1、物质结构与性质（选修3）一、非标准(本卷包括8小题,共100分)1.(2013河南焦作二模,37)(10分)砷(As)在地壳中含量不大,但砷的化合物却是丰富多彩。(1)基态砷原子的电子排布式为;砷与溴的第一电离能较大的是。(2)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是。(3)Na3AsO4可作杀虫剂。As的空间构型为,与其互为等电子体的一种分子为。 (4)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如图所示。该化合物的化学式为,As原子采取杂化。 (5)GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中,每个As与个Ga相连,As与Ga之间存在的
2、化学键有(填字母)。A.离子键B.键C.键D.氢键E.配位键F.金属键G.极性键2.(2013湖北武汉调研,37)(15分)A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大,其中A含有3个能级,且每个能级所含的电子数相同;C的最外层有6个运动状态不同的电子;D是短周期元素中电负性最小的元素;E的最高价氧化物的水化物酸性最强;F除最外层原子轨道处于半充满状态,其余能层均充满电子。G元素与D元素同主族,且相差3个周期。(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的是(用元素符号表示)。(2)E的最高价含氧酸中E的杂化方式为。(3)F原子的外围电子排布式为。(4)DE,GE两种晶体,都属于离子晶体
3、,但配位数不同,其原因是。(5)已知DE晶体的晶胞如图所示,若将DE晶胞中的所有E离子去掉,并将D离子全部换为A原子,再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个A原子,且这4个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的A原子与最近的4个A原子以单键相连,由此表示A的一种晶体的晶胞(已知AA键的键长为a cm,NA表示阿伏加德罗常数的数值),则该晶胞中含有个A原子,该晶体的密度是gcm-3(列式表示)。3.(2013山东济宁一摸,32)(10分)MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料MnO2中加入CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。(1)写出基态Mn原子的核
4、外电子排布式。(2)CoTiO3晶体结构模型如图1所示。在CoTiO3晶体中1个Ti原子、1个Co原子,周围距离最近的O原子数分别为个、个。(3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-,进而得到N2。与CNO-互为等电子体的分子、离子化学式分别为、(各写一种)。(4)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图2所示。三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是,1 mol三聚氰胺分子中键的数目为。4.(2013湖北襄阳调研,37)(15分)A族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含A族元素的化合物在
5、研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)白磷单质中的P原子采用的轨道杂化方式是。(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为。(3)As原子序数为,其核外M层和N层电子的排布式为。(4)NH3的沸点比PH3(填“高”或“低”),原因是。P的立体构型为。(5)H3PO4的K1、K2、K3分别为7.610-3、6.310-8、4.410-13。硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.110-4,请根据结构与性质的关系解释:H3PO4的K1远大于K2的原因;硝酸比亚硝酸酸性强的原因。(6)NiO晶体结构与N
6、aCl晶体类似,其晶胞的棱长为a cm,则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为cm(用含有a的代数式表示)。在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如下页图),可以认为氧离子作密致单层排列,镍离子填充其中,列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为g(氧离子的半径为1.4010-10 m)。5.(2013山东青岛一摸,32)(12分)太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空:(1)亚铜离子(Cu+)基态时的电子排布式为。(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小
7、顺序为(用元素符号表示),用原子结构观点加以解释。(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF3能与NH3反应生成BF3NH3。BF3NH3中B原子的杂化轨道类型为,B与N之间形成键。(4)单晶硅的结构与金刚石相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得右图所示的金刚砂(SiC)结构;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为。6.(2013湖北黄冈、孝感中学联考,37)(14分)(1)锌是一种重要的金属,锌及其化合物有着广泛的应用。指出锌元素在周期表中的位置:周期,族,区。NH3分子
8、中氮原子的杂化轨道类型为,基态氮原子的核外电子排布式是。如图表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞,其中Zn和X通过共价键结合,该化合物的化学式为;该化合物的晶体熔点比干冰高得多,原因是。(2)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的键长为154.45 pm,C60中CC键长为140145 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确,并阐述理由。科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如右图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为。继C60后,科学家又合成了Si60、N60。C、Si、
9、N原子电负性由大到小的顺序是。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Si60分子中键的数目为。7.(2013河南开封质检,37)(12分)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态;D原子L电子层上有2对成对电子;E+原子核外有3层电子且各层均处于全满状态。请填写下列空白。(1)E元素基态原子的核外电子排布式为。(2)B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为(填元素符号),其原因为。(3)B2A4是重要的基本石油化工原料。B2A4分子
10、中B原子轨道的杂化类型为;1 mol B2A4分子中含mol 键。(4)已知D、E能形成晶胞如下图所示的两种化合物,化合物的化学式,甲为,乙为;高温时,甲易转化为乙的原因为。8.(12分)决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。(1)紫外光的光子所具有的能量约为399 kJmol-1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息,说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因:。组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子杂化类型是。共价键CCCNCS键能/(kJmol-1)347305259(2)C、CH3(甲基)、C都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法中正确的是()A.它们均由甲烷去掉一个
11、氢原子所得B.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化C.C与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为三角锥形D.C中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面E.两个CH3(甲基)或一个C和一个C结合均可得到CH3CH3(3)金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越强,磁记录性能越好。离子型氧化物V2O5和CrO2中,适合作录音带磁粉原料的是。(4)某配合物的分子结构如下图所示,其分子内不含有(填序号)。A.离子键B.极性键C.金属键D.配位键E.氢键F.非极性键#一、非标准(本卷包括8小题,共100分)1.答案:(1)Ar3d104s24p3Br(或溴)(2)AsH3的相对分子质量大于PH3的,
12、故AsH3分子间的范德华力大于PH3的(3)正四面体CCl4(或其他合理答案)(4)As4O6sp3(5)4BEG解析:(1)从K开始数数到As为15,所以As的核外电子排布式为Ar3d104s24p3,为第四周期A族的元素,第一电离能小于同周期第A族的元素;(4)As、O最外层电子数分别为5、6,分别形成3、2个共价键达到8电子稳定结构,所以黑球为O、灰球为As;As形成3个键,参加成键的电子数为3,孤对电子对数=1;(5)金刚石中一个碳原子与四个碳原子相连,Ga、As最外层电子数分别为3、5,Ga、As形成三个键,Ga还差2个电子达到8电子稳定结构,As有一对孤对电子,两者之间形成配位键。
13、2.答案:(1)COPAs(3)333s23p63d104s24p3(4)高NH3分子间存在较强的氢键,而PH3分子间仅有较弱的范德华力正四面体(5)第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离硝酸中N呈+5价,NOH中O的电子更向N偏移,越易电离出氢离子(6)a=1.8310-3解析:(1)一个P原子与其他3个P原子形成3个键,还有一对孤对电子;(4)P的孤对电子对数=0,为sp3杂化,正四面体;(6)如图两个最近的阳离子核间的距离为AB;作辅助线,BD垂直AD,DAB=60,BD=AB sin 60,设横向上有x个氧离子,纵向上有y个氧离子,横、纵向的长分别为2x1.4010-10m、2y1.40
14、10-10 m,2x1.4010-10 m2y1.4010-10 msin60=1 m2,所以每平方米面积上分散的氧离子个数为xy=个,NiO的物质的量为 mol,即可求出质量。5.答案:(1)1s22s22p63s23p63d10(2)BrAsSeAs、Se、Br原子半径依次减小,原子核对外层电子的吸引力依次增强,元素的第一电离能有增大的趋势;Se原子最外层电子排布为4s24p4,而As原子最外层电子排布为4s24p3,As的4p电子排布处于半充满状态,半充满状态更稳定,所以As元素的第一电离能比Se大(3)sp3配位(4)12解析:(3)B原子与F原子形成3个共价键,与NH3中的N原子形成
15、一个配位键,无孤对电子,所以采取sp3杂化;(4)因为C、Si在晶胞中的位置可互换,所以把白点看成碳原子,找一个顶点的白点作为中心原子,然后用均摊法即可求出。6.答案:(1)四Bdssp3杂化1s22s22p3ZnX该晶体为原子晶体(2)不正确C60为分子晶体,熔化时不破坏化学键31NCSi30解析:(1)从K开始数数到Zn为12,核外电子排布式Ar3d104s2;晶胞中含有X的个数=8+6=4,Zn的个数为4;结合Zn和X通过共价键结合可知该晶体属于原子晶体;(2)Si最外层电子数为4,与3个硅原子形成3个键,还余1个电子与3个硅原子其中的一个形成键,所以一个硅原子形成的键为个,一个Si60
16、分子中含有60个Si原子形成30个键。7.答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(2)CON同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现逐渐增大的趋势,但氮元素的最外层电子达到半充满的稳定构型,其第一电离能大于氧元素(3)sp25(4)CuOCu2OCu2O中Cu的d轨道为全充满状态,较稳定解析:A为H;B原子核外有6个电子,为碳;由2p2、2p4,且B原子为碳原子,可知D只能为O原子,C只能为N原子;E+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,可知E为Cu;(3)由CH2CH2可知一个乙烯分子中含有5个键;(4)甲中小黑点为4个,小白点8个顶点、4个
17、棱、2个面心、1个体心,共4个;乙中小黑点为4个,小白点8个顶点、1个体心,共2个;所以甲表示CuO、乙表示Cu2O;找出CuO、Cu2O的不同点,铜的价态不同,从核外电子排布式分析即可。二、简答题(本题包括4小题,共58分)8.答案:(1)紫外光具有的能量比蛋白质分子中主要化学键CC、CN和CS的键能都大,紫外光的能量足以使这些化学键断裂,从而破坏蛋白质分子sp2和sp3(2)CDE(3)CrO2(4)AC解析:(2)CH3(甲基)是甲烷去掉一个氢原子,而C、C是在CH3基础上失去、得到一个电子形成的,其电子数分别为8、10,A、B选项均错;C中的孤电子对数=1,所以C、NH3、H3O+中的孤电子对数均为1,均形成3个键,均采用sp3杂化,C选项正确;C中的孤电子对数=0,D选项正确;(3)V5+、Cr4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6、Ar3d2;(4)不属于离子化合物,更不属于金属晶体。
