1、专题测试(十)物质结构与性质1短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，c和d位于同主族且原子序数相差8；基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等，c原子s能级电子总数与p能级电子数相等，基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道。(1)在a、b、c中，第一电离能由大到小排序为_(用元素符号表示)；基态e原子的价层电子排布式为_。(2)配合物e(ac)4在常温下呈液态，易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。固态e(ac)4的晶体类型是_。已知(dab)2分子中含非极性键，分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构，1 mol(dab)2分子含键的数目为_。(3)写出一种与dab互为
2、等电子体的分子_(填化学式)。ac的中心原子杂化类型为_；dc的空间构型为_。(4)ec晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a pm，列式计算该晶胞的密度为_gcm3(不必计算出结果，阿伏加德罗常数的值为NA)，晶胞中e粒子的配位数为_。(5)人工合成的ec晶胞存在缺陷，即阳离子有3、2价两种。某人工合成的晶体样品组成为e0.96c，则该晶体中3价、2价两种离子的个数之比为_。答案(1)NOC3d84s2(2)分子晶体56.021023(3)CO2(或N2O)sp2三角锥形(4)6(5)111解析短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等，a
3、为C元素；c原子s能级电子总数与p能级电子数相等，c和d位于同主族且原子序数相差8，则c为O元素，d为S元素；则b为N元素；基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道，价电子排布为3s23p4或3d84s2，价电子排布为3s23p4时，为S元素，不符合题意，则e为Ni元素。(1)N原子的2p轨道为半充满状态，较为稳定，第一电离能由大到小排序为NOC，基态e原子的价层电子排布式为3d84s2。(2)配合物Ni(CO)4在常温下呈液态，易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂，固态时构成分子晶体。已知(SCN)2分子中含非极性键，分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构，(SCN)2的结构为NCSSCN，
4、1 mol (SCN)2分子含键的数目为56.021023。(3)与SCN互为等电子体的分子有CO2(或N2O)，CO中C的价层电子对数3(4223)3，杂化类型为sp2，SO中S的价层电子对数3(6223)4，孤电子对数为1，空间构型为三角锥形。(4)晶胞中O2离子数目为1124，Ni2数目为864，故晶胞质量为4 g，晶胞体积为(a1010cm)3，故晶胞密度为 gcm3 gcm3，以顶点Ni2研究，与之最近的O2位于棱中间且关于Ni2对称，故Ni2的配位数为6。(5)设1 mol Ni0.96O中含Ni3x mol，Ni2为(0.96x) mol，晶体呈电中性，可知3x2(0.96x)2
5、1，解得x0.08 mol，故Ni2为(0.96x) mol0.88 mol，Ni3、Ni2的数目之比0.080.88111。2周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：(1)b、c、d中第一电离能最大的是_(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为_。(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是_(填化学式，
6、写出两种)。(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_；酸根呈三角锥结构的酸是_(填化学式)。(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为_。(5)这5种元素形成的一种11型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中，阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是_，判断理由是_。答案(1)N(2)sp3H2O2、N2H4(合理即可)(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)1(5)SO共价键和配位键H2OH2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱解析根据题意知，周期表前四周
7、期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a的核外电子总数与其电子层数相同，则a为氢元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧元素；d与c同主族，则d为硫元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e为铜元素。(1)根据上述分析，b、c、d分别为N、O、S，同周期主族元素由左向右第一电离能呈递增趋势，但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定；同主族元素由上到下第一电离能逐渐减小，氮原子2p轨道为半充满状态，较稳定，则N、O、S中第一电离能最大的是N。(2)a为氢元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥
8、形，该分子为氨分子，中心原子的杂化方式为sp3；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等。(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。(4)根据O和Cu形成的离子化合物的晶胞结构判断，该化合物的化学式为Cu2O，e离子的电荷为1。(5)根据题给信息知，这5种元素形成的一种11型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，为硫酸根离子；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，结合图2知，该化合物的化学式为Cu(NH3)4(H2O)2SO4。3现有某第四周期过渡金属元素A，其基态原子有四个未成对电子
9、，由此元素可构成固体X。(1)区分固体X为晶体或非晶体的方法为_。若此固体结构如图甲、乙所示，则按甲虚线方向切乙得到的AD图中正确的是_。(2)写出A的基态原子的电子排布式：_，A2的价层电子排布图是_。(3)A可与CO反应生成A(CO)5，常压下熔点为20.3 ，沸点为103.6 ，试推测，该晶体类型是_。(4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物，B、C的外围电子排布分别为3d104s1、3s23p4，其晶胞如图所示，则其化学式为_。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据如图中所示的数据列式计算该晶体的密度d_gcm3(小数点后保留两位数字)。答案(1)X射线衍射A(2)1s22s2
10、2p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(3)分子晶体(4)CuFeS24.32解析(1)根据题干信息可知元素A为Fe。甲中Fe位于顶点和体心，乙由8个甲组成，按甲虚线方向切乙形成的截面是长方形，则排除B、D，由于甲的体心含有1个Fe原子，则A图符合题意。(4)根据B、C的外围电子排布分别为3d104s1、3s23p4可判断B为Cu、C为S。该晶胞中，Fe原子有6个位于面上、4个位于棱上，个数为464，Cu原子有4个位于面上、1个位于体内、8个位于顶点，个数为8414，S原子数为8。晶体中N(Cu)N(Fe)N(S)448112，故该晶体的化学式为CuFeS2。晶胞质量，晶胞体积(
11、5241010 cm)210301010 cm，故该晶体的密度d4.32 gcm3。4. 已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期p区的元素且最外层只有2对成对电子，F是29号元素。(1)B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。(2)BD中心原子杂化轨道的类型为_杂化；CA的空间构型为_。(3)基态E原子的价电子排布图：_。(4)1 mol BC中含有键的数目为_。(5)比较D、E元素最简单氢化物的沸点高低：_(用化学式表示)。(6)C、F两元素形成的某化
12、合物的晶胞结构如图所示，顶点为C原子。则该化合物的化学式是_，C原子的配位数是_。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度为_g/cm3(用含a、NA的符号表示)。答案(1)NOC(2)sp2 正四面体(3)(4)2NA(5)H2OH2Se (6)Cu3N6解析根据题给信息， A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素，则A为H，B为碳，D为氧，则C为氮元素，E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，则E为Se，F元素的原子序数为29，F为铜。则(1)同周期
13、主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但N元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于氧元素，则B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为NOC。(2)CO中心原子碳原子的价层电子对数33，因此其杂化轨道的类型为sp2杂化；NH的空间构型为正四面体。(3)Se的原子序数是34，则根据核外电子排布规律可知基态Se原子的价电子排布图为。(4)CN中C、N间为CN,1 mol CN中含有键的数目为2NA。(5)水分子间存在氢键，则氢化物沸点为H2OH2Se。(6)根据晶胞的结构可知灰球是Cu，其个数是123，白球是N，其个数为81，所以化合物的化学式Cu3N；根据晶胞结构分析，与N3等
14、距且最近的Cu有6个，其配位数是6。晶胞的体积是V(2a)3 cm3，质量为 g，故密度为 g/cm3。5W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；W是形成有机物种类最多的元素；R2的3d轨道中有9个电子。请回答：(1)Y基态原子的电子排布式是_；Y和W形成的三原子分子是_分子(填“极性”或“非极性”)。(2)X与氢元素形成的化合物XH3的中心原子杂化轨道类型为_杂化，XY 的立体构型是_。(3)Z所在周期中第一电离能最大的主族元素Q名称为_。比较沸点高低：XY2 _ZY(填“”“”或“”)。(4)Z与某
15、元素形成的化合物的晶胞如左下图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是_。(5)R晶胞结构如右上图所示，R晶体中每个R原子周围距离最近的R原子数目为_。答案(1)1s22s22p4非极性(2)sp3V形(3)氯NO(2)15NA低于(CH3)2C=CHCH2OH分子间能形成氢键(3)AD平面三角形NO或COsp3(4)Cr1s22s22p63s23p63d54s1(或Ar3d54s1)(5)金属解析(3)A项中心原子的价层电子对数目相等，均是3对，A正确；B项SO2是极性分子，三氧化硫是平面三角形，结构对称，为非极性分子，B错误；C项中心原子的孤对电子数目不相等，SO2含有一对，SO3没有，C错误
16、；D项都含有极性键，D正确，答案选A、D。SO3分子的空间构型为平面三角形，价电子总数和原子总数分别都相等的是等电子体，则与其互为等电子体的阴离子为NO或CO。固态SO3中S原子形成4个共价键，则其杂化轨道类型是sp3。(4)元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，X为24号元素Cr，Cr的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1。(5)单质钋是由金属键形成的晶体，属于简单立方堆积，一个晶胞中含有1个原子。如果原子半径为r pm，则晶胞的边长是2r pm，则钋晶体的密度的表达式为 g/cm3 g/cm3。11微量元素硼和镁对植物的叶的生长和人
17、体骨骼的健康有着十分重要的作用。(1)写出基态B原子的轨道表达式：_。(2)三价B易形成配离子，如B(OH)4、BH4等。B(OH)4的结构式为_(标出配位键)，其中心原子的杂化方式为_，写出BH4的两种等电子体：_。(3)图甲表示多硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为_(以n表示硼原子的个数)。(4)硼酸晶体是片层结构，图乙表示的是其中一层的结构。层间存在的作用力有_；硼酸晶体在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是_。(5)三氯化硼的熔点比氯化镁的熔点低，原因是_。(6)镁属六方最密堆积(图丙)，其晶胞结构如图丁所示，若镁原子半径为a pm，则镁晶体的密度为_(用含a的代数式表
18、示)g/cm3。答案(1)(2) sp3CH4、NH(其他合理答案也可)(3)(BO2)(4)氢键、范德华力晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，溶解度增大(5)三氯化硼为分子晶体，而氯化镁为离子晶体，范德华力比离子键弱(6)解析(1)B的原子序数是5，基态B原子核外电子排布式为1s22s2 2p1，所以轨道表达式为。(2)B为缺电子原子，有空轨道，因此三价B易形成配离子，在B(OH)4中氧原子提供孤对电子，则B(OH)4的结构式为。B的价层电子对数是4，则其中心原子的杂化方式为sp3。原子总数和价电子总数分别都相等的是等电子体，书写等电子体可采用同周期左右
19、代换，同主族上下替换的方法，则BH4的两种等电子体可以是CH4、NH。(3)从图甲可看出，每个单元都有一个B，有一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别为2个单元共用，所以原子个数为BO112，结合B为3价，可得化学式为(BO2)。(4)观察图乙，层状结构中化学键有氧氢键、氧硼键，氧原子能与周围其他单元结构中氧氢键的氢元素形成氢键，而分子晶体内一定存在范德华力，因此层间存在的作用力有氢键、范德华力。(6)镁属六方最密堆积，观察晶胞结构可知，每个晶胞涉及9个原子，分3层，平行六面体的每个顶角有一个，晶胞内部还有一个。所以每个晶胞内镁原子个数为4412，观察图丁，可知该晶胞的高为虚线形成的正四面体
20、高的两倍，若镁原子半径为a pm，则正四面体的棱长为2a pm，则其高为a pm，则晶胞的高为a pm，平行六面体的底是平行四边形，底面积是2a2asin60 pm22a2 pm2，则晶胞体积是8a31030 cm3，则镁晶体的密度为 g/cm3 g/cm3。12砷的一些化合物常用作半导体、除草剂、杀鼠药等。回答下列问题：(1)基态As原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。(2)镓氮砷合金材料的太阳能电池效率达40%。Ga、N、As电负性由大至小的顺序是_。(3)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为_，1 mol As4O6含有键的物质的量为_mol 。(4)As与
21、N是同主族元素，AsH3的沸点(62.5 )比NH3 的沸点(33.5 )低，原因是_。(5)H3AsO4 和H3AsO3是砷的两种含氧酸，根据结构与性质的关系，H3AsO4的酸性比H3AsO3强的原因是_。(6)LiZnAs基稀磁半导体的晶胞如图所示，已知LiZnAs 单晶中，晶胞参数a594 pm ，NA表示阿伏加德罗常数的数值，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。答案(1)3d104s24p33(2)NAsGa(3)sp312(4)NH3分子间能形成氢键(5)H3AsO4和H3AsO3可分别表示为(HO)3AsO和(HO)3As，H3AsO3中的As为3价，而H3AsO4中的As为5价
22、，正电性更高，导致AsOH中O的电子向As偏移，更易电离出H(6)解析(1)As的原子序数是33，则根据核外电子排布规律可知基态As原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p3，有3个未成对电子。(2)非金属性越强电负性越大，则Ga、N、As电负性由大至小的顺序是NAsGa。(3)根据 As4O6的分子结构示意图可知As原子的价层电子对数4，所以As的杂化方式为sp3，单键都是键，则1 mol As4O6含有键的物质的量为12 mol。(6)该晶胞中Li原子的个数1214，As的原子个数为4，Zn的原子个数为864，所以根据化学式可知该晶胞的密度 gcm3。13重铬酸钾(K2Cr2O7)是一
23、种重要的氧化剂，可以检验司机是否酒后驾驶。2Cr2O3C2H5OH16H13H2O=4Cr(H2O)633CH3COOH(1)铬原子核外有_个未成对电子。1 mol Cr(H2O)63中含有键的数目是_。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。(3)CH3CH2OH与H2O可以任意比互溶，是因为_。(4)C、O位于周期表中第二周期，请比较两者第一电离能大小：C_O(填“”或“”)。(5)Cr和Ca可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞如图所示。该晶体的化学式为_。答案(1)6186.021023 (2)sp2、sp3(3)CH3CH2OH与H2O都是极性分子、CH3CH2OH与H2
24、O之间可以形成氢键(4)(5)CaCrO3解析(1)Cr位于第四周期B族，价电子排布式为3d54s1，因此核外有6个未成对电子。两个成键原子只能形成1个键，1个水分子内有2个键，6个水分子有12个键，1个Cr和1个水分子形成1个配位键，即一个键，和6个水分子形成6个配位键， 即6个键，共有18个键，因此1 mol该离子中含有186.021023个键。(2)杂化轨道数等于价层电子对数，甲基上的碳原子价层电子对数为4，因此甲基上的碳原子的杂化类型为sp3，羰基上的碳原子价层电子对数为3，则杂化类型为sp2。(5)根据晶胞的均摊法，Ca位于顶点，个数为81，O位于面心，个数为63，Cr位于体心，全部属于晶胞，因此化学式为CaCrO3。