1、专题提升训练(三)物质结构与性质解题策略1.(2020荆州高二检测)核电荷数依次增大的A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素,其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC的晶体为离子晶体,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构,AC2为非极性分子,B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高,E原子的一种核素的质量数为49,中子数为27。F元素是第四周期元素中未成对电子数最多的元素,FCl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物,且两种配体的物质的量之比为21,1 mol配合物与足量的AgNO3溶液反应能立即生成3 mol AgCl。请根据以上情况,回答下列问题
2、:(答题时需用元素符号表示)(1)B氢化物与HCl反应生成的含有B元素粒子的空间构型是_;F元素原子的最外层电子数为_个。(2)分别与AC2及由B、C组成的气态化合物互为等电子体,则B、C组成的化合物化学式为_;还可以和某一价阴离子互为等电子体,该阴离子电子式为_,这种阴离子常用于检验日常生活中的一种金属阳离子,则金属阳离子符号为_。(3)B元素与同周期相邻元素的第一电离能由小到大的顺序为_。(4)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时,B被还原到最低价,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是_。(5)F3+的核外电子排布式是_,FCl3形成的六配位的配合物化学式为_。(6)E的
3、一种氧化物晶胞结构(长方体)如图所示,该氧化物的化学式为_;若该晶胞的三个晶胞参数分别为:a pm、b pm、c pm,则该氧化物的密度为_gcm-3。(写出表达式即可)【解析】A为C元素、B为N元素、C为O元素、D为Mg元素、E为Ti元素、F为Cr元素;(1)N元素氢化物与HCl反应生成的含有N元素粒子为N,分子中N原子价层电子对数=4+=4,N原子为sp3杂化,不含孤电子对,故其空间构型是正四面体;F为Cr,原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,元素原子的最外层电子数为1个;(2)分别与CO2及由N、O组成的气态化合物互为等电子体,则N、O组成的化合物化学式为N2O
4、;还可以和一价阴离子互为等电子体,根据价电子总数相等,用S、C原子代替2个N原子可知该阴离子为SCN-,结构与CO2类似,阴离子电子式为,这种阴离子常用于检验日常生活中的一种金属阳离子,金属阳离子符号为Fe3+;(3)同周期自左而右第一电离能呈增大趋势,氮元素原子2p能级有3个电子,处于半满稳定状态,氮元素第一电离能高于同周期相邻元素的,所以第一电离能由小到大的顺序为CON;(4)B的最高价氧化物对应的水化物为HNO3,D的单质为Mg,HNO3稀溶液与Mg反应时,N元素被还原到最低价,则生成NH4NO3,Mg被氧化为Mg(NO3)2,令NH4NO3、Mg(NO3)2的化学计量数分别为x、y,则
5、根据电子转移守恒有5-(-3)x=2y,所以xy=14,该反应的化学方程式是4Mg+10HNO34Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O,所以该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是14;(5)Cr原子核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d54s1,Cr原子失去4s能级1个电子、3d能级2个电子形成Cr3+,Cr3+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d3,由上述分析可知,CrCl3形成的六配位的配合物化学式为Cr(NH3)4(H2O)2Cl3;(6)由可知,晶胞中Ti原子位于体心与顶点上,O原子位于上下两个面上及体内(有2个),故晶胞中Ti原子数目=1+8=2、O原
6、子数目=2+4=4,故该化合物化学式为TiO2,晶胞质量=2 g,若晶胞中参数分别为a pm、b pm、c pm,则晶胞的体积=a10-10 cmb10-10 cmc10-10 cm=abc10-30 cm3,该晶体的密度= gcm-3。答案:(1)正四面体形1(2)N2OFe3+(3)COBeB。(2)晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体,其能自发地呈现多面体外形,这种性质称为晶体的自范性。(3)B2H6分子结构中,B原子的杂化方式为sp3杂化。氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一,分子中存在配位键,提供孤电子对的成键原子是N。B、N的价电子数之和刚好是C价电子数的2倍,
7、所以与氨硼烷互为等电子体的分子C2H6。(4)B的立体构型为正四面体。(5)磷化硼晶体中4个B原子分布在以正方体中心为中心的正四面体位置,其沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是正方形。答案:(1)CBeB(2)自范性(3)sp3杂化NC2H6(4)正四面体(5)正方形4.(2020全国卷)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：(1)H、B、N中，原子半径最大的是_。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素_的相似。(2)NH3BH3分子中，NB化学键称为_键，其电子对由_提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=
8、3+ +9H2，的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_变为_。(3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性（H+），与B原子相连的H呈负电性（H-），电负性大小顺序是_。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_（写分子式），其熔点比NH3BH3_（填“高”或“低”），原因是在NH3BH3分子之间，存在_，也称“双氢键”。(4)研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，=90。氨硼烷的222超晶胞结构如图所示。 氨硼烷晶体的密度=_gcm-3（列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值）。【解析】（1）H、B、N中，H的电子层数最少，原
9、子半径最小(H是所有元素中原子半径最小的元素)；而B、N同周期，电子层数相同，但是N的核电荷数大，所以原子半径小，所以三种元素中原子半径最大的是B。由于周期表中B的对角线元素为Si，所以根据对角线规则，B的一些化学性质与元素Si的相似。(2)NH3BH3分子是由NH3与BH3结合而成的，其中NH3分子中N原子具有孤电子对，而BH3分子中B原子具有空轨道，所以二者通过N与B原子之间形成配位键而结合生成NH3BH3。NH3BH3中B原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，而中B的价层电子对数为3，发生sp2杂化。(3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性（H+），故电负性NH，而与B原子相连的H呈负电性（H-），故电负性HB，所以电负性大小顺序是NHB；与NH3BH3原子总数相等的等电子体是CH3CH3，由于NH3BH3分子中，存在H+与H-，二者之间存在静电作用力，而CH3CH3只存在H+，不存在H-，所以熔点NH3BH3CH3CH3。（4）由图可知晶胞体积为2a2b2c=8abc（pm3）=8abc10-30（cm3）；而每个晶胞中氨硼烷质量为g，所以晶体的密度= gcm-3。答案：（1）B 硅（或Si） （2）配位 N sp3 sp2（3）NHB CH3CH3 低 H+与H-的静电引力（4）- 7 -