2020届高三《新题速递·化学》3月第01期（考点13-14）

2020 届高三《新题速递? 化学》 考点 13?14 考点 13 考点 14 考点 13 物质结构与性质（选修） 有机化学基础（选修） 物质结构与性质（选修） 1． （全国百强名校 2020 届高三下学期领军考试）最新研制的人造纳米“竹子”可充分利用太阳能，并将其有 效转化为氢能源。“竹子”的竹节和竹茎，分别由硫化镉和硫化锌两种不同的半导体材料组成。 （1）已知 Cd 与 Zn 位于同一副族，且在 Zn 的下一周期，则 Cd 的价电子排布图为___。已知 Zn 与 Cu 的能 量变化如图所示，试解释步骤②吸收能量大于步骤④的原因___ （2）CdS 燃烧可生成 CdO 和 SO2，SO2 在空气中遇到微尘会缓慢转化为 SO3。SO2 中 S 的杂化方式为___， SO3 分子的空间构型为___。 （3）O、S、Se 为同主族元素，已知其对应氢化物的相关数据如下表： ①H2Se 沸点高于 H2S 的原因为___。 ②H2O 的分解温度高于 H2S 的原因为___。 （4）已知 ZnS 熔点为 2830℃；CdS 熔点为 1750℃，则二者属于___晶体，ZnS 熔点更高的原因为___。 cm （5）如图为 ZnS 的晶胞图。若已知最近的锌离子之间距离为 apm，则 ZnS 晶体的密度为___g? （列出计 算式即可） -3 【答案】 （1） 2 （2） sp Cu+的 3d 轨道为全满结构，能量低，更稳定 平面三角形 ②原子半径：O （3） ①H2Se 和 H2S 均为分子晶体，H2S 相对原子质量小，分子间作用力小，沸点低 ＜S，故共价键 O-H 键的键长小于 S-H 键，键能：O-H＞S-H，因此 H2O 的稳定性高于 H2S，分解温度更高 （或 O-H 键比 S-H 键稳定，H2O 的分解温度比 H2S 更高，或其他合理答案） （4） 离子 4? ( 由于离子半径 Cd 大于 Zn ，故晶格能 ZnS＞CdS，则熔点 ZnS＞CdS 6 5? 3 2 N A ?1 0 2+ 2+ （5） 2a ? 1 0 ) 3 【解析】 【分析】 10 2 （1）Zn 的价层电子排布式为 3d 4s ，根据 Zn 与 Cd 在周期表的位置关系分析；全满状态时结构稳定，再 失去一个电子时需要的能量更多； （2）利用中心原子价电子对互斥理论分析杂化类型和空间构型； （3）①分子晶体的相对分子质量越大熔沸点越高； ②半径越小，键长越短，键能越大分析； （4）根据熔沸点判断晶体类型；离子半径越小，晶格能越大，熔沸点越高； （5）根据晶胞的结构，利用密度公式计算。 【详解】 10 2 10 2 （1） 由于 Zn 的价层电子排布式为 3d 4s ， 可见与 Zn同一副族且在 Zn 下一周期的 Cd的价电子排布为 4d 5s ； 价电子排布图为： ；由能量变化图可知 I1(Cu)＜I1(Zn)，I2(Cu)＞I2(Zn)，由于 Cu 的 + + 3d 轨道为全满结构， Cu+ 能量低， 较稳定， Zn 的 4s 轨道有一个电子， 再失去一个电子时需要的能量更多； 而 （2）SO2 中 S 的的价层电子对数=2+ =3+ 1 2 1 2 (6-2× 2)=3，所以硫原子采用 sp2 杂化，SO3 中 S 的的价层电子对数 (6-3× 2)=3，所以硫原子采用 sp2 杂化，空间构型为平面三角形； （3）①H2Se 和 H2S 均为分子晶体，由于分子晶体相对原子质量 H2Se＞H2S，故分子间作用力 H2Se＞H2S， 因此沸点 H2Se＞H2S； ②由于原子半径：O＜S，故共价键 O-H 键的键长小于 S-H 键，键能：O-H＞S-H，因此 H2O 的稳定性高于 H2S，则分解温度高于 H2S； （4）由于 ZnS 熔点为 2830℃；CdS 熔点为 1750℃，都比较高，故都属于离子晶体；由于离子半径 Cd 大 于 Zn ，故晶格能 ZnS＞CdS，则熔点 ZnS＞CdS； （5）由于最近的 Zn 原子间的距离（即顶点与面心之间的距离）为 apm，故面对角线为 2apm，则晶胞的边 10-10cm，故晶胞的体积为( 2 a× -10)3cm3，而晶胞中 Zn 原子都在晶胞的顶点和面上， 10 长为 2 apm= 2 a× S 数目有 8× +6× =4 个， 原子在晶胞的内部， 共有 4 个， 即一个晶胞中有 4 个 ZnS， 则质量为 4× 8 2 1 1 2+ 2+ 65 ? 32 N A g， 故密度为 ( 4? 65 ? 32 N A ?10 g? -3。 cm ) 3 2a ? 10 2． （广东省深圳市 2020 年高三线上统一测试）铁元素是最重要的金属元素之一，其不仅是各种钢材的主要 成分，很多含铁化合物也具有重要意义。 （1）按照电子排布，可把元素周期表中的元素划分成五个区，铁元素属于_________区。 （2）Mn 在水溶液中难被氧化，而 Fe 则易被氧化为 Fe ，请从离子的价电子式角度解释 Mn 与 Fe 还 原能力的差别：_________。Mn 的半径_________ Fe 的半径（填“＞”、“＜”或“＝”） 。 （3）金属铁晶体中铁原子采用体心立方堆积，该铁晶体的空间利用率为_________（用含 π 的式子表示） 。 （4）向含 Fe 的溶液中滴加少量的 KSCN 溶液，溶液中生成红色的[Fe（SCN） 2O）5] 。N、H、O 三种 （H 2+ 3+ 元素的电负性由大到小的顺序为_________；[Fe（SCN） 2O）5] 中 Fe 的配位数为_________，H2O 中氧 （H 3+ 2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 3+ 2+ 2+ 原子的杂化方式为_________。 （5）二茂铁是一种含铁的有机化合物，其化学式为 Fe（C5H5）2，可看作是 Fe 离子与两个正五边形的环 戊二烯负离子（C5H ）配体形成的夹心型分子（如下图 a 所示） 。已知大 π 键可用符号 Π 表示，其中 m 代 表参与形成大 π 键的原子数，n 代表参与形成大 π 键的电子数（如苯分子中的大 π 键可表示为 Π ） ，则 C5H 的大 π 键表示为________。二茂铁是黄色针状晶体，熔点 173 ℃（在 100 ℃时开始升华） ，沸点 249 ℃，在 水中难溶，但可溶于很多有机溶剂。下列相互作用中，二茂铁晶体中不存在的是________（填标号） 。 A 离子键 B 配位键 Cσ 键 D 范德华力 2+ （6）一种含有 Fe、Cu、S 三种元素的矿物的晶胞（如上图 b 所示） ，属于四方晶系（晶胞底面为正方形） ， Fe Cu 晶胞中 S 原子位于内部， 原子位于体心和晶胞表面， 原子位于晶胞表面。 此矿物的化学式为_________。 若晶胞的底面边长为 A pm，高为 C pm，阿伏伽德罗常数为 NA，则该晶体的密度为__________ g/cm （写出 表达式） 。 【答案】 （1）d （2）Mn 为 3d 构型，d 亚层半满，失去电子则需破坏此稳定结构，Fe 为 3d ，易失去 1 个电子成为稳定 的 3d 构型 （3） 3 8 π 5 2+ 5 2+ 6 3 > （4）O>N>H （5） ? 5 6 6 A sp3 （6）FeCuS2(或 CuFeS2) 【解析】 5 6? 4 ? 6 4 ? A ? C ?N A 2 4 ? ?1 0 3? 2 ?30 (或 8 2 736 ?30 A ? C ? N A ? 10 ) （1）铁元素位于元素周期表 VIII 族，属于 d 区元素； （2）Mn 为 3d 构型，d 亚层半满，失去电子则需破坏此稳定结构，Fe 为 3d ，易失去 1 个电子成为稳定 的 3d 构型，因此 Mn 在水溶液中难被氧化，而 Fe 则易被氧化为 Fe ；Mn 与 Fe 核外电子数相同，质 2+ 3+ 子数多的半径小，故半径 Mn >Fe ； 3 2+ 5 2+ 6 5 2+ 2+ 3+ 2+ 3+ （3）设晶胞中铁原子半径为 r，则晶胞边长为 a= 4r 3 ，则 1 个体心立方堆积的晶胞体积为 64r ，晶胞内共 33 8 πr 3 有 ? 8 +1= 2 个原子，原子总体积为： 8 1 4 3 πr ? 2 ? 3 8 3 π r ，则其空间利用率为： 3 3 64r 3 3 ? 3 8 π； 3