2020届高考化学第二轮复习非选择题规范练：物质结构和性质模块(2)(含解析)

2020届高考化学第二轮专题复习非选择题规范练

物质结构与性质模块（2）

1、钇钡铜氧(YBa2Cu3O7－x)是一种高温超导材料(其中Y显＋3价，Cu显＋

2、＋3价)，最早是将BaCO

3、Y2(CO3)3和CuCO3混合在高温下反应制备的。

请回答下列问题：

(1)Y(钇)是一种重要的稀土金属，与Sc(钪)同族相邻。则Y原子核外有________个价电子。Y位于元素周期表的________区。

(2)在BaCO3中，CO2－3的空间构型为________，C原子采取________杂化；BaCO3、CaCO3受热分解分别生成BaO、CaO，BaO、CaO熔点较高的是____________(填化学式)。

(3)基态Cu3＋的核外电子排布式为_______________________。

(4)若YBa2Cu3O7－x(0≤x≤0.5)材料在T℃下有超导性，当x＝0.2时，n(Cu3＋)∶n(Cu2＋)＝________。

(5)铜有两种氧化物：CuO和Cu2O，后者比前者的热稳定性强，原因是________________________________________________ _____________________________________________________。

(6)如图是某种超导材料A的晶胞结构示意图，其化学式为________。若A的摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值为

N A ，晶胞参数为a pm 、a pm 、b pm ，则晶体的密度为________ g·cm

－3

。

解析：(1)Sc(钪)位于第ⅢB 族，有3个价电子，所以Y 也有3

个价电子。第ⅢB 族元素属于d 区。(2)CO 2－

3的中心原子的价层电子对

数为（4＋2）2＝3，故为sp 2杂化。BaO 、CaO 中，阴、阳离子所带电

荷数均相同，但Ca 2＋半径较小，CaO 的晶格能较大，熔点较高。(3)基态铜原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1，失去3个电子成为1s 22s 22p 63s 23p 63d 8。(4)假设＋3价Cu 个数为a ，＋2价Cu 个数为b ，根据YBa 2Cu 3O 6.8中各元素化合价代数和为0可知：＋3＋(＋2)×2＋(＋3)×a ＋(＋2)×b ＋(－2)×6.8＝0，则3a ＋2b ＝6.6，且

a ＋

b ＝3，可解得a ＝0.6，b ＝2.4，即a ∶b ＝1∶4。(6)超导材料A

的一个晶胞中含有Y 原子数为8×18＝1，Ba 原子数为8×1

4＝2，Cu 原

子为3个，O 原子数为10×1

＋2＝7，所以A 的化学式为YBa 2Cu 3O 7。

一个晶胞的体积为(a ×10－10

cm)2

×b ×10－10

cm ，质量为M

N A

g ，用质量

除以体积即得密度。

答案：(1)3 d

(2)平面正三角形sp2CaO

(3)[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8

(4)1∶4

(5)Cu2O中Cu＋的3d能级为全充满状态，较稳定

(6)YBa2Cu3O71030M a2bN A

2、硼及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途很广。请回答下列问题：

(1)B元素的基态原子的价电子排布图为________，B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为________。

(2)三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性气味的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为________，B原子的杂化类型为________。

(3)自然界中，含B的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2B4O7·10H2O，实际上它的阴离子结构单元是由两个H3BO3和两个[B(OH)4]－缩合而成的双六元环，应该写成Na2[B4O5(OH)4]·8H2O，其结构式如图1，它的阴离子可形成链状结构。该阴离子由极性键和配位键构成，请在图1中用“→”标出其中的配位键，该阴离子通过________相互结合形成链状结构。

(4)科学家发现硼化镁在39 K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2是该晶体微观结构中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影。则硼化镁的化学式为________。

(5)磷化硼(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3所示，在BP晶胞中B的堆积方式为________，当晶胞晶格参数为478 pm时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为________cm。

解析：(1)B元素的基态原子的价电子排布图为

元素的非金属性越强，第一电离能越大，由于氮原子2p能级上有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>B。(2)BF3分子中，B原子形成了3个σ键，不含孤电子对，故杂化轨道数为3，杂化方式为sp2杂化，BF3分子的立体构型为平面正三角形。(3)B原子形成的4个键中含有1个配位键，氢氧根离子中氧原子与硼原子之间形成配位键，该阴离子通过氢键相互结合形成链状结构。(4)根据

投影可知，6个B 原子构成1个正六边形，中间是镁原子，1个B 原子被周围的3个正六边形共用，所以1个正六边形含有的B 原子数是6÷3＝2，因此硼化镁的化学式为MgB 2。(5)由晶胞结构可知，在BP 晶胞中B 的堆积方式为面心立方最密堆积；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 、P 之间的最近距离为体对角线长的1

4，立方体的边长为478 pm ，则晶胞体对

角线长为3×478 pm ，则P 原子与B 原子最近距离为3×478 pm ×

4＝23932 pm ＝23932

×10－10 cm 。

答案：(1)

N>O>B

(2)平面正三角形 sp 2杂化

(3) 氢键

(4)MgB 2

(5)面心立方最密堆积

2393

×10－10 3、 Cu 3P 2可用于制造磷青铜。磷青铜是含少量锡、磷的铜合金，主要用于制作耐磨零件和弹性元件。Cu 3P 2遇水可水解：Cu 3P 2＋

6H2O===2PH3↑＋3Cu(OH)2。

回答下列问题：

(1)Cu＋的核外电子排布式为________，锡为50号元素，根据其价电子排布式可推测其最常见正价是________。

(2)PH3有毒，结构与NH3相似，则PH3的中心原子的杂化方式是________，PH3的键角比NH3的________(填“大”“小”或“相等”)，原因是__________________。

(3)白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水的原因是_____________。

(4)某磷青铜晶胞结构如图所示：

①该晶体中P原子位于________空隙中，其配位数为________。

②若晶体密度为a g/cm3，P与最近的Cu原子核间距为________pm(设阿伏加德罗常数的值为N A)。

③该晶胞的空间利用率是________×100%。(设Cu、Sn、P的原子半径分别为r1、r2、r3)

2．解析：(1)铜为29号元素，Cu＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10，Sn的核电荷数为50，为第ⅣA族元素，价电子排布式为5s25p2，易失去2个p轨道电子，化合价为＋2，失

去价电子层的4个电子，化合价为＋4。(2)PH 3分子中P 的价层电子对数为3＋5－3×1

2＝4，故P 原子采用sp 3杂化；N 的电负性比P 强，

成键电子对更靠近N ，导致成键电子对距离近，排斥力大，故键角大。(3)白磷(P 4)为正四面体结构，为非极性分子，CS 2为直线形结构，为非极性分子，H 2O 为V 形结构，为极性分子，根据相似相溶原理，白磷易溶于CS 2，难溶于水。(4)①根据晶胞结构可知，该晶体中P 原子位于由铜原子形成的正八面体空隙中；八面体顶点的6个Cu 跟P 等距离且最近，故P 的配位数为6。②根据晶胞结构可知，1个晶胞中含有1个Sn ，3个Cu ，1个P ，P 与最近的Cu 原子核间距为晶胞棱长的一半，晶胞的棱长为 3342aN A

×1010 pm ，所以P 与最近的Cu 原子核

间距为5×109

× 3342aN A pm 。③晶胞中三种原子的体积之和V 原子＝

π(3r 31

＋r 32

＋r 33

)；面对角线长度为2r 1＋2r 2，晶胞边长为2r 1＋2r 2

，故

晶胞体积V 晶胞＝(2r 1＋2r 22

)3，晶胞的空间利用率是V 原子

V 晶胞×100%＝

2π（3r 31＋r 32＋r 3

3）

3（r 1＋r 2）3

×100%。

答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 10(或[Ar]3d 10) ＋2、＋4

(2)sp3

小N的电负性比P强，成键电子对更靠近N，导致成键电子对距离近，排斥力大，故键角大

(3)P4和CS2均为非极性分子，H2O为极性分子，根据相似相溶原理，白磷易溶于CS2，难溶于水

(4)①正八面体 6 ②5×109×3342

aN A

③2π（3r31＋r32＋r33）3（r1＋r2）3

4、CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐。回答下列问题：

(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为________，S、O、N三种元素的第一电离能由大到小为________。

(2)SO2－4的立体构型是________，与SO2－4互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。

(3)往Cu(NO3)2溶液中通入足量NH3能生成配合物[Cu(NH3)4](NO3)2。其中NO－3中心原子的杂化轨道类型为________，[Cu(NH3)4](NO3)2中存在的化学键类型除了极性共价键外，还有________。

(4)CuSO4的熔点为560 ℃，Cu(NO3)2的熔点为115 ℃，CuSO4熔点更高的原因是______________________。

(5)利用CuSO 4和NaOH 制备的Cu(OH)2检验醛基时，生成红色的Cu 2O ，其晶胞结构如图所示。

①该晶胞原子坐标参数A 为(0，0，0)；B 为(1，0，0)；C 为(1

2，

12，1

)。则D 原子的坐标参数为________，它代表________原子。 ②若Cu 2O 晶体密度为d g·cm －3，晶胞参数为a pm ，则阿伏加德罗常数值N A ＝________。

解析：(5)①将该晶胞分为8个小正方体，D 位于小正方体的体心，其坐标参数为(14，14，14)，该晶胞中黑球数为4，白球数为8×1

8＋

1＝2，则白球代表O ，灰球代表Cu ，故D 为Cu 。②该晶胞的质量为

64×4＋16×2N A g ＝d g·cm －3×(a ×10－10 cm)3，解得N A ＝288×10

d ×a 3

。

答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 9或[Ar]3d 9 N>O>S (2)正四面体 CCl 4(或SiF 4等) (3)sp 2 配位键、离子键

(4)CuSO 4和Cu(NO 3)2均为离子晶体，SO 2－4所带电荷比NO －3多，故

CuSO 4晶格能较大，熔点较高

(5)①(14，14，14) Cu ②288×1030

d ×a 3

5、磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。

回答下列问题：

(1)基态P 原子的核外电子排布式为______________，有________个未成对电子。

(2)磷的一种同素异形体——白磷(P 4)的立体构型为________，其键角为________，推测其在CS 2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。

(3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH 3)和氨(NH 3)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH 3的键角小于NH 3的原因______________。

(4)常温下PCl 5是一种白色晶体，其晶体结构模型如图甲所示，由A 、B 两种微粒构成。将其加热至148 ℃熔化，形成一种能导电的熔体。已知A 、B 两种微粒分别与CCl 4、SF 6互为等电子体，则A 为________，其中心原子杂化轨道类型为________，B 为________。

(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，图乙为其立方晶胞，其中的每个原子均满足8电子稳定结构，试判断其熔点________(填“高于”或“低于”)金刚石熔点。已知其B —P 键键长均为x cm ，则其密度为__________g·cm －3(列出计算式即可)。

解析：(1)基态P 原子核外有15个电子，其核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 3，有3个未成对电子。(2)P 4为正四面体结构，其键角为60°，P 4为非极性分子，根据“相似相溶”原理，P 4易溶于非极性溶剂CS 2，难溶于极性溶剂H 2O 。(4)根据题意可知，PCl 5为离子晶体，则晶体中存在阴、阳离子，A 与CCl 4互为等电子体，则A 为PCl ＋4，根据价电子对互斥理论，其采用sp 3杂化，B 与SF 6互为等电子体，则B 为PCl －6。(5)BP 与金刚石都是原子晶体，由于C —C 键的键长比B —P 键短，则C —C 键的键能更大，故金刚石的熔点高于BP 。解法一：将

磷化硼晶胞中部分原子进行标号，如图所示：，图中1、

2、3、4原子形成正四面体结构，5原子位于正四面体体心，1、5原子之间的距离为x cm ，1、5原子形成的B —P 键与4、5原子形成的B —P 键之间的键角为109°28′，设1、4原子之间的距离为y cm ，

则在1、4、5原子形成的等腰三角形中存在：sin 109°28′2 ＝y

，

解得y ＝2x sin 54°44′，晶胞边长为2y

2 cm ＝22x sin 54°44′ cm，

磷化硼晶胞中含有的B 原子数为4，含有的P 原子数为8×18＋6×1

2＝

4，一个磷化硼晶胞中含有4个BP ，则晶体的密度为4×42

N A ×（22x sin 54°44′）3

g·cm

－

＝

4×426.02×1023×（22x sin 54°44′）

g·cm －3

；解法二：将上图1、2、3、4原子形成的正四面体记为ABCD ，如图所示：，其中O

为正四面体的体心，E 为正三角形BCD 的中心，则AE 为正四面体的高，DF 为正三角形BCD 的高，三角形ADE 为直角三角形，根据题意知，AO 为x cm ，由正四面体中顶点到体心的距离与体心到底面的距离之比为3∶1知，AE ＝43AO ＝4

3x cm ，设正四面体的边长为y cm ，则

计算可得正三角形BCD 的高DF 为3

2y cm ，由正三角形中顶点到中心

的距离与中心到底边的距离之比为2∶1知，DE 为

32y cm ×23＝33

y cm ，在直角三角形AED 中，根据勾股定理可得：y 2

＝(33y )2＋(43

x )2

，

解得y ＝263x ，则1、4原子之间的距离为263x cm ，晶胞边长为2y

2 cm

＝4

x cm ，故晶体密度为

4×42

6.02×1023

×（4

x ）3

g·cm －3。

答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 3 3 (2)正四面体形 60° 大于

(3)电负性N 强于P ，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大

(4)PCl ＋

4 sp 3 PCl －6

(5)低于 4×426.02×1023×（22x sin 54°44′）3 ?????

???或4×426.02×1023

×（4

3x ）3