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> 2008-2011年高考理综物质结构试题汇编?2012/7/3
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单元、专题训练 |
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本资料总结了近几年各地高考中出现的物质结构中的考题，并给与分析解答。1、（11新课标理综37，15分）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：
请回答下列问题：
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_________、__________；
(2)基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；
(3)在BF3分子中，F-B-F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体构型为_______；
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________；
(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是_______g/cm3（只要求列算式，不必计算出数值。阿伏伽德罗常数为NA）。
解析：（1）根据物质的制备流程图可推知识由B2O2制备BF3和BN的化学方程式；（2）由同一周期，随着原子序数的增大，电负性逐渐增大，故B的电负性小于N的电负性，即得电子能力N大于B，所以BN中N的元素是-3价，故B元素是+3价；（3）因为BN3中的B原子是sp3杂化，故该分子是平面三角形分子，键角是120°，BF－的空间构型可类比NH4+，也应该是正四面体结构；（4）六方氮化硼的结构与石墨类似，故其晶体也是分层结构，层间是分子间作用力，层内的B原子与N原子间是极性共价键；（5）因为金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/NA，而一个晶胞的体积是(361.5×10-3)3cm3，故根据密度=质量÷体积可得解。
答案：(1) B2O3+3CaF2+3H2SO4△2 BF3↑+3CaSO4+3H2O（2分）
B2O3+2NH3高温2BN+3 H2O（1分）
(2)1s22s22p1，N，+3（3分）
(3)120º，sp2，正四面体（3分）
(4)共价键(极性键)，分子间作用力(2分)
(5)4（1分），4（1分）， 。（2分）
2、（11山东理综32，8分）氧是地壳中含量最多的元素。
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为 个．
（2）H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 __________ 。
的沸点比 高，原因是______________________________________
_________________________________________________________________________。
（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用 杂化。H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大，原因为____________________________________________________________________ 。
（4）CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag•cm-3,NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为 Cm3。
解析：（1）氧元素核外有8个电子，其基态原子核外电子排布为1S22S22P4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2个；（2）O－H键属于共价键，键能最大；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于分子间的范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O－H键、氢键、范德华力；氢键不仅存在于分子之间，有时也存在于分子内。邻羟基苯甲醛在分子内形成氢键，而在分子之间不存在氢键；对羟基苯甲醛正好相反，只能在分子间形成氢键，而在分子内不能形成氢键，分子间氢键强于分子内氢键，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。
（3）依据价层电子对互斥理论知H3O+中O上的孤对电子对数＝1/2（5－3×1）＝1，由于中心O的价层电子对数共有3+1＝4对，所以H3O+为四面体，因此H3O+中O原子采用的是sp3杂化；同理可以计算出H2O中O原子上的孤对电子对数＝1/2（6－2×1）＝2，因此排斥力较大，水中H-O-H键角较小。
（4）氯化钠的晶胞如图所示，
因此钙晶胞中含有的氯离子个数为8×1/8+6×1/3＝4，同样也可以计算出钠离子个数为4。由于CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，所以CaO晶胞中也含有4个钙离子和4个氧离子，因此CaO晶胞体积为4×56/a•NA ＝ 224/aNA。
答案：(1)2 （2）O－H键、氢键、范德华力；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛形成分子间氢键，分子间氢键是分子间作用力增大；（3）sp3；H2O中O原子有2对孤对电子，H3O＋只有1对孤对电子，排斥力较小；（4）224/aNA
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