1、题型五 物质结构与性质（选考）1(经典题)A、A族元素及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题：(1)基态钠原子的核外电子排布式为_；A族元素的基态原子的价电子的电子云轮廓图的形状为_。(2)与H2F互为等电子体的分子是_(填一种即可)。H2分子中原子轨道的重叠方式是_(填字母)。AssBspCpp(3)OF2和O2F都是氧元素的氟化物，其中，OF2分子中氧原子的杂化类型是_；氯的某含氧酸的分子式为HClOx，其对应的含氧酸根离子的立体构型是三角锥形，则x_。(4)碱金属单质的熔点随原子序数增大而降低，原因是_；而卤素单质的熔、沸点随原子序数增大而升高，原因是_。(5)金属钠、钾的晶胞
2、结构如图1所示，其中金属原子的堆积模式为_。(6)氯化钠的晶胞结构如图2所示(白球代表Cl，黑球代表Na)。则氯化钠晶胞中Cl的配位数为_。解析：(1)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1或Ne3s1。A族元素的价电子排布式为ns1，s轨道的电子云轮廓图的形状为球形。(2)与H2F互为等电子体的分子有H2O、H2S、H2Se、H2Te。基态氢原子只在1s轨道上有电子，H2分子中的两个氢原子成键时，两个s轨道“头碰头”重叠，故选A。(3)OF2中氧原子的价层电子对数为4，氧原子的杂化类型是sp3。氯的含氧酸根离子中，ClO的立体构型为三角锥形，其对应的含氧酸为HClO3，故x3。(4
3、)分析熔、沸点的高低，要从粒子之间的作用力角度切入。碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，单质的熔点逐渐降低；卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，单质的熔、沸点逐渐升高。(5)钠、钾晶胞为体心立方堆积，体对角线上的三个原子相切。(6)氯化钠晶胞中氯离子、钠离子的配位数都是6。答案：(1)1s22s22p63s1(或Ne3s1)球形(2)H2O(或H2S、H2Se、H2Te)A(3)sp33(4)碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱卤素单质是分子晶体，组成和结构相
4、似，随着原子序数增大，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强(5)体心立方堆积(6)62文艺复兴时期，群青颜料曾用在许多著名的油画上，当时群青颜料是由贵重的青金石研磨并制成的。青金石指碱性铝硅酸盐矿物，其中含钠、铝、硅、硫、氯、氧等元素。(1)硅元素基态原子的价电子排布图为_。(2)第四周期中，与铝未成对电子数相同的金属元素有_种。(3)Na和Ne互为等电子体，电离能I2(Na)_I1(Ne)(填“”或“HClHBrHI，其中H1(HF)特别大的原因为_，影响H2递变的因素为_。解析：(1)硅元素为14号元素，位于元素周期表第三周期A族，故硅原子的价电子排布图为。(2)Al的核外电子中未成
5、对电子数为1，第四周期中原子的核外电子排布中未成对电子数为1的有KAr4s1，ScAr3d14s2，CuAr3d104s1，GaAr3d104s24p1，BrAr3d104s24p5，其中金属元素有4种。(3)Na和Ne的电子层结构相同，均为8电子稳定结构，Na的核电荷数为11，大于Ne的核电荷数，因此原子核对最外层电子的吸引力Na大于Ne，所以电离能I2(Na)大于I1(Ne)。(4)根据含氧酸的结构特点，HClO4的结构简式为；ClO中Cl的价层电子对数为34，故其杂化轨道类型为sp3杂化；HClO2的结构式为HOCl=O，共价键类型为极性共价键(或键和键)；氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越
6、多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致ClOH中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H，酸性越强，故酸性：HClOHClO2HClO3(4)sp3极性共价键(或键和键)氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致ClOH中O的电子更向Cl偏移，越易电离出HHF的水溶液中存在氢键原子半径(或键长或键能)3(最新预测)南京工业大学某研究团队最近在Nature Communications刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的
7、析氧反应电催化剂。回答下列问题：(1)基态氮原子核外未成对电子数为_。基态碳原子核外电子云有_个伸展方向。(2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是_，中心原子的杂化类型是_。(3)CN能与多种金属离子形成配合物。例如，工业冶炼金的原理：2Au(CN)2Zn=2AuZn(CN)42。与CN互为等电子体的分子有_(填分子式，任填两种)，1 mol Zn(CN)42含_mol 键。(4)在周期表中，钡位于第六周期A族。钛酸钡、钛酸钙的熔点分别为1 625 、1 975 ，二者熔点差异的原因为_。解析：(
8、1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，s能级上电子云只有1个伸展方向，2p能级上只填充了2个电子，所以有2个伸展方向，故共有3个伸展方向。(2)第一电离能：FNO，OF2只含极性键，O2F2含极性键和非极性键。OF2分子的立体构型为V形，O的杂化类型为sp3。(3)CN的结构式为CN，1个 CN含键的个数为1，1个CN与Zn2形成1个配位键(也是键)，故1 mol Zn(CN)42含8 mol 键。(4)两种晶体都是离子晶体，从离子半径入手，比较晶格能的大小。答案：(1)33(2)V形sp3(3)N2、CO(其他合
9、理答案也可)8(4)它们都是离子晶体，Ca2的半径小于Ba2，CaTiO3的晶格能大于BaTiO34(2019苏州高三质检)近年来随着石墨烯等二维层状纳米材料研究热潮的兴起，二维层状化合物类石墨烯二硫化钼引起了物理、化学、材料、电子等众多领域研究人员的广泛关注。类石墨烯二硫化钼有类似石墨烯的片状结构，单层或多层二硫化钼组成的具有“夹心三明治”式的层状结构的化合物。其中单层二硫化钼由三个原子层构成；中间一层为钼原子层，上下两层均为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治”结构，层间距约为0.65 nm。目前合成方法主要如下：方法1：一定量Na2MoO4、S粉、N2H4H2O和去离子水在
10、一定条件下合成纳米级二硫化钼。方法2：以MoO3和KSCN为原料，在一定条件下合成二硫化钼。请回答下列问题：(1)在周期表中，钼位于第五周期且与铬同族。基态钼原子价电子排布图为_，它的核外有_个运动状态不同的电子。(2)“三明治”式层状结构的二硫化钼晶体中，单层MoS2的结构内存在的作用力是_；层与层之间存在的作用力是_。(3)方法1使用原料含有的相关元素中，N、O、S原子的第一电离能由小到大排序为_，从原子结构的角度分析，原因是_。(4)方法2中使用了KSCN，与SCN互为等电子体的分子有_(写一种即可)。已知SCN中每个原子最外层都达到8电子稳定结构且为直线形，1 mol SCN中含键的数
11、目为_；SCN可参与配合物的形成，其中可做配位原子的是_。(5)金属钼的晶胞结构如图所示，其晶胞堆积模型是_。解析：(1)依题意，基态钼原子价电子排布式为4d55s1，价电子排布图为，铬的原子序数为24，钼的原子序数为241842，钼原子核外有42个电子，且每个电子的运动状态都不相同。(2)由图示知，二硫化钼晶体类似石墨烯。单层内钼硫键是极性共价键，层与层之间存在范德华力。(3)第一电离能按N、O、S的顺序依次减小，因为氮原子最外层2p能级为半充满结构，比较稳定，硫原子核外电子层数较多，第一电离能较小。(4)根据等电子体定义，SCN与CO2、CS2、N2O等互为等电子体；依题意，SCN的结构为
12、S=C=N，1 mol SCN含2 mol 键。由于SCN中碳原子的最外层没有孤电子对，不可做配位原子，而硫原子和氮原子最外层都有孤电子对，均可做配位原子。答案：(1) 42(2)极性共价键(或共价键)范德华力(或分子间作用力)(3)SOC、AD，选A。(2)乙二胺分子中，1个N原子形成3个单键，还有一对孤电子对，故N原子价层电子对数为4，N原子采取sp3杂化；1个C原子形成4个单键，没有孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化。乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子，形成配位键时“头碰头”重叠程度较大，其与乙二胺形
13、成的化合物较稳定。(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。答案：(1)A(2)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对给金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键Cu2(3)Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgOLi2O。分子间作用力(相对分子质量)P4O6SO26近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。回答下列问题：(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_，其沸点比NH3 的_(填“高”或“低”)，其判断理由是_。(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，
14、Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3的价层电子排布式为_。(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。图中F和O2共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1x代表，则该化合物的化学式表示为_。解析：(1)AsH3的中心原子As的价层电子对数为3(531)4，包括3对成键电子对和1对孤电子对，故其立体结构为三角锥形。NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多，故NH3易形成分子间氢键，从而使其沸点升高。(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2、Fe3的价层电
15、子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3时首先失去6s轨道上的电子，然后失去1个4f轨道上的电子，故Sm3的价层电子排布式为4f5。(3)F与O2电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径FO2。(4)由晶胞结构中各原子所在位置可知，该晶胞中Sm个数为42，Fe个数为142，As个数为42，O或F个数为822，即该晶胞中O和F的个数之和为2，F的比例为x，O2的比例为1x，故该化合物的化学式为SmFeAsO1xFx。答案：(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)4s4f5(3)小于(4)SmFeAsO1xFx
