原子结构化学键专题测试
二、综合题
21.甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
（1）由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1，已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
（2）在一定条件下，向2L恒容密闭容器中冲入1molCO2和3molH2发生反应②，5min时测得生成了0.4molH2O，求5min的反应速率v（H2）=________，写出一种能加快反应速率的措施________
（3）甲醇是电动汽车的理想燃料，工作原理如图所示：
多孔电极b为燃料电池的________极（填“正”或“负”），多孔电极a发生的电极反应式为：________
22.原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W五种元素，其中X是原子半径最小的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，W元素的原子结构中3d能级有4个未成对电子。回答下列问题：
（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为________，Y2X2分子中σ键和π键个数比为________。
（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是________。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是________。
（4）元素W能形成多种配合物，如：W(CO)5等。
①基态W3+的M层电子排布式为________。
②W(CO)5常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断W(CO)x晶体属于________（填晶体类型）。
（5）下列有关的说法正确的是________________。
A.分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高B.电负性顺序：X＜Y＜Z＜QC.因为晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低D.H2YO3的分子结构中含有一个非羟基氧，故其为中强酸
（6）Q和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图，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________。已知该晶胞密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞边长a=________cm。（用含ρ、NA的计算式表示）
23.[化学——选修3：物质结构与性质]
铜碘杂化团簇具有优异的光学性能，可用于制备发光二极管、发光墨水、生物成像仪器等。一种铜碘杂化团簇的合成路线如下：
（1）已知SbCl3（三氯化锑）是挥发性显著的物质，由此判断SbCl3中主要含有的化学键类型是________。
（2）Sb为第四周期VA族元素，预测SbCl3的立体结构为________。
（3）Et2O（CH3CH2OCH2CH3，乙醚）中氧原子以及
中碳原子的杂化类型分别是________、________。
（4）CuI中Cu+的核外电子排布式为________。
（5）SbCy3只能与一个Cu+配位的原因是________。+
（6）已知上述铜碘杂化团簇属四方晶系，晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，棱间夹角为α=β=γ=90°，平均一个晶胞含有一个铜碘杂化团簇，该团簇的化学式为________。设阿伏加德罗常数的值为NA，已知SbCy的相对分子量是，则该铜碘杂化团簇的密度是________g·cm3（列计算式）。
24.CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
（1）Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为________，其固体的晶体类型为________。
（2）NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为________(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为________，键角由大到小的顺序为________。
（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol，该螯合物中N的杂化方式有________种。
（4）以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs2的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。
一个晶胞中有________个Sn，找出距离Cd(0，0，0)最近的Sn________(用分数坐标表示)。CdSnAs2
晶体中与单个Sn键合的As有________个。
参考答案
21.（1）-99；+41（2）0.12moL/（L·min）；升高温度或加入催化剂（3）正；CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
根据上述分析可知：X是H元素；Y是C元素；Z是N元素；Q是O元素；W是Fe元素。(1)Y2X2分子是C2H2，结构式为HC≡CH，分子中C原子轨道的杂化类型为sp杂化，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，则HC≡CH分子中σ键和π键个数比为3：2；(2)化合物ZX3是NH3，在氨分子之间除了存在分子间作用力外还存在氢键，增加了分子之间的吸引力，使其的沸点比只有分子间作用力的化合物CH4的高；(3)等电子体是原子数相同，原子最外层电子数也相同的微粒。元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，它们是CO2与N2O，则元素Z的这种氧化物的分子式是N2O；(4)①Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe3+，基态Fe3+的M层电子排布式为3s23p63d5；
②Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为℃，易溶于非极性溶剂，由于其熔沸点较低，易溶于非极性溶剂，所以据此可判断Fe(CO)5晶体属于分子晶体，在任何化合物中所有元素正负化合价的代数和为0，因此该晶体中W的化合价为0；(5)A.分子晶体中，共价键键能越大，含有该共价键的物质的分子稳定性越强，而分子晶体的熔沸点与化学键的强弱无关，只与分子之间的作用力作用，因此不能判断物质的熔沸点的高低，A错误；
B.元素的非金属性越强，其电负性就越大，元素的非金属性H＜C＜N＜O，所以电负性顺序：X＜Y＜Z＜Q，故B正确；
C.KCl、CaO均属于离子晶体，离子电荷越大、离子半径越小，晶格能越大，因为晶格能CaO比KCl高，断裂消耗的能量就越大，所以KCl比CaO熔点低，C正确；
(1)已知SbCl3(三氯化锑)是挥发性显著的物质，说明沸点低，一般为共价化合物，主要含有的化学键类型是共价键；(2)Sb为第四周期VA族元素，最外层5个电子，SbCl3分子中Sb与三个氯原子形成三对单键，剩余一对孤对电子，杂化方式为sp3，SbCl3分子的立体结构为三角锥形；(3)Et2O(CH3CH2OCH2CH3，乙醚)中氧原子成了两对单键，剩余两对孤对电子，价层电子对为4对，杂化方式为sp3杂化，
中六个碳原子共平面，碳原子的杂化类型sp2杂化，剩余一个p轨道垂直于苯环的平面形成一个大π键；(4)29号元素Cu的核外电子排布式为：1s22s22p63s63p63ds1或[Ar]3ds1，CuI中Cu+失去最外层的一个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s63p63d10或[Ar]3d10；(5)SbCy3中Sb只含一对孤对电子，故只能与一个Cu+配位；(6)根据图示，铜碘杂化团簇的铜原子，碘原子，SbCy3个数都为4个，该团簇的化学式为Cu4I4(SbCy3)4或Cu4I4Sb4Cy12，由于SbCy3中Cy为C6H11，故分子式还可以是Cu4I4Sb4C72H；设阿伏加德罗常数的值为NA，已知SbCy的相对分子量是，晶胞参数分别为anm、bnm、cnm，棱间夹角为α=β=γ=90°，晶胞的体积为a×b×c×10-21cm-3，
24.（1）正四面体形；分子晶体（2）NH3、AsH3、PH3；AsH3、PH3、NH3；NH3、PH3、AsH3（3）6；1（4）4；(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；4
（1）Sn为第ⅣA族元素，由于常温下SnCl4为液体，故SnCl4为分子晶体；SnCl4分子中中心原子的孤电子对数=
键电子对数为4，价层电子对数为4，故SnCl4分子的空间构型为正四面体形；（2）NH3、PH3、AsH3的结构相似，结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质的沸点越高，但是NH3分子间能形成氢键，故这三种物质的沸点NH3＞AsH3＞PH3；N、P、As这三种元素位于元素周期表中第ⅤA族，原子序数依次增大，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的还原性逐渐增强，故这三种物质的还原性由强到弱的顺序为AsH3＞PH3＞NH3；NH3、PH3、AsH3中中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3；（3）由该物质的结构简式和分析，根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子或原子通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol，Cd—NO2那个不算；该螯合物中N原子的杂化方式都是sp2杂化，故该物质中N的杂化方式有1种；（4）由部分Cd原子的分数坐标为(0，0，0)，可知8个Cd在晶胞的顶点，4个Cd在晶胞的面心，1个在晶胞的体心；部分Sn原子的分数坐标为（0，0，0.5），4个Sn在晶胞的棱上，6个Sn在晶胞的面心；部分As原子的分数坐标为（0.25，0.25，0.），8个As在晶胞的体心；所以1个晶胞中Sn的个数为
；距离Cd(0，0，0)最近的Sn是(0.5，0，0.25)、(0.5，0.5，0)；由晶胞结构图可知，CdSnAs2晶体中与单个Sn结合的As有4个。