1、微测22物质结构与性质(选考)1(2019济宁二模)2019年1月3日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：(1)基态As原子的价电子排布图为_，基态Ga原子核外有_个未成对电子。(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJmol1)的数值依次为577、1 985、2 962、6 192，由此可推知镓的主要化合价为_和3，砷的电负性比镓_(填“大”或“小”)。(3)1918年美国人通过反应：HCCHAsCl3AlCl3,CHCl=CHAsCl2制造出路易斯毒气。在HCCH分子中
2、键与键数目之比为_；AsCl3分子的空间构型为_。(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 制得，(CH3)3Ga中碳原子的杂化方式为_。(5)GaAs为原子晶体，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示，Ga与As以_键键合。Ga和As的原子半径分别为a pm和b pm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(列出计算式，可不化简)。解析(1)基态As原子的核外价电子为其4s能级上2个电子、4p能级上3个电子，所以其价电子排布图为基态Ga原子核外4p能级上有1个电子，则Ga未成对电子数是1。(2)根据镓失去电子的逐级电离能知，失去1个或3个电子电离
3、能突变，由此可推知镓的主要化合价为1和3，同一周期元素电负性随着原子序数增大而增大，二者位于同一周期且原子序数GaAs，则电负性As比Ga大。(3)共价单键为键、共价三键中含有一个键、两个键，因此乙炔分子中含有3个键、2个键，则键、键个数之比为32；AsCl3分子中As原子价层电子对个数34，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断空间构型为三角锥形。中碳原子价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp3。(5)GaAs为原子晶体，Ga和As原子之间以共价键键合；该晶胞中Ga原子个数是4、As原子个数864，所以其化学式为GaAs，该晶胞体积 cm3，该晶胞中所有原子
4、体积4(a1010)3(b1010)3 cm341030(a3b3) cm3，GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率100%100%。答案(1)1(2)1大(3)32三角锥形(4)sp3(5)共价100%2(2019陕西一模)铝和氟的化合物在制造、化工等领域都有广泛应用。回答下列问题：(1)基态铝原子的核外电子排布式为_，占据最高能级的电子的电子云形状为_，基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小，其原因是_。(2)通常情况下，AlF3可由六氟铝酸铵(NH4)3AlF6受热分解制得，请写出该反应的化学方程式：_。(3)AlF3具有较高的熔点(1 040 )，属于_(填晶体类型)晶体；A
5、lCl3在178 时升华，写出导致AlF3、AlCl3具有不同晶体类型的原因(从原子结构与元素性质的角度作答)_。(4)NaAlO2在水溶液中实际上都是以NaAl(OH)4形式存在。其中Al(OH)4为配离子，写出Al原子的杂化形式：_，该阴离子中存在的化学键有_(填字母)。A离子键B极性键C非极性键D金属键E配位键F氢键(5)萤石CaF2晶体的晶胞如图所示，其中Ca2的堆积方式称为_。立方体边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则CaF2晶体的密度为_ (列出计算式)。解析(1)根据核外电子排布规律得基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1；p轨道的电子云形状为纺锤型；
6、基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小，其原因是镁原子的3s轨道为全充满，3p轨道为全空，稳定性强，因此镁原子的第一电离能大于铝。(2)根据题干信息AlF3可由六氟铝酸铵(NH4)3AlF6受热分解制得，反应的化学方程式为(NH4)3AlF6,3NH33HFAlF3。(3)因为AlF3具有较高的熔点，且F非金属性强，则AlF3属于离子晶体；AlCl3为分子晶体，它们的差异在于F的电负性强于Cl，更容易得电子形成离子键而形成离子晶体。(4)Al(OH)4的配位数为4，则Al原子的杂化形式是sp3；该阴离子中存在的化学键有极性键和配位键。(5)根据萤石的晶胞图所示，其中Ca2的堆积方式称为面
7、心立方堆积；晶胞中Ca2数目为864，F数目为8，则晶胞的密度 gcm3。答案(1)1s22s22p63s23p1纺锤型(哑铃型)镁原子的3s轨道为全充满，3p轨道为全空，稳定性强，因此镁原子的第一电离能大于铝(2)(NH4)3AlF63NH33HFAlF3(3)离子F的电负性强于Cl，更容易得电子形成离子键而形成离子晶体(4)sp3BE(5)面心立方堆积3(2019雅礼中学一模)(1)碳能与氢、氮、氧三种元素组成化合物CO(NH2)2，该物质易溶于水的主要原因是_。(2)碳元素能形成多种无机物。CO的立体构型是_。MgCO3分解温度比CaCO3低的原因是_。(3)图为嘌呤的结构，嘌呤中轨道之
8、间的夹角1比2大，请解释原因：_。(4)图为碳的一种同素异形体C60分子，每个C60分子中含有键的数目为_。(5)图为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞结构，其中原子坐标参数A为(0,0,0)，B为，C为；则D原子的坐标参数为_。(6)副族元素Mn和元素Se形成的某化合物属于立方晶系，其晶胞结构如图所示，其中(为Se，为Mn)，则Se的配位数为_，Mn和Se的摩尔质量分别为M1 gmol1、M2 gmol1，该晶体的密度为，则MnSe键的键长为_nm(写表达式即可)。(7)KI的晶胞结构如图所示，已知其晶体的密度为，K和I的摩尔质量分别为Mk gmol1和MI gmol1，原子半径分别为rk p
9、m和rI pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(写表达式即可)。解析(1)化合物CO(NH2)2分子与水分子之间存在氢键，使尿素容易溶于水中。(2)CO的价层电子对数为33，无孤对电子，CO的立体构型为平面三角形。Mg、Ca是同一主族的元素，MgCO3分解温度比CaCO3低的原因是氧化镁晶格能比氧化钙大，使得Mg2比Ca2更容易结合CO中的O2。(3)根据VSEPR理论，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，导致键合电子对之间的夹角减少，所以嘌呤中轨道之间的夹角1比2大。(4)每个碳原子形成3个键，每个键为2个碳原子共有，则平均每个碳原
10、子形成1.5个键，则C60分子中有键数目为601.590。(5)D与周围4个原子形成正四面体结构，D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上，过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分，同理过D原子的且平行侧面的平面将半个晶胞2等分，可知D到各坐标平面的距离均为晶胞棱长的。(6)在晶体中每个Se原子连接4个Mn原子、每个Mn原子连接4个Se原子，所以Se原子的配位数是4；在一个晶胞中含有Se的原子个数为864；含有的Mn原子数为4，晶胞密度为 gcm3，晶胞参数L cm1010 pm，晶胞体对角线长度为L1010 pm，由于距离最近的Se原子和Mn原子的距离为晶胞棱长的，因此距离最近的S
11、e原子和Mn原子的距离为1010 pm。(7)一个晶胞中，含有4个KI，所以一个晶胞中，V球4(rr)pm3(rr)pm3，KI晶体的密度为 gcm3，K和I的摩尔质量分别为Mk gmol1和MI gmol1，设晶胞的体积为a3cm3，则，a3cm31030pm3，所以KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为100%100%1030100%。答案(1)CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键(2)平面三角形氧化镁晶格能比氧化钙大，使得Mg2比Ca2更容易结合CO中的O2(3)孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，斥力大，键角大(4)90(5)(6)4107(7)100%4国
12、务院批复通过的全国矿产资源规划(20162020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Ca2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为_(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H2SiF6，则H2SiF6分子的中心原子价层电子对数为_。(3)OF2分子中，O的杂化类型为_，OF2分子VSEPR模型的名称为_。(4)CaF2与CaCl2熔点比较高的物质是_，原因是_。CaF2晶
13、胞如图，其中F的配位数为_。在CaF2晶体中Ca2的离子半径为a cm，F的离子半径为b cm；则CaF2的密度为_ gcm3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。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SiO24HF=SiF2H2O，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，故电负性FOHSi；H2SiF6分子的中心原子Si原子价层电子对数为6。(
14、3)OF2分子中价层电子对224，中心原子原子轨道为sp3杂化，其VSEPR模型为正四面体。(4)F半径小于Cl，则CaF2的晶格能大于CaCl2的晶格能，故CaF2与CaCl2熔点比较高的物质是CaF2；配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，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864，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 g，在CaF2晶体中Ca2的离子半径为a cm，F的离子半径为b cm，则CaF2的密度为 gcm3。答案(1)2p(2)SiO24HF=SiF2H2OFOHSi6(3)sp3正四面体形(4)
15、CaF2F半径小于Cl，则CaF2的晶格能大于CaCl2的晶格能45(2019深圳二调)铜及其化合物在科研和生产中具有广泛用途。回答下列问题：(1)基态Cu原子的价电子排布图是_。(2)从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因是_。(3)铜晶体中Cu原子的堆积方式如图所示，其堆积方式为_，配位数为_。(4)NH3中N原子的杂化方式是_；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序是_(用元素符号表示)；SO的空间构型是_，与该阴离子互为等电子体的五核微粒有_(任写两种)。(5)由铜、钡、钙及铊的氧化物可以制得高温超导体，CaO的熔点比BaO的熔点高，其原因是_。(6)金铜合金的晶胞
16、如图所示。金铜合金具有储氢功能，储氢后Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，H原子填充在由1个Au原子和距Au原子最近的3个Cu原子构成的四面体空隙中，若Cu原子与Au原子的最短距离为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体储氢后密度为_ gcm3(列出计算式)。解析(1)基态Cu原子的外围电子排布为3d104s1，则基态Cu原子的价电子排布图为。(2)失去一个电子后，亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态，所以导致高温下Cu2O比CuO稳定。(3)晶胞中Cu原子位于面心、顶点上，属于面心立方最密堆积；以顶点Cu原子研究，与之相邻的原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共有，
17、故Cu原子配位数为312。(4)NH3中N原子价电子对数为4，则杂化方式是sp3；同周期元素的第一电离能随核电荷数的增加而增大，但N原子的2p轨道是半充满的稳定状态，所以N元素的第一电离能大于O，则C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是NOC；SO的中心原子硫原子的价层电子对数为4，没有孤电子对，所以SO的空间构型为正四面体；SO互为等电子体的五核微粒有PO、ClO。(5)CaO和BaO都是离子晶体，因为Ca2离子半径小于Ba2，CaO的晶格能大于BaO的晶格能，所以CaO的熔点比BaO的熔点高。(6)Au原子在晶胞占有的位置为8个顶点，Au原子的个数为81，Cu原子在晶胞的位置在面心，
18、Cu原子的个数是63，H原子在晶胞内部，共有8个，则该晶体一个晶胞的质量为 g；若Cu原子与Au原子的最短距离为a nm，则晶胞立方体的棱长为a nm，一个晶胞的体积为(a107 cm)32a31021 cm3，则该晶体储氢后密度为 gcm3。答案(1)(2)亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态(3)面心立方最密堆积12(4)sp3NOC正四面体PO、ClO(5)Ca2半径小于Ba2半径，CaO的晶格能大于BaO的晶格能(6)6(2019黄冈中学最后一卷)锂磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：2Na3PO44CuSO42NH3H2O=Cu4O(PO4)23Na
19、2SO4(NH4)2SO4H2O(1)写出基态Cu2的核外电子排布式：_。与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有_(填元素符号)，上述方程式中涉及的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为_。(2)PO的空间构型是_。(3)与NH3互为等电子体的分子、离子有_、_(各举一例)。(4)氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为_。(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物，则1 mol CN中含有的键的数目为_。(6)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为_。(7)铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为，列式计算晶体铜的密度：_。
20、解析(1)Cu是29号元素，其基态Cu2的核外电子排布式为Ar3d9；与Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr；元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时，能量低，比较稳定，第一电离能较大。N原子的电子处于半充满状态，是稳定状态，N、O元素第一电离能由小到大的顺序为ON。心原子P原子的价层电子对数为4，所以P的杂化方式为sp3，PO空间构型是正四面体。(3)与NH3互为等电子体的分子有CH4、H2O、HF、PH3或AsH3；离子有NH、H3O、CH等。(4)在氨基乙酸铜的分子中CH2碳原子为sp3杂化，羰基碳原子为sp2杂化；在CN中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有2个键，1 mol CN中含有键的数目为2NA。(6)在该化合物的晶胞中Cu原子个数为12(1/6)2(1/2)36；H原子个数为6(1/3)136，该化合物的化学式为CuH。(7)铜晶体为面心立方最密堆积，则每个晶胞中含有铜原子数为8(1/8)64个，Cu原子半径为127.8 pm1.2781010 cm，假设晶体铜的密度为，晶胞的边长为d，则d4r，d，则d3(464)/NA解得9.0 gcm3。答案(1)Ar3d9K、CrON(2)正四面体(3)PH3(或AsH3)H3O(或CH)(两空合理即可)(4)sp3、sp2(5)2NA(6)CuH(7)9.0 gcm3
