高中化学选修三习题附答案

(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。
(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______________________________。
(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=。
【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____________________。
【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。
【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__________________。
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。
离子晶体NaClKClFra bibliotekCaO
晶格能/kJ·mol－1
786
715
3401
(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________________。
【答案】(1)3d24s2(2)Mg12(3)7O>N>C(4)12(5)TiN>CaO>KCl
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________。
【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$(1)氨气属于共价型氢化物，工业常用氨气和醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2]Ac的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根CH3COO-简写为Ac-)。反应方程式为：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac
②XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高。
③一个晶胞中含有2个XY2 ，XY2http*://未?来脑教学云平台@?的摩尔质量为Mg/mol，则晶胞的质量为g，若该晶胞的边长为anm，则晶胞的体积为=a3 ×10-21cm3，晶胞的密度为ρg/cm3 ，则=a3×10-21，解得NA=。
(2)X、Y、Z、W形成的有机物YW(ZX2)2中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，离子的立体构型是__________。
(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_________________(填化学式)，原因是_________________________________________________________。
【解析】本题考查了物质结构与性质。(1)①Cu元素为29号元素，原子核外由29个电子，故基态Cu+离子的价电子排布式为3d10。
②氨水溶液中含有N、O、H三种元素，N原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，O与H比较，O原子核电荷数大，非金属性强，难失电子，故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H。
http://www.wln100_.com未来脑教学云平台$!$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。
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”)。
(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)
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。