1、专题13 物质结构与性质1(2020江苏高考21)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵(NH4)3Fe(C6H5O7)2。(1)Fe基态核外电子排布式为_Ar3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2_；Fe(H2O)62中与Fe2配位的原子是_O_(填元素符号)。(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是_sp3_；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_NOC_。(3)与NH互为等电子体的一种分子为_CH4或SiH4_(填化学式)。(4)柠檬酸的结构简式见下图。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的键的数目为_7_mol。【解析】(1)Fe为26号元
2、素，价电子数为26188，在4s轨道上填充2个电子，在3d轨道上填充6个电子，则Fe的核外电子排布为Ar3d64s2。Fe(H2O)62中O原子有孤电子对，可以填入Fe2的空轨道中，即O为配位原子。(2)NH3中，N有一对孤电子对，价层电子对为134，则N为sp3杂化。N的最外层电子排布为2s22p3，p轨道中的电子为半满的稳定状态，很难失去电子，故N的第一电离能比相邻的O元素要大，C的半径大，相对于O原子而言，C易失去电子，则C的第一电离能小于O。(3)NH中，比N少一个电子为C，则CH4与NH互为等电子体。(4)COOH中，C与O形成双键以及C与O形成单键，1 molCOOH中含有2 mo
3、l 键，C与羟基相连为单键，为一个键，所以1 mol柠檬酸中碳与氧共有7 mol 键。2(2020绵阳模拟)黄铜矿是工业冶炼铜的原料，主要成分为CuFeS2。试回答下列问题：(1)基态硫原子核外电子有_16_种不同运动状态，能量最高的电子所占据的原子轨道形状为_纺锤形_。(2)基态Cu原子的价层电子排布式为_3d104s1_；Cu、Zn的第二电离能大小I2(Cu)_I2(Zn)(填“”“”或“”)。(3)SO2分子中S原子的轨道杂化类型为_sp2_，分子空间构型为_V形_；与SO2互为等电子体的分子有_O3_(写一种)。(4)请从结构角度解释H2SO3的酸性比H2SO4酸性弱的原因_硫酸分子中
4、的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H_。(5)Cu(CH3CN)4比四氨合铜离子稳定，其配离子中心原子配位数为_4_，配位体中键与键个数之比为_52_。(6)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个H2分子之间距离为a nm。则该晶体的密度为_g/cm3(列出计算表达式)。【解析】(1)硫元素为16号元素，基态硫原子核外电子有16种不同运动状态，能量最高的电子为3p电子，3p电子的原子轨道形状为纺锤形；(2)Cu为29号元素，基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1；Z
5、n为30号元素，基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，Cu的第二电离能失去的是3d10电子，3d10全充满、结构稳定，第二电离能大于Zn的第二电离能，即I2(Cu)I2(Zn)；(3)SO2分子中S原子的价层电子对数2(622)3，轨道杂化类型为sp2，分子的空间构型为V形；与SO2互为等电子体的分子有O3；(4)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强，硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，所以H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性，故答案为硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出H；(5)Cu(CH3CN)4中的中心原子为Cu，配位数为4；配
6、位体为CH3CN，其中键有3个CH、1个CC和1个CN，共5个键，只有CN中含有键，有2个键，键与键个数之比52；(6)设晶胞的参数为d nm，该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则距离最近的两个H2分子之间的距离为晶胞面上对角线长度的一半，即a nmd nm，则da nma107cm，该晶胞中Mg原子个数是8、Fe原子个数864，所以Mg、Fe原子个数之比为8421，所以其化学式为Mg2Fe，该合金的密度为 g/cm3。3(2020成都模拟)钴、铜及其化合物在工业上有重要用途，回答下列问题：(1)请补充完基态Co的简化电子排布式：Ar_3d74s2_，Co2有_3_个未成对电子。(
7、2)Na3Co(NO2)6常用作检验K的试剂，配位体NO的中心原子的杂化形式为_sp2_，空间构型为_V型_。大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n为各原子的单电子数(形成键的电子除外)和得电子数的总和(如苯分子中的大键可表示为)，则NO中大键应表示为_。(3)配合物Cu(En)2SO4的名称是硫酸二乙二胺合铜()，是铜的一种重要化合物。其中En是乙二胺(H2NCH2CH2NH2)的简写。该配合物Cu(En)2SO4中N、O、Cu的第一电离能由小到大的顺序是_CuON_。乙二胺和三甲胺N(CH3)3均属于胺，且相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_乙二胺分子之间
8、可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键_。(4)金属Cu晶体中的原子堆积方式如图所示，其配位数为_12_，铜的原子半径为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，Cu的密度为_g/cm3(列出计算式即可)。【解析】(1)Co为27号元素，根据电子构造原理可知其电子排布式为Ar3d74s2，Co2电子排布式为Ar3d7,3d7轨道上有3个未成对的电子。(2)NO中心原子N原子价层电子对数为3，故杂化轨道数为3，所以N原子的杂化方式为sp2杂化，空间构型为V型；NO中参与形成大键的原子个数为3个，每个原子提供一个单电子，得电子数为1个，所以NO的大键可以表示为；(3)同一周期主族元素从左到右，原子半径
9、逐渐减小，第一电离能有增大趋势，但IIA和VA元素例外，O的第一电离能小于N，O和N为非金属元素，Cu为金属元素，Cu比O、N易失电子，所以第一电离能由小到大的顺序是CuOOP_。(5)下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是_BC_。A第一电离能：ClSPSiB共价键的极性：HFHClHBrHIC晶格能：NaFNaClNaBrNaID热稳定性：MgCO3CaCO3SrCO3BaCO3(6)如图是SiO2晶胞，构成二氧化硅晶体结构的最小环是由_12_个原子构成。已知晶胞参数为a pm，则其晶胞密度为_ gcm3。【解析】(1)基态K原子共有4个电子层，最高能层为N；价层电子排布式为4s1，该能层
10、电子云轮廓为球形；(2)M的第三电离能远远大于第二电离能，说明该元素失去2个电子时为稳定结构，则该元素最外层有2个电子，则M为Ca，元素M化合态常见化合价是2，其基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2或Ar4s2；(3)PO的中心原子P的孤电子对数为：1/2(axb)1/2(5324)0，价层电子对数为：404，P原子杂化方式为sp3杂化，空间构型为正四面体，键角为10928；(4)Ca3(PO4)3F中非金属元素为P、O、F，同周期主族元素自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，所以电负性：FOP；(5)A同周期元素的第一电离能有增大的趋势，价层电子处于全充满或半充
11、满状态时，第一电离能大于其后元素的第一电离能，则ClPSSi，A错误；B键合原子的电子亲合能或电负性的差值越大，极性越大，则共价键的极性：HFHClHBrHI，B正确；C离子半径越小，键长越短，晶格能越大，则晶格能：NaFNaClNaBrNaI，C正确；D金属阳离子的半径越小，其碳酸盐的热稳定性越弱，则热稳定性：BaCO3SrCO3CaCO3MgCO3，D错误。(6)构成二氧化硅晶体结构的最小环是12元环，其中有6个Si原子和6个O原子，所以构成二氧化硅晶体结构的最小环是由12个原子构成；1个晶胞中含有Si原子的数目为：81/861/248，含有O原子的数目为：16，则根据公式：，其晶胞的密度为：。
