高考化学总复习考点专训：物质结构与性质（含解析）

高考化学总复习考点专训：物质结构与性质（含解析）专题27物质结构与性质1．Cu3N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工程等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。(1)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________。(2)与N3－含有相同电子数的三原子分子的空间构型是___________。(3)Cu+的核外电子排布式为___________，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu2+和Cu。但CuO在高温下会分解成Cu2O，试从结构角度解释高温下CuO为何会生成Cu2O__________________。(4)在Cu的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是___________，乙醇的沸点明显高于乙醛，其主要原因为___________。(5)[Cu(H2O)4]2+为平面正方形结构，其中的两个H2O被Cl－取代有两种不同的结构，试画出[Cu(H2O)2(Cl)2]具有极性的分子的结构式___________。(6)Cu3N的晶胞结构如图所示，N3－的配位数为___________，Cu+的半径为apm，N3－的半径为bpm，Cu3N的密度为___________g·cm－3(阿伏加德罗常数用NA表示)。【答案】N＞O＞CV形1s22s22p63s23p63d10Cu+的3d轨道上电子全充满，结构更稳定sp3、sp2乙醇分子间存在氢键6,2．铜、镓、砷等元素形成的化合物在现代工业中有广泛的用途，回答下列问题：（1）基态铜原子的核外电子占有的能级数为________，轨道数为________。（2）根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。（填“大于”或“小于”）（3）AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。（4）铜与CN-可形成络合离子[Cu（CN-）4]2-，写出一种与CN-等电子体的分子化学式________；若将[Cn（CN-）4]2-中二个CN-换为Cl-，只有一种结构，则[Cu（CN-）4]2-中4个氮原子所处空间位置关系为________。（5）GaAs的熔点为1238ºC，密度为pg·cm-3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半径分别为rGapm和rAs,pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。【答案】【答题空1】7【答题空2】15大于小于三角锥形【答题空6】sp3【答题空7】N2或CO正四面体原子晶体共价【解析】(1)基态铜的电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1,所以有7个能级，轨道数为15；（6）因为金刚石属于面心立方晶胞，即C原子处在立方体的8个顶点，6个面心，体内有4个，故根据均摊法及BN的化学式可推知，一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子，又因为一个BN的质量是M/NA，而一个晶胞的体积是（361.5×10-10）3cm3，故密度=质量÷体积=g·cm-3，故答案为。4．植物的叶片中的叶绿素中含有C、H、O、N、Mg等元索，回答下列问题：(1)下列原子基态价电子排布图表示正确的是（_____）(2)O、N、Mg的简单离子半径由大到小的顺序为___________，其第—电离能由大到小的顺序为___________。,(3)某种叶绿素的结构简式如上图所示，其中含有的化学键类型有___________(填写下列字母选项)，若含有配位键，则1mol该有机物中含有配位键的物质的量为___________mol；(若认为无配位键，此空填“0”。)此叶绿素中，C原子的杂化方式有___________。A.σ键　　B.π键　　C.极性键　　D.非极性键　　E.配位键　　F.金属键　　G.氢键(4)某Mg和Cu的合金，Cu原子位于顶点，Mg原子位于面心，合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中若已知该晶胞的密度为ρg/cm3，则该晶体中Mg和cu的个数之比为___________，该晶胞的棱长约为___________pm。【答案】BN3->O2->Mg2+N>O>MgABCDE2sp3和sp23：1×1010（2）根据电子层数越多半径越大，相同电子层结构的微粒，核电荷数越大，半径越小分析O、N、Mg的简单离子半径顺序为N3->O2->Mg2+；根据同周期元素，核电荷数越大，第一电离能越大，但具有全充满或半充满或全空的电子构型的元素，电离能比同周期的相邻元素大，且随着电子层数的增加，元素的第一电离能减小分析，三种元素的第一电离能的顺序为：N>O>Mg；,（3）该物质中含有单键和双键和配位键，即含有σ键和π键和极性键和非极性键和配位键，根据图分析，其中镁离子与氮原子之间形成配位键，每个分子形成2个配位键（注意其中只形成3个单键的N原子没有和镁离子形成配位键，另外两个N原子与镁离子形成配位键），所以1mol该有机物含有2mol配位键；此叶绿素中，碳原子形成四个单键或形成碳氧双键等，所以杂化方式为sp3和sp2。(4)SeO2分子中价层电子对数为（6-2×2）+2=3，SeO2的价层电子互斥模型为平面三角形；；(5)配位数为6，组成为TiCl3·6H2O的晶体，两种配体的物质的量之比为1︰5，配体为1个Cl-和5个H2O，其他的为外界，则配离子的化学式为：；(6)相对原子质量，在数值上等于摩尔质量（以g/mol为单位），该晶胞中原子个数1+8×1/8=2，晶胞体积为(a×10-7cm)3，根据，则，Co的相对原子质量为5a3ρNA×10-22。6．稀土元素包括元素周期表中的镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)元素。请回答下列问题：(1)镧系元素位于元素周期表第___________族，镧系元素位于周期表的___________区。(2)基态钪原子的价电子排布式为______________________。(3)大多数稀土元素的金属离子易与乙二胺(H2NCH2CH2NH2)等配位，乙二胺中价层电子对数为4的原子为___________(填元素符号)；乙二胺和三乙胺[(CH3CH2)3N]均属于胺类，但是乙二胺比三乙胺的沸点高得多，其原因是______________________。(4)稀土元素最常见的化合价为+3价，但也有少数还有十4价，请根据图中的电离能数据，判断图中最可能有+4价的元素是___________(填元素符号)，在加热条件下其低价氯化物易发生水解，其无水低价氯化物可用加热含六个结晶水的低价氯化物和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中NH4C1的作用是______________________。,(5)镱(Yb)是电脑记忆元件的重要元素，其单质晶胞结构如图所示，晶胞中镱原子的配位数为___________；若晶胞边长为apm，镱原子半径为___________pm；阿伏加德罗常数的值为NA，则镱单质的密度为___________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。【答案】IIIBf3d14s2CN乙二胺能形成分子间氢键，导致其沸点较高Ce由于NH4Cl受热易分解，分解出的HCl气体能抑制CeCl3的水解12,7．钒(23V)被称为“现代工业味精”，可添加在钢铁中，并以钛一铝－钒合金的形式用于航天领域；钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。我国钒钛磁铁矿储量较大，是世界上产钒大国。请完成下列问题：(1)钒的基态原子的价电子排布图为___________。(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如下图1所示，则该氧化物的化学式为___________，其熔沸点比下图3(为邻苯二甲酸酐的结构)物质的熔沸点要___________(填“高”“低”或“差不多”)。,(3)V2O5是一种常见的催化剂，在合成硫酸、硝酸、邻苯三甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二钒作催化剂。①五氧化二钒的结构简式如上图2所示，则该结构中含有___________个π键。②在丙醛(CH3CH2CHO)分子中碳原子的杂化方式分别为___________。③C、N、O、Ne四元素，其第一电离能从大到小的顺序依次为______________________。④V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)。列举与VO43－空间构型相同的一种阴离子：___________(填离子符号)。(4)已知单质钒的晶体采用体心立方堆积，晶胞如上图4所示，假设钒原子直径为d×10-7cm，钒的相对原子质量为M，则晶体密度的表达式为___________g·cm－3。(设阿伏加德罗常数为NA)【答案】VO2高4sp3、sp2Ne>N>O>CSO42-(ClO4-、PO43-),（3）①由五氧化二钒的结构图可知，单键为键，双键含有一个1个键和1个π键，可得出含有4个π键；②在丙醛(CH3CH2CHO)分子中，甲基上的碳，形成4个键，为sp3，醛基碳氧双键上的碳形成3个键，1个π键，为sp2杂化；③N原子2p能级半充满状态和Ne原子2p能级全充满状态稳定，第一电离能大，所以C、N、O、Ne四元素，其第一电离能从大到小的顺序依次为Ne>N>O>C；②NaCl晶格能是786kJ/mol，r(F-)小，晶格能大，则NaF的晶格能可能是C：928kJ/mol。（5）NaH具有NaCl型晶体结构，NaH晶体的晶胞参数a=488pm（棱长），Na＋半径为102pm，H－的半径为（488-102×2）pm/2=142pm，该晶胞中钠离子个数=8×1/8+6×1/2=4，氢离子个数=12×1/4+1=4，NaH的理论密度是ρ=4M/NAV=24×4/(NA×4883×10-30)=1.37g·cm－3,（6）Co为1个，O为4/2=2个，化学式为CoO2，x=2.9．许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题：（1）现代化学中，常利用_________上的特征谱线来鉴定元素。（2）某同学画出基态碳原子的核外电子排布图：，该电子排布图违背了__；CH3+、—CH3、CH3—都是重要的有机反应中间体。CH3+、CH3—的空间构型分别为___、____。（3）基态溴原子的价层电子轨道排布图为_______，第四周期中，与溴原子未成对电子数相同的金属元素有_______种。（4）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。①磷化硼晶体晶胞如图甲所示: 其中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为_____，已知晶胞边长a pm，阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为___________g/cm3。②磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影（图乙中表示P 原子的投影），用画出B 原子的投影位置_____。（5）Fe3O4晶体中，O2- 围成正四面体空隙（1、3、6、7号氧围成）和正八面体空隙（3、6、7、8、9、12号氧围成），Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为__________，有__________ %的正八面体空隙没有填充阳离子。（6）一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2-作密置单层排列， Ni2+填充其中（如图），己知O2-的半径为apm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为_____g（用a、NA表示）,【答案】原子光谱洪特规则平面三角形三角锥形4种面心立方最密堆积或2:150（（或）①实心球为磷原子，根据晶胞结构分析，P做面心立方最密堆积；1个晶胞中，含有P原子数目为8×+6×=4个，含有B原子数目为4个，不妨取1mol这样的晶胞，即有NA,个这样的晶胞，1mol晶胞的质量为m=42×4g，所以晶体密度为ρ＝=g/cm3；②根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个B或者3个P形成，所以画图为：或；(5)结构中如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙有8个，3、6、7、8、9、12的O2-围成的正八面体空隙有4个，则晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为8:4=2:1；Fe3O4中有一半的Fe3+填充到正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，则有50%的正八面体空隙没有填充阳离子；(6)根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如图所示，相邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2apm，每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积=[×2a×2a×sin60°×10-24]m2=×10-24m2，如图实际上每个Ni原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为2×10-24m2，O原子个数=×6=1，每平方米面积上分散的该晶体的质量=g=g=g。10．磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：（1）基态砷原子的核外价电子排布式为___________。,（2）生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为_____________，电负性由大到小的顺序为__________________________________________________。（3）H2O与H2S为同族元素的氢化物，H2O可以形成H3O+或H9O4+等，而H2S几乎不能形成类似的H3S+或H9S4+，其原因是_________________________________________。（4）COS（羰基硫）可用作粮食的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型为_____________，所含共价键的类型为_____________，N2O与CO2互为等电子体，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为________________________________________。 （5）AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2000℃，其晶胞结构如图所示。①磷化铝的晶体类型为_____________。②A、B点的原子坐标如图所示，则C点的原子坐标为_____________。③磷化铝的晶胞参数a＝546.35pm（1pm＝10-12m），其密度为_____________（列出计算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的数值）g/cm3。1【答案】4s24p3Cl＞P＞SCl＞S＞P氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H＋可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键spσ键和π键原子晶体（1/4，1/4，3/4）,（3）氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H+可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键故H2O可以形成H9O4+以或H3O+，而H2S几乎不能形成类似的H9S4+或H3S+；故答案为：氧的电负性大且原子半径小，H2O分子间及与H＋可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键；（4）COS分子的结构式为O=C=S，含有σ键和π键，COS分子中C原子形成2个σ键，孤对电子数为=0，则为sp杂化；N2O分子中O只与一个N相连，则结构式为N=N=O，电子式为，故答案为：sp；σ键和π键；；状结构，应为原子晶体；②A、B点的原子坐标分别为（0、0、0）、（1、、）可知晶胞边长为1，由此可推知C点的原子坐标为（，，）；③晶胞中含有P原子数为8×+6×=4，Al原子数也为4，则1mol晶胞的质量为4×（27+31）g=4×58g，晶胞的体积为（5.4635×10-8）3cm3，晶胞密度为g/cm3。故答案为：原子晶体；（，，）；。11．元素周期表第四周期的8、9、10列元素为X、Y、Z，它们的化合物在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题(涉及的化学式用元素符号表示)（1）基态X原子的价电子排布式为______________________，Z2+核外3d能级上有___________对成对电子。（2）Y3+的一种配离子[Y(N3)(NH3)5]2+中，Y3+,的配位数是___________，lmol配离子中所含σ键的数目为___________，配位体N3－中心原子杂化类型为______________________。（3）Y2+在水溶液中以[Y(H2O)6]2+存在。向含Y2+的溶液中加入过量氨水可生成更稳定的[Y(NH3)6]2+，其原因是____________________________________________。（4）X离子与KCN形成的蓝色晶体中，X2+、X3+分别占据立方体互不相邻的顶点，而立方体的每条棱上均有一个CN－，K+位于立方体的某恰当位置上。据此可知该晶体的化学式为______________________，立方体中X2+间连接起来形成的空间构型是____________________。（5）一定温度下，ZO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Z2+填充其中(如图)，已知O2－的半径为apm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为___________g(用含a、NA的代数式表示)。【答案】3d64s23623NAspN元素电负性比O元素小，N原子更容易提供孤电子对，形成配位键更稳定KFe2(CN)6正四面体形或（2）该配离子为[Co(N3)(NH3)5]2＋，Co3＋的配位数为6，成键原子之间只能形成一个σ键，1mol该配离子含有σ键的数目是23NA；N3－可以看作是(NN2)－，有2个σ键，孤电子对数为(5＋1－2×3)/2=0，杂化类型为sp；（3）D的原子坐标参数x为0，y、z为1/2，D的原子坐标参数为（0，1/2，1/2）；Cu晶体的粒子堆积方式为面心立方最密堆积，该晶胞中Cu原子个数=6×1/2+8×1/8=4，其晶胞体积V=(2,R×10-7)3cm3，其密度ρ=m/V=4M/（NAV）g·cm－3==g·cm－3。13．据《科技日报》报道，我国科学家研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化剂，在室温条件下以H2O2为氧化剂直接将CH4氧化成C1含氧化合物。请回答下列问题：（1）在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中，某基态原子核外电子排布遵循“洪特规则特例”，该原子的外围电子排布式为____________。（2）在3d过渡金属中，基态原子未成对电子数最多的元素是____________（填元素符号）。（3）铜的焰色反应呈绿色，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为__________。（4）石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的C－H键，导致C与H之间的作用力_________(减弱”或“不变”)。铁晶体中粒子之间作用力类型是__________________。（5）常温下，H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、HCOOH等。①它们的沸点分别为64.7、－195℃、100.8℃，其主要原因是____________________；②CH4和HCHO比较，键角较大的是_________，主要原因是___________________。（6）配离子的颜色d－d电子跃迁的分裂能大小有关，1个电子从较低的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为d的分裂能，用符号△表示。分裂能△[Co(H2O)62+]________△[Co(H2O)63+](填“>”“<”或“=”)，理由是_________________。（7）钴晶胞和白铜(铜镍合金)晶胞如图所示。①钴晶胞堆积方式的名称为____________________；②已知白铜晶胞的密度为dg·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值。图2晶胞中两个面心上铜原子最短核间距为_____________pm(列出计算式)。【答案】3d104s1Cr光谱分析减弱金属键CH3OH、HCOOH分子间存在氢键且HCOOH分子间氢键较强，HCHO分子间只存在范德华力HCHOCH4中C采用sp3杂化，HCHO中C采用sp2杂化<前者带2个正电荷，后者带3个正电荷，后者对电子的吸引力较大六方最密堆积××1010,(2)3d过渡金属中，基态铬原子外围电子排布式为3d54s1，由6个未成对电子。故答案为：Cr；(3)根据焰色反应，测定原子光谱特征线，利用它分析、鉴定元素的方法叫光谱分析。故答案为：光谱分析；(5)①沸点主要由分子间作用力大小决定，CH3OH、HCOOH分子间存在氢键，且HCOOH分子间氢键较强，而HCHO分子间只存在范德华力，范德华力比氢键弱得多；②CH4、HCHO分子中C原子杂化类型不同，键角主要由杂化类型决定，CH4中的碳原子为sp3杂化，HCHO中的碳原子为sp2杂化，所以键角较大的是HCHO,(5)由于立方BN晶体是原子晶体，B—N键能大，所以质地坚硬，且共价键具有方向性，受到外力时，会发生原子错位，所以性脆；从晶胞构型中可看出，B原子形成8个正四面体，有4个N原子填充4个正四面体中，所以晶胞中正四面体的空隙填充率为50%；根据晶胞的结构可知，每个晶胞中含有4个N原子，B原子数为8×+6×=4，故晶胞的质量为g。晶胞中最近的B、N原子之间的距离为a,nm，是正方体对角线长的，则晶胞的对角线长为4anm，晶胞的边长为nm=cm，故晶胞的体积为。晶体的密度为bg·cm－3，根据ρ=m/V可知b=，故NA=mol－1；故答案为：由于立方BN晶体是原子晶体，B—N键能大，所以质地坚硬，且共价键具有方向性，受到外力时，会发生原子错位，所以性脆；50%；。17．[化学——选修3：物质结构与性质]硼及其化合物用途非常广泛，回答下列问题。(1)下列B原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、________(填标号)(2)H3BO3是一元弱酸，可用作医用消毒剂其水溶液呈酸性的原理为：则1mol硼酸分子中含有的共用电子对数为________个。(3)BF3可用于制造火箭的高能燃料，其分子的空间构型是________________，硼原子杂化方式是________________；BF3能与乙醚发生反应：(C2H5)2O+BF3→BF3·O(C2H5)2，该反应能发生，其原因是________________________________。,(4)硼的一种化合物结构简式为O=B—CH=C=CH2，该分子中含________个σ键。(5)下图中图(a)为类似石墨的六方BN，图(b)为立方BN。①六方BN具有良好的润滑性，是因为________________________；六方BN不能像石墨一样具有导电性，其原因是________________________。②已知立方BN的晶胞参数为0.3615nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则立方BN的密度为________________g·cm－3(列出计算式)。【答案】AD3.612×1024(或6.NA)平面三角形sp2BF3中B原子有空轨道，O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子，能形成配位键7六方BN晶体中层与层之间的作用力是较弱的范德华力，故层与层之间相对易滑动六方BN的结构中没有像石墨中有自由移动的电子，或,故答案为：A、D；(2)硼酸中有B原子与3个羟基通过三对共用电子对结合，另外每个羟基中有1对共用电子对，所以1mol硼酸中共用电子对数为6NA个，故答案为：6NA；(3)BF3中B原子价层电子对个数=3+1/2×（3-3×1）=3，B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以为平面三角形结构；B的杂化类型为sp2；BF3能与乙醚发生反应：(C2H5)2O+BF3→BF3·O(C2H5)2，该反应能发生，其原因是：BF3中B原子有空轨道，O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子，能形成配位键，故答案为：平面三角形，sp2，BF3中B原子有空轨道，O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子，能形成配位键；(4)单键是σ键，双键中含有1个σ键，从上述结构简式中可以看出还有3个C-H键，所以一共有7个σ键，(4)晶体内铜离子与周围最近的4个氧离子形成正四面体结构，晶胞顶点铜离子与小正四面体中心氧离子连线处于晶胞体对角线上，且二者距离等于体对角线长度的，而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍。晶胞中铜离子处于晶胞内部，有4个，氧离子处于顶点与面心，共有8×+6×=4，化学式为CuO；晶胞中铜离子、氧离子总质量=g，晶胞体积=g÷ρg/cm3=cm3，则晶胞棱长=cm，故晶体内铜离子与氧离子间的最近距离为：××cm=×cm，故答案为：CuO；×。19．常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒等多种元素构成薄膜太阳能电池。回答下列问题：(1)基态亚铜离子(Cu+)的价层电子排布式为__________。(2)砷、硒是第四周期的相邻元素，已知砷的第一电离能(947kJ·mo1－1)大于硒(941k]·mol－l,)。请从原子结构的角度加以解释__________。(3)H2O的沸点高于H2Se的沸点，其原因是__________。(4)GaCl3和AsF3的分子立体构型分别是__________，__________。(5)硼酸(H3BO3)本身不能电离出H+，在水中易结合一个OH－生成[B(OH)4]－，而体现弱酸性。①[B(OH)4]－中B原子的杂化类型为__________。②[B(OH)4]－的结构式为__________。(6)金刚石的晶胞如图，若以硅原子代替金刚石晶体中的碳原子，便得到晶体硅；若将金刚石晶体中一半的碳原子换成硅原子，且碳、硅原子交替，即得到碳化硅晶体(金刚砂)。①金刚石、晶体硅、碳化硅的熔点由高到低的排列顺序是__________(用化学式表示)②金刚石的晶胞参数为apm(lpm=10－12m)，1cm3晶体的平均质量为__________g(只要求列算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。【答案】3d10砷的价电子排布式是4s24p3，4p轨道上的电子处于半充满状态，比较稳定，气态原子失去一个电子需要的能量比较大水分子间存在氢键平面三角形三角锥形sp3C>SiC>Si9.6×1031/(a3NA),（3）H2O的沸点高于H2Se的沸点，是因为水分子间存在氢键，故答案为：水分子间存在氢键。（4）GaCl3中Ga原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，而AsF3中As原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对，故GaCl3空间构型为平面三角形，AsF3的空间构型为三角锥形；故答案为：平面三角形；三角锥形。（4）S与O、Se、Te位于同一主族，由图可知它们氢化物的沸点是H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，其原因是H2O分子间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高，而H2Te、H2Se及H2S的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高，故答案为：H2O分子间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高，而H2Te、H2Se及H2S的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高。（5）已知A点的原子坐标参数为(0，0，0)，B是面心上的点，坐标参数B点为(1/2，0，1/2)，C是体心上的点，以C点分别向三个面做垂线，数值分别距离A点为1/2，所以C点在体心点的原子坐标参数为(1/2，1/2，1/2)，故答案为：(1/2，1/2，1/2)。（6）根据晶胞可知：Ti位于立方体的顶点，O位于立方体面心，Co位于立方体体心，化学式为8×1/8=1个Ti，1/2×6=3个O，一个Co，所以化学式为TiCoO3，取1mol的晶胞，则1mol晶胞的质量为：48+16×3+59=155（g），1mol晶体含有NA个晶胞，因为晶胞参数为a=0.5485nm=0.5485×10-7cm，则一个晶胞的体积为V=a3cm3，其密度为=m/V=M/（NAa3），所以晶体的密度为155/[6.02×1023×(0.5485×10-7)3]g/cm3，故答案为：155/[6.02×1023×(0.5485×10-7)3]。21．法医常用马氏试砷法检验是否砒霜（As2O3）中毒,涉及的反应如下：Ⅰ:6Zn+As2O3+12HCl=6ZnCl2+2AsH3(砷烷)↑+3H2OⅡ:2AsH3=2As(黑色砷镜)+3H2（1）写出砷的基态原子价电子排布式__________（2）砷烷的空间结构为_________；砷烷中心原子杂化方式为________,（3）砷烷同族同系列物质相关性质如下表：NH3PH3AsH3SbH3熔点/℃-77.8-133.5-116.3-88沸点/℃-34.5-87.5-62.4-18.4从PH3AsH3SbH3，熔沸点依次升高的原因是______________________，NH3分子例外的原因是__________________________________.（4）第一电离能数据I(As)____I(Se)（5）立方氮化硼（BN）是特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图所示。晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图b所示，其中原子坐标参数X为（0，0，0），Y原子的坐标参数为（1/2，0，1/2），则Z原子的坐标参数为________。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知立方氮化硼的密度为dg∙cm－3，阿伏加德罗常数值为NA，则晶胞参数a＝________nm。（列出计算式即可）【答案】4S24P5三角锥形sp3杂化对于分子组成结构相似的物质来说，随相对分子质量增加，分子间作用力增大，故熔沸点升高NH3可以形成分子间氢键>（3/4，3/4，3/4）,（3）从PH3→AsH3→SbH3，熔沸点依次升高，P、As、Sb均为氮族元素，三者均为分子晶体，随着相对分子质量增加，分子间作用力增大，熔沸点升高，NH3分子由于形成分子间氢键，沸点异常升高，因此从PH3→AsH3→SbH3，熔沸点依次升高的原因是：对于分子组成结构相似的物质来说，随相对分子质量增加，分子间作用力增大，故熔沸点升高，NH3分子例外的原因是：NH3可以形成分子间氢键；②氮化硅是原子晶体，熔化时所克服的是共价键，a．单质I2是分子晶体，熔化时所克服的范德华力，晶体硅是原子晶体，熔化时所克服的是共价键；故a不符合；b．冰和干冰属于分子晶体，熔化只破坏分子间作用力，故b错误；c．碳化硅和二氧化硅属于原子晶体，熔化时所克服的是共价键，故c正确；d．石墨属于混合晶体，熔化时破坏分子间作用力和共价键；氧化镁是离子晶体，破坏离子键。答案:c。③由题意知氮化硅晶体中每个Si原子连接4个N原子，每个N原子连接3个Si原子，Si和C原子均达到8电子稳定结构，其化学式为Si3N4。答案：Si3N4。(6)GaN与单晶硅结构相似，所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键，每个N原子与3个Ga原子形成共价键。与同一Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体结构，GaN与晶体硅都是原子晶体。答案：4；正四面体；原子。23．（化学——选修3：物质的结构与性质）钛有“生物金属”和“未来金属”之称，钛及其化合物的应用正越来越受到人们的关注。（1）基态钛原子外围电子的轨道表达式为___________。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有___种。（2）金属钛的熔点、硬度均比铝大，可能的原因是____。（3）TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体，分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物，先获得的馏分是__________(填化学式)。,（4）半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图所示。①组成该物质的元素中，电负性最大的是__________(填元素名称)。②M中碳原子的杂化形式有___________种。③M中不含__________(填字母代号)。a．π键　　b．σ键c．配位键d．氢键　　e．离子键（5）①金属钛晶体中原子采用面心立方最密堆积，则晶胞中钛原子的配位数为_____。②设钛原子的直径为dcm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，钛原子的摩尔质量为Mg·mol－1，则晶体钛的密度为________g·cm－3。③金属钛晶胞中有若干个正四面体空隙，如图中a、b、c、d四个钛原子形成一个正四面体，其内部为正四面体空隙，可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子，那么形成的氢化钛的化学式为__________。【答案】3Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强SiCl4氧2de12TiH2,（2）钛与铝同为金属晶体，金属晶体的硬度主要由金属键决定，钛硬度比铝大的原因是Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强（或Ti的原子化热比Al大，金属键更强等其他合理答案）。故答案为：Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强；（3）由TiCl4和SiCl4在常温下都是液体，可知，两者均属于分子晶体且分子结构相同，分子间作用力是影响晶体物理性质的主要因素，相对分子质量越大分子间作用力越大，所以，TiCl4比SiCl4沸点高。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物，先获得的馏分是SiCl4。故答案为：SiCl4；（4）①组成该物质的元素中，电负性最大的是氧；②碳原子的杂化形式有sp2、sp3两种；③在半夹心分子结构中，C-C、C-H、C-O原子中存在σ键，环中存在着大π键、Ti与O间存在配位键，不存在氢键与离子键。故选d、e。故答案为：氧；2；de；（5）①晶胞中Ti原子位于面心、顶点上，属于面心立方最密堆积；以顶点Ti原子研究，与之相邻的原子处于面心，每个顶点为8故晶胞共用，每个面心为2个晶胞共有，故Ti原子配位数为=12。,②晶胞中Ti原子数目为8×+6×=4，晶胞质量为4×g，设Ti原子半径为dcm，晶胞棱长=4dcm×=2dcm，晶胞体积为（2dcm）3，则晶胞密度=4×g（2dcm）3=g·cm－3。③由图可知每个晶胞中有8个正四面体，若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子，那么可以填充8个H原子，且处于晶胞内部，而一个晶胞拥有4个Ti原子，n(Ti):n(H)=1:2，所以形成的氢化钛的化学式为TiH2。故答案为：12；；TiH2。24．磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题：(1)基态磷原子价电子轨道表示式为___________，其第一电离能比硫的___________(填“大”或“小”)。(2).羟基磷灰石[Ca(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(-OH)中氧原子的杂化方式为___________，PO43-的空间构型为___________，该化合物所含元素电负性最大的是___________。(3)P4O6的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8电子结构，则该分子中含有的共价键数目是___________。(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为___________，其为___________元酸，原因是___________。(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：由图推知该多磷酸钙盐的通式为___________。,(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如下图所示，其密度为ρg/cm3，设NA是阿伏加德罗常数的值，则磷原子的配位数为___________，晶胞参数为___________pm。【答案】大sp3正四面体形O(或氧元素)12二一个H3PO3分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢易电离(CaP2O6)n4×1010(2)-OH中氧原子的价层电子对数为，所以氧原子按sp3方式杂化；PO43-中P原子价层电子对数=4+,，没有孤电子对，故PO43-为正四面体结构；根据元素的非金属性越强，元素的的电负性越大，Ca、P、O、H四种元素中O的非金属性最强，O元素的的电负性最大；(3)P原子最外层有5个电子，能够与3个O原子形成3对共用电子对，O原子最外层有6个电子，可以与2个P原子形成2对共用电子对，要使分子中每个原子都达到8电子稳定结构，其结构式为，可见分子中含有的共价键为12个；(4)亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，羟基H原子能电离产生H+，说明H3PO3分子中含有2个-OH，它属于二元酸，由于P最外层有5个电子，则的结构式为；(5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n；(6)根据晶体结构可知每个B原子被四个距离相等且最近的P原子包围，每个P原子被四个距离相等且最近的B原子包围，所以P原子的配位数是4；在一个晶胞中含有的P原子数目：，在一个晶胞中含有的B原子数目：4×1=4，即1个晶胞中含有4个BP，晶胞的质量是m=g，由于晶胞密度为ρg/cm3，所以晶胞的体积为cm3，所以晶胞参数为cm=×1010pm。25．X、Y、Z、M、N、Q、P为元素周期表前四周期的7种元素。其中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，N的原子序数比M小1,Q在元素周期表的各元素中电负性最大。P元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有一个电子请回答下列问题：（1）X元素在周期表中的位置是_______________，它的外围电子的电子排布图为_______________________________，P元素属于_______区元素。,（2）XZ2分子的空间构型是________，YZ2分子中Y的杂化轨道类型为_________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是__________（写分子式），理由是_____________________。（3）含有元素N的盐的焰色反应为____ 色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原是_______________。（4）元素M与元素Q形成晶体结构如图1所示，设其晶胞边长为apm，该化合物的摩尔质量为Dg/mol。求该晶胞密度的计算式为_______________g/cm3（5）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______，1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为______。 【答案】第三周期ⅥA族dsV型spSO2SO2为极性分子,CO2为非极性分子,H2O为极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,故SO2的溶解度较紫电子由较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量sp2、sp315NA,(2)SO2分子中S原子价层电子对数=2+(6-2×2)/2=3,S原子含有1对孤电子对,故其立体结构是V型,CO2分子中C原子形成2个键、没有孤电子对,C的杂化轨道类型为sp杂化,SO2为极性分子,CO2为非极性分子,H2O为极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,故SO2的溶解度较大；(3)含有K元素的盐的焰色反应为紫色,许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是电子由较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量；(4)元素Ca与元素F形成晶体,晶胞中绿色球数目、蓝色球为8个,故化学式为CaF2,该化合物的摩尔质量为Dg/mol,晶胞质量,晶胞边长为apm,则晶胞体积=(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3,则晶胞密度=;(5)三聚氰胺分子中处于环上的N原子成2个键,有1个孤电子对,采取sp2杂化,氨基中N原子成3个键,含有1个孤电子对,N原子采取sp3杂化,单键为键,双键含有1个键、1个键,故1个三聚氰胺分子含有15个键,则1mol三聚氰胺分子中键的数目为15NA；