1、专 项 微 测微测22 物质结构与性质(选考)1(2019济宁二模)2019 年 1 月 3 日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：(1)基态 As 原子的价电子排布图为_，基态 Ga原子核外有_个未成对电子。(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJmol1)的数值依次为 577、1 985、2 962、6 192，由此可推知镓的主要化合价为_和3，砷的电负性比镓_(填“大”或“小”)。(3)1918 年美国人通过反应：HCCHAsCl3AlCl3,CHCl=CHAsCl
2、2制造出路易斯毒气。在 HCCH 分子中 键与 键数目之比为_；AsCl3 分子的空间构型为_。11大32三角锥形(4)砷化镓可由(CH3)3Ga 和 AsH3 在 700 制得，(CH3)3Ga 中碳原子的杂化方式为_。(5)GaAs 为原子晶体，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示，Ga 与As 以_键键合。Ga 和 As 的原子半径分别为 a pm 和 b pm，设阿伏加德罗常数的值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(列出计算式，可不化简)。sp3共价41030NAa3b337075100%解析(1)基态 As 原子的核外价电子为其 4s 能级上 2 个电子、
3、4p 能级上 3个电子，所以其价电子排布图为基态 Ga 原子核外 4p 能级上有 1 个电子，则 Ga 未成对电子数是 1。(2)根据镓失去电子的逐级电离能知，失去 1 个或 3 个电子电离能突变，由此可推知镓的主要化合价为1 和3，同一周期元素电负性随着原子序数增大而增大，二者位于同一周期且原子序数 GaAs，则电负性 As 比 Ga 大。(3)共价单键为 键、共价三键中含有一个 键、两个 键，因此乙炔分子中含有 3 个 键、2 个 键，则 键、键个数之比为32；AsCl3 分子中 As 原子价层电子对个数353124，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断空间构型为三角锥形。4CH3
4、3Ga中碳原子价层电子对个数是 4，根据价层电子对互斥理论判断 C 原子杂化类型为 sp3。(5)GaAs 为原子晶体，Ga 和 As 原子之间以共价键键合；该晶胞中 Ga 原子个数是 4、As 原子个数8186124，所以其化学式为 GaAs，该晶胞体积4MNA4145NA cm3，该晶胞中所有原子体积443(a1010)3(b1010)3 cm34431030(a3b3)cm3，GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率4431030a3b3 cm34145NA cm3100%4NA1030a3b33145100%。2(2019陕西一模)铝和氟的化合物在制造、化工等领域都有广泛应用。回答
5、下列问题：(1)基态铝原子的核外电子排布式为_，占据最高能级的电子的电子云形状为_，基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小，其原因是_。(2)通常情况下，AlF3 可由六氟铝酸铵(NH4)3AlF6受热分解制得，请写出该反应的化学方程式：_。1s22s22p63s23p1 纺锤型(哑铃型)镁原子的 3s 轨道为全充满，3p 轨道为全空，稳定性强，因此镁原子的第一电离能大于铝(NH4)3AlF6=3NH33HFAlF3(3)AlF3 具有较高的熔点(1 040)，属于_(填晶体类型)晶体；AlCl3 在 178 时升华，写出导致 AlF3、AlCl3 具有不同晶体类型的原因(从原子结构与元
6、素性质的角度作答)_。(4)NaAlO2 在水溶液中实际上都是以 NaAl(OH)4形式存在。其中Al(OH)4为配离子，写出 Al 原子的杂化形式：_，该阴离子中存在的化学键有_(填字母)。A离子键B极性键C非极性键D金属键E配位键F氢键离子F 的电负性强于 Cl，更容易得电子形成离子键而形成离子晶体sp3BE(5)萤石 CaF2 晶体的晶胞如图所示，其中 Ca2 的堆积方式称为_。立方体边长为 a cm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则CaF2 晶体的密度为_ gcm3(列出计算式)。面心立方堆积784NAa3解析(1)根据核外电子排布规律得基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s
7、23p1；p 轨道的电子云形状为纺锤型；基态铝原子比基态镁原子的第一电离能(I1)小，其原因是镁原子的 3s 轨道为全充满，3p 轨道为全空，稳定性强，因此镁原子的第一电离能大于铝。(2)根据题干信息 AlF3 可由六氟铝酸铵(NH4)3AlF6受热分解制得，反应的化学方程式为(NH4)3AlF6,3NH33HFAlF3。(3)因为 AlF3 具有较高的熔点，且 F 非金属性强，则 AlF3 属于离子晶体；AlCl3 为分子晶体，它们的差异在于 F 的电负性强于 Cl，更容易得电子形成离子键而形成离子晶体。(4)Al(OH)4的配位数为 4，则 Al 原子的杂化形式是 sp3；该阴离子中存在的
8、化学键有极性键和配位键。(5)根据萤石的晶胞图所示，其中 Ca2的堆积方式称为面心立方堆积；晶胞中 Ca2数目为 8186124，F数目为 8，则晶胞的密度 mVMNAV 784a3NA gcm3。3(2019雅礼中学一模)(1)碳能与氢、氮、氧三种元素组成化合物CO(NH2)2，该物质易溶于水的主要原因是_。(2)碳元素能形成多种无机物。CO23 的立体构型是_。MgCO3分解温度比 CaCO3低的原因是_。(3)图为嘌呤的结构，嘌呤中轨道之间的夹角1 比2 大，请解释原因：_。CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键平面三角形氧化镁晶格能比氧化钙大，使得 Mg2比 Ca2更容易结合 CO
9、23 中的 O2孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，斥力大，键角大(4)图为碳的一种同素异形体 C60 分子，每个 C60 分子中含有 键的数目为_。(5)图为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞结构，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)，B 为12，0，12，C 为12，12，0；则 D 原子的坐标参数为_。9014，14，14(6)副族元素 Mn 和元素 Se 形成的某化合物属于立方晶系，其晶胞结构如图所示，其中(为 Se，为 Mn)，则 Se 的配位数为_，Mn 和Se 的摩尔质量分别为 M1 gmol1、M2 gmol1，该晶体的密度为 gcm3，则 MnSe 键的键
10、长为_nm(写表达式即可)。4343 4M1M2NA107(7)KI 的晶胞结构如图所示，已知其晶体的密度为 gcm3，K 和 I的摩尔质量分别为 Mk gmol1和 MI gmol1，原子半径分别为 rk pm 和 rIpm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 KI 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(写表达式即可)。41030NAr3kr3I3MkMI100%解析(1)化合物 CO(NH2)2 分子与水分子之间存在氢键，使尿素容易溶于水中。(2)CO23 的价层电子对数为 3423223，无孤对电子，CO23 的立体构型为平面三角形。Mg、Ca 是同一主族的元素，MgCO3 分解温度比Ca
11、CO3 低的原因是氧化镁晶格能比氧化钙大，使得 Mg2比 Ca2更容易结合CO23 中的 O2。(3)根据 VSEPR 理论，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，导致键合电子对之间的夹角减少，所以嘌呤中轨道之间的夹角1 比2 大。(4)每个碳原子形成 3 个 键，每个 键为 2 个碳原子共有，则平均每个碳原子形成 1.5 个 键，则 C60 分子中有 键数目为 601.590。(5)D 与周围 4 个原子形成正四面体结构，D 与顶点 A 的连线处于晶胞体对角线上，过面心 B、C 及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞 2 等分，同理过 D 原子的且平行侧面的平面将半个晶胞
12、2 等分，可知 D 到各坐标平面的距离均为晶胞棱长的14。(6)在晶体中每个 Se 原子连接 4 个 Mn 原子、每个 Mn 原子连接 4 个 Se 原子，所以 Se 原子的配位数是 4；在一个晶胞中含有 Se 的原子个数为1881264；含有的 Mn 原子数为 4，晶胞密度为 gcm3，晶胞参数 L3 4M1M2NA cm3 4M1M2NA1010 pm，晶胞体对角线长度为 3 L33 4M1M2NA1010 pm，由于距离最近的 Se 原子和 Mn 原子的距离为晶胞棱长的14，因此距离最近的 Se 原子和 Mn 原子的距离为 343 4M1M2 NA1010 pm。(7)一个晶胞中，含有
13、4 个 KI，所以一个晶胞中，V 球443(r3kr3I)pm3163(r3kr3I)pm3，KI 晶体的密度为 gcm3，K 和 I 的摩尔质量分别为 Mk gmol1 和 MI gmol1，设晶胞的体积为 a3cm3，则 4MkMINAa3，a34MkMINAcm34MkMINA1030pm3，所以 KI 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为V球a3 100%163 r3kr3I4MkMINA100%103041030NAr3kr3I3MkMI100%。4国务院批复通过的全国矿产资源规划(20162020 年)中，首次将萤石等 24 种矿产列入战略性矿产目录。萤石为氟化钙的俗名，其重要用途
14、是生产氢氟酸。(1)基态 F 原子中核外电子占据的最高能级为_，基态 Ca2的最外层电子排布图为_。(2)萤石与浓硫酸反应不可以在玻璃器皿中进行，请用化学反应方程式解释原因_，该反应涉及的元素的电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。该反应的产物之一会与反应物继续反应生成 H2SiF6，则 H2SiF6分子的中心原子价层电子对数为_。2pSiO24HF=SiF2H2O FOHSi6(3)OF2 分子中，O 的杂化类型为_，OF2 分子 VSEPR 模型的名称为_。(4)CaF2 与 CaCl2 熔 点 比 较 高 的 物 质 是 _，原 因 是_。CaF2 晶胞如图，其中 F的配位数为_。
15、在 CaF2晶体中 Ca2的离子半径为 a cm，F的离子半径为 b cm；则 CaF2 的密度为_ gcm3(设阿伏加德罗常数的值为 NA)。sp3正四面体形CaF2F半径小于 Cl，则 CaF2的晶格能大于 CaCl2的晶格能4117 38ab3NA解析(1)基态 F 原子的电子排布式为 1s22s22p5，核外电子占据的最高能级为 2p；钙 原 子 失 去 2 个 电 子 得 到 钙 离 子，最 外 层 电 子 排 布 图 为(2)萤石与浓硫酸反应不可以在玻璃器皿中进行，因为反应生成氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅发生反应，相关化学反应方程式为SiO24HF=SiF2H2O，该反应涉及的元素有
16、 O、F、H、Si，同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，故电负性 FOHSi；H2SiF6分子的中心原子 Si原子价层电子对数为 6。(3)OF2分子中价层电子对224，中心原子原子轨道为 sp3杂化，其 VSEPR 模型为正四面体。(4)F半径小于Cl，则 CaF2 的晶格能大于 CaCl2 的晶格能，故 CaF2 与 CaCl2 熔点比较高的物质是 CaF2；配位数是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，根据晶胞的结构可判断 Ca2的配位数是 8，F的配位数是 4；根据均摊法，该晶胞中含有钙离子个数8186124，氟离子在该晶胞的内部，所以氟离子个数是 8，晶胞的质量为4
17、78NA g，在 CaF2晶体中 Ca2的离子半径为 a cm，F的离子半径为 b cm，则 CaF2的密度为478NAV117 38ab3NA gcm3。5(2019深圳二调)铜及其化合物在科研和生产中具有广泛用途。回答下列问题：(1)基态 Cu 原子的价电子排布图是_。(2)从核外电子排布角度解释高温下 Cu2O 比 CuO 更稳定的原因是_。(3)铜 晶 体 中 Cu 原 子 的 堆 积 方 式 如 图 所 示，其 堆 积 方 式 为_，配位数为_。亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态面心立方最密堆积12(4)NH3中 N 原子的杂化方式是_；C、N、O 元素的第一电离能由大到小的顺序是
18、_(用元素符号表示)；SO24 的空间构型是_，与该阴离子互为等电子体的五核微粒有_(任写两种)。(5)由铜、钡、钙及铊的氧化物可以制得高温超导体，CaO 的熔点比BaO 的熔点高，其原因是_。sp3NOC正四面体PO34、ClO4Ca2半径小于 Ba2半径，CaO 的晶格能大于BaO 的晶格能(6)金铜合金的晶胞如图所示。金铜合金具有储氢功能，储氢后 Au 原子位于顶点，Cu 原子位于面心，H 原子填充在由 1 个 Au 原子和距 Au 原子最近的 3 个 Cu 原子构成的四面体空隙中，若 Cu 原子与 Au 原子的最短距离为a nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则该晶体储氢后密度为_ gc
19、m3(列出计算式)。39710212 2NAa3解析(1)基态 Cu 原子的外围电子排布为 3d104s1，则基态 Cu 原子的价电子排布图为。(2)失去一个电子后，亚铜离子核外电子处于稳定的全充满状态，所以导致高温下 Cu2O 比 CuO 稳定。(3)晶胞中 Cu 原子位于面心、顶点上，属于面心立方最密堆积；以顶点 Cu 原子研究，与之相邻的原子处于面心，每个顶点为 8 个晶胞共用，每个面心为 2 个晶胞共有，故 Cu 原子配位数为 38212。(4)NH3中 N 原子价电子对数为 4，则杂化方式是 sp3；同周期元素的第一电离能随核电荷数的增加而增大，但 N 原子的 2p 轨道是半充满的稳
20、定状态，所以 N 元素的第一电离能大于 O，则 C、N、O 三元素的第一电离能由大到小的顺序是 NOC；SO24 的中心原子硫原子的价层电子对数为622 4，没有孤电子对，所以 SO24 的空间构型为正四面体；SO24 互为等电子体的五核微粒有 PO34、ClO4。(5)CaO 和 BaO 都是离子晶体，因为 Ca2离子半径小于 Ba2，CaO 的晶格能大于 BaO 的晶格能，所以 CaO 的熔点比 BaO 的熔点高。(6)Au 原子在晶胞占有的位置为 8 个顶点，Au 原子的个数为 8181，Cu 原子在晶胞的位置在面心，Cu 原子的个数是 6123，H 原子在晶胞内部，共有 8 个，则该晶
21、体一个晶胞的质量为397NA g；若 Cu 原子与Au 原子的最短距离为 a nm，则晶胞立方体的棱长为 2a nm，一个晶胞的体积为(2a107 cm)32 2a31021 cm3，则该晶体储氢后密度为39710212 2NAa3 gcm3。6(2019黄冈中学最后一卷)锂磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：2Na3PO4 4CuSO4 2NH3H2O=Cu4O(PO4)2 3Na2SO4(NH4)2SO4H2O(1)写出基态 Cu2的核外电子排布式：_。与 Cu 同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有_(填元素符号)，上述方程式中涉及的 N、O
22、 元素第一电离能由小到大的顺序为_。(2)PO34 的空间构型是_。Ar3d9K、CrON正四面体(3)与 NH3 互为等电子体的分子、离子有_、_(各举一例)。(4)氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为_。(5)在硫酸铜溶液中加入过量 KCN，生成配合物CuCN42，则 1 mol CN中含有的 键的数目为_。H3O(或 CH3)PH3(或 AsH3)2NAsp3、sp2(6)Cu 元素与 H 元素可形成一种红色化合物，其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为_。(7)铜晶体为面心立方最密堆积，铜的原子半径为127.8 pm，列式计算晶体铜的密度：_。CuH464NA2 2127
23、.8101039.0 gcm3解析(1)Cu 是 29 号元素，其基态 Cu2的核外电子排布式为Ar3d9；与Cu 同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有 K、Cr；元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时，能量低，比较稳定，第一电离能较大。N 原子的电子处于半充满状态，是稳定状态，N、O 元素第一电离能由小到大的顺序为 ON。2PO34 中心原子 P 原子的价层电子对数为532 4，所以 P 的杂化方式为 sp3，PO34 空间构型是正四面体。(3)与 NH3互为等电子体的分子有 CH4、H2O、HF、PH3或 AsH3；离子有 NH4、H3O、CH3 等。(4
24、)在氨基乙酸铜的分子中CH2碳原子为 sp3 杂化，羰基碳原子为sp2 杂化；在 CN中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有 2 个 键，1 mol CN中含有 键的数目为 2NA。(6)在该化合物的晶胞中 Cu 原子个数为 12(1/6)2(1/2)36；H 原子个数为 6(1/3)136，该化合物的化学式为 CuH。(7)铜晶体为面心立方最密堆积，则每个晶胞中含有铜原子数为 8(1/8)61/24 个，Cu 原子半径为 127.8 pm1.2781010 cm，假设晶体铜的密度为，晶胞的边长为 d，则 2d4r，d 4r2，则 d3(464)/NA 解得 464NA2 2127.8101039.0 gcm3。