高考化学满分专练专题11物质结构与性质含解析

专题11物质结构与性质1．原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F五种元素的原子位于前四周期，A元素原子核外有三种不同能级且各个能级所填充的电子数相同，C原子的核外已成对的电子数是未成对电子数的3倍；D核内质子数比E少1；E与C同主族；F2+的M能层里电子全满。（1）B元素的名称为_____，F元素基态原子的价电子排布式为_____。（2）元素A、B、C第一电离能顺序为_____（填元素符号）。（3）C与E分别形成的最简单氢化物沸点高低顺序为_____（用化学式表示），原因是______。（4）D与溴形成的化合物DBr5，加压条件下95℃液化，发生完全电离得到一种能够导电的液体，经测定，该熔体中含有一种正四面体结构的阳离子和Br－，请写出该条件下DBr5电离的电离方程式____。该熔体中阳离子的中心原子的杂化方式为_____。（5）请写出E的两种常见氧化物的分子空间构型：_____，____。（6）F与E形成的离子晶体晶胞如图所示，该晶体的化学式为______（用元素符号表示）；若晶体的密度为ρg/cm3，则该晶胞的棱长为_____pm。【】氮3d104s2N>O>CH2O>H2S水分子间可形成氢键，而硫化氢分子间没有PBr5=[PBr4]++Br-sp3V形平面三角形ZnS【解析】（1）B元素的名称是氮元素，F为锌元素，其基态原子的价电子排布式为3d104s2；（2）同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，N的2p能级半充满较稳定，N的第一电离能大于O，元素C、N、O的第一电离能的顺序为N>O>C；（3）C与E形成的最简单氢化物分别为H2O和H2S，因为水分子间能形成氢键而H2S不能，所以沸点H2O>H2S；（4）D与溴形成的化合物为PBr5，PBr5加压条件下95℃液化，发生完全电离得到一种能够导电的液体，经测定，该熔体中含有一种正四面体结构的阳离子和Br－，形成正四面体结构的离子应是PBr4+，P的价层电子对数为×（5-1-4×1）+4=4，其中心原子采取sp3杂化，其电离方程式为：PBr5=[PBr4]++Br-；（5）E的两种常见的氧化物为SO2和SO3，其分子构型分别为V形和平面正三角形；（6）利用均摊法可以看出，该晶体晶胞中F和E原子个数均为4个，所以该晶体的化学式为ZnS。设晶体的棱长为x，则有密度，求得x=cm=×1010pm。2．铁和钴是重要的过渡元素。(1)钴位于元素周期表中第___族，基态钴原子中未成对电子的个数为_____。(2)[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)，是一种重要的配合物。该化合物中中心离子Fe3+的核外价电子排布式为___；尿素分子中氮原子的杂化方式是___，尿素中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是___。(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种结构的钴的配合物，已知Co3+的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀。在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的配体为_____。(4)离子化合物CaC2的一种晶体结构如图1所示，从钙离子看，属于____堆积，其配位数是_____；一个晶胞中平均含有的π键的个数为_____。(5)科学研究结果表明。碳的氧化物CO2能够与H2O借助于太阳能制备HCOOH，其反应原理如下：2CO2+2H2O=2HCOOH+O2，则生成的HCOOH分子中σ键和π键的个数比是____。(6)奥氏体是碳溶解在γ-Fe中形成的一种间隙固溶体，无磁性，其晶胞如图2所示，则该物质的化学式为______，若晶体密度为ρg/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为_____pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出计算式即可)。【答案】Ⅷ33d5sp3O>N>C>HSO42-、NH3面心立方最密644：1FeC【解析】(1)Co是27号元素，处于周期表中第四周期第Ⅷ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；(2)Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子形成阳离子先失去高能层中电子，同一能层先失去高能级电子；分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3；同周期主族元素随原子序数增大电负性增大，C、N、O在它们的氢化物中均表现负化合价，说明它们的电负性都比H元素的大；(3)在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀，说明外界为SO42-，Br-为配体，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，说明Br-为外界，而SO42-为配体；(4)钙离子处于顶点、面心位置，钙离子为心立方最密堆积；以顶点钙离子研究，与之最近的C22-处于棱中间，且关于顶点钙离子对称；均摊法计算晶胞中C22-数目，每个C22-含有1个σ键；(5)HCOOH分子结构式为，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键；(6)Fe原子处于顶点、面心，碳原子处于体心、棱中心，均摊法计算Fe、C原子数目确定化学式；晶胞中最近的两个碳原子的距离为同一顶点的2条棱中心2个碳原子的距离。(1)Co是27号元素，处于周期表中第四周期第Ⅷ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，基态钴原子中3d轨道有3个未成对电子；(2)Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe3+的核外价电子排布式为3d5；分子中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子杂化方式为sp3；同周期主族元素随原子序数增大电负性增大，C、N、O在它们的氢化物中均表现负化合价，说明它们的电负性都比H元素的大，电负性为：O＞N＞C＞H；(3)在第一种配合物溶液中加硝酸银溶液产生白色沉淀，说明外界为SO42-，Br-为配体，在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀，说明Br-为外界，而SO42-为配体，还有5个NH3为配体；(4)钙离子处于顶点、面心位置，钙离子为心立方最密堆积；以顶点钙离子研究，与之最近的C22-处于棱中间，且关于顶点钙离子对称，钙离子的配位数为6；晶胞中C22-数目=1+12×=4，每个C22-含有1个σ键，故一个晶胞含有的σ键平均有4个；(5)HCOOH分子结构式为，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，分子中σ键和π键的个数比是4：1；(6)Fe原子处于顶点、面心，碳原子处于体心、棱中心，晶胞中Fe原子数目=6×+8×=4、C原子数目=1+12×=4，Fe、C原子数目之比为1：1，故该晶体的化学式为：FeC。在其晶胞中，最近的两个碳原子的距离为同一顶点的2条棱中心2个碳原子的距离，设晶胞中最近的两个碳原子的距离为rpm，则晶胞棱长=rpm，晶胞质量=dg/cm3×(r×10-10cm)3=4×g，解得r=。3．含硼、氮、磷的化合物有许多重要用途，如：(CH3)3N、Cu3P、磷化硼等。回答下列问题：(1)基态B原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为____；基态Cu+的核外电子排布式为___。(2)化合物(CH3)3N分子中N原子杂化方式为___，该物质能溶于水的原因是___。(3)PH3分子的键角小于NH3分子的原因是___；亚磷酸(H3PO3)是磷元素的一种含氧酸，与NaOH反应只生成NaH2PO3和Na2HPO3两种盐，则H3PO3分子的结构式为____。(4)磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图1所示：①在一个晶胞中磷原子的配位数为____。②已知磷化硼晶体的密度为ρg/cm3，阿伏加德罗常数为NA，则B-P键长为____pm。③磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图2，请在答题卡上将表示B原子的圆圈涂黑________。【答案】哑铃形或纺锥形[Ar]3d10sp3杂化(CH3)3N为极性分子，且可与水分子间形成氢键电负性N>P，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的排斥力就越大，因而键角就变大或4或【解析】(1)B为5号元素，位于第二周期第ⅢA族元素，其电子排布为1s22s22p1，占据的最高的能级为2p能级，p能级的电子云轮廓图为哑铃形或纺锥形；基态Cu的核外电子排布为[Ar]3d104s1，形成离子是从最外层开始失去，Cu＋的电子排布式为[Ar]3d10；(2)(CH3)3N中，N形成3个σ键，N上还有1对孤电子对，则N为sp3杂化；(CH3)3N和H2O都为极性分子，而且(CH3)3N分子可以与H2O分子间形成氢键，所以(CH3)3N能溶于水；答案为：sp3杂化(CH3)3N为极性分子，且可与水分子间形成氢键；(3)根据价层电子对互斥理论，PH3中的P和NH3中的N的价层电子对数都为4，孤电子对数都为1，PH3和NH3都是三角锥形，但是P的电负性没有N的电负性强，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的排斥力就越大，因而键角就变大，故PH3分子的键角小于NH3分子；亚磷酸(H3PO3)是磷元素的一种含氧酸，与NaOH反应只生成NaH2PO3和Na2HPO3两种盐，说明H3PO3为二元酸，H3PO3分子中含2个羟基，P原子最外层有5个电子，则H3PO3的结构式为或；(4)①黑球为磷原子，根据晶胞分析，P原子作面心立方最密堆积，从上底面面心的P原子分析，周围等距且最近的B原子有4个，即P原子的配位数为4；②1个晶胞中，包含P原子数目为8×1/8＋6×1/2=4个，含有B原子数目为4个，则1mol晶胞的质量为m=42×4g；设晶胞的边长为apm，则晶胞的体积（a×10-10cm）3=÷ρg/cm3，则a=pm，B-P键长为a的，则B—P键长为pm；③根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个B原子或者3个P原子形成，所以画图为或。4．铁、碳等元素的单质及其化合物在化工医药、等领域有着广泛的应用。回答下列问题：（1）Fe(H2NCONH2)6](NO3)3的名称是三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)，是一种重要的配合物。该化合物中Fe3+的核外电子排布式为___，所含非金属元素的电负性由大到小的顺序为___。碳原子为____杂化，NO3-的空间构型为____。（2）目前发现的铝原子簇Al13的性质与卤素相似，则原子簇Al13属于____晶体。Na[Al(OH)4]存在的化学键有___（填字母）。A离子键B极性键C非极性键D配位键E氢键F金属键（3）已知：反应后，当σ键增加了1mol时，π键___（填“增加”或“减少”）了____个。（4）多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”，如SO2分子中存在“离域π键”，可表示成π34，则（咪唑）中的“离域兀键”可表示为_______（5）奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙固溶体，晶胞为面心立方结构，如图所示。若晶体密度为dg·cm-3，则晶胞中最近的两个碳原子之间的距离为_____pm（阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出简化后的计算式即可）。【答案】[Ar]3d5或1s22s23p63s23p63d5O＞N＞C＞Hsp2杂化平面三角形分子ABD减少NA（或6.0210-23）【解析】（1）Fe为26号元素，基态Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子生成Fe3+，则Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中所含非金属元素为H、C、N、O，通常元素的非金属性越强，电负性越大，则所含非金属元素C、N、O、H中O的非金属性最强，H最弱，四者的电负性由大到小的顺序是O、N、C、H；Fe(H2NCONH2)6](NO3)3中尿素分子的结构简式为，C原子形成3个σ键，无孤对电子，所以是sp2杂化；NO3-中N的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以NO3-的空间构型为平面三角形。答案：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d65；O＞N＞C＞H、sp2、平面三角形。（2）卤素单质属于分子晶体，铝原子簇A113的性质与卤素相似，则原子簇A113也属于分子晶体。Na[Al(OH)4]属于离化合物，存在着离子键，铝是缺电子结构，能接受氢氧根离子给与的孤对电子形成配位键，氧氢之间可以形成极性键。所以Na[Al(OH)4]属于离化合物中含有离子键、极性键、配位键。答案：分子，ABD。（3）每生成1mol氯吡苯脲，需要1mol2-氯-4-氨基吡啶、1mol异氰酸苯酯，反应过程中每个2-氯-4-氨基吡啶分子断裂一个σ键、每个异氰酸苯酯分子断裂一个π键，所以当σ键增加了1mol时，π键减少了NA（或6.0210-23）个。答案：减少；NA（或6.0210-23）。（4）多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”。因为（咪唑）中的有5个原子参与形成π键，6个电子P轨道上的电子参与成键，所以咪唑的“离域兀键”可表示为；答案：。（5）晶胞结构分析可知一个晶胞中含铁原子8×1/8+6×1/2=4，碳原子12×1/4+1=4，化学式中铁原子和碳原子比为1：1，化学式为FeC；晶胞中最近的两个碳原子的距离设为x，立方体棱边的一半为a，则2a2=x2，a=，密度d=m/V=，解得x=cm=pm。答案：。5．铁触媒是重要的催化剂，铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在500℃左右进行的重要原因之一。CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe＋5CO===Fe(CO)5；在溶液中除去CO的化学方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3=刹[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。请回答下列问题：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]___；C、N、O的电负性由大到小的顺序为______。(2)Cu2＋在水中呈现蓝色是因为形成了四水合铜(Ⅱ)离子，其化学式为______；配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，铜显___价，碳原子的杂化轨道类型是______，NH3价电子对互斥理论模型是______。(3)用[Cu(NH3)2]OOCCH3溶液除去CO的反应中，肯定有________(填字母)形成。A．离子键　　　　B．配位键　　　　C．非极性键　　　　D．σ键(4)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是________。(5)单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为________，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为________(写出已化简的比例式即可)。（两种堆积中最邻近的铁原子的核间距相等）【答案】3d64s2O>N>C[Cu(H2O)4]2＋+1sp2、sp3杂化四面体BD分子晶体2∶14∶3【解析】(1)铁是26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式是[Ar]3d64s2；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，C、N、O的电负性由大到小的顺序为O>N>C；(2)Cu2＋在水中与4个H2O分子通过配位键形成配离子，其化学式为[Cu(H2O)4]2＋；配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中醋酸根离子(CH3COO-)显-1价，NH3分子整体为0价，根据化合价代数和等于0，可知铜显+1价，[Cu(NH3)2]OOCCH3中有1个C=O和一个甲基，故碳原子的杂化轨道类型是sp2、sp3，NH3中N原子的价电子对数是，NH3价电子对互斥理论模型是四面体。；（4）用[Cu（NH3）2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有Cu原子和N、C原子之间的配位键且也是σ键生成，故选BD；(4)Fe(CO)5常温下为黄色油状液体，说明其熔点低，故Fe(CO)5属于分子晶体；(5)根据均摊原则，面心立方晶胞中铁原子数是、体心立方晶胞中实际含有的铁原子数是，个数比是2:1，设铁原子半径是rcm，面心立方晶胞的边长是、体心立方晶胞的边长是，根据，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度比是=4∶3。6．离子液体具有很高的应用价值，其中EMIM+离子由H、C、N三种元素组成，结构如图所示。回答下列问题：(1)碳原子价层电子的轨道表达式为_________________________。(2)根据价层电子对互斥理论，NH3、、中，中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是____________。NH3比PH3的沸点高，原因是_______________________。(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是___________________________。(4)EMIM+中，碳原子的杂化轨道类型为______________。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则EMIM+离子中的大π键应表示为_________________。(5)立方氮化硼属于原子晶体，其晶胞结构如图所示。其中硼原子的配位数为__________。已知立方氮化硼密度为dg／cm3，B原子半径为xpm，N原子半径为ypm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中原子的空间利用率为__________(列出化简后的计算式)。【答案】NH3氨分子间存在氢键基态氮原子电子占据的最高能级为半充满，较稳定sp3sp24【解析】（1）碳原子价电子数为4，价电子排布式为2s22p2，所以价层电子的轨道表达式为；答案：（2）NH3中N原子价层电子对个数=，NO3－中N原子价层电子对个数=3+=3，NO2－中N原子价层电子对个数=2+=3,所以中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是NH3；NH3比PH3的沸点高是因为氨分子间存在氢键。答案：NH3氨分子间存在氢键（3）VA族比同周期相邻元素都大，是因为最高能级p轨道上电子数为特殊的半充满状态，能量低、较稳定，所以氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是基态氮原子电子占据的最高能级为半充满，较稳定；答案：基态氮原子电子占据的最高能级为半充满，较稳定（4）根据图示可知，环外三个碳原子都是形成4个σ键，为sp3杂化，环内三个碳原子都是形成3个σ键，1个大π键，为sp2杂化；形成大π键的电子数=（4-3）×3+（5-3）×2-1=6，则大π键可表示；答案：sp3sp2（5）立方氮化硼硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是原子晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，晶胞中N原子数为4，B原子数==4，因此氮化硼化学式BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4；晶胞的质量m=，晶胞的体积V==，B、N原子总体积V1=4×［］=cm3，晶胞中原子的空间利用率==；答案：。7．《日华子本草》中已有关于雄黄的记载“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。”雄黄（As4S4)和雌黄（As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。回答下列问题：(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为_______，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为_______。(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是_______。(3)雄黄（As4S4)的结构如图1所示，S原子的杂化形式为_______。(4)SO2分子中的键数为______个，分子的空间构型为_______。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数（如苯分子中的大键可表示为），则SO2中的大键应表示为______。SO2分子中S—O键的键角_____NO3－中N—O键的键角（填“>”、“<”、“=”）。(5)砷化镓是优良的半导体材料，密度为g•cm－３，其晶胞结构如图2所示。Ga和As原子半径分别为r1pm和r2pm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体的空间利用率为________。【答案】纺锤形或哑铃形N>P>Ssp32V形（折线形）<【解析】(1)砷为33号元素，As位于第4周期第VA族，其价电子即最外层电子。基态砷原子的价电子轨道排布图为，核外电子占据的最高能级是4p，该能级的电子云轮廓图为纺锤形或哑铃形。(2)主族元素第一电离能的变化规律为：同主族由上而下依次减小，同周期从左至右呈增大趋势，但IIA、VA族元素“反常”。S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>P>S。(3)S、As原子的最外层分别有6个、5个电子，达到8电子稳定结构需分别形成2对、3对共用电子对，故雄黄（As4S4)分子结构中，黑球、白球分别表示硫、砷原子。每个硫原子都有4对价层电子对（2对σ键电子对、2对孤电子对），S原子都是sp3杂化。(4)SO2分子中，S原子结合2个O原子，有2个键。中心原子S的孤电子对数为×（6-2×2）=1，σ键电子对数为2，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于含1对孤电子对，故SO2分子为V形。氧原子的价电子排布为2s22p4，有2个未成对电子，两个氧原子各用1个未成对电子（p轨道）与硫形成共用电子对（键），各用1个未成对电子（p轨道）与硫原子未杂化的p轨道形成大键，表示为。SO2分子中，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，故两个S—O键的键角小于120º；而NO3-中中心原子N上的孤电子对数为×（5+1-3×2）=0，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于不含孤电子对，NO3-为平面三角形，NO3－中N—O键的键角等于120º。(5)1个砷化镓晶胞中，有Ga、As原子各4个，8个原子总体积为V原子＝×4+×4；1个晶胞的体积；砷化镓晶体的空间利用率为＝。8．国务院批复通过的《全国矿产资源规划(2016--2020年)》中，首次将萤石等24种矿产列入战略性矿产目录。萤石为氟化钙的俗名，其重要用途是生产氢氟酸。(1)基态F原子中核外电子占据的最高能级为__________，基态的最外层电子排布图为_____________。(2)萤石与浓硫酸反应不可以在玻璃器皿中进行，请用化学反应方程式解释原因________________________，该反应涉及的元素的电负性由大到小的顺序______________________________(用元素符号表示)。该反应的产物之一会与反应物继续反应生成，则分子的中心原子价层电子对数为____________。(3)分子中，O的杂化类型为______________，分子VSEPR模型的名称为__________________。(4)与熔点比较高的物质是____________，原因是___________________。晶胞如图，其中F-的配位数为________。在晶体中的离子半径为acm，的离子半径为bcm；则的密度为___________(设阿伏加德罗常数的值为)。【答案】2pSiO2+4HF=SiF4↑+2H2OF>O>H>Si6四面体F半径小于，则的晶格能大于的晶格能4【解析】(1)基态F原子的电子排布式为1s22s22p5，核外电子占据的最高能级为2p；钙原子失去2个电子得到钙离子，最外层电子排布图为；(2)萤石与浓硫酸反应不可以在玻璃器皿中进行，因为反应生成氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅发生反应，相关化学反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，该反应涉及的元素有O、F、H、Si，同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，非金属性越强电负性越大，故电负性：F>O>H>Si；分子的中心原子Si原子价层电子对数为6；(3)OF2分子中价层电子对数=×（6-2×1）+2=4，所以中心原子为sp3杂化，其VSEPR模型为正四面体；(4)F-半径小于，则的晶格能大于的晶格能，故与熔点比较高的物质是；配位数是指一个离子周围距离最近的异电性离子的数目，所以根据晶胞的结构可判断Ca2＋的配位数是8，F－的配位数是4；根据均摊法，该晶胞中含有钙离子个数=8×+6×=4，氟离子在该晶胞的内部，所以氟离子个数是8，晶胞的质量为，在晶体中的离子半径为acm，的离子半径为bcm，则晶胞的边长为（a+b）cm，晶胞的体积V=cm3，则的密度为。9．(1)火箭使用的推进剂燃料由N、H两种元素组成，且原子个数N：H=1：2，其水溶液显碱性，则该物质中N原子的杂化方式为______________________。(2)笑气(N2O)曾被用作麻醉剂，但过度吸食会导致身体机能紊乱。预测N2O的结构式为________________________。(3)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态－1价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E)，－1价阴离子再获得一个电子的能量变化叫做第二电子亲和能，部分元素或离子的电子亲和能数据如下表所示。 元素 C1 Br I O O- 电子亲和能（kJ／mol） 349 343 295 141 －780下列说法正确的是___________。A．电子亲和能越大，说明越难得到电子B．一个基态的气态氧原子得到一个电子成为O2-时放出141kJ的能量C．氧元素的第二电子亲和能是－780kJ／molD．基态的气态氧原子得到两个电子成为O2-需要吸收能量(4)在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为：2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2A+3CO2↑+9H2O。根据题意完成下列填空：①冰晶石的化学式为____________________________。②冰晶石由两种微粒构成，冰晶石的晶胞结构如图甲所示，●位于大立方体的顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，那么大立方体的体心处所代表的微粒是___________(填微粒符号)。③冰晶石溶液中不存在的微粒间作用力有________________(填选项字母)。A离子键B共价键C配位键D金属键E范德华力F氢键④Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示，其晶胞特征如图丙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示：若已知A1的原子半径为dcm，NA代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则晶胞中Al原子的配位数为________；Al晶体的密度为__________g．cm-3(用字母表示)。(5)配合物Fe(CO)5的熔点－20℃，沸点103℃，可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示。①Fe(CO)5晶体类型属于__________晶体。②关于Fe(CO)5，下列说法正确的是_____。A．Fe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子B．Fe(CO)5中Fe原子以sp3杂化方式与CO成键C．1molFe(CO)5含有10mol配位键D．反应Fe(CO)5=Fe+5CO没有新化学键生成【答案】sp3N=N=OCDNa3AlF6Na+AD12分子AC【解析】（1）火箭的推进剂燃料为N2H4，可以看成是氨气中的氢原子换成-NH2，氨气中氮原子采用SP3杂化，所以N2H4中氮也采用SP3杂化。（2）笑气(N2O)与二氧化碳为等电子体，二氧化碳的结构式为O=C=O，所以笑气的结构式为N=N=O。（3）A．结合表中数据分析，氯、溴、碘得到一个电子的能量变化，得出元素的电子亲和能越大，说明越容易得到电子，故错误；B．由题中数据可知，1mol基态的气态氧原子得到电子成为O-时放出141kJ的能量，故错误；C．基态的气态氧原子得到一个电子成为O-，O-再得到一个电子成为O2-，此时的能量变化为第二电子亲和能，故氧元素的第二电子亲和能是－780kJ／mol，故正确；D．根据表中数据，1mol基态的气态氧原子得到电子成为O-放热141kJ／mol，1molO-再得到电子成为O2-吸热780kJ／mol，根据盖斯定律分析，氧原子得到两个电子时应吸收热量，故正确。故选CD。（4）①根据质量守恒定律分析，冰晶石的化学式为Na3AlF6；②●位于大立方体的顶点和面心，个数为，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，个数为，要使两种离子的个数比为1:3，所以大立方体体心所以代表的为钠离子。③冰晶石溶液中存在钠离子、AlF63-、水，还有水电离出的氢氧根离子和氢离子，AlF63-中存在共价键和配位键，水分子中存在共价键，水分子间存在范德华力和氢键，所以不存在离子键和金属键。④在晶胞中以面心的铝原子为中心，与其距离最近的等距离的铝原子有12个，即三个维度上的12个原子，所以铝的配位数为12，该晶胞中铝原子个数为，该晶胞的棱长为=，所以晶胞的体积为,。（5）①配合物Fe(CO)5的熔点－20℃，沸点103℃，说明其为分子晶体。②A．Fe(CO)5为对称结构，分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子，一氧化氮为极性分子，故正确；B．Fe(CO)5中Fe原子与一氧化碳形成配位键，铁原子提供空轨道，故错误；C．铁与一氧化碳形成5个配位键，一氧化碳分子中氧原子提供1对电子与1个碳原子形成1个配位键，所以1molFe(CO)5中含有10mol配位键，故正确；D．反应Fe(CO)5=Fe+5CO，反应中得到铁单质，形成金属键，故错误。故选AC。10．BaTiO3、KH2PO4和NaNO2都属于铁电体，它们具有许多特异的性能如当它受压力而改变形状时产生电流，通电时会改变形状等。(1)基态Ti原子的价电子排布式为___________，属于___________区元素。(2)KH2PO4晶体中存在的作用力有___________(选填字母)。A.离子键B.共价键C.氢键(3)NaNO2中N原子的杂化类型为___，键角(填“>、<或=”)____120°，其原因是___________。N、O、Na三种元素的第二电离能(I2)由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。(4)BaTiO3的晶胞如下图所示：Ti原子的配位数为_____，晶体的密度为ρg/cm3，最近的Ba原子和O原子之间的距离为___（填计算式)nm。(BaTiO3的摩尔质量为233g/mol，NA为阿伏加德罗常数的值)【答案】3d24s2dABCsp2<N原子上有一对孤对电子，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对之间的斥力Na>O>N6×107【解析】（1）Ti的原子序数为22，则基态原子的价电子排布式为3d24s2，位于第四周期IVB族，属于d区，故答案为：3d24s2；d；(2)KH2PO4是盐，属于离子晶体，含离子键，在阴离子H2PO4-中含有P-O键、O-H键，-OH中的O原子与其它KH2PO4之间-OH的H原子间可形成氢键，故合理选项是ABC；(3)在NO2-中存在N=O和N-O，所有NO2-中的N原子采用sp2杂化，N原子最外层有5个电子，其中一对为孤电子对，有3个成键电子，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对之间的斥力，所以键角小于120°，故答案为：sp2；<；N原子上有一对孤对电子，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对之间的斥力；(4)由于Na+是最外层8个电子的稳定结构，气态基态Na+从8电子稳定结构再失去一个电子最难，气态基态O+从2p3半充满较稳定结构再失去一个电子较难。所以Na+的第二电离能I2最大，N+最小，因此三种元素的第二电离能(I2)由大到小的顺序为Na>O>N；(5)根据晶胞结构示意图可知：Ti位于晶胞中心，O原子位于晶胞六个面心上，Ba位于晶体的8个顶点上，所以Ti的配位体数目是6；在一个晶胞中含有的各种元素的原子个数Ti：1×1=1；Ba：×8=1，O：×6=3，即一个晶胞中含有1个BaTiO3，其质量m=g，由于晶胞的密度是ρg/cm3，所以晶胞的体积V==cm3，则晶胞的边长L=cm=×10-7nm，最近的Ba原子和O原子位于面对角线的一半位置，所以最近的Ba原子和O原子之间的距离为a=L=nm，故答案为：6；×107。11．钴的合金及其配合物用途非常广泛。已知比的氧化性更强，在水溶液中不能大量存在.(1)的核外电子排布式为_____________。(2)无水的熔点为、沸点为，熔点为、沸点为．属_______于晶体，属于_____晶体。(3)可用于激光起爆器等，可由、、共反应制备.①的空间构型为______________________。②的化学式为，与(III)形成配位键的原子是_____已知的结构式是③可以(双聚氰胺)为原料制备，双聚氯胺分子中含键的数目为___________。(4)与作用可生成，其结构如图所示，该分子中原子的杂化方式为______。(5)钴酸锂是常见锂电池的电极材料，其晶胞结构如图所示。该晶胞中氧原子的数目为______。已知为阿伏加德罗常数的数值，则该晶胞的密度为______(用含、、的代数式表示)【答案】离子分子正四面体和(或)和6【解析】(1)钴是27号元素，根据构造原理可以写出钴离子的核外电子排布式为：，因此，本题正确答案是：；(2)无水的熔沸点较高，则属于离子晶体，氯化铁熔沸点较低，则氯化铁属于分子晶体，因此，本题正确答案是：离子；分子；(3)①中Cl原子为中心原子，则其孤电子对数为0，且其形成了4个键，中心原子采取sp3杂化，则空间构型为正四面体。②分子中，(III)提供空轨道，NH3中的N原子和CO32-中的O原子提供孤对电子，形成配位键，所以与(III)形成配位键的原子是和，③所有单键为键，双键中有一个键，由结构式可知，键数为9，则双聚氯胺分子中含键的数目为。因此，本题正确答案是：正四面体；和；(或)；(4)从结构图中可看出C有的形成两个键，有的形成3个键，故杂化类型分别为sp和sp2杂化，因此，本题正确答案是：sp和sp2。(5)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。1pm=1010cm，六棱柱底部正六边形的面积=6(a10-10)2cm2，六棱柱的体积=6(a10-10)2(b10-10)cm3=3a2b10-30cm3。该晶胞中氧原子的数目为12+6+2+1=6，Li原子的数目为3，Co原子的数目为3，已知为阿伏加德罗常数的数值，则一个晶胞的质量为g，故密度为==。因此，本题正确答案是：。12．Fe、Ni、Pt在周期表中同族，该族元素的化合物在科学研究和实际生产中有许多重要用途。(1)①Fe在元素周期表中的位置为________。②已知FeO晶体晶胞结构如NaCl型，Fe2+的价层电子排布式为________，阴离子的配位数为_______。③K3[Fe(CN)5NO]的组成元素中，属于第二周期元素的电负性由小到大的顺序是_______。④把氯气通入黄血盐(K4[Fe(CN)6])溶液中，得到赤血盐(K3[Fe(CN)6])，该反应的化学方程式为________。(2)铂可与不同的配体形成多种配合物。分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体是______；该配合物有两种不同的结构，其中呈橙黄色的物质的结构比较不稳定，在水中的溶解度大；呈亮黄色的物质的结构较稳定，在水中的溶解度小，下图图1所示的物质中呈亮黄色的是______(填“A”或“B”)，理由是________。(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构如上图图2所示。储氢原理为：镧镍合金吸咐H2，H2解离为H储存在其中形成化合物。若储氢后，氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和上下底面的面心，则形成的储氢化合物的化学式为_______。【答案】第四周期Ⅷ族3d66C<N<O2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+2KClNH3、Cl-AA的结构对称程度高，较稳定，为非极性分子，根据相似相溶原理，A在水中的溶解度小LaNi5H3【解析】(1)①Fe是26号元素，核外电子排布是2、8、14、2，因此其在元素周期表的位置是第四周期第VIII族；②Fe2+是Fe原子失去2个电子形成的，根据原子的构造原理可得Fe2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d6，所以其价层电子排布式为3d6；FeO晶体晶胞结构如NaCl型，在O2-周围距离相等且最近的有6个Fe2+，在Fe2+周围距离相等且最近的有6个O2-，所以O2-的配位数是6；③在K3[Fe(CN)5NO]的组成元素中，属于第二周期元素有C、N、O，由于元素的非金属性越强，其电负性就越大，元素的非金属性O>N>C，所以元素的电负性由小到大的顺序是C<N<O；④氯气有氧化性，会把黄血盐(K4[Fe(CN)6])氧化为得到赤血盐(K3[Fe(CN)6])，该反应的化学方程式为：2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+2KCl；(2)根据图1，可知该物质的配体为NH3和Cl-，橙黄色在水中的溶解度较大，水为极性分子，根据相似相溶，橙黄色也为极性分子，A为对称结构，属于非极性分子；B为非对称结构，属于极性分子，则橙黄色的配合物为B，亮黄色的为A；(3)根据晶胞结构，可用均摊法计算其化学式，La：8=1，Ni的原子个数为8+1=5，H原子的个数为8+2=3，所以其化学式为LaNi5H3。13．ⅡB−ⅥA族半导体纳米材料（如CdTe、CdSe、ZnSe、ZnS等）在光电子器件、太阳能电池以及生物探针等方面有广阔的前景。回答下列问题：（1）基态锌（Zn）原子的电子排布式为[Ar]_____。（2）“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是______（填标号）a构造原理b泡利原理c洪特规则d能量最低原理（3）在周期表中，Se与As、Br同周期相邻，与S、Te同主族相邻。Te、As、Se、Br的第一电离能由大到小排序为_______。（4）H2O2和H2S的相对分子质量相等，常温下，H2O2呈液态，而H2S呈气态，其主要原因是______；的中心原子杂化类型为_______，其空间构型为_______。（5）ZnO具有独特的电学及光学特性，是一种应用广泛的功能材料。①已知锌元素、氧元素的电负性分别为1.65、3.5，ZnO中化学键的类型为______。ZnO可以被NaOH溶液溶解生成[Zn(OH)4]2—，请从化学键角度解释能够形成该离子的原因。_______。②一种ZnO晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为anm、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度为________g·cm−3。【答案】3d104s2bBr>As>Se>TeH2O2分子间存在氢键sp3杂化三角锥形离子键Zn2+可以通过配位键与OH—结合成为络离子3.24×1023/(a3NA)【解析】(1)锌为30号元素，基态锌(Zn)原子的价电子排布式为3d104s2，故答案为：3d104s2；(2)“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是泡利原理，故答案为：b；(3)同周期元素，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；同族元素，从上至下第一电离能逐渐减小。在周期表中，Se与As、Br同周期相邻，与S、Te同主族相邻，则Te、As、Se、Br的第一电离能由大到小排序为Br>As>Se>Te，故答案为：Br>As>Se>Te；(4)H2O2和H2S的相对分子质量相等，但H2O2分子间存在氢键，沸点较高，H2S分子间不能形成氢键，使得常温下，H2O2呈液态，而H2S呈气态；的中心原子Se的价层电子对数=3+=4，采用sp3杂化，其空间构型为三角锥形，故答案为：H2O2分子间存在氢键；sp3杂化；三角锥形；(5)①锌元素、氧元素的电负性分别为1.65、3.5，ZnO中电负性的差值=3.5-1.65=1.85＞1.7，构成离子键；Zn2+可以通过配位键与OH—结合成为络离子，导致ZnO可以被NaOH溶液溶解生成[Zn(OH)4]2—，故答案为：离子键；Zn2+可以通过配位键与OH—结合成为络离子；②ZnO晶胞中含有Zn原子数=8×+6×=4，O原子数=12×+1=4，因此晶胞的质量=g，晶胞的体积=(a×10-7)3cm3，晶胞的密度==×1023g·cm−3，故答案为：×1023。14．铁、钴、镍及其化合物有许多用途。回答下列问题：（1）基态铁原子核外共有____________种不同空间运动状态的电子，铁、钴、镍基态原子核外未成对电子数最少的价层电子的电子排布图（轨道表达式）为_________________。（2）酞菁钴分子的结构简式如图甲所示，分子中与钴原子通过配位键结合的氮原子的编号是______（填“1”“2”“3”或“4”），分子中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为____________（用相应的元素符号表示），分子中碳原子的杂化轨道类型为____________。（3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，该晶体固态下不导电，熔融状态、水溶液均能导电，该晶体属于__________（填晶体类型）。配合物Fe（CO）x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=__________。（4）NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和74pm，则熔点NiO__________FeO（填“＞”“＜”或“=”），原因是______________________________。（5）Ni、O、Cr可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞结构如图乙所示，晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为_______g·cm-3；晶胞中Cr4+位于O2-所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_________pm。【答案】152、4N＞C＞Hsp2离子晶体5＞相同电荷的离子，半径越小，离子键越强，晶格能就越大，熔点就越高×1030【解析】（1）铁元素的核电荷数为26，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其核外有26种不同运动状态的电子，有1s、2s、3s、4s、2p、3p、3d共15种不同空间运动状态的电子；铁、钴、镍的价电子排布式分别为3d64s2、3d74s2、3d84s2，基态原子核外未成对电子数最少的Ni，价层电子的电子排布图（轨道表达式）为，故答案为：15；；（2）含有孤对电子的N原子与Co通过配位键结合，形成配位键后形成4对共用电子对，形成3对共用电子对的N原子形成普通的共价键，1号、3号N原子形成3对共用电子对为普通共价键，2号、4号N原子形成4对共用电子对，与Co通过配位键结合；酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期自左而右电负性增大，非金属性越强电负性越大，故电负性N＞C＞H，故答案为：2，4；N＞C＞H；（3）离子晶体固体中离子不能自由移动不能导电，而熔融状态下可以电离出自由移动的离子可以导电，由高铁酸钾晶体固态下不导电，熔融状态、水溶液均能导电可知，该晶体为离子晶体；配合物Fe（CO）x的中心原子是铁原子，其价电子数是8，每个配体提供的电子数是2，8+2x=18，x=5，故答案为：离子晶体；5；（4）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，熔点越高，由于Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径，所以熔点是NiO＞FeO，故答案为：＞；相同电荷的离子，半径越小，离子键越强，晶格能就越大，熔点就越高；（5）根据晶胞结构图和均摊法可知，晶胞中O原子数为6×=3，Ni原子数为8×=1，Cr原子数为1，则化学式为NiCrO3，晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则有=（a×10—10）3×ρ，则密度ρ为×1030g·cm-3；晶胞中Cr4+位于O2－所形成的正八面体的体心，正八面体边长为立方体面对角线长度，则该正八面体的边长为×apm=pm，故答案为：×1030；。15．氮、磷是植物生长所需的重要元素。回答下列问题：（1）下列N原子电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是____（填标号）。（2）羟氨（NH2OH）可看成是氨分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物，分子中N的杂化类型是___。羟氨易溶于水，其主要原因是____。（3）第一电离能I1(N)_____I1(P)（填“＞”“＜”“＝”），原因是_____。（4）直链多磷酸根阴离子是由两个或两个以上磷氧四面体通过共用顶角氧原子连接起来的，如图所示。则由n个磷氧四面体形成的这类磷酸根离子的通式为_____。（5）氮化锗具有耐腐蚀、硬度高等优点，晶体中锗原子与氮原子之间存在明显的s-p杂化现象，氮化锗晶体属于______晶体。一种氮化锗晶胞的球棍模型如图，其化学式为_____，若晶胞长方体的高为bpm，阿伏加德罗常数值为NA，晶体的密度为ρg/cm3，则晶胞底面正方形的边长为_______pm（列出计算式）。【答案】A＜C＜B＜Dsp3杂化羟氨分子与水分子均为极性分子，分子间都能形成氢键＞N的原子半径比P小，核对最外层电子的吸引力较大[PnO3n+1](n+2)-原子Ge3N4×1015【解析】(1)原子核外电子排布中，如果电子所占的轨道能级越高，该原子能量越高，轨道能量：1s＜2s＜2p，根据占据2p轨道电子的数目可知，A能量最低，D能量最高，根据占据2s轨道电子的数目可知，能量B＞C，因此能量由低到高的顺序是A＜C＜B＜D，