1、第14讲 物质结构与性质能力提升训练1已知A、B、C、D、E、F、G为前四周期中的七种元素且原子序数依次增大，其中A的基态原子中没有成对电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C原子核外成对电子数比未成对电子数多1个，其氢化物常用作制冷剂；D原子未成对电子数与周期数相同；在E元素所在周期中该原子的第一电离能最小；F原子价电子排布式为nsn1npn1；G原子有6个未成对电子。请回答下列问题： (1)G元素基态原子的价电子排布式为_。(2)B、C、D三种元素的最简单氢化物的键角由小到大的顺序为_(填元素符号)，常温下硬度最大的B单质、E2F、A2D及A2F的
2、沸点由大到小的顺序为_(填化学式)。(3)D元素与氟元素相比，电负性：D元素_氟元素(填“”、“”或“”)，下列表述中能证明这一事实的是_(填选项序号)。A常温下氟气的颜色比D单质的颜色深B氟气与D的氢化物剧烈反应，产生D的单质C氟与D形成的化合物中D元素呈正价态D比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目(4)B2A4是重要的基本石油化工原料。B2A4分子中B原子轨道的杂化类型为_；1 mol B2A4分子中含键_mol。解析A的基态原子中没有成对电子，则A为氢元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，每种轨道中的电子总数相同，则B的核外电子排布式为1s22s22p2，则B为碳元素；
3、C的氢化物可作制冷剂，则C为氮元素；D原子未成对电子数与周期数相同，知D为氧元素；根据同一周期元素的第一电离能从左往右逐渐增大，故E属于第A族，结合F中n3知F为S元素，则E为Na元素；由G原子有6个未成对电子知该元素为铬元素。(1)24号Cr元素的价电子排布式为3d54s1。(2)CH4、NH3、H2O的键角分别为109.5、107.3、104.5，则键角由小到大的顺序为ONC；硬度最大的B单质为金刚石，属原子晶体，E2F是Na2S，属离子晶体，H2O属分子晶体且因为含有氢键沸点较高，硫化氢属分子晶体，熔沸点较低，根据一般熔沸点：原子晶体离子晶体分子晶体，故它们沸点由大到小的顺序为CNa2S
4、H2OH2S。(3)D元素为氧元素，其电负性比氟小，B项，氟气与水发生反应置换出氧气，说明氟的非金属性强于氧，故其电负性大于氧，C项，根据OF2中氧显正价、氟显负价，可判断电负性氟大于氧。(4)C2H4是乙烯，分子中C原子采用sp2杂化；根据其结构简式CH2CH2知1 mol C2H4分子中含键5 mol。答案(1)3d54s1(2)ONCCNa2SH2OH2S(3)BC(4)sp2杂化52A、B、D、E、F五种元素的原子序数依次增大，除F为过渡元素外，其余四种均是短周期元素。已知：F的单质为生活中最常见的金属之一，原子最外层有2个电子；E原子的价电子排布为msnmpn，B原子的核外L层电子数
5、为奇数；A、D原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)F的稳定价态离子的电子排布式是_，A、B、D、E四种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。(2)对于B的简单氢化物，其中心原子的轨道杂化类型是_，分子的空间构型为_，该氢化物易溶于D的简单氢化物的主要原因是_。(3)D原子分别与A、B原子形成的单键中，键的极性较强的是_(用具体的化学键表示)。(4)如图所示的晶胞是由A、D两元素组成的，下列有关该晶体的说法中正确的是_。a该晶体的化学式为ADb该晶体中A、D原子间形成的是双键c该晶体熔点可能比SiO2晶体高d该晶体可溶于水解析由已知知F为铁元素；由已知知A、D分
6、别是第A、A族元素，结合几种元素原子序数关系及已知可判断A是碳元素、D是氧元素、E是硅元素、B是氮元素。(4)由所给晶胞图知该晶体属于原子晶体，组成仍为CO2，碳、氧之间形成单键，因CO键键长比SiO键短，故该CO2原子晶体的熔点可能比SiO2高且不溶于水。答案(1)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5SiCON(2)sp3三角锥型NH3与H2O分子间易形成氢键(3)CO(4)c3纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B的单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：电离能/(kJ
7、mol1)I1I2I3I4A9321 82115 39021 771B7381 4517 73310 540(1)某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如下图所示，该同学所画的电子排布图(轨道表示式)违背了_。(2)ACl2分子中A原子的杂化类型为_。(3)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。已知金刚石中的CC键的键长大于C60中CC键的键长，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确_(填“是”或“否”)，并阐述理由_。(4)科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式_
8、，该物质的K原子和C60分子的个数比为_。(5)继C60后，科学家又合成了Si60、N60等，C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是_，NCl3分子的VSEPR模型为_。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则一个Si60分子中键的数目为_。解析(1)E(3s)CSi；NCl3中心原子价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体；Si的价电子数为4，每个硅原子只跟相邻的3个硅原子相连且最外层都满足8电子稳定结构，所以每个Si原子周围只有1个键，且2个Si共用1个键，所以一个Si60分子中键的数目为(601)30。答案(1)能量最低原理(2
9、)sp杂化(3)否C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键(4)4s131(5)NCSi四面体型304前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D、E中，A的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等，B原子核外电子有7种不同的运动状态，C元素原子核外的M层中只有2对成对电子，D与C2的电子数相等，E元素位于元素周期表的ds区，且基态原子价电层电子均已成对。回答下列问题：(1)E2的价层电子排布图为_。(2)五种元素中第一电离能最小的是_(填元素符号)，CAB离子中，A原子的杂化方式是_。(3)AB、D和E2三种离子组成的化学物质D2E(AB)4，其中化学键的类
10、型有_，该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_，配位体是_。(4)C和E两种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_，E的配位数为_，C采取_(填“简单立方”、“体心立方”、“六方最密”或“面心立方最密”)堆积。解析(1)因E在ds区且基态原子均成对可知E为Zn，失去4s能级层上的两个电子得Zn2。(2)由题意可知A为C，B为N，C为S，D为K，其中第一电离能最小的即金属性最强的为K；在SCN中C形成两个键两个键，为sp杂化。(3)K2Zn(CN)4中含有离子键和共价键，而Zn2存在空轨道，与CN形成配位键。(4)根据均摊原理知其化学式为ZnS，由图中虚线连接可知Zn的
11、配位数为4，S采取六方最密堆积。答案(1) (2)Ksp杂化(3)共价键、配位键、离子键Zn(CN)42CN(4)ZnS4六方最密5(2015苏州市高三学情调研)已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物A，其结构如图所示。请回答下列问题：(1)Cu元素基态原子的外围电子排布式为_。(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为_。(3)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为_。(4)1 mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有键的数目为_。(5)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：_(写化学式)。(6)已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色
12、晶体，其结构如图。则该化合物的化学式是_。解析(1)基态Cu原子核外有29个电子，外围电子排布式为3d104s1。(2)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第A族和第A族元素反常，C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为NOC。(3)配合物A中碳原子为sp2杂化、sp3杂化。(4)氨基乙酸根的结构为，1 mol氨基乙酸钠()含8 mol 键。(5)与CO2互为等电子体的有N2O、SCN、N等。(6)该晶胞中Cu的个数为4，O的个数为812，Cu、O的个数比为21，故化学式为Cu2O。答案(1)3d104s1(2)NOC(3)sp2、sp3(4)86.021023(5)N2O(或SCN、N
13、等)(6)Cu2O6(2015苏锡常镇一调)Fe2、Fe3与O、CN、F、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。(1)C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序是_。(2)Fe2基态核外电子排布式为_。(3)乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图甲所示。此物质中碳原子的杂化方式是_。(4)配合物K3Fe(CN)6可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学式为_。已知(CN)2是直线形分子，并具有对称性，则(CN)2中键和键的个数比为_。(5)F不仅可与Fe3形成FeF63，还可以与Mg2、K形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，其结构如图乙所示。该晶体的化学式为_。
14、解析(1)N原子p轨道处于半充满较稳定状态，第一电离能反常，高于同周期相邻两元素。(2)注意审题，要求书写的是Fe2的核外电子排布式，不要写成Fe的核外电子排布式。(3)乙酰基二茂铁中CH3中C为sp3杂化，C=O基团中碳原子为sp2杂化。(4)配体为CN，故与CN等电子体的分子为CO或N2。(CN)2的结构式为NCCN，故键为4，键为3。(5)根据均摊法计算，该晶胞拥有K：1个，Mg2：81(个)，F：123(个)，故化学式为KMgF3。答案(1)NOC(2)1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6(3)sp3、sp2(4)CO或N243(5)KMgF37过渡元素Ti、Mn、Fe、C
15、u等可与C、H、O形成多种化合物。请回答下列问题：(1)根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Mn属于_区。(2)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2中电子占据的最高能层符号为_，该能层具有的原子轨道数为_。BH的空间构型是_。(3)在Cu的催化作用下，乙醇可被空气中氧气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是_，乙醛分子中HCO的键角_乙醇分子中HCO的键角(填“大于”、“等于”或“小于”)。(4)电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN，可在TiO2的催化下，先用NaClO将CN氧化成CNO，再在酸性条件下CNO继续被NaClO氧化成N2和CO2
16、。H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为_。与CN互为等电子体微粒的化学式为_(写出一种即可)(5)单质铁有、三种同素异形体，三种晶胞中Fe原子的配位数之比为_，、三种晶胞的边长之比为_。解析(1)Mn的外围电子排布式为3d54s2，位于元素周期表的d区。(2)Ti的原子序数为22，Ti2核外有20个电子， Ti2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d2或Ar3d2，电子占据的最高能层为M层，M层有s、p、d三种能级，轨道数为1359。BH的空间构型为正四面体型。(3)CH3CHO中左边碳原子的杂化类型为 sp3，右边碳原子的杂化类型为sp2。乙醛分子中HCO的键角大于乙醇分
17、子中HCO的键角。(4)电负性：HCNO。CO、N2与CN互为等电子体。(5)为体心立方，为面心立方，为简单立方，三种晶胞中Fe原子的配位数分别为8、12、6，配位数之比为463。设Fe的原子半径为r，、晶胞的边长分别为a1、a2、a3，则中a14r，中a24r，中a32r，则边长之比为：r(2r)(2r)1。答案(1)d(2)M9正四面体型(3)sp2、sp3大于(4)HCNOCO(或N2等)(5)46318氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如下图所示。(1)基态硼原
18、子的电子排布式为_。(2)关于这两种晶体的说法，正确的是_(填序号)。 a立方相氮化硼含有键和键，所以硬度大 b六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c两种晶体中的BN键均为共价键 d两种晶体均为分子晶体 (3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为_，其结构与石墨相似却不导电，原因是_。(4)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为_。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 _。(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有_ m
19、ol配位键。解析(1)硼为第5号元素，核外有5个电子，基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1。(2)a项，立方相氮化硼类似于金刚石的结构只有键，没有键，错误；b项，六方相氮化硼类似于石墨的结构，层与层之间存在分子间作用力，质地软，正确；c项，BN间通过共用电子对结合，均为共价键，正确；d项，立方相氮化硼为原子晶体，六方相氮化硼为混合型晶体，错误。(3)由六方相氮化硼晶体结构可知，层内每个硼原子与相邻的3个氮原子构成平面三角形，由于六方相氮化硼结构中已没有自由移动的电子，故其不导电。(4)立方相氮化硼晶体中每个硼原子与相邻的4个氮原子形成共价键，有4个杂化轨道，发生的是sp3杂化，根据题意，结合地理知识，合成立方相氮化硼晶体的条件为高温、高压。(5)NH4BF4由NH和BF构成，1个NH中含1个配位键，1个BF中含1个配位键，故1 mol NH4BF4中含有2 mol配位键。答案(1)1s22s22p1或He2s22p1(2)bc(3)平面三角形层状结构中没有自由移动的电子(4)sp3高温、高压(5)2