1、专题五物质结构与性质A组基础巩固练1.(2022北京海淀区一模)铋可改善钢的加工性能。元素周期表中铋与砷(As)同主族,铋最稳定的同位素是Bi。下列说法不正确的是()A.Bi是第六周期元素BBi的中子数是126C.Bi的原子半径比As的小DBi和Bi具有相同的电子数2.(2022辽宁本溪一模)下列有关化学用语表示正确的是()A.水分子的球棍模型:B.钾原子的结构示意图:C.Na2O2的电子式:Na+2-Na+D.中子数为20的氯原子Cl3.(2022广东梅州一模)为纪念元素周期表诞生150周年,IUPAC向世界介绍118位优秀青年化学家,并形成一张“青年化学家元素周期表”。中国学者雷晓光、姜雪
2、峰、刘庄分别成为“N、S、Hg”元素的代言人。下列说法正确的是()A.S6与S8互为同位素BHg的中子数为118C.NH3的电子式为HHD.金属汞的熔点高于硫黄4.(2022北京朝阳区一模)下列性质的比较,不正确的是()A.酸性:H2SO4H3PO4B.电负性:SH2OD.第一电离能:SO5.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子核外电子只有一种自旋取向,Y、Z两种原子核外s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等,W原子的价电子中,在不同形状的原子轨道中运动的电子数之比为21。下列说法不正确的是()A.W的第一电离能比同周期相邻元素的小B.原子半径:r(X)r(Y)r(W)YZB
3、.非金属性:YXWC.Z的单质具有较强的还原性D.原子序数为82的元素与W位于同一主族9.硼是第A族中唯一的非金属元素,可以形成众多的化合物。回答下列问题:(1)基态硼原子的电子排布式为。(2)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据表中数据分析其原因是。化学键BHBOBB键能/(kJmol-1)389561293(3)氨硼烷(H3NBH3)是目前最具潜力的储氢材料之一。氨硼烷能溶于水,其原因是。氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,它们之间存在静电相互吸引作用,称为双氢键,用“NHHB”表示。以下物质之间可能形成双氢键的是(填字母)。A.
4、苯和三氯甲烷B.LiH和HCNC.C2H4和C2H2D.B2H6和NH3(4)如图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构,其化学式可表示为(以n表示硼原子的个数)。如图2表示的是一种五硼酸根离子,其中B原子的杂化方式为。(5)硼氢化钠是一种常用的还原剂,其晶胞结构如图3所示:图3该晶体中Na+的配位数为。已知硼氢化钠晶体的密度为 gcm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则a=(用含、NA的代数式表示)。若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代,得到晶体的化学式为。B组能力提升练1.(2022北京门头沟区一模)下列表述不正确的是()A.原子轨道能量:1s2s3sCHZnB.甲醇分子中HCO键角
5、小于甲醛分子中HCO键角C.DHA分子间存在氢键D.Zn溶于氨水形成配合物Zn(NH3)4(OH)2,Zn2+的配位数为63.下列说法错误的是()A.石墨晶体中层内导电性强于层间导电性B.基态Cr3+的最高能层中成对电子与未成对电子的数目比为83C.(CH3COO)2Ni4H2O的空间结构为八面体,中心离子的配位数为6D.N元素的电负性比P元素的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大4.(2022辽宁省协作体联考)氮化钛(TiN)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。TiN晶体的晶胞结构如图所示。下列说法错误的是()A.Ti元素位于元素周期表第四周期第B族B
6、.该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子C.Ti原子均位于N原子构成的八面体空隙中D.Ti的第一电离能小于Mn5.(2022广东卷,7)甲戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是()A.原子半径:丁戊乙B.非金属性:戊丁丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应6.(2022全国甲卷,12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是()A.非金属性:XQB
7、.单质的熔点:XYC.简单氢化物的沸点:ZQD.最高价含氧酸的酸性:ZY7.(2022湖南怀化二模,改编)某化合物结构如图所示,其中X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,Z和X同主族。下列说法正确的是()A.W与Z形成的化合物中只含离子键B.该化合物中Y都满足8电子稳定结构C.原子半径:ZWYD.X3YW3是弱酸8.(2022湖北七市州第一次联考)由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子(如图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是()A.W、X、Y、Z第一电离能
8、由大到小依次是ZYXWB.Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小C.W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性:WXD.W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构9.(2022福建漳州一模)“天问一号”的着陆巡视器突破了高强度铝合金贮箱壳体材料、焊接、250N发动机硅化钼高温抗氧化涂层等多项关键技术,为“天问一号”提供了可靠、精准、稳定的动力。回答下列问题:(1)钼与铬为同族元素,则钼位于周期表的区。(2)铝锂合金是航天飞机低温外贮箱的壳体材料。在合金中加入钪,可大大增加合金的强度。基态钪原子的电子排布式为。(3)氢气还原SiHCl3(Si的化合价为+4价),得到高纯硅。将高纯硅和
9、钼高温化合制得硅化钼。SiHCl3分子的空间结构是;SiHCl3中所含元素电负性由大到小的顺序为。(4)火星大气层的主要成分是二氧化碳,其次是氮气、氩气,此外还含有少量的氧气和水蒸气,若将这几种气体降温液化,最先液化的气体是,原因是。(5)据文献报道,硅化钼涂层可提高碳化硅电热元件高温抗氧化性能,SiC的晶胞结构如图所示。晶体中硅原子的配位数为。图中晶胞含有硅原子数为。10.(2022黑龙江大庆二模)硒-钴-镧(La)三元整流剂在导电玻璃中应用广泛,且三种元素形成的单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题:(1)钴位于元素周期表中(填“s”“p”“d”或“ds”)区,与钴位于同一周期且含有
10、相同未成对电子数的元素为(填元素符号)。(2)“依布硒”是一种有机硒化物,具有良好的抗炎活性,其结构简式如图1所示。“依布硒”中碳原子的杂化类型为,元素Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为。图1(3)硒的某种氧化物为链状聚合结构(如图2所示),该氧化物的化学式为。SeO3的空间结构为。图2(4)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键,其光响应原理可用图表示。已知光的波长与键能成反比,则图中实现光响应的波长:1(填“”“P,则最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4H3PO4,A正确;同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:SCl,B正确;元素的非金属性:SO,则热稳定性:H2S
11、H2O,C错误;同主族元素自上而下,第一电离能逐渐减小,则第一电离能:SO,D正确。5.C解析 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子核外电子只有一种自旋取向,则X为H;Y、Z两种原子核外s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,结合原子序数可知Y为O,Z为Mg;W原子的价电子中,在不同形状的原子轨道中运动的电子数之比为21,其价电子排布式为3s23p4,则W为S。同周期元素,从左往右,第一电离能有逐渐增大的趋势,但第A族、第A族原子核外电子排布处于全充满、半充满的稳定状态,其第一电离能大于同一周期相邻元素,所以P
12、第一电离能大于S元素,则S元素的第一电离能比P、Cl都小,A正确;不同周期元素,电子层数越多,原子半径越大,同周期元素,从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径:r(X)r(Y)r(W)OF,A项说法正确;非金属性OCSi,B项说法正确;F2具有强氧化性,C项说法错误;根据86号元素为0族元素,可推出82号元素位于第 A族,与W(Si)位于同一主族,D项说法正确。9.答案 (1)1s22s22p1(2)BO键能大于BB和BH,所以更易形成稳定性更强的BO(3)氨硼烷和水之间可以形成氢键BD(4)(BO2或Bnsp3、sp2(5)8107Na3Li(BH4)4解析 (2)根据题表格中键能数据可以看出
13、BO键能大于BB和BH,所以更易形成稳定性更强的BO,则自然界主要存在的是硼的含氧化合物。(3)氨硼烷能溶于水,是由于氨硼烷分子与水分子之间可以形成氢键,增加了分子之间的相互吸引作用;在苯和三氯甲烷分子中H原子都显正电性,不存在双氢键,A错误;在LiH中H显负电性,而在HCN中H显正电性,二者之间存在双氢键,B正确;在C2H4和C2H2中H原子都显正电性,不存在双氢键,C错误;在B2H6中H显负电性,在NH3中H原子都显正电性,二者之间存在双氢键,D正确。(4)根据均摊思想,无限长链式偏硼酸根离子中,一个B相当于占有O的数目为1+2=2,则其化学式可表示为(BO2或Bn;根据杂化轨道理论,五硼
14、酸根离子中,B原子部分形成3个共价键,为sp2杂化,部分形成4个共价键,为sp3杂化。(5)以上面面心Na+研究,与其配位的B处于晶胞的顶点、晶胞上半部的面心,还有处于上面晶胞下半部左右侧面面心,即该晶体中Na+的配位数为8;在一个晶胞中含有Na+的数目为6+4=4,含有的B的数目为1+8+4=4,则根据晶胞密度公式可知= gcm-3,该晶胞中a=107;根据Na+在晶胞位置可知:若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代,则其中含有的Na+数目为4+4=3,含有的Li+数目为2=1;含有的B的数目为1+8+4=4,Na+、Li+、B个数比为314,故该晶体化学式为Na3Li(BH4)4。B
15、组能力提升练1.C解析 ns能级中原子轨道的能量随能层序数n增大而升高,A正确;M层有3s、3p、3d能级,共有9个原子轨道,B正确;4s电子能量较高,在4s轨道区域出现概率大,但并非总是在比3s电子离核更远的地方运动,C错误;同周期,元素电离能从左向右有逐渐增大的趋势,碱金属元素的第一电离能最小,D正确。2.D解析 C、O的氢化物中H元素化合价均为正价,同周期元素电负性自左至右依次增大,所以电负性OCH,Zn为金属元素,电负性最小,A正确;甲醇分子中C原子为sp3杂化,甲醛分子中C原子为sp2杂化,则甲醇分子中HCO键角小于甲醛分子中HCO键角,B正确;DHA分子中含有羟基,可以形成分子间氢
16、键,C正确;该配合物的内界为Zn(NH3)42+,则Zn2+的配位数为4,D错误。3.D解析 石墨晶体中层内碳原子的杂化方式为sp2杂化,碳原子间以键形成六元环,层内形成大键能提供自由移动的电子导电,而层间以分子间作用力相结合,导电能力差,则层内导电性强于层间导电性,A正确;铬元素的原子序数为24,失去3个电子形成铬离子,基态Cr3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,则最高能层中成对电子与未成对电子的数目比为83,B正确;由(CH3COO)2Ni4H2O的空间结构为八面体,中心离子为镍离子,配位体为2个醋酸根离子和4个水分子,配位数为6,C正确;氮元素的电负性大于磷元素,与氯
17、元素的电负性差值小于磷元素,则空间结构都为三角锥形的三氯化氮分子的极性小于三氯化磷,D错误。4.A解析 Ti元素为22号元素,位于第四周期第B族,A错误;据题图可知黑球的个数为12+1=4个,白球的个数为8+6=4个,化学式为TiN,即该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子,B正确;Ti原子半径大于N原子,所以黑球为Ti原子,白球为N原子,以体心Ti原子为例,距离其最近且相等的N原子可构成一个正八面体,即Ti原子均位于N原子构成的八面体空隙中,C正确;Ti原子的半径大于Mn,更容易失去电子,所以Ti的第一电离能小于Mn,D正确。5.C解析 根据题干信息,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,在短周
18、期元素中,符合此条件的可以是S或Cl。如果戊为S元素,则甲、乙、丙、丁分别为C、O、Si、P元素;如果戊为Cl元素,则甲、乙、丙、丁分别为N、F、P、S元素。但无论戊是什么元素,同周期的主族元素,原子序数越大,半径越小,原子半径:丁戊;同主族元素的原子序数越大,半径越大,原子半径:戊乙,则原子半径:丁戊乙,A项正确,不符合题意;无论戊是什么元素,同周期主族元素的原子序数越大,非金属性越强,因此非金属性:戊丁丙,B项正确,不符合题意;若戊为S元素,则甲为C元素,甲的氢化物如甲烷遇氯化氢无白烟产生,C项错误,符合题意;不论丙是Si元素还是P元素,其最高价氧化物对应的水化物均为酸,均可以与强碱反应,
19、D项正确,不符合题意。6.D解析 本题考查元素周期表中元素的“位构性”关系。由题意可知,Q为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,再依据Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,可推知Y为Si元素;由“X、Y相邻”,且X的原子序数小于Y,可推知X为Al元素;最后依据原子序数的大小关系和四种元素最外层电子数之和为19可推知:若Q为O元素,则Z为S元素;若Q为N元素,则Z为Cl元素;若Q为F元素,则Z为P元素。非金属性:AlO(或N或F),A项错误;单质的熔点:AlSi,B项错误;由于H2O或NH3或HF分子间存在氢键,而H2S或HCl或PH3分子间只有范德华力,则简单氢化物的沸点:H2SH2
20、O(或HClNH3或PH3Si(或ClSi或PSi),所以最高价含氧酸的酸性:H2SO4H2SiO3(或HClO4H2SiO3或H3PO4H2SiO3),D项正确。7.D解析 X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,根据所给化合物结构分析,X为H元素;Z和X同主族,且Z的原子序数最大,则Z为Na元素;W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,且Y能形成4个共价键,W能形成2个共价键,则Y为B元素,W为O元素。O和Na可以形成化合物Na2O2,含有离子键和共价键,A错误;Y为B元素,该结构中形成3个共价键的B原子最外层只有6个电子,B错误;电子层数越多原子半径越大
21、,电子层数相同时,核电荷数越小半径越大,原子半径NaBO,即ZYW,C错误;X3YW3即H3BO3,为一种弱酸,D正确。8.A解析 根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构,可知Y能形成2个共价键,Y是第A族元素,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,则X是C元素、Y是O元素;Z形成1个共价键,Z是F元素;四种原子最外层电子数之和为20,则W是B元素。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大的趋势,但第A族、第A族元素的电离能大于相邻的元素,第一电离能由大到小依次是FOCB,A正确;O2-、F-电子层数相同,质子数越多半径越小,简单离子的半径:O2-F-,B错误;元素非金属性越强,最高
22、价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性H2CO3H3BO3,C错误;B、F形成的化合物BF3分子中,B原子不满足8电子稳定结构,D错误。9.答案 (1)d(2)Ar3d14s2(3)四面体形ClHSi(4)水蒸气水分子之间可以形成分子间氢键,沸点最高(5)44解析 (3)SiHCl3中Si采取sp3杂化,为四面体形;非金属性越强其元素的电负性越大,且SiHCl3中Si的化合价为+4价,故电负性由大到小的顺序为ClHSi。(5)由题图可知,Si原子位于顶点、面心,C原子均位于体内,Si原子的周围有4个C原子,C原子的周围有4个Si原子。故晶体中硅原子和碳原子的配位数都是4;Si位于顶点、面心,则图中
23、晶胞含有硅原子数为8+6=4。10.答案 (1)dV、As(2)sp2NOSe(3)SeO2平面三角形(4)OSe。(3)根据结构图可判断与Se结合的氧原子个数为1+2=2,所以该氧化物的化学式为SeO2。SeO3中中心原子的价层电子对数是3,且不含有孤对电子,其空间结构为平面三角形。(4)由于Se的原子半径比S的原子半径大,SeSe的键能比SS的键能小,断裂SeSe所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长,所以图中实现光响应的波长:12。(5)单键都是键,氧原子和钴离子形成配位键,分子中还含有CH、CO、OH、CC,则该配位离子中含有的键数目为15+210+22+7=46。顶点粒子占,面上粒子占,棱上粒子占,内部粒子为整个晶胞所有,所以一个晶胞中含有Cr的数目:8+6+41=8,一个晶胞中含有Co的数目:12+11=4,一个晶胞中含有Al的数目:41=4,故晶体的化学式为Cr2CoAl。(6)基态Q原子的价电子排布式为nd2n+2(n+1)sn-1知,s能级最多容纳的电子数为2,n-1=2,可得n=3,即价电子排布式为3d84s2,则Q原子为Ni,若阿伏加德罗常数的值为NA,一个晶胞中,La的个数为8=1,Ni的个数为1+8=5,则晶胞质量为 g,晶胞体积为a2c10-21 cm3,该合金的密度= gcm-3。
