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專題44 物質結構與性質（二） 【高考演練】 上接43 物質結構與性質(一) 1．(2018江西新余模擬)如圖是鉈化鈉的晶胞結構： (1)若忽略Tl，則Na離子的空間結構跟哪種常見物質的晶體結構一樣？ 。 (2)該物質化學式為______。 (3)(a)Tl的原子序數是81，寫出它在元素周期表中的位置______________________。 (b)寫出Na的核外電子排布______________________________。 (4)在該晶體中Tl和Na的化合價分別是：________、_______。 (5)已知該晶體是立方晶系，Na、Tl最近距離為a pm，寫出計算該晶體的密度 __________________。(已知阿佛加德羅常數：NA mol－1) 【滿分解答】(1)金剛石 (2)NaTl (3)第六周期、第IIIA族 1s22s22p63s1 (4)-1、＋1 (5) g/cm3 因金屬性Na＞Tl，故Na為＋1價，則Tl只能為-1價。(5)Na、Tl最近距離為虛線所示小立方體中心的Na原子與小立方體頂點的Tl之間的距離，故小立方體的棱長為，故大立方體的棱長為，一個大立方體相當于8個NaTl，故晶體密度== g/cm3。 2．（2018屆柳州高級中學考前模擬）鋰和氮的相關化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領域有著廣泛的應用。請回答下列問題 (1)Li的氫標電勢是最負的，達到-3.045V，與水有很大的反應傾向，然而將Li單質加入水中，其反應烈程度遠不如其他堿金屬，試解釋原因__________。 (2)基態(tài)氮原子中，核外電子占據的最高能層的符號為_______，核外電子能量最高的電子的電子云輪廓圖形狀為_________。 (3)氮元素既可與其他元素形成正離子，比如N2O5結構中存在NO2+的結構，其空間構型為__________，氮原子的雜化形式為____________；它也可以形成全氮的正離子，比如N5AsF6中存在高能量的N5+，N5+的空間構型為_______。(每個N原子都滿足8電子穩(wěn)定結構) (4)下圖為一種N和Li形成的二元化合物的晶體結構，試在圖中畫出其晶胞_____，并寫出該化合物的化學式_________。 【答案】 產物氫氧化鋰溶解度小，包裹在外層阻礙反應持續(xù)進行 L 紡錘形（或啞鈴型） 直線型 sp 角形（或V形） Li3N 【解析】考查物質結構與性質的綜合運用，（1）Li和Mg處于對角線，根據對角線原則，LiOH在水中的溶81/8=1，Li＋位于面上、內部，個數為41/2＋1=3，即化學式為Li3N。 4．(2018貴州四校模擬)已知A、B、C、D、E五種元素的原子序數依次增大，其中A、E原子的最外層電子數均等于其周期序數，E原子的電子層數是A的3倍；B原子核外電子有6種不同的運動狀態(tài)，s軌道電子數是p軌道電子數的兩倍；D原子L層上有2對成對電子。請回答下列問題。 (1)E元素基態(tài)原子的電子排布式為___________________________________________。 (2)B、C、D三種元素的第一電離能數值由小到大的順序為　　　　　　　　(填元素符號)。 (3)D元素與氟元素相比，電負性：D　　　　F(填“＞”“＝”或“＜”)。 (4)BD2在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖K41－4所示。該晶體的類型屬于　　　　。(選填“分子”“原子”“離子”或“金屬”晶體)，該晶體中B原子軌道的雜化類型為　　　　。1 mol B2A2分子中含σ鍵的數目是___________________________________。 (5)光譜證實單質E與強堿溶液反應有[E(OH)4]－生成，則[E(OH)4]－中存在　　　　。 a．共價鍵　　b．配位鍵　　c．σ鍵　　d．π鍵 【滿分解答】(1)1s22s22p63s23p1　(2)C、O、N　(3)＜　 (4)原子　sp3　3NA(或1.8061024)　(5)abc 【解析】從B的核外電子運動狀態(tài)看，應為碳原子；D的L層電子排布式為2s22p4，故為O；則A、C元素分別為H、N；根據E的電子層數為氫的3倍，且其最外層電子數等于其周期序數，故E是Al。 (2)碳、氮、氧同一周期，因氮原子的2p軌道為半滿狀態(tài)，致使其第一電離能大于相鄰的碳和氧。 (3)氧、氟為同一周期元素，因氟在氧的右側，故氟的電負性比氧大。 (4)從晶體的結構看，該化合物結構與SiO2相似，為原子晶體，其中碳原子為sp3雜化。C2H4的結構為H—C≡C—H，故分子內含有三條σ鍵。 (5)[Al(OH)4]－中O與H之間形成的化學鍵為共價鍵、σ鍵，Al3＋與OH－形成的鍵為配位鍵。 5．（2018屆臨沂市三模）鈦及其化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領域有著廣泛的應用。 (1)基態(tài)鈦原子的價電子排布式為_____________，與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對電子數與鈦相同的有____________種。 (2)鈦比鋼輕、比鋁硬，是一種新興的結構材料，鈦的硬度比鋁大的原因是_________。 (3)在濃的TiCl3的鹽酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至飽和，可得到配位數為6、組成為TiCl36H2O的綠色晶體，該晶體中兩種配體的物質的量之比為1：5，則該配合離子的化學式為___________。 (4)半夾心結構催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其結構如下圖所示。 ①組成M的元素中，電負性最大的是_________(填名稱)。 ②M中碳原子的雜化方式為____________。 ③M中不含________(填代號)。 a．π鍵 b．σ鍵 c．離子鍵 d．配位鍵 (5)金紅石(TiO2)是含鈦的主要礦物之一。其晶胞結構(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。 ①A、B、C、D 4種微粒，其中氧原子是________(填代號)。 ②若A、B、C的原子坐標分別為A(0，0，0)、B(0.69a，0.69a，c)、C(a，a，c)，則D的原子坐標為D(0.19a，____，___)；鈦氧鍵的鍵長d=______(用代數式表示)。 【答案】 3d24s2 3 Ti原子的價電子數比Al多，金屬鍵更強 [TiCl(H2O)5]2+ 氧 sp2 sp3 c BD 0.81a 0.5c 【解析】試題分析：(1)鈦原子核外有22個電子，根據核外電子排布規(guī)律寫基態(tài)鈦原子的價電子排布式；基態(tài)原子的未成對電子數為2；第四周期中未成對電子數為2的元素有Ge、Se、Ni，有3種；(2) Ti原子的價電子數是4、鋁原子的價電子數是3；(3).配位數為6，兩種配體的物質的量之比為1：5，所以配體中有1個氯原子、5個水分子；(4) ①組成M的元素有Ti、C、H、O、Cl，非金屬性越強電負性越大；②M中有雙鍵碳和單鍵碳原子兩種；③單鍵為σ鍵、雙鍵中1個是σ鍵、1個是π鍵，根據M的結構圖，還有配位鍵；(5) ①根據均攤原則，晶胞中共有原子，晶胞中相同位置的原子相同，根據鈦氧原子比是1:2分析；②根據晶胞結構分析D原子坐標；根據圖示， 6．(2018青島模擬)太陽能電池的發(fā)展已經進入了第三代。第三代就是銅銦鎵硒CIGS等化合物薄膜太陽能電池以及薄膜Si系太陽能電池。完成下列填空： (1)亞銅離子(Cu＋)基態(tài)時的電子排布式為_____________________________________； (2)硒為第4周期元素，相鄰的元素有砷和溴，則3種元素的第一電離能從大到小順序為　　　　　　　　(用元素符號表示)，用原子結構觀點加以解釋______________________________； (3)與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性(價電子數少于價層軌道數)，其化合物可與具有孤對電子的分子或離子生成加合物，如BF3能與NH3反應生成BF3NH3。BF3NH3中B原子的雜化軌道類型為　　　　，B與N之間形成　　　　鍵； (4)單晶硅的結構與金剛石結構相似，若將金剛石晶體中一半的C原子換成Si原子且同種原子不成鍵，則得圖K42－5所示的金剛砂(SiC)結構；在SiC中，每個C原子周圍最近的C原子數目為　　　　。 【滿分解答】(1)1s22s22p63s23p63d10 (2)Br＞As＞Se　As、Se、Br原子半徑依次減小，原子核對外層電子的吸引力依次增強，元素的第一電離能依次增大；Se原子最外層電子排布為4s24p4，而As原子最外層電子排布為4s24p3，p電子排布處于半充滿狀態(tài)，根據洪特規(guī)則特例可知，半充滿狀態(tài)更穩(wěn)定，所以As元素的第一電離能比Se大。 (3)sp3　配位　(4)12 7．我國從2012年10月1日起將逐步淘汰白熾燈，將在全國推廣高效的半導體照明技術，氮化鎵(GaN)基LED是研究的熱點之一。 (1)白熾燈燈絲材料普遍使用金屬鎢(W)，其價電子構型為5d46s2，按電子排布W在周期表分區(qū)中屬于________區(qū)；鎵原子在基態(tài)時核外電子排布式為________。 (2)GaN的晶胞結構見圖1，晶胞中含Ga原子數目為________個。 圖1 (3)用MOCVD生產氮化鎵的原理為：Ga(CH3)3(l)＋NH3(g)―→GaN(s)＋3CH4(g)。 ①下列有關說法正確的是________(選填序號)。 a．Ga(CH3)3中鎵原子和碳原子均采用sp2雜化 b．NH3分子是一種極性分子 c．CH4分子空間呈正四面體型 d．NH3沸點比CH4高，主要是前者相對分子質量較大 ②生產氮化鎵晶體常在MgO等襯底上外延生長，MgO晶胞結構與NaCl相似，但MgO熔點比NaCl高得多，是因為_____________________________________。 (4)由8-羥基喹啉()與Ga2(SO4)3可合成一種新型的橙紅光發(fā)射材料8羥基喹啉鎵有機配合物，其結構如圖2，試在圖上補充缺少的化學鍵(已知Ga的配位數為6)。 圖2 【滿分解答】(1)　d　1s22s22p63s23p63d104s24p1 (或：[Ar]3d104s24p1)　(2)6　(3)①bc　②MgO的晶格能比NaCl大 (4) 8．（2018江蘇卷）臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為和，NOx也可在其他條件下被還原為N2。 （1）中心原子軌道的雜化類型為___________；的空間構型為_____________（用文字描述）。 （2）Fe2+基態(tài)核外電子排布式為__________________。 （3）與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_____________（填化學式）。 （4）N2分子中σ鍵與π鍵的數目比n（σ）∶n（π）=__________________。 （5）[Fe(H2O)6]2+與NO反應生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中，NO以N原子與Fe2+形成配位鍵。請在[Fe(NO)(H2O)5]2+結構示意圖的相應位置補填缺少的配體。 【答案】[物質結構與性質] （1）sp3 平面（正）三角形 （2）[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6 （3）NO2? （4）1∶2 （5） 位原子。 點睛：本題以“臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO42-和NO3-，NOx也可在其他條件下被還原為N2”為背景素材，考查離子核外電子排布式的書寫、原子雜化方式的判斷、離子空間構型的判斷、等電子體的書寫、σ鍵和π鍵的計算、配位鍵的書寫。注意寫配位鍵時由配位原子提供孤電子對。 9．已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數A＜B＜C＜D＜E。B原子的p軌道半充滿，形成的氫化物的沸點是同主族元素的氫化物中最低的。D原子得到一個電子后3p軌道全充滿。A＋比D原子形成的離子少一個電子層。C與A形成A2C型離子化合物。E的原子序數為26，E原子或離子外圍有較多能量相近的空軌道而能與一些分子或離子形成配合物。請根據以上情況，回答下列問題：(答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示) (1)A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為____________________________。 (2)C的氫化物分子是____________(填“極性”或“非極性”)分子。 (3)化合物BD3的分子空間構型是________________。 (4)E元素原子的核外電子排布式是___________________________；E的一種常見配合物E(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5 ℃，沸點為103 ℃，易溶于非極性溶劑。據此可判斷E(CO)5的晶體類型為_____________________；E(CO)5中的配體CO與N2、CN－等互為等電子體，寫出CO分子的結構式________________________。 (5)金屬E單質的晶體在不同溫度下有兩種堆積方式，晶胞分別如右圖所示。體心立方 面心立方 體心立方晶胞和面心立方晶胞中實際含有的E原子個數之比為________________________。 【滿分解答】(1)Na＜S＜P＜Cl (2)極性 (3)三角錐形 (4)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 分子晶體 C≡O (5)1∶2 10．銅在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，廣泛地應用于電氣、機械制造、國防等領域。回答下列問題： (1)銅原子基態(tài)電子排布式為 ； (2)用晶體的X射線衍射法可以測得阿伏加德羅常數。對金屬銅的測定得到以下結果：晶胞為面心立方最密堆積，邊長為361 pm。又知銅的密度為9.00 gcm－3，則銅晶胞的體積是 cm3、晶胞的質量是 g，阿伏加德羅常數為 [列式計算，己知Ar(Cu)＝63.6]； (3)氯和鉀與不同價態(tài)的銅可生成兩種化合物，這兩種化合物都可用于催化乙炔聚合，其陰離子均為無限長鏈結構(如下圖)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為 。已知其中一種化合物的化學式為KCuCl3，另一種的化學式為 ； (4)金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應，其原因是 ，反應的化學方應程式為 。 【滿分解答】(1)1s22s2p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (2)4.7010－23 4.2310－22 NA＝＝6.011023 mol－1 (3)sp3 K2CuCl3 (4)過氧化氫為氧化劑，氨與Cu形成配離子，兩者相互促進使反應進行。 Cu＋H2O2＋4NH3Cu(NH3)42 ＋＋2OH－ (4)“金屬銅單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應”，這是兩種物質共同作用的結果：過氧化氫具有強氧化性，而氨水能與Cu2＋形成配合物。 11．(2018南京鹽城三調)鹵素性質活潑，能形成鹵化物、多鹵化物等多 種類型的化合物。 (1)鹵化氫中，HF的沸點高于HCl，原因是___________________________。 (2)如圖為F－與Mg2＋、K＋形成的某種離子晶體的晶胞，其中“○”表示的離子是________(填離子符號)。 (3)多鹵化物Rb[ICl2]分解時生成晶格能相對較大的銣(Rb)的鹵化物，則該鹵化物的化學式為________________。 (4)BF3與NH3能發(fā)生反應生成X(H3BNF3)，X的結構式為____________(用“→”表示出配位鍵)：X中B原子的雜化方式為________________。 (5)有一類物質的性質與鹵素類似，稱為“擬鹵素”[如(SCN)2、(CN)2等]。(CN)2的結構式為，該分子中σ鍵和π鍵數目之比為________。 【滿分解答】(1)HF分子間形成氫鍵　(2)F－　(3)RbCl (4)　sp3雜化　(5)3∶4 12．(2018四川綿陽三診)A、B、D、E、G、M代表六種常見元素，它們的核電荷數依次增大。其中， 元素M的基態(tài)3d軌道上有2個電子，A的基態(tài)原子L層電子數是K層電子數的2倍，E的 簡單離子在同周期元素的簡單離子中半徑最小，D、G同主族；B與D形成的化合物有多種， 其中一種是紅棕色氣體。 (1)M的基態(tài)原子價層電子排布式為_____，元素B、D、G的第一電離能由大到時小的順序是_____ (用元素符號表示)。 (2)用價層電子對互斥理論預測，GD32 －的立體構型是_____ (用文字表述) (3) M與D形成的一種橙紅色晶體晶胞結構如圖所示，其化學式為_____ (用元素符號表示)。 (4) 已知化合物EB結構與單晶硅相似，該物質可由E 的氯化物與NaB3在高溫下反應制得，且生成單質B2，該反應化學方程式為_____，若有8.4 g B2生成，則轉移電子數為_____o 【滿分解答】(1)3d24s2 N＞O＞S (2)三角錐形 (3)TiO2 (4)AlCl3＋3NaN3 = 3NaCl＋AlN＋4N2↑ 1.2041023或0.2NA 【解析】本題主要考查了原子結構、第一電離能、雜化軌道、晶胞的計算、氧化還原反應等，考查了學生 13．(2018臨沂一模)碳是形成化合物種類最多的元素。 (1)CH2=CH-C≡N是制備晴綸的原料，其分子中σ鍵和π鍵的個數比為 (填最簡整數比)，寫出該分子中所有碳原子的雜化方式 。 (2)乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)分子式均為C2H6O，但CH3CH2OH 的沸點高于CH3OCH3的沸點，其原因是 。 (3)某元素位于第四周期VIII族，其基態(tài)原子的未成對電子數與基態(tài)碳原子的未成對電子數相同，則其基態(tài)原子的價層電子排布式為 。 (4)碳化硅的結構與金剛石類似，其硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能。右圖所示為碳化硅的晶胞(其中●為碳原子，○為硅原子)。每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有 個。設晶胞邊長為a cm，密度為b g/cm3，則阿伏加德羅常數可表示為 (用含a、b的式子表示)。 (4)每個碳原子與另外四個硅原子形成共價鍵，與之等距離的硅原子有四個。 【滿分解答】(1)2︰1 sp2 sp (2)乙醇分子之間形成氫鍵 (3)3d84s2 (4)4； 160/(a3b) 14．(2018揚州四模)天然氣既是重要的能源，也是重要的化工原料，其 主要成分是甲烷。 (1)甲烷在一定條件下可生成： A．碳正離子(CH)　　　　　 B．碳負離子(CH) C．甲基(—CH3) D．碳烯(CH2) ①四種微粒中，鍵角為120的是________。(填序號) ②與碳負離子(CH)互為等電子體的一種分子的結構式為_______________。 (2)海底富藏大量的可燃冰(甲烷的水合物)，關于可燃冰的說法中正確的是________ A．甲烷分子與水分子均是極性分子 B．可燃冰中甲烷分子與水分子間以氫鍵相結合 C．可燃冰屬于原子晶體 D．甲烷分子與水分子中的σ鍵均是s—sp3電子云重疊而成的 (3)在高溫下，甲烷可還原CuO得到Cu2O。 ①Cu＋的核外電子排布式為______________。 ②Cu2O晶體的晶胞結構如右上圖所示。其中“△”代表的離子符號為____。 (4)一定條件下，甲烷與水蒸氣可生成H2和CO。則所生成的氣體中σ鍵總數與π鍵總數之比為________。 【滿分解答】(1)①A?、凇?2)D　(3)①[Ar]3d10 ②O2－　(4)2∶1 15．(2018吉安模擬)已知：A、B、C、D為周期表1～36號中的元素，它們的原子序數逐漸增大。A的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數相等；C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數與A原子相同；D的基態(tài)原子的M電子層上有4個未成對電子。 請回答下列問題： (1)D 是元素周期表中第 周期，第 族的元素；其基態(tài)原子的外圍電子排布式為 。 (2)A、B、C、D四種元素中，電負性最大的是________(填元素符號)。 (3)由A、B、C形成的離子CAB－與AC2互為等電子體，則CAB－中A原子的雜化方式為____________。B的氫化物的沸點遠高于A的氫化物的主要原因是_________________。 (4)D能與AC分子形成D(AC)5，其原因是AC分子中含有________。D(AC)5常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5 ℃，沸點為103 ℃，易溶于非極性溶劑，據此可判斷D(AC)5晶體屬于 (填晶體類型)。 (5) SiO2的晶胞可作如下推導：先將NaCl晶胞中的所有Cl－去掉，并將Na＋全部換成Si原子，再在每兩個不共面的“小立方體”中心處各放置一個Si原子便構成了晶體Si的一個晶胞。再在每兩個相鄰的Si原子(距離最近的兩個Si原子)中心聯(lián)線的中點處增添一個O原子，便構成了SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有_______個Si原子，______個O原子。 【滿分解答】(1) 四 Ⅷ 3d64s2 (2) O　　 (3)sp、 NH3分子間能形成氫鍵 (4) 孤對電子、分子晶體　 (5) 8 16 【解析】“A的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數相等”則A為C元素；“C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數與A原子相同”則C為O元素；“D的基態(tài)原子的M電子層上有4個未成對電子”則D為Fe元素；由“A、B、C、D為周期表1～36號中的元素，它們的原子序數逐漸增大”可知B為N元素。 (3)等電子體中原子的雜化方式相同，CO2是直線型，C元素的雜化方式為sp雜化。 (4)能形成配位鍵的原因是CO中存在孤對電子；由“(AC)5常溫下呈液態(tài)，熔點為－20.5 ℃，沸點為103 ℃，易溶于非極性溶劑”可知其為分子晶體。 (5) NaCl晶胞如圖：，則黑球可以看成是Si原子，“小立方體”中可放置四個Si