云平台@?的摩尔质量为Mg/mol，则晶胞的质量为g，若该晶胞的边长为anm，则晶胞的体积为=a3 ×10-21cm3，晶胞的密度为ρg/cm3 ，则=a3×10-21，解得NA=。
【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。(1)Ti位于第四周期，第IVB族，外围电子排布为3d24s2，故答案为3d24s2；(2)金属M的第三电离能远远大于第二电离能，所以M应为短周期第IIA族元素，又因M可把Ti置换出来，所以M应为Mg，其晶体堆积模型为六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg，12；(3)化合物甲的分子中采取Sp2杂化的碳原子由苯环上的6个碳原子和羧基中的一个，共7个，根据化合物乙的结构可知Sp3杂化的原子有羟基中的氧，氨基中的氮，碳链上的三个碳，C、N、O都位于第二周期，原子序数递增，电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：O>N>C，故答案为：7，O>N>C；(4)由晶胞结构可知，N原子位于立方体晶胞的8个顶点，6个面心，而Ti原子位于立方体晶胞的12个棱中点和1个体心，根据均摊法可算出该晶胞中N原子个数为8× +6×=4，该晶胞中Ti原子数为：12×+1=4，晶胞质量为m=×4+×4=，晶胞中N、Ti之间的最近距离为立方体边长的一半，所以立方体边长为2apm，则晶胞的体积Vhttp://www.(未来脑教学云平台|+_=(2a×10-10)3cm3，所以晶体的密度ρ==；以顶点的N原子为例，顶点的N原子离面心上的N原子距离最近，则与顶点N原子同层上的有4个晶胞中的4个面心上的N原子，同样上层4个，下层4个，共12个，故答案为 ，12；(5)由表中数据可知，离子晶体所带电荷越大，晶格能也越大，KCl中，离子都带1个单位的电荷，CaO中离子都带2个单位的电荷，TiN中离子都带3个单位的电荷，所以晶格能TiN>CaO>KCl，而晶格能越大，离子晶体熔点越高，所以三种离子晶体熔点由高到低的顺序为：TiN>CaO>KCl，故答案为：TiN>CaO>KCl。
(5)金刚石晶胞结构如下图所示，若金刚石的密度为ρg·cm-3，试计算碳原子的半径为__________pm(用含ρ式子表示，不必化简)。
【答案】(1)同素异形体 (2)I1(N)>I1(O)>I1(C)(3)ABE sp2
(4)低金刚石是原子晶体，而足球烯为分子晶体(5)
【解析】本题考查同素异形体、核外电子排布、第一电离能、杂化方式等、晶胞的结构和计算等。(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管都是碳的单质，根据结构示意图可以看出它们结构都不同，所以它们互为同素异形体；碳是6号元素，根据构造原理可知碳的基态电子排布图为： ；(2)根据元素周期律可知同一周期元素第一电离能逐渐增大，但是N原子的最外层处于半满结构，比较稳定，所以第一电离能最大，所以I1(N)>I1(O)>I1(C)；(3)石墨是层状结构，在同一层内碳与碳之间形成C-C单键，是σ键，而在层与层之间是通过分子间作用力相结合，所以石墨中存在的作用力是σ键和分子间作用力，故选ABE，在层内每个碳与周围三个碳形成共价键，所以碳的杂化方式为sp2；(4)A是金刚石，原子晶体，C是足球烯为分子晶体，所以C的沸点低；(5)根据图A及题目中的描述，根据金刚石晶胞的结构图可知，金刚石晶胞是面心立方堆积完之后还在四个四面体里有原子，也就是说在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子，并且相切，所以体对角线长度就是碳原子半径的8倍，设晶胞边长为a ，碳原子的半径为r，即a=8r，∵碳原子的质量=，又∵每个晶胞中含有碳原子个数=4+8×+6×=8，由=，得a =2×，∵a=8rhttp:/*/www.!未来脑教学云平台##，∴r=a=。
如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：
I1
I2
I3
I4
I5
电离能/kJ·mol－1
738
1451
7733
10540
13630
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)石墨中存在的作用力有__________。
A.共价键B.金属键C.氢键D.配位键E.分子间作用力
石墨中碳原子采取的杂化方式是____________________。
(4)C的熔沸点比A__________ (填“高”或“低”)原因是______________________________。
(2)X、Y、Z、W形成的有机物YW(ZX2)2中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，离子的立体构型是__________。
(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_________________(填化学式)，原因是_________________________________________________________。
④铜离子与氨气之间存在配位键，氨气中N与H形成共价键，[Cu(NH3)3CO]+与Ac-之间是离子键，故该题选abd。
(2)①X位于8个顶点和一个体心，晶胞中一共含有2个X，由化学式XY2可知，该晶胞中含有4个Y，又1、2、3、4号Y原子在晶胞的上下面上，则实际为2个Y原子，则5、6号Y原子均在晶胞内部。
④生成物[Cu(NH3)3CO]Ac中所含化学键类型有_________(填序号)。
a.离子键b.金属键c.共价键d.配位键
(2)某离子型氢化物化学式为XY2，晶胞结构如图所示，其中6个Y原子(○)用阿拉伯数字16标注。
http:*//www.wl(_未来脑教学云平台+ ①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上。则5、6号Y原子均在晶胞_________(填“侧面”或“内部”)。
离子晶体