1、物质结构与性质(选考)1(2021届宁夏中卫市高三模拟)铂钴合金是以铂为基含钴二元合金，在高温下，铂与钻可无限互溶，其固体为面心立方晶格。铂钻合金磁性极强，磁稳定性较高，耐化学腐蚀性很好，主要用于航天航空仪表、电子钟表、磁控管等。氟及其化合物CuF用途非常广泛。回答下列问题：(1)聚四氟乙烯是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过_方法区分晶体、准晶体和非晶体。(2)基态F原子的价层电子排布图(轨道表达式)为_。(3) H2F+SbF6 (氟锑酸)是一种超强酸，存在H2F+，该离子的空间构型为_，与H2F+具有相同空间构型且中心原子与F原子同周期的分子是_
2、。(4)NH4F(氟化铵)可用于玻璃的蚀刻防腐剂、消毒剂。中心原子的杂化类型是_；氟化铵中存在_(填字母)。A离子键 B键 C键 D氢键(5)SF4被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。SF4是一种共价化合物，可通过类似于Bom-Haber循环能量构建能量图计算相关键能。则F-F键的键能为_kJ/mol，S-F键的键能为_ kJ/mol。(6)CuCl的熔点为326，能升华，熔化呈液态时不导电；CuF的熔点为1008，熔化呈液态时能导电。CuF中Cu+的基态价电子排布式_铜元素位于元素周期_区，金属Cu的堆积模型为_。CuF的熔点比CuCl的高，原因是_已知NA为阿伏加德罗常数的值，CuF的密度为
3、7.1g/cm3，晶胞结构如图所示，则CuF的晶胞参数a=_nm(列出计算式)【答案】(1)X-射线衍射实验 (2) (3)V形 H2O (4)sp3 AB (5)155 327 (6)3d10 ds 面心立方最密堆积 CuF为离子晶体，CuCl为分子晶体 107 【解析】(1)从外观无法区分晶体、准晶体和非晶体，但用X光照射会发现：晶体对X射线发生衍射，非晶体不发生衍射，准晶体介于二者之间，因此通过X-射线衍射实验可区分晶体、准晶体和非晶体；(2)F的原子序数为9，核外电子排布式为1s22s22p5，价电子为2s22p5，因此基态F原子的价电子排布图为；(3)H2F+的中心原子的价层电子对数
4、为=4，含有两对孤对电子，所以空间构型为V形；原子总数相同，价电子总数相同的分子或离子互为等电子体，结构相似，所以与H2F+具有相同空间构型且中心原子与F原子同周期的分子是H2O；(4)nh4+中心原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化；NH4F中氟离子和铵根之间为离子键，铵根内部共价键和配位键均为键，所以选AB；(5)由图象可知，3molF2(g)形成F(g)断裂3molF-F键，吸收465kJ能量，则F-F键的键能为155kJmol-1；由图可知1molS(g)和6molF(g)形成SF6(g)要形成6molS-F键，放出1962kJ能量，则S-F的键能为kJmol-1=327kJmol
5、-1；(6)Cu元素为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去最外层一个电子形成Cu+，所以Cu+的价电子排布式为3d10；铜元素位于第四周期第IB族，所以属于ds区；金属铜为面心立方最密堆积；CuCl的熔点为426，熔化时几乎不导电，应为分子晶体，而CuF为离子晶体，一般离子晶体的熔沸点比分子晶体高，所以CuF比CuCl熔点高；根据均摊法，晶胞内部黑球个数为4，晶体化学式为CuF，所以白球个数也为4，即晶胞中有4个亚铜离子和4个氟离子，所以晶胞的质量为m=g，晶胞体积V=a3，晶体的密度，可解得a=107nm。2(2021届四川宜宾市高三调
6、研)2020年1月，南开大学研究团队“高效手性螺环催化剂的发现”获得2019年度国家自然科学技术一等奖，含多种金属元素的催化剂正在刷新合成化学的新高度。回答下列问题：(1)形成“刚性”螺环的元素是碳，基态碳原子的价电子轨道表达式是_。(2)如图是一种简单螺环烃，分子中碳原子的杂化方式为_，分子中_(填“含”或“不含”)手性碳原子。(3)铁及其化合物羰基铁Fe(CO)5常用作催化剂。1mol Fe(CO)5分子中含有的键数目为_，写出一种与CO互为等电子体的离子_。Fe(CO)5是一种浅黄色液体，熔点-20，沸点103，热稳定性较高，易溶于苯等有机溶剂，不溶于水。Fe(CO)5是_(填“极性”或
7、“非极性”)分子；配体CO提供孤电子对的原子是C而不是O，原因是_。如图是某Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d gcm-3，则铁原子的半径为_nm(用含有d、NA的代数式表示)。(4)在某些过渡金属的羰基化合物中，中心原子的价电子数与配体提供的电子数之和满足“18e-结构规则”。羰基铁与羰基镍的化学式分别为Fe(CO)5和Ni(CO)4，则羰基铬的化学式是_。【答案】(1) (2)sp3 不含 (3)10NA CN-或C22-或NO+ 非极性 C的电负性比O小，C比O更易提供孤对电子 107 (4)Cr(CO)6 【解析】(1)基态碳原子的价电子为第L层的4个电子，价电子排布式为2S22P2
8、，据此写其轨道表达式为； (2)分子中碳原子都是碳碳单键，则碳原子的杂化方式为sp3，分子中不存在连接着4个不同基团的碳原子，故分子内不含手性碳原子；(3)1mol Fe(CO)5分子中，有5mol配位键是键、每1mol CO内有1mol 键，故含有的键数目为10NA，与CO互为等电子体的离子是双核离子且最外层有14个电子，则满足条件的离子有CN-或C22-或NO+；Fe(CO)5的熔沸点比较低，属于分子晶体，按Fe(CO)5的溶解性：易溶于非极性溶剂，故可推断其为非极性分子；Fe(CO)5分子内铁原子与CO分子间形成了配位键，C的电负性比O小，C比O更易提供孤对电子，故CO提供孤电子对的原子
9、是C而不是O；Fe单质的晶胞模型为体心立方堆积，晶胞的原子均摊数为 ，晶胞的质量为，晶胞体积为 ，边长 ，Fe原子半径r与晶胞边长a关系为4r=a，所以 ；(4)按提供的信息在某些过渡金属的羰基化合物中，中心原子的价电子数与配体提供的电子数之和满足“18e-结构规则”，则羰基铬也满足规律，因为铬的价电子构型为3d54s1，铬有6个价电子，则配体CO提供12个电子，故配位数为6，羰基铬的化学式为Cr(CO)6。3(2021届四川绵阳市高三模拟)硫酸是重要的化工原料，我国主要采用接触法生产硫酸，主要过程如下： FeS2 SO2 SO3 H2SO4回答下列问题：(1)基态V原子的电子排布式为_，基态
10、Fe原子核外未成对电子数为_。(2)组成H2SO4的元素中，电负性由大到小的顺序是_，SO2分子的VSEPR模型为_。(3)固态SO3能以无限长链形式存在(如图所示)。其中S原子的杂化形式为_。长链结构中，连接2个S原子的O原子称为桥氧，连接1个S原子的O原子称为端基氧，则与S原子形成化学键键长更大的是_(填“桥氧”或“端基氧”)，原因是_。(4)绿矾是一种重要的硫酸盐，其组成可写成Fe(H2O)62+SO4(H2O)2-，水合阴离子中H2O通过氢键与SO42-中的O原子相联结，按图示画出含氢键的水合阴离子：_。(5)一种含Fe、Cu、S三种元素的矿物晶胞如图所示，属于四方晶系(晶胞底面为正方
11、形)。S2-的配位数为_。若晶胞的底面边长为a pm，高为b pm，晶体密度为 g/cm3，则阿伏加德罗常数可表示为_(写出表达式)。【答案】(1)Ar3d34s2 4 ()2(OSH 平面三角形 (3)sp3 桥氧 端基氧与硫原子形成双键，桥氧为硫氧单键，硫氧单键键长比硫氧双键大 (4) (5)4 【解析】(1)V原子为23号元素，基态原子核外有23个电子，所以电子排布式为：Ar3d34s2；基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d轨道有4个电子未成对；(2)非金属性越强，电负性越大，所以H、S、O三种元素电负性由大到小为OSH；二氧化硫分子中心原子价层电
12、子对数为=3，所以为sp2杂化，其VSEPR模型为平面三角形；(3)根据固体SO3的结构可知每个S原子形成4个键，价层电子对数为4，所以为sp3杂化；端基氧与硫原子形成双键，桥氧为硫氧单键，硫氧单键键长比硫氧双键大，所以桥氧化学键键长更大；(4)氢键结合的情况可用XHY表示，所以含氢键的水合阴离子为；(5)根据晶胞示意图可知S2-连接两个亚铁离子和两个铜离子，所以S2-的配位数为4；根据均摊法晶胞中S2-的个数为8，Fe2+的个数为，Cu2+个数为=4，所以晶胞的质量m=，晶胞体积V=a2b pm3= a2b10-30 cm3，所以晶胞的密度=，可解得NA=。4(2021届山东枣庄市质检)浙江
13、师范大学的研究团队研究获得了一类具有高活性和选择性的钙钛矿光催化剂()，这一成果发表在2020年1月Chem. Mater.上。带有负电荷的CsPbBr3将带正电的固定在其表面，用于可见光驱动CO2还原。(1)写出Ni基态原子的价电子排布图(轨道表达式)_。(2)C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是_。(3)是二价阳离子，该离子中氮原子的杂化类型为_，该离子结构中含有_(填字母)。a离子键 b配位键 C键 D氢键(4)某些氧化物的熔点数据如下表所示：氧化物CO2Cs2OPbO熔点/-56.6490888解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_。(5)氮化镓是一种半导体材料。晶胞结构
14、可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为_；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，称作原子分数坐标。若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，则2、3、4原子的分数坐标不可能的是_；a(0.75，0.25，0.25) b(0.25，0.75，0.75)c(0.25，0.75，0.25) d(0.75，0.75，0.75) GaN晶体中N和N的原子核间距为a pm，GaN摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的密度为_()。【答案】(1) (2)N、O、C、Pb、Cs (3)sp2杂
15、化 bc (4)Cs2O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO2是分子晶体，熔化需克服范德华力，范德华力比离子键弱，所以CO2晶体熔点低；两种离子晶体PbO中的Pb2+半径小，带电荷量大，所以熔点高 (5)正四面体 b 【解析】(1)Ni基态原子的价电子排布式为3d84s2，所以价电子排布图为；(2)N的2p轨道半充满，第一电离能反常，其它原子，非金属性越强，第一电离能越大，金属性越强，第一电离能越小，所以C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是N、O、C、Pb、Cs；(3)从图中可以看出，该离子中每个氮原子都与其它3个原子形成共价键，价电子数为3，杂化类型为sp2杂化，该离子
16、结构中含有配位键和键，故选bc；(4)从表中数据可以看出，三者的熔点差值较大，可从晶体类型及微粒间的作用力进行分析，所以氧化物之间熔点差异的原因：Cs2O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO2是分子晶体，熔化需克服范德华力，范德华力比离子键弱，所以CO2晶体熔点低；两种离子晶体PbO中的Pb2+半径小，带电荷量大，所以熔点高；(5)与同一个Ga原子相连的N原子，与4个顶点的距离相等，构成的空间构型为正四面体；根据1原子的分数坐标可知2、3、4原子的分数坐标分别为(0.25，0.75，0.25)、(0.75，0.25，0.25)、(0.75，0.75，0.75)，故选b； 设晶胞参数为x，
17、则GaN晶体中N和N的原子核间距为面上对角线长度的一半，即=a pm，x=a pm=a 10-10cm。在晶胞中，含有4个“GaN”，则GaN晶体的密度为=。5(2021届四川省绵阳南山中学高三模拟)2018年11月物理评论快报报道了艾姆斯实验室制造的包含钙、钾、铁和砷以及少量镍的CaK(Fe1-xNix)4As4新型化合物材料，呈现出被称为刺猬自旋新磁态。有助于更好理解磁性 与非常规超导性之间的联系。回答下列问题：(1)基态镍原子的价电子排布式为_；上述材料中所含元素的基态原子中，未成对电子数最多的是_ (填元素符号)。(2)铁及其离子易形成配离子，如Fe(CN)63-、Fe(CN)x4-、
18、Fe(CO)5等。所包括的非金属元素中第一电离能最大的是_(填元素符号)；Fe(CN)6 4-中含有键与键的数目比为_。(3)K3AsO3可用于碘的微量分析。AsO33-的立体构型为_，写出一种与其互为等电子体的分子_(填化学式)。K+的焰色反应呈紫色，金属元素能产生焰色实验的微观原因为_。(4)Ni与Ca处于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属Ni的熔点和沸点均比金属Ca的高，其原因为_。(5)金属镍的原子堆积方式如图所示，则金属镍晶胞俯视图为_。 a b c d某砷镍合金的晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度_gcm3。【答案】(1)3d84s2 Fe (2)N 1
19、1 (3)三角锥形 PCl3、PBr3、NF3、NCl3等 电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量 (4)Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强 (5)C 【解析】(1)基态镍原子核外有28个电子， Ni原子的电子排布式为Ar3d84s2，上述材料中所含元素为K、Ca、Ni、Fe、As，这些元素的基态原子中，未成对电子数分别是1、0、2、4、3，未成对电子数最多的是Fe；(2)配离子含有Fe，C，N，O4种元素，非金属为C、N与O，原子轨道上电子处于全满、全空、半满时较稳定，氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以C、N、O
20、这三种元素第一电离能最大的是N元素，Fe(CN)6 4-中含有6个配位键，6个CN，因此键与键的数目比为(6+6)62=11；(3)对于AsO33-，根据VSEPR理论，VP=BP+LP=3+=4，则AsO33-的立体构型为三角锥形；等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，与AsO33-互为等电子体的分子有：PCl3、PBr3、NF3、NCl3等；电子从高能态跃迁到低能态时，要释放能量，所以金属焰色反应原理是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量；(4)Ni的原子半径较小，价层电子数目较多，金属键较强，故金属Ni的熔点和沸点均比金
21、属Ca的高；(5)根据金属镍的原子堆积模型图，金属Ni的晶胞堆积方式呈现ABCABC重复，这是面心立方最密堆积，A选项是某一个面的二维图，俯视图中还可以看到C中相对于A多出的4个面心硬球，则金属镍晶胞俯视图为C；由晶胞结构可知，Ni位于晶胞的顶点和4条棱上，每个晶胞中含有Ni原子数目=8+4=2，As位于晶胞内部，含有2个As原子，晶胞质量=2g，晶胞的体积V=a10-10 cma10-10 cmsin60c10-10 cm=10-30cm3，故晶胞的密度=gcm-3。6(2021届辽宁高三月考)我国科学家合成铬的化合物通过烷基铝和ph3C+B(C6F5)4-活化后，对乙烯聚合表现出较好的催化
22、活性。合成铬的化合物过程中的一步反应为：回答下列问题：(1)Cr3+具有较强的稳定性，Cr3+核外电子排布式为_；已知没有未成对d电子的过渡金属离子的水合离子是无色的，Ti4+、V3+、Ni2+、Cu+四种离子的水合离子为无色的是_(填离子符号)。(2)化合物丙中1、2、3、4处的化学键是配位键的是_处，聚乙烯链中碳原子采取的杂化方式为_。(3)无水CrCl3与NH3作用可形成化学式为CrCl35NH3的配位化合物。向该配位化合物的水溶液中加入AgNO3溶液，CrCl35NH3中的氯元素仅有沉淀为AgC1；向另一份该配位化合物的水溶液中加入足量NaOH浓溶液，加热并用湿润红色石蕊试纸检验时，试
23、纸未变色。该配位化合物的结构简式为_。(4)水在合成铬的化合物的过程中作溶剂。研究表明水能凝结成13种类型的结晶体。重冰(密度比水大)属于立方晶系，其立方晶胞沿x、y或z轴的投影图如图所示，晶体中H2O的配位数为_，晶胞边长为333.7pm，则重冰的密度为_gcm-3(写出数学表达式，NA为阿伏加德罗常数)。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d3 Ti4+、Cu+ (2)2 sp3 (3) Cr(NH3)5C1Cl2 (4)8 1030 【解析】(1)Cr原子核外电子数为24，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，原子失去4s能级1个电子、3d能级2个电子形成C
24、r3+，Cr3+电子排布式为：1s22s22p63s23p63d3；Ti4+的核外电子排布为1s22s22p63s23p6，无未成对电子，其水溶液为无色；V3+的核外电子排布为1s2 2s22p63s23p63d2，3d轨道有两个未成对电子，其水溶液有颜色；Ni2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8，3d轨道有2个未成对电子，其水溶液有颜色；Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，无未成对电子，其水溶液为无色；综上所述水合离子为无色的是Ti4+、Cu+；(2)O可以形成两个共价键，Cl可以形成1个共价键，N可以形成3个共价键，丙中N原子形成4条化学键
25、，则其中一条为配位键，形成配位键时一般由非金属元素提供孤对电子，金属阳离子提供空轨道，所以2应为配位键；聚乙烯中碳原子形成4条单键，应为sp3杂化；(3)向该配位化合物的水溶液中加入AgNO3溶液，CrCl35NH3中的氯元素仅有沉淀为AgC1，说明该配合物可以电离出两个Cl-，说明两个Cl-为该配合物的外界；向另一份该配位化合物的水溶液中加入足量NaOH浓溶液，加热并用湿润红色石蕊试纸检验时，试纸未变色说明NH3均位于内界，结合电荷守恒可知该配合物应为Cr(NH3)5C1Cl2；(4)根据立方晶胞沿x、y或z轴的投影可知，该晶体为体心立方堆积，所以晶体中H2O的配位数为8；晶胞中H2O的分子
26、个数为=2，则晶胞的质量m=，晶胞边长为333.7pm，即333.710-10cm，则晶胞体积V=(333.710-10)3cm3，所以晶胞的密度。7(2021届福建高三月考)硫氰酸盐在化学工业中应用广泛。(1)组成硫氰酸根(SCN -)的三种元素的部分性质见下表：硫氰酸根中碳元素的化合价为_。碳元素的I1、I2均比氮小。但I3却比氮高，其原因是_。(2)晶体场理论认为，基态离子的d轨道存在未成对电子时，d电子发生d-d跃迁是金属阳离子在水溶液中显色的主要原因。下列硫氰酸盐的水溶液有颜色的是_(填标号)。AKSCN BFe(SCN)3 CNi(SCN)2 DZn(SCN)2(3)NH4SCN广
27、泛应用于医药、印染等行业，隔绝空气加热后可分解生成NH3、CS2、H2S、(CN)2及N2。SCN-可能具有S-CN-和_(填结构式)两种结构，中心原子碳的轨道杂化方式均为_。(CN)2熔沸点高于N2的原因是_。(4)硫氰酸钴可用于毒品检验。其水合物晶体的晶胞结构如下图所示(所有原子都不在晶胞的顶点或棱上)。晶体中微粒间作用力有_(填标号)。A金属键 B氢键 C非极性键 D极性键 E配位键晶体的化学式为_。硫氰酸钴晶体属于正交晶系，晶胞参数分别为a nm、b nmc nm，=90。晶体的摩尔质量为M gmol-1。则晶体密度=_gcm-3(列计算式)。【答案】(1)+4 N2+、C2+的价电子
28、排布分别为2s22p1和2s2，C2+的2p轨道全空，处于较稳定状态，更难失去电子 (2)BC (3)S=C=N- sp (CN)2和N2均为非极性分子构成的分子晶体，(CN)2的相对分子质量较大，范德华力较大，熔沸点较高 (4)BDE Co(H2O)2(SCN)2H2O或Co(SCN)2(H2O)2H2O或Co(SCN)23H2O 【解析】(1)硫氰酸根离子中，中心碳原子的电负性比硫和氮都小，所以碳元素显正价，硫、氮元素显负价，由于碳原子最外层只有四个电子，与氮和硫原子结合时，能形成四对共用电子对，故碳显+4价；第三电离能用以衡量R2+失去电子的难易程度，N2+、C2+的价电子排布分别为2s
29、22p1和2s2，C2+的2p轨道全空，处于较稳定状态，更难失去电子，所以其第三电离能更大；(2)K+的3d轨道全空，Zn2+的3d轨道全充满，无法发生d-d跃迁；Fe3+的3d轨道电子排布为3d5，存在5个未成对电子，Ni2+的3d轨道电子排布式为3d8，存在2个未成对电子，二者可以发生d-d跃迁，其硫氰酸盐的水溶液会有颜色，所以选BC；(3)从已知结构S-CN-中碳原子的成键特点(一个叁键、一个单键)可以判断C原子的杂化方式为sp杂化，中心碳原子以两个sp杂化轨道分别和S、N原子的1个p轨道形成键，C原子剩余的两个未杂化的2p轨道以肩并肩的方式与氮原子另外2个p轨道形成2个键，即中心碳原子
30、形成两个键和两个键；另一种可能的情况是，碳原子剩余的两个未杂化的2p轨道分别与氮原子、硫原子的p轨道形成两个大键，即两个双键的结构S=C=N-；(CN)2(直线形对称结构，正负电荷中心重合)和N2都是非极性分子，二者均为分子晶体，其熔、沸点高低取决于范德华力的大小，通常相对分子质量越大，范德华力越大；(4)从晶胞结构可以看出，硫氰酸钴晶体是一种带有结晶水的配合物，中心原子是Co2+， SCN-和H2O是配体；H2O除了与Co2+形成配位键以外，还有一部分H2O不做配体，只与作为配体的H2O之间以氢键结合；配体H2O、SCN-中都含有极性键，不含非极性键；金属键通常只存在于金属晶体中；所以选BD
31、E；根据晶胞结构可知2个Co2+在晶胞内部，4个Co2+在面上，根据均摊法每个晶胞含有的Co2+个数为2+=4；SCN-全在晶胞内，共8个，配体H2O全在晶胞内的有8个(注意与处于上、下底面的Co2+配位的两个H2O分子，均有一个在晶胞内，一个在晶胞外)，未做配体的H2O，2个在晶胞内，4个在面上，平均每个晶胞含有这样的水分子个数为4。由此得出Co2+、SCN-、配体H2O、非配体H2O的个数比为1：2：2：1，则化学式为Co(H2O)2(SCN)2H2O或Co(SCN)2(H2O)2H2O或Co(SCN)23H2O；由上题分析可知，每个晶胞中含有4个Co(SCN)23H2O粒子集合体，每个粒
32、子集合体的质量为，则晶胞的质量为，晶胞的体积为abc10-21cm3，所以晶胞的密度为g/cm3。8(2021届河南新乡市月考)溴、铜及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：(1)基态Br原子核外电子排布式为Ar_ _。(2)已知反应：Cu(BF4)2.6H2O+Cu+8CH3CN=2Cu(CH3CN)4BF4+6H2O。配合物Cu(CH3CN)4BF4中，与铜形成配位键的原子是_，BF4-的空间构型是_，与BF4-互为等电子体的分子有_(任写一种)。CH3CN分子中碳原子的杂化方式是_；1个CH3CN分子中含有_个键。(3)电子亲合能与电离能相对应，元素的气态基态原子获得一个电子成为气态一价负
33、离子所释放的能量称为该元素的第一电子亲合能，其大小主要取决于原子的有效核电荷、原子半径和原子的电子构型等因素。Br与F、Cl位于同一主族，第一电子亲合能(如图1所示)原比氯和溴都小，其原因是_。(4)溴化亚铜(晶胞结构如图2所示)可用作有机合成的催化剂，密度为4.71gcm-3。晶胞中Br-的配位数为_。晶胞参数a=_(列出表达式即可)nm。(设NA为阿伏加德罗常数的数值)【答案】(1)3d104s24p5 (2)N 正四面体 CCl4(或SiF4等) sp3和sp 5 (3)氟元素的原子半径非常小，电子云拥挤，电子间的相互排斥力很大，导致原元素的第一电子亲合能减小 (4)4 【解析】(1)溴
34、是35号元素，核外电子排布式为Ar 3d104s24p5；(2)配合物的形成中，需要有金属离子提供空轨道，配体提供孤电子对，配体CH3CN中能提供孤电子对的是N，则配为原子是N。BF4，中心原子B的价层电子对数为，还有4对共用电子对，不含孤对电子对，则空间构型为正四面体形；将BF4中所带的负电荷迁移给B，转化为C或Si，将F替换为同族元素Cl，可找到等电子体CCl4或SiF4；配体CH3CN中，甲基上的碳为饱和的碳原子，杂化为sp3杂化，-CN中含有三键，碳原子是sp杂化；CH3CN中含有3个CH，1个CC，和1个CN，所有的单键均为键，三键中有1个键，则一共有4+1=5个键；(3)同主族元素
35、中F原子的半径最小，且电负性最大，吸引电离能力强，被吸引的电子距离原子核近，与F原子自身的电子的排斥较大，造成第一电子亲合能减小；(4) 溴化亚铜晶胞中，4个Cu均为该晶胞所有，8个顶点的Br分别为8个晶胞所有，6个面心的Br分别为2个晶胞所有，则1个晶胞中含有，可知化学式为CuBr；根据图示，与Cu相连的Br有4个，Cu的配位数4，根据化学式CuBr，可知Br的配位数也是4；晶体的密度计算，CuBr的摩尔质量为144gmol1，转化单位，带入数据，可得a=nm。9(2021届黑龙江大庆市大庆实验中学高三月考)铁和钴是两种重要的过渡元素。请回答下列问题：(1)钴在元素周期表中的位置是_，其基态
36、原子的价电子排布图为_。(2)FeCO3是菱铁矿的主要成分，其中C原子的杂化方式为_；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CO32中的大键应表示为_。(3)已知Fe2+半径为61pm，Co2+半径为65pm，在隔绝空气条件下分别加热FeCO3和CoCO3，实验测得FeCO3受热分解温度低于CoCO3，其原因可能是_。(4)Co(NH3)5Cl3是钴的一种配合物，向含0.01mol该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成白色沉淀2.87g。则该配合物的配位数为_。(5)奥氏体是碳溶解在rFe中形成的一种间隙固溶体
37、，无磁性，其晶胞为面心立方结构(如图所示)，则该晶体中与铁原子距离最近的铁原子数目为_；若该晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为_gcm3(阿伏加德罗常数的值用NA表示)。【答案】(1)第四周期、第VIII族 (2)sp2 (3)因为分解后生成的FeO和CoO中，FeO的晶格能更大 (4)6 (5)12 【解析】(1)Co在元素周期表中位于第4周期第VIII族。根据构造原理，其基态原子价电子排布图为；(2)CO32-中C的孤电子对数为(4+2-32)=0，键电子对数为3，价层电子对数为3，C为sp2杂化。CO32-中参与形成大键的原子数是4个，电子数是6个，则CO32-中大键可表示为；(3)在
38、隔绝空气条件下分别加热FeCO3和CoCO3，实验测得FeCO3受热分解温度低于CoCO3，原因是：Fe2+半径为61pm，Co2+半径为65pm，Fe2+的离子半径小于Co2+的离子半径，FeO的晶格能大于CoO的晶格能；(4)向含0.01mol该配合物的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成白色沉淀2.87g，n(AgCl)=2.87g143.5g/mol=0.02mol，即配合物中2个Cl-在外界，1个Cl-在内界，则该配合物可表示为Co(NH3)5ClCl2，该配合物的配位数为6；(5)根据晶胞结构知，该晶体中与铁原子距离最近的铁原子数目为12个。用均摊法晶胞中含Fe：8+6=4，C：12
39、+1=4，该晶体的化学式为FeC，该晶体的密度为g(a10-10cm)3=g/cm3。10(2021届四川成都市石室中学高三一模)铜、镁、钙、锡及其化合物有许多用途。回答下列问题：(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离于基态核外电子排布式为_，S、O、 N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_。(2) CuSO4中阴离子空间构型为_，向盛CuSO4溶液的试管中逐滴加入氨水直至过量，可观察到的现象是_， 请写出该过程涉及的总离子方程式_。(3)叶绿素的结构示意图(部分)如下图所示，其中存在_(填序号)。a非极性共价键 b离子键 c配位键 d键 e键 f氢键(4)碳酸盐的热分解示意图如图所示：热
40、分解温度： CaCO3_ (填 “高于”或“低于”)SrCO3，原因是_。(5)磷青铜晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中P原子位于由铜原子形成的_的空隙中。若晶体密度为agcm-3， P与最近的Cu原子的核间距为_nm (用含NA的代数式表示)。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9 NOS (2)正四面体形 先生成蓝色沉淀，后蓝色溶解生成深蓝色溶液 Cu2+4NH3H2OCu(NH3)42+4 H2O (3)acde (4)低于 r(Ca2+)r(Sr2+)，CaO晶格能大于SrO晶格能，故CaCO3更易分解为CaO (5)正八面体 【解析】(1)CuSO4和Cu(NO
41、3)2中阳离子为Cu2+，Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9；同周期主族元素的第一电离能，随着原子序数的增大，有增大的趋势，由于N原子2p轨道半充满，第一电离能高于O，则第一电离能由大到小顺序为NOC；(2)CuSO4中阴离子为硫酸根离子，硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，则空间构型为正四面体形；向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，氨水与硫酸铜溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀，继续添加氨水，过量的氨水与氢氧化铜反应生成深蓝色的四氨合铜离子，反应的化学方程式为Cu2+4NH3H2OCu(NH3)42+4 H2O；(3)由叶绿素的结构示意
42、图可知，叶绿素中不含有阴、阳离子，不存在离子键；氮原子和氧原子上没有连有氢原子，不可能形成氢键；含有的碳碳单键和碳碳双键为非极性共价键，含有的碳氮单键、碳氮双键、碳氧单键为极性共价键；单键为键，双键中一个为键，一个为键；碳氮双键中的氮原子与镁原子形成配位键，则叶绿素中存在acde；(4)碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，晶格能越大，其结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解；(5)由晶胞结构可知，P原子位于由铜原子形成的正八面体的中心位置；P原子与最近的Cu原子之间的距离为棱长的一半，晶胞中位于顶
43、点的Sn原子个数为8=1，位于面心的Cu原子的个数为6=3，位于体心的P原子个数为1，则晶体的化学式为SnCu3P，设棱长为xnm，由晶胞的质量关系可得：(107x)3a=，解得x=10-7nm，则P与最近的Cu原子的核间距为。11(2021四川南充市高三一模)工业废水中的亚硝酸盐常常需要处理。回答下列问题：(1)尿素()可将NO2-还原为N2。在尿素分子所含的原子中，第一电离能最大的是_，其中原子半径最大者的电子排布式为_。(2) NO2-离子的空间构型为_，写出一个NO2-离子的等电子体_。从分子结构角度，HNO2酸性弱于HNO3的原因是_。(3)尿素中所有原子共平面，据此推断其中原子的杂
44、化轨道类型为_。尿素晶体的熔点为，比相同摩尔质量的乙酸熔点()高，这主要是因为尿素分子之间存在更多的_。(4)氨基磺酸(H3N-SO3)也可将NO2-还原为N2。氨基磺酸结构中接受孤对电子的是_(填“N”或“S”)。(5)亚硝酸钠晶胞结构如图所示，假设NA为阿伏加德罗常数的值，已知晶胞参数(单位为)，则晶体密度d为_。图示晶胞中NO2-呈体心正交堆积，Na+的原子坐标除外还有_。【答案】(1)N 1s22s22p2 (2)V形 O3(或SO2) HNO2比HNO3少一个非羟基氧，HNO2的O-H键极性更弱 (3) sp2 氢键 (4)S (5)(或) 或或或) 【解析】(1)同周期自左而右，第
45、一电离能呈增大趋势，但氮元素的2p能级为半满稳定状态，能量低，第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能：氮氧碳，故第一电离能最大的是N；原子半径最大的是C，其电子排布为1s22s22p2；(2) 氮外围有五个单电子，其中四个分成两对分别与氧外围的两个电子成键，形成一个共价键，此外还有一个单电子，此电子无法成键，由于只有两个配位原子，所以结构是V形的；与NO2-离子的等电子体有O3、SO2；HNO2酸性弱于HNO3是因为亚硝酸中比硝酸少一个非羟基氧，HNO2的O-H键极性更弱；(3) 尿素中所有原子共平面，推知N原子的杂化轨道类型为sp2；尿素晶体的熔点高，是因为尿素分子之间存在更
46、多的氢键；(4)由氨基磺酸结构 可知，氮原子本身含有一对孤对电子，不再接受孤对电子，故S接受孤对电子；(5) NO2-在八个顶点和一个体内，一个晶胞中含有，Na+在四条棱上和一个体内，另一个Na+不包含在内，属于另一个晶胞，所以，Na+的个数为，所以，由于，则d=(或)；图示晶胞中NO2-呈体心正交堆积，则Na+的原子坐标除外还有或或或)。12(2021届沙坪坝区重庆一中高三月考)元素周期表中第三、四周期的某些元素在生产、生活中有着广泛的应用。(1)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。钒的价电子排布图是_；V2O5是一种常见的催化剂，常用在SO2转化为SO3的反应中。V
47、2O5的结构式如图所示，则V2O5分子中键和键数目之比为_；若将V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到锐酸钠(Na3VO4)，该盐中阴离子的立体构型为_，写出与VO43-空间构型相同的一种阳离子_(填化学式)。(2)氯化铝在有机化学中有很广泛的应用。无水氯化铝在177.8时升华，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在。下列关于氯化铝的推断错误的是_。A氯化铝是分子晶体 BAl2Cl6中Al是sp2杂化C氯化铝难溶于有机溶剂 DAl2Cl6中存在配位键(3)P及其化合物是重要的工业原料。已知：第一电子亲和能(E1)是指元素的气态基态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量(单位为kJmol-
48、1)，电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。已知第三周期部分元素第一电子亲和能如表：元素AlSiPSClE1(kJmol-1)42.513472.0200349表中元素的E1自左而右呈增大趋势，试分析P元素呈现异常的原因_。(4)GaN是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似。GaN晶胞结构如图2所示。已知六棱柱底边边长为acm，高为bcm，阿伏加德罗常数的值为NA则晶胞中Ga原子采用的密堆积方式为_，每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为_；GaN的密度为_g/cm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。【答案】(1) 3：2 正四面体 NH4+ (2)BC (3)P的价电子排布式
49、为3s23p3，3p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子 (4)六方最密堆积 12 【解析】(1)钒是23号元素，核外有23个电子，价电子排布式为3d34s2，价电子排布图是；根据图1可知，V2O5分子中含有4个V=O双键和2个V-O单键，一个双键含有1个键和1个键，单键均为键，所以V2O5分子中含有6个键和4个键，键和键数目之比为3：2；VO43-中V原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，VSEPR模型和空间构型均为正四面体，所以与VO43-空间构型相同的一种阳离子为NH4+；(2)氯化铝熔点较低，属于分子晶体，蒸气或熔融状态以Al2Cl6形式存在，氯化铝中铝原子最外层电子只有3
50、个电子，每个铝原子和四个氯原子形成共价键，且其中一个共用电子对是氯原子提供，所以含有配位键，Al的价层电子对数为4，采用sp3杂化；氯化铝是非极性分子、易溶于水和有机溶剂，故AD正确、BC错误，故选BC；(3)P 的价电子排布式为 3s23p3，3p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子，P元素的第一电子亲和能较小而表现异常；4)晶胞图中Ga原子采用六方最密堆积方式，以结构单元上底面面心的Ga原子研究，上底面6个顶点Ga原子、内部的3个Ga原子之距离最近且相等，与上底面共面的结构单元内还有3个Ga原子，故每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为12；晶胞中Ga原子数为1+4+4=2，
51、N原子数为1+2+2=2，晶胞的质量m=g，晶胞体积V=2sin60a2bcm3=a2bcm3，晶体密度=g/cm3。13(2021届辽宁高三月考)大连理工大学彭孝军院士课题组报道了基于硼氟荧类荧光染料(BODIPY)的铜荧光探针的设计与应用，利用Cu2+诱导胺的氧化脱氢反应形成的Cu+配合物，进行Hela细胞中的Cu2+荧光成像和检测。其反应如下：回答下列问题：(1)在水溶液里，Cu2+比Cu+稳定，是由于水分子配体的作用。在气态时，Cu2+比Cu+_(填“稳定”或“不稳定”)，原因是 _。 (2)BODIPY荧光探针分子中，B原子的杂化方式为_，1mol BODIPY分子中含有_ mol配
52、位键，其中第二周期元素原子的第一电离能由大到小的顺序为 _ 。(3)荧光探针分子通常是具有共轭结构的刚性分子，即单双键交替的平面结构，分子的共轭程度改变，会产生荧光信号的改变，请从结构的角度解释该荧光探针对Cu2+的检测原理_。(4)磷锡青铜是有名的弹性材料，广泛用于仪器仪表中的耐磨零件和抗磁元件等。磷锡青铜晶胞结构如图所示。NA代表阿伏加德罗常数的值，铜、磷原子最近距离为0.5a pm。磷锡青铜的化学式为_ ，铜与铜原子最近距离为_pm。磷青铜晶体密度为_ gcm-3(用代数式表示)。【答案】(1)不稳定 Cu+的价电子排布为3d10，全满，比Cu2+的价电子排布为3d9稳定 (2)sp3
53、1 FNOCB (3)Cu2+诱导胺的氧化脱氢反应形成Cu+配合物后，体系的共轭程度增大，荧光信发生改变，从而对Cu2+进行检测 (4)SnCu3P 【解析】(1)铜元素的原子序数为29，价电子排布式为3d104s1，气态时，失去1个价电子形成3d10的全充满稳定结构，而失去2个价电子形成3d9的结构，3d10的结构比3d9的结构稳定，则在气态时，Cu2+比Cu+不稳定；(2)由BODIPY荧光探针分子的结构可知，每个B原子周围连接了4个原子或原子团，则B原子的杂化方式为sp3杂化；每个B原子能形成3个共价键，具有空轨道，每个N原子能形成3个共价键，具有孤对电子，则BODIPY荧光探针分子中B
54、原子与形成双键的N原子形成1个配位键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大的趋势，但N原子的2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于相邻的元素，则第二周期的F、N、O、C、B的第一电离能由大到小的顺序为FNOCB；(3)由Cu2+诱导胺的氧化脱氢反应形成的Cu+配合物的反应可知，反应中，BODIPY荧光探针分子中与苯环连接的N原子脱氢后形成了双键，Cu+配合物中形成了单双键交替的平面结构，分子的共轭程度增大，荧光信发生改变，从而对Cu2+进行检测；(4)由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的Sn原子的个数为8=1，位于面心的Cu原子的个数为6=3，位于体心的P原子个数为1，Sn、Cu、P的原子个数比为1：3：1，则磷锡青铜的化学式为SnCu3P；由晶胞的结构可知，P原子位于4个Cu原子形成的正方形的面心上，设铜与铜原子最近距离为xpm，则2x2=(20.5a)2，解得x=；由晶胞的结构可知，晶胞的边长是铜、磷原子最近距离的2倍，为apm，由晶胞的质量公式可得(a1010)3d=，解得密度d= gcm-3。
