1、专题提升训练(四)物质结构与性质大题专项练(建议用时30分钟)1(2021永安高二检测)自然界中存在大量的元素，如钠、镁、铝、铁、铜、砷、锌、镍等在生活中有着广泛的应用。(1)请写出 Fe 的基态原子核外电子排布式_，砷属于_区元素。(2)金属 A 的原子只有 3 个电子层，其第一至第四电离能如下：电离能/(kJmol1)I1I2I3I4A9321 82115 390 21 771则 A 原子的价层电子排布式为_。(3)锌化铜是一种合金，其化学式有多种形式，如 CuZn，Cu5Zn8，CuZn3 等。其中所含元素铜的第二电离能_(填“大于”“小于”或“等于”)锌的第二电离能。(4)用锌还原 T
2、iCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得绿色的晶体TiCl(H2O)5Cl2H2O。该晶体所含元素中，电负性最大的元素是_，与 Ti 形成配位键的配体是_和_，1 mol 该配合物中含有 键的数目为_。(5)Ni2能形成多种配离子，如Ni(NH3)62，Ni(SCN)3等。NH3 的空间构型为_。【解析】(1)铁是 26 号元素，根据核外电子排布规律，可知其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2 或Ar3d64s2；砷原子的价层电子排布为 4s24p3，故位于 p 区；(2)从表中原子的第一至第四电离能可以看出，A 的第二电离能小，第三电离能较大，说明易失去 2 个电
3、子，则 A 的化合价为2，应为 Mg 元素，价层电子排布式为 3s2；(3)根据失去一个电子后的价层电子排布式确定第二电离能的大小；Cu的价层电子排布式为 3d10，处于全充满状态；而锌失一个电子后的排布式为 3d104s1，不稳定，易失电子，故铜的第二电离能大于锌的第二电离能；(4)在晶体TiCl(H2O)5Cl2H2O 中含有 Ti、Cl、H、O 四种元素，元素的非金属性越强，电负性越大，由于非金属性最强的元素是氧元素，所以氧的电负性最大；晶体TiCl(H2O)5Cl2H2O 中内界离子是TiCl(H2O)52，中心离子是 Ti3，配位体是 Cl、H2O；配位数是 6；外界离子是 2 个
4、Cl，TiCl(H2O)52中含有共价键、配位键，TiCl(H2O)52中含有 6 个配位键，也属于 键，每个水分子中含有 2 个 键，故 1 mol 该配合物中含有 18 mol 键，个数为 18NA；(5)NH3 分子中 N 原子是 sp3 杂化，且具有一对孤电子对，则 NH3 的空间构型为三角锥形。答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2 或Ar3d64s2 p(2)3s2(3)大于(4)O H2O Cl 18NA(5)三角锥形2(2021重庆高二检测).金属镓(Ga)应用广泛，在半导体和光电材料、合金、磁性材料等领域都有重要应用。镓与铝是同主族元素，性质相似。(1)铝在元
5、素周期表中的位置是_。(2)GaAs 是共价化合物，重要的半导体材料。As 与 Ga 同周期，As 与 N 同主族。下列事实不能用元素周期律解释的是_(填字母)。a碱性：Ga(OH)3Al(OH)3b非金属性：AsGac酸性：H3AsO4H3PO3废弃含 GaAs 半导体材料可以用浓硝酸溶解 GaAs，生成 H3AsO4 和 Ga3，写出该反应的化学方程式_。.A、B2、C、D、E、F3分别表示含 10 个电子的六种粒子(离子或分子)。其中：aA、B2、F3核外电子层结构相同bC是由两种元素组成的cD 是两种元素组成的四原子分子dE 在常温下是无色液体e往含 F3的溶液中滴加含 C的溶液至过量
6、，先有白色沉淀生成，后沉淀消失(1)C的电子式：_。(2)电子式表示 A2B 的形成过程_。(3)含 F3的溶液中通入过量 D，反应的离子方程式是_。(4)A 单质与 E 反应生成的化合物中化学键的类型是_。【解析】.(1)铝是 13 号元素，在元素周期表的位置是第三周期第A 族；(2)a.金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，镓与铝是同主族元素，且镓在铝的下边，所以镓的金属性强于铝，Ga(OH)3Al(OH)3，a 可以用元素周期律解释；b同周期元素，从左到右非金属性依次增强，As 与 Ga 同周期且 As 在 Ga 右边，则非金属性 AsGa，b 可以用元素周期律解释；c非金属性
7、越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，H3PO3 不是 P 的最高价含氧酸，所以不能用元素周期律解释。浓硝酸溶解 GaAs，生成 H3AsO4 和 Ga3，该反应为氧化还原反应，浓硝酸的还原产物为二氧化氮，所以该反应的化学方程式为 GaAs11HNO3=Ga(NO3)38NO2H3AsO44H2O。.(1)根据分析可知 C是 OH，所以其电子式为；(2)根据分析 A为 Na，B2为 O2，所以 A2B 为 Na2O，其形成过程为；(3)根据分析 F3为 Al3，D 为 NH3，Al(OH)3 不溶于弱碱，所以该离子方程式为Al33NH33H2O=Al(OH)33NH4；(4)根据分析 A
8、单质与 E 反应生成的化合物是 NaOH，NaOH 中的化学键类型为离子键和极性共价键。答案：.(1)第三周期第A 族(2)c GaAs11HNO3=Ga(NO3)38NO2H3AsO44H2O.(1)(2)(3)Al33NH33H2O=Al(OH)33NH4(4)离子键和极性共价键3(2021大连高二检测)氮原子可以形成 键、键、大 键和配位键，成键的多样性使其形成了多种具有独特组成的物质。回答下列问题：(1)第一电离能：氮_氧(填“大于”或“小于”)，基态氮原子价电子排布图不是，是因为该排布方式违背了_。(2)肼(H2NNH2)分子中孤电子对与 键的数目之比为_，肼的相对分子质量与乙烯接近
9、，但沸点远高于乙烯的原因是_。(3)硝酸的结构可表示为，硝酸与水分子可形成一水合二硝酸结晶水合物(2HNO3H2O)，水分子以三个氢键与两个硝酸分子结合，请写出一水合二硝酸的结构式_(氢键用“”表示)。(4)正硝酸钠(Na3NO4)为白色晶体，是一种重要的化工原料。Na3NO4 阴离子的空间构型为_，其中心原子杂化方式为_。在 573 K 条件下，实验室中用 NaNO3 和 Na2O 在银皿中反应制得 Na3NO4，Na2O的立方晶胞如图所示：图中“”表示_(填“Na”或“O2”)，距离“”最近且等距离的“”有_个，Na2O 的晶胞参数为 a pm，则晶胞密度为_gcm3(列出计算式即可，NA
10、 为阿伏加德罗常数的值)。【解析】(1)基态氮原子的 2p 轨道为较稳定的半充满状态，比相邻元素原子难失去电子，因此第一电离能：氮大于氧；根据洪特规则，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，题干中的价电子排布图中，优先在 2p的同一个轨道中排布了两个自旋相反的电子，违背了洪特规则；(2)肼的结构式为，每个氮原子各有一对孤电子对，每个分子中有 2对孤电子对，5 个单键，即 5 个 键，因此孤电子对与 键的数目之比为 25；肼分子间能够形成氢键，而乙烯分子间不存在氢键，因此肼的沸点远高于乙烯；(3)水分子以三个氢键与两个硝酸分子结合，且氢键为 H 与 N、O、F 之间存在的键，
11、故一水合二硝酸的结构式为；(4)Na3NO4 阴离子的中心原子为 N，价层电子对数为12(5423)44，杂化方式为 sp3，空间构型为正四面体；由晶胞示意图可知“”个数 818 612 4，“”个数为 8，化学式为 Na2O，则“”表示 O2，“”表示 Na；由晶胞示意图可知距离“”最近且等距离的“”有 8 个；晶胞密度 mV 4MNA（a1010）3 gcm3462（a1010）3NA gcm3。答案：(1)大于 洪特规则(2)25 肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键(3)(4)正四面体 sp3 O2 8 462（a1010）3NA4(2021绵阳高二检测)Ni 元素在生产、生活中有广泛的
12、应用。回答下列问题：(1)基态 Ni 原子价层电子的排布式为_。(2)科学家在研究金属矿物质组分的过程中，发现了 Cu-Ni-Fe 等多种金属互化物。确定某种金属互化物是晶体还是非晶体最可靠的科学方法是对固体进行_。(3)Ni 能与类卤素(SCN)2 反应生成 Ni(SCN)2。Ni(SCN)2 中，第一电离能最大的元素是_；(SCN)2 分子中，硫原子的杂化方式是_，键和 键数目之比为_。(4)Ni(NH3)6(NO3)2 中，不存在的化学键为_(填标号)。a离子键 b金属键 c配位键 d氢键 e共价键(5)镍合金储氢的研究已取得很大进展。图甲是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图。该合金储氢
13、后，含 1 mol La 的合金可吸附 H2 的数目为_。Mg2NiH4 是一种贮氢的金属氢化物。在 Mg2NiH4 晶胞中，Ni 原子占据如图乙的顶点和面心，Mg2处于乙图八个小立方体的体心。Mg2位于 Ni 原子形成的_(填“八面体空隙”或“四面体空隙”)。若晶体的密度为 d gcm3，Mg2NiH4的摩尔质量为 M gmol1，则 Mg2和 Ni 原子的最短距离为_nm(用含 d、M、NA 的代数式表示)。【解析】(1)Ni 是 28 号元素，原子核外电子数为 28，Ni 的基态原子价电子的电子排布式为 3d84s2；(2)确定某种金属互化物是晶体还是非晶体最可靠的科学方法是 X 射线衍
14、射实验；(3)非金属元素第一电离能大于金属元素的，Ni 的第一电离能最小。同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但A 族、A 族第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能 NOC，同主族自上而下第一电离能减小，则第一电离能OS，所以 Ni(SCN)2 中，第一电离能最大的元素是 N；(SCN)2 分子结构式为NCSSCN，其中 S 原子价层电子对数是 4 且含有 2 个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断硫原子的杂化方式为 sp3，共价单键为 键，共价三键中含有 1 个 键、2 个 键，则 键和 键数目之比为 54；(4)Ni(NH3)6(NO3)2 中，配离子和硝酸根离子之间存
15、在离子键，镍离子与氨分子之间形成配位键，氨分子和硝酸根离子中存在极性共价键，没有金属键，氢键不是化学键，所以不存在的化学键为 b；(5)晶胞中，La 个数为 818 1、Ni 个数为 812 15，H2 个数为 212 8143，化学式为 LaNi5(H2)3，所以 1 mol La 的合金可吸附 3 mol H2，H2 的数目为 3NA；Ni 原子占据晶胞的顶点和面心，将晶胞分成 8 个小正方体，Mg2处于乙图八个小立方体的体心，即位于 Ni 原子形成的四面体空隙内，所以 Mg2和 Ni 原子的最短距离 x 为晶胞体对角线的四分之一，设晶胞棱长为 a cm，则 x 34a cm，晶胞中有 8
16、 个 Mg2，即晶胞中有 4 个“Mg2NiH4”，晶胞质量 m4MNA gda3g，a34MdNA cm，所以 x 3434MdNA cm 3434MdNA 107 nm。答案：(1)3d84s2(2)X 射线衍射实验(3)N sp3 杂化54(4)b(5)3NA 四面体空隙 3434MdNA 1075(2021成都高二检测)硼及其化合物在工农业生产、新型材料等方面应用广泛。(1)区分晶体硼和无定形硼最可靠的科学方法为对固体进行_，晶体硼的单质的基本结构单元为正二十面体，能自发呈现多面体外形，这种性质称为晶体的_。与硼处于同周期且相邻的两种元素和硼的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)硼酸晶
17、体是片层结构，其中一层的结构如图所示。硼酸在冷水中的溶解度很小，但在热水中较大原因是_。(3)我国科学家对硼烷化学的研究开启了无机化学的新篇章。最简单的硼烷是 B2H6，其分子结构如图所示，B 原子的杂化方式为_。氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具有潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的原子是_，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子_(填分子式)。硼氢化钠(NaBH4)是一种重要的储氢载体，其阴离子空间构型是_(填名称)。(4)砷化硼(BAs)为立方晶系晶体，其结构如图所示：晶胞沿 z 轴在平面的投影图中，B 原子构成的几何形状是_。已知：晶体的密度为 d gcm3，As 原子
18、的半径为 a pm，假设 B、As 原子相切，则 B 原子的半径为_pm(写出计算表达式即可)。【解析】(1)区分晶体硼和无定形硼最可靠的科学方法为对固体进行 X 射线衍射实验，晶体硼的单质的基本结构单元为正二十面体，能自发呈现多面体外形，这种性质称为晶体的自范性。与硼处于同周期且相邻的两种元素分别为 Be、C，三者第一电离能从左到右呈增大的趋势，但第A 族大于第A 族元素，因此第一电离能由大到小的顺序为 CBeB。(2)从图中信息可以看出硼酸分子间有氢键，硼酸以分子间氢键缔合在一起，难以溶解，加热时，破坏了原来部分分子间氢键，又形成了硼酸分子与水分子间氢键，溶解度增大。(3)根据分子结构，B
19、 价层电子对数为 4 对，因此 B 原子的杂化方式为 sp3。氨硼烷(NH3BH3)分子中存在配位键，BH3 中无孤电子对，NH3 中 N 有一对孤电子对，因此提供孤电子对的原子是 N，根据价层电子数 BCN，因此与氨硼烷互为等电子体的分子为 C2H6。硼氢化钠(NaBH4)中阴离子 BH4，价层电子对数412(3114)4，因此其空间构型是正四面体形。(4)可以将这个晶胞分成 8 个小的立方体，B 原子在其中四个小的立方体的体心，晶胞沿 z 轴在平面的投影图中，B 原子投影在底面的面对角线的四分之一，因此构成的几何形状是(平面)正方形。根据晶胞得出 B 有 4 个，As 有 818 612
20、4 个，因此晶胞有 4 个 BAs，晶胞的体积为 Vm 86 gmol1NA mol1 4d gcm3344dNA cm3，晶胞参数为3 344dNA cm，假设 B、As 原子相切，As 和 B 原子半径之和为体对角线的四分之一，因此两者半径和为 343 344dNA cm，As 原子的半径为 a pm，则B 原子的半径为(343 344dNA 1010a)pm。答案：(1)X 射线衍射实验 自范性 CBeB(2)晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，硼酸分子与水分子形成分子间氢键，溶解度增大(3)sp3 N C2H6 正四面体形(4)(平面)正方形 34
21、3 344dNA 1010a6(2021汉中高二检测)许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题：(1)现代化学中，常利用_上的特征谱线来鉴定元素。(2)某同学画出基态碳原子的轨道表示式：，该表示式违背了_；CH3、CH3、CH3 都是重要的有机反应中间体。CH3的空间构型为_；CH3中 C 原子成键的杂化方式为_。(3)34 号元素硒的基态原子的价层电子排布式为_，第四周期中，与硒原子未成对电子数相同的金属元素有_种。(4)Fe3O4 晶体中，O2围成正四面体空隙(1、3、6、7 号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12 号氧围成)，Fe3O4 中
22、有一半的 Fe3填充在正四面体空隙中，Fe2和另一半 Fe3填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙数与正八面体空隙数之比为_，有_%的正八面体空隙没有填充阳离子。(5)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示，其中原子 A 的坐标参数为(0，1，0)。原子 B 的坐标参数为_；若该晶体密度为 d gcm3，则铜镍原子间最短距离为_。【解析】(1)光谱分析是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，所以现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；(2)洪特规则是基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，而该同学画出基态碳原子的轨道表示式：，该轨道表示式违背了洪特规则；CH3中心原
23、子的价层电子对数为 3413123，为 sp2 杂化，没有孤电子对，为平面三角形，CH3中心原子的价层电子对数为 3413124，C原子成键的杂化方式为 sp3；(3)34 号元素硒的基态原子的价层电子排布式为 4s24p4；硒有 2 个未成对电子，第四周期中，与硒原子未成对电子数相同的金属元素有钛、镍、锗三种；(4)由 1、3、6、7 号 O2围成正四面体空隙有 8 个，面心位置 6 个 O2即 3、6、7、8、9、12号共同围成正八面体空隙，将晶胞补全可知共用一条棱和四个面心与该棱顶点O2也围成正八面体，而这样的正八面体为 4 个晶胞共有，晶胞中正八面体数目为11214 4，则晶体中正四面
24、体空隙数与正八面体空隙数之比为 8421；Fe3O4 中有一半的 Fe3填充在正四面体空隙中，Fe2和另一半 Fe3填充在正八面体空隙中，有 2 个正八面体空隙没有填充阳离子，则有 50%的正八面体空隙没有填充阳离子；(5)根据原子 A 的坐标参数为(0，1，0)，可知晶胞底面面心上的原子 B 的坐标为(12，0，12)；由晶胞结构可知，处于面对角线上的铜镍原子间距离最短，设两者之间的距离为 a cm，则晶胞面对角线长度为 2a cm，晶胞的棱长为 2 a cm，可得(2 a cm)3d gcm359643NA g，解得 a 223 251dNA。答案：(1)原子光谱(2)洪特规则 平面三角形 sp3(3)4s24p4 3(4)21 50(5)(12，0，12)223 251dNA cm
