高考化学二轮复习突破题专题11物质结构与性质（强化训练）（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

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专题11 物质结构与性质（强化训练）
1．氟及其化合物用途非常广泛，自然界中氟多以化合态形式存在，主要有萤石（CaF2）、冰晶石（ Na3AlF6）等。回答下列问题:
（1）基态氟原子中有_________________种能量不同的电子。
（2）NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体。NF3与NH3的空间构型相同，但是NH3（ -33° C）的沸点比NF3（ -129° C）的高，原因为_____________。
（3）氟硼酸（ HBF4，属于强酸）常用于替代浓硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可由HF和BF3合成，从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因:________。
（4）液态[H2F]+中存在[H2F]+和[HF2]- ，[HF2]-的结构可表示为[F-H…F]- ，[H2F]+的VSEPR模型名称为________形。NaHF2可用于制无水氟化氢和供雕刻玻璃、木材防腐等。常温常压下为白色固体，易溶于水，160°C分解。NaHF2中所含作用力的类型有______. （填字母）。
a 离子键 b 共价键 c 配位键 d 氢键
（5）CaF2是难溶化合物，其品胞结构如图所示:

①若原子坐标参数A处为（0，0，0），B处为（，C处为（1，1，1），则D处为_____.
②每个Ca2+周围距离最近的Ca2+共有_____个。
③已知:CaF2晶体密度为cg·cm-3 ，则晶胞中Ca2+与最近的F-之间的距离为____nm（设NA表示阿伏加德罗常数的值，用含c、NA的式子表示）。
【答案】（1）3
（2） 二者均为分子晶体，但是NH3分子间能形成氢键
（3） HF分子中F原子有孤电子对，而BF3分子中B原子有空轨道，二者可以形成配位键
（4） 四面体 abd
（5） 12
【解析】（1）基态F 原子的电子排布式为1s22s22p5，所以有3种不同能量的电子，故答案为：3；
（2）NH3与NF3均为分子晶体，NH3能形成分子间氢键，所以熔沸点更高，故答案为：二者均为分子晶体，但是NH3分子间能形成氢键；
（3）BF3分子中B原子上有空轨道，而HF分子中的F原子上有孤电子，对，当BF3与HF靠近时，HF分子中F原子的孤电子对填充BF3分子中B原子的空轨道，二者形成配位键，从而结合形成HBF4，故答案为：HF分子中F原子有孤电子对，而BF3分子中B原子有空轨道，二者可以形成配位键；
（4）[H2F]+中F的价层电子对数为4，故为sp3杂化，VSEPR模型为四面体。NaHF2 中Na+与[HF2]-之间为离子键，[F—HF]-中含共价键和氢键，故答案为：四面体；abd；
（5）①D点在底面和侧面的投影均为面对角线的处，故坐标为；
②晶胞中Ca2+构成面心立方最密堆积方式，每个Ca2+周围最近的Ca2+有12个，故答案为：12；
③根据均摊法可知，1个氟化钙晶胞中有4个F-，=4Ca2+；设晶胞中棱长为acm;氟化钙的式量为78;，根据密度计算公式，所以a=，从晶胞结构可以看出，与Ca2+最近的F-距离为a，即，故答案为：。
2．完成下列问题。
（1）多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）薄膜电池等．
①As的基态原子的电子排布式[Ar]_______________.
②第一电离能：As___Ga（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）配合物Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，易溶于 CCl4 中，则Fe(CO)5是______分子（非极性或极性）。
（3）BF3常温下是气体，有强烈的接受孤电子对的倾向。BF3与NH3相遇，立即生成白色固体。BF3的杂化轨道类型为：____ ；写出该白色固体的结构式，并标注出其中的配位键___________。
（4）下列有关说法不正确的是____。
A．沸点：NH3 >PH3，CH3OH > HCHO
B．SO2与CO2的化学性质有些类似，但空间结构与杂化方式不同
C．熔、沸点: SiF4< SiCl4< SiBr4 KCl > KBr，原因是晶格能逐渐减小

（5）钠钾合金属于金属晶体，某种合金的晶胞结构如图所示，晶体中K 原子的配位数为______；已知金属原子半径r（Na）、r（K），计算晶体的空间利用率 __________（假设原子是刚性球体）

【答案】（1）3d104s24p3 >
（2） 非极性
（3） sp2
（4） C
（5） 6
【解析】①As是33号元素，其原子结构示意图为；则基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3；
②同一周期中，元素第一电离能呈增大趋势，且As的p轨道为半充满结构所以第一电离能As＞Ga；配合物Fe(CO)5熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于CCl4，CCl4是非极性溶剂，根据分子晶体的物理性质：分子晶体熔沸点低，易溶于有机溶剂，所以属于分子晶体，是非极性分子；
（3）B原价电子数为3，无孤对电子，则BF3的杂化轨道类型为sp2；B原子有强烈的接受孤电子对的倾向，而NH3分子中N原子有一个孤电子对，BF3与NH3相遇，立即生成白色固体BF3•NH3，该白色固体的结构式为；
（4）A．NH3和CH3OH分子间均存在氢键，相应的沸点较高，则沸点NH3 >PH3、CH3OH > HCHO，故A正确；B．二氧化硫与二氧化碳均为酸性氧化物，化学性质相似，二氧化碳分子为sp2杂化、直线型结构，但二氧化硫为sp4杂化、V形结构，故B正确；C．SiF4、SiCl4、SiBr4 、SiI4 结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，其熔、沸点越高，与共价键能无关，故C错误；D．离子晶体的晶格能越大，熔、沸点越高，故D正确；答案为C。
（5）根据均摊法可知晶胞中有钠原子数为12×=3，钾原子数为8×=1，所以合金的化学式为KNa3，根据晶胞图可知，每个K 原子周围有6个钠原子，所以晶胞中K 原子的配位数为6，晶胞中钠原子和钾原子体积之和为π(r3(Na)×3+r3(K))，根据晶胞的结构可知，晶胞的边长为钠原子和钾原子的直径之和为2×[r(Na)+r(K)]，所以晶胞的体积为[2×r(Na)+2×r(K)]3，晶体的空间利用率为=
3．含第VA族的磷、砷(As)等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题：
（1）基态P原子的核外电子排布式为____，有____个未成对电子。
（2）常温下PCl5是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图甲所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至148℃熔化，形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与CC14、SF6互为等电子体，则A为____，其中心原子杂化轨道类型为____，B为____。
（3）PO43-的空间构型为____，其等电子体有____（请写出一种）。
（4）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转变为光能，砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。推广砷化镓等发光二极管(LED)照明，是节能减排的有效举措。已知砷化镓的晶胞结构如图乙，晶胞参数a= 565pm。

①砷化镓的化学式为____，镓原子的配位数为____。
②砷化镓的晶胞密度=____g/cm3（列式并计算，精确到小数点后两位），m位置Ga原子与n位置As原子之间的距离为____pm(列式表示)。
【答案】（1）1s22s22p63s23p3 3
（2） sp3
（3） 正四面体 SO42-
（4） GaAs 4
【解析】（1）根据构造原理，基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，电子排布图为：，有3个未成对电子。答案：1s22s22p63s23p3 ；3；
（2）常温下PCl5是一种白色晶体，由A、B两种微粒构成。将其加热至148℃熔化，形成一种能导电的熔体，这说明形成的是离子晶体。已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体，由于原子总数和价电子总数分别都相等的是等电子体，则A为PCl4+，P原子的价层电子对数是4，且不存在孤电子对，因此其中心原子杂化轨道类型为sp3，B为PCl6-。答案：PCl ；sp3 ；PCl。
（3） PO43－的中心原子P的价层电子对数是4，由于孤电子对数为0，该离子的空间构型为正四面体形，其等电子体有SO42-、CCl4等。答案：正四面体；SO42-；
（4）①晶胞中黑球位于晶胞内，数目为4，白球位于晶胞顶点和面心，数目为8×1/8+6×1/2=4，数目为1：1，则砷化镓的化学式为CaAs；根据晶胞As原子的配位数为4，则镓原子距离最近的As原子数目也为4，即配位数为4；
②砷化镓的晶胞含4个CaAs，则1mol晶胞的质量为(70+75)× 4g，晶胞的体积为a3=(565×10-10)3 cm3，1mol晶胞的体积为6.02×1023×(565×10-10)3 cm3，则晶胞的密度为(70+75) ×4g/[6.02×1023×(565×10-10)3 cm3]=5.34 g/cm3；m位置As原子与n位置Ga原子之间的距离为晶胞体对角线的1/4，则距离为×565 pm=pm。答案：。
4．大型客机燃油用四乙基铅[Pb(CH2CH3)4]）做抗震添加剂，但皮肤长期接触四乙基铅对身体健康有害，可用硫基乙胺（HSCH2CH2NH2）和KMnO4清除四乙基铅。
（1）锰元素在周期表中的位置是_____，基态锰原子的外围电子排布式为_____，该原子能量最高的电子的电子云轮廓图形状为____。
（2）N、C和Mn电负性由大到小的顺序为_____。
（3）HSCH2CH2NH2中C的杂化方式为____，其中NH2-空间构型为____；N和P的价电子相同，但磷酸的组成为H3PO4，而硝酸的组成不是H3NO4，其原因是____。
（4）Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，其晶体类型属于_____晶体。已知Pb(CH2CH3)4晶体的堆积方式如下。

Pb(CH2CH3)4]在xy平面上的二维堆积中的配位数是______。设阿伏加德罗常数为NA/mol，Pb(CH2CH3)4]的摩尔质量为Mg/mol，则Pb(CH2CH3)4]晶体的密度是_____g/cm3 (列出计算式即可)。
【答案】（1）第四周期第VIIB族 3d54s2 球形
（2） N>C>Mn
（3） sp3 V形 原子半径N小于P，N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键
（4） 分子 6 4M×10-21/NAa2b
【解析】（1）锰元素的原子序数为25，在周期表中的位置是第四周期第VIIB族，基态锰原子的外围电子排布式为3d54s2，最高能层电子为4s2，电子云轮廓图形状为球形，故答案为：第四周期第VIIB族；3d54s2；球形。
（2）电负性是衡量元素吸引电子的能力，N、C和Mn电负性由大到小的顺序为N>C>Mn，故答案为：N>C>Mn。
（3）HSCH2CH2NH2中C原子周围形成4个单键，四面体结构，杂化方式为sp3杂化；NH2-中N原子是sp3杂化，有2对孤对电子，NH2-空间构型为V形；N和P的价电子相同，但磷酸的组成为H3PO4，而硝酸的组成不是H3NO4，其原因是原子半径N小于P，N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键。故答案为：sp3；V形；原子半径N小于P，N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键。
（4）Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，属于分子晶体，由图可知，Pb(CH2CH3)4在xy平面上的二维堆积中的配位数是6，根据晶胞的结构图求出V=a×10-7×a×10-7×b×10-7=a2b×10-21cm3，根据均摊法属于该晶胞的Pb(CH2CH3)4的个数为8×1/8+1=2，故ρ=m/V=(M/NA)/(a2b×10-21)=4M×10-21/NAa2b，故答案为：分子；6；4M×10-21/NAa2b。
5．铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：
（1）配合物Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)x晶体属于__________(填晶体类型)；Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=_____________；的核外电子排布式为_____________________。
（2）溶液可用于检验_________(填离子符号)；中碳原子杂化轨道类型为_____；1mol含有的π键数目为_______(用N表示)；C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_________(用元素符号表示)。
（3）某M原子的外围电子排布式为，铜与M形成的某化合物的晶胞结构如下图所示(黑点代表铜原子)。

①该晶体的化学式为__________________。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于___________(填“离子”或“共价”)化合物。
③已知该晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为____________________pm(只需写出计算式)。
【答案】（1）分子晶体 5 或
（2） sp 2NA N>O>C
（3） CuCl 共价 或或
【解析】（1）Fe(CO)x常温下呈液态，熔沸点较低，易溶于非极性溶剂，符合分子晶体的特点，因此Fe(CO)x属于分子晶体；中心原子铁价电子数为8，配体CO提供2个电子形成配位键，因此x=（18－8）/2=5；的核外电子排布式为或；
（2）含Fe2＋的溶液与铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，所以溶液可用于检验；C、N之间是叁键，CN－中C有一个孤电子对，CN－中心原子C价电子对数2，C杂化轨道类型为sp；C、N之间是叁键，1mol含有的π键数目为2；C、N、O属于同一周期，电离能同周期从左向右增大，但是第ⅡA族大于第ⅢA族，第ⅤA族大于ⅥA族，因此N>O>C；
（3）①M原子的外围电子排布式3s23p5，M是第三周期第ⅦA族元素，即Cl，铜在晶胞占有的位置为8个顶点、6个面，铜原子的个数8×1/8＋6×1/2=4，Cl原子在晶胞的位置在体心，全部属于晶胞，Cl个数是4，化学式：CuCl；
②一般认为两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7形成离子键，小于1.7形成共价键，铜与Cl电负性差值3.0－1.9=1.1N>C>H sp3杂化、sp2杂化
（3） Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O
（4） 正四面体 面心立方最密堆积 电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移
【解析】
（1）铁的核外电子总数为26，则基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2 ；故答案为3d64s2；
（2）尿素[CO(NH2)2 ]所含四种元素分别为N、H、C、O，元素的非金属性越强，电负性越大，则四种元素的电负性由大至小的顺序是O>N>C>H；CH3COONa中甲基中的C原子为 sp³杂化，羧基中的C原子为sp²杂化；故答案为：O>N>C>H；sp3杂化、sp2杂化；
（3）FeSO4和FeCl3溶液以1：2投料比混合，再加入NaOH溶液，即可产生Fe3O4颗粒，根据守恒法可知反应的方程式为：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O；
（4）①观察图示可知，Fe2+连接四个氧离子，四个氧离子为正四面体顶点，Fe2+在正四面体中心；故答案为：正四面体；
②往图中晶胞左边加一个晶胞会发现氧离子是八个顶点加六个面心，所以堆积方式为面心立方最密堆积；故答案为：面心立方最密堆积；
③电子的得失转移能使晶胞导电，因此四氧化三铁晶体能导电的原因是电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移；根据晶胞的均摊计算，晶胞中含有的铁离子的个数为4×1/8+3×1/2=2，亚铁离子的个数为1，氧离子的个数为1+12×1/4=4，若晶胞体对角线长为a nm，设边长为x nm，面对角线为 ，则体对角线长为，故，体积为，质量为，故密度。
8．工业上利用如下反应制取P4：2Ca(PO4)2 +6SiO2+10C6CaSiO3+P4+10CO
回答下列问题：
（1）基态硅原子的核外电子排布式为___。
（2）Si、P、S元素第一电离能大小关系为___。
（3）P4中P原子的杂化方式是___ ，P4的空间结构为___ ，键角∠PPP=___。
（4）与CO互为等电子的阴离子是___ (填化学式)。
（5）晶体硅与金刚石结构相似，下图为晶体硅的晶胞结构。已知硅原子的半径为r nm，晶体硅的密度是___g/cm3。

（6）硅的含氧化合物都以硅氧四面体(SiO4)作为基本结构单元，如图a所示，可简化为图b。

硅、氧原子通过共用氧原子形成各种不同的硅酸根负离子，如图c和图d，图c的化学式____________。在无限长链的硅酸根中硅氧原子之比为____。

硅、氧原子除可形成长链外，也可形成层状和立体网状结构。在立体网状结构中，硅、氧原子数之比为____。
【答案】（1）1s22s22p63s23p2，或[Ne]3s23p2
（2） P>S>Si或SiVIA，因此第一电离能大小顺序是P>S>Si或Si”、“=”或“＜”)。AsH3沸点低于NH3，其原因是____。
（4）有机砷是治疗昏睡病不可缺少的药物，该有机砷中存在的化学键的种类为____(填字母编号)。
a．离子键 b．σ键 c．π键 d．碳碳双键
（5）砷化镍激光在医学上用于治疗皮肤及粘膜创面的感染、溃疡等，砷化镍晶胞如图所示，该晶胞密度ρ为____g·cm-3(列式即可，不必化简)。

【答案】（1）3d84s2 哑铃（纺锤）
（2） ＞ As元素原子的4p轨道上的电子呈半满状态，比较稳定
（3） sp3 正四面体 SiH4或CH4 ＜ 液态NH3分子间能形成氢键，AsH3分子间只有范德华力
（4） abc
（5） 或或
【解析】（1）Ni原子序数为28，基态Ni原子的价电子为3d能级上的8个电子、4s能级上的2个电子，基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，其价电子排布式为3d84s2，该基态原子中占据最高能级的电子为4p电子，为哑铃形；
（2）原子轨道中电子处于全满、全空或半空时较稳定，As元素原子的4p轨道上的电子呈半满状态，比较稳定；
（3）①AlH4－的中心原子Al的价层电子对个数=4+(3+1-4×1)/2=4，不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论，Al原子杂化方式为sp3、空间构型为正四面体结构，与AlH4－互为等电子体的分子中含有5个原子、价电子数是8，其等电子体有 SiH4或CH4；
②AsH3分子中As原子价层电子对个数=3+(5-3×1)/2=4，含有1个孤电子对，该分子构型为三角锥形，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，该分子中含有孤电子对，导致其键角减小，小于109.5°；
分子间能形成氢键的氢化物熔沸点较高，液态NH3分子间能形成氢键，AsH3分子间只有范德华力，氨气熔沸点较高；
（4）有机砷共价单键中存在σ键，苯环中存在大π键，钠离子和阴离子之间存在离子键，所以含有离子键、σ键、π键，
故选abc；
（5）该晶胞中Ni原子个数=4×1/12+4×1/6+2×1/3+2×1/6=2、As原子个数为2，Ni和As原子个数之比为2：2=1：1，晶胞体积=（a×10-10 cm）2×sin60°×b×10-10cm=，晶胞密度= = g·cm－3。
12．苯甲酸甲酯在NaBH4、ZnCl2等作用下可转化为醇，其中NaBH4转化为H3BO3：

（1）Zn2+基态核外电子排布式为_____。
（2）苯甲醇()中碳原子的杂化轨道类型为_____。
（3）1mol苯甲酸甲酯()分子中含有σ键的数目为_____mol。
（4）与BH4﹣互为等电子体的阳离子为_____(填化学式)，BH4﹣离子的空间构型为(用文字描述)_____。
（5）硼酸是一种层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。1molH3BO3晶体中有_____mol氢键。

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d10
（2） sp2、sp3
（3） 18
（4） NH4+ 正四面体
（5） 3
【解析】 （1）Zn位于周期表第四周期ⅡB族，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2，失去4s能级的2个电子形成Zn2+，所以Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10；
（2）苯环上C原子形成3个σ键，杂化轨道数目为3，亚甲基中C原子形成4个σ键，杂化轨道数目为4，分别采取sp2、sp3杂化；
（3）苯甲酸甲酯分子中8个C﹣H键、7个碳碳键、2个C﹣O键、1个C＝O键，1个分子含有18个σ键，1mol苯甲酸甲酯分子中含有σ键为18mol；
（4）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，与BH4﹣互为等电子体的阳离子可以用N原子、1个单位正电荷替换B原子、1个单位负电荷，与BH4﹣互为等电子体的一种阳离子是NH4+，BH4﹣离子中B原子价层电子对是4，且不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体；
（5）根据示意图可判断每个H3BO3分子形成6个氢键，每个氢键为2个H3BO3分子共用，1molH3BO3的晶体中氢键为6mol/2＝3mol。
13．钛被誉为“21世纪的金属”，可呈现多种化合价．其中以+4价的Ti最为稳定．回答下列问题：
（1）基态Ti原子的价电子轨道表示式为________．
（2）已知电离能：I2(Ti)=1310kJ/mol，I2(K)=3051kJ/mol．I2(Ti)O>C；
（3）CH3－中心原子碳的价层电子对数为(4+1×3+1)÷2=4，为sp3杂化，三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故离子空间构型为三角锥形。
（4）石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，键角120︒，则碳原子为sp2杂化。层内相邻碳原子间共价键结合，未杂化的p轨道形成大π键，层间为范德华力结合，故选BCE。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还有大π键，使其键能增大，故石墨熔点高于金刚石。
（5）每个石墨晶胞有碳原子8×+4×+2×+1=4个，则有4种原子坐标；
晶胞底面图，设碳碳键的键长为x，则x2=(x/2)2+(a/2)2，解得x=；
晶胞底面的高==，一个晶胞体积=(a×10-10)×(×10-10)×(c×10-10)cm3，
一个晶胞质量=g，故石墨晶体密度为g·cm－3。
15．钴及其化合物在生产生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）基态钴原子价电子排布式为___________。
（2）Co3+在水中易被还原成Co2+，而在氨水中可稳定存在，其原因为___________。
（3）[Co(NO3－)4]2－中Co2+的配位数为4，配体中N的杂化方式为___________，该配离子中各元素I1由小到大的顺序为___________(填元素符号)，1mol该配离子中含σ键数目为___________NA。
（4）八面体配合物CoCl3·3NH3结构有___________种，其中极性分子有___________种。
（5）配合物Co2(CO)8的结构如下图，该配合物中存在的作用力类型有___________(填标号)。
A.金属键 B.离子键 C.共价键 D.配位键 E.氢键 F.范德华力

（6）钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由4个I型和4个Ⅱ型小立方体构成，其化学式为___________，晶体中Al3+占据O2－形成的___________(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。NA为阿伏加德罗常数的值，钴蓝晶体的密度为___________g·cm－3(列计算式)。

【答案】（1）3d74s2
（2） Co3+可与NH3形成较稳定的配合物
（3） sp2 Co O N 16
（4） 2 2
（5） ACDF
（6） CoAl2O4 八面体空隙
【解析】（1）钴原子核外有27个电子，基态原子价电子排布式为3d74s2，
故答案为：3d74s2；
（2）Co3+有空轨道，原因为Co3+可与NH3形成较稳定的配合物，
故答案为：Co3+可与NH3形成较稳定的配合物；
（3）配体NO3－中心原子N价电子层电子为3对，为平面三角形，杂化方式为sp2；非金属性越强，第一电离能越大，由于N的电子排布是半满稳定结构，所以第一电离能大于O，所以I1由小到大的顺序为Co ＜O ＜N；硝酸根中σ键有3个，则一个[Co(NO3－)4]2－离子中含σ键数目为4+3×4=16，则1mol该配离子中含σ键数目为16NA，
故答案为：sp2；Co ＜O＜ N；16；
（4）根据八面体的空间构型配合物CoCl3·3NH3结构有2种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是2种，
故答案为：2；2；
（5）根据图示结构，两个Co原子间存在金属键，碳原子和氧原子间属于共价键，CO与Co间是配位键，该配合物属于分子晶体，所以还存在范德华力，故答案为：ACDF；
（6）根据钴蓝晶体晶胞结构分析，一个晶胞中含有的Co、Al、O个数分别为：4×（4×1/2）×2+4=8，4×4=16，8×4=32，所以化学式为CoAl2O4；根据结构观察，晶体中Al3+占据O2－形成的八面体空隙；该晶胞的体积为（2a×10-7）3，该晶胞的质量为（32×16+16×27+8×59）/NA=，则钴蓝晶体的密度为，
故答案为：CoAl2O4，八面体空隙，。
16．油画所用的颜料有许多天然矿石成分，矿石中往往含有B、C、O、Na、P、Cl等元素，它们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）CH3+、-CH3、CH3-都是重要的有机反应中间体。CH3+中碳原子的杂化方式为_________，CH3-的空间构型为_______。
（3） Na＋和Ne互为等电子体，电离能I2(Na)______I1(Ne)(填“>”或“HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特别大的原因为__________，从原子结构分析影响ΔH2递变的因素为__________。

（5）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。已知晶胞中最近的B、P原子的距离为a pm，阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为___________g/cm3。(列出计算式即可，不必化简)
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____。

【答案】（1）原子光谱
（2） sp2 三角锥形
（3） >
（4） HF的水溶液中存在氢键 原子半径
（5） 或
【解析】 （1）光谱分析中利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，所以在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故答案为：原子光谱；
（2）CH3+中的碳原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，碳原子采取sp2杂化；CH3-与NH3、H3O+均具有8个价电子、4个原子，互为等电子体，几何构型均为三角锥形，故答案为：sp2杂化；三角锥形；
（3）钠离子的正电性较强且半径较小，对核外电子的吸引力比氖原子更强，要想失去电子需要更多的能量，因此钠的第二电离能比氖的第一电离能更高，故答案为：＞；
（4）HF分子与水分子、HF分子之间均存在氢键，而其他卤化氢没有，故从溶液中分离出HF分子需要更多的能量，导致ΔH1(HF)特别大；键能大小关系为：HF＞HCl＞HBr＞HI，从原子结构方面分析，影响△H2递变的因素为卤素原子的原子半径的大小，故答案为：HF的水溶液中存在氢键；原子半径；
（5）①实心球为磷原子，处于晶胞顶点与面心，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，晶胞质量=g，设晶胞的棱长为x，已知晶胞中最近的B、P原子的距离为a pm，该距离为晶胞体对角线的，则x=a pm= a×10−10 cm，x=×a×10−10cm，晶体密度ρ=== g/cm3，故答案为：；
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，故答案为：或。
17． 教材插图具有简洁而又内涵丰富的特点。请回答以下问题：
（1）第三周期的某主族元素，其第一至第五电离能数据如图1所示，则该元素对应的原子有_____种不同运动状态的电子。
（2）如图2所示，每条折线表示周期表ⅣA ~ⅦA 中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是___________。判断依据是____________。
（3）CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图3所示。则该晶体的类型属于_____________晶体。

（4）第一电离能介于Al、P之间的第三周期元素有____种。 GaCl3中中心原子的杂化方式为_________，写出与GaCl3结构相同的一种等电子体（写离子）______________。
（5）冰、干冰、碘都是分子晶体，冰的结构具有特殊性，而干冰、碘的晶体具有相似的结构特征，干冰分子中一个分子周围有__________个紧邻分子。 D的醋酸盐晶体局部结构如图，该晶体中含有的化学键是_____________（填字母标号）。

a．极性键 b．非极性键 c．配位键 d．金属键
（6）Fe的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的A~D图中正确的是_____（填字母标号）。

铁原子的配位数是____________，假设铁原子的半径是r cm，该晶体的密度是ρg/cm3 ，则铁的相对原子质量为________________（设阿伏加德罗常数的值为NA）。
【答案】（1）12
（2） SiH4 在ⅣA ~ⅦA中的氢化物里，只有ⅣA族元素氢化物沸点不存在反常现象，且a为第三周期氢化物，故a为SiH4
（3） 原子
（4） 3 sp2杂化 CO32－、NO3－
（5） 12 abc
（6） A 8
【解析】（1）图1中，I2 与I3相差较大，该元素原子最外层有两个电子，应是第三周期主族元素镁（Mg）。电子的运动状态取决于电子所处的能层、能级、原子轨道和自旋方向，镁原子核外共有12个电子，则有12种不同运动状态的电子。
（2）第ⅣA ~ⅦA元素的氢化物中，NH3、H2O、HF的分子间有氢键，使得它们的沸点与同族其它元素的氢化物相比“反常”。图2中a点所在折线无“反常”，为第IVA元素的氢化物，a点代表的是第三周期的氢化物SiH4。
（3）图3中，C、O原子通过共价键形成空间网状晶体，属于原子晶体。
（4）第IIA族元素np能级全空、第VA族元素np能级半充满，使第一电离能出现“反常”。第三周期元素第一电离能由小到大的顺序为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar，介于Al、P之间的有Mg、Si、S三种元素。 Ga位于第四周期第IIIA族，GaCl3分子中，Ga原子价层电子对数为(3+1×3)/2=3，则其杂化方式为sp2。要写与GaCl3互为等电子体的离子，应在价电子总数不变的前提下，将Ga、Cl换成它们的邻族元素，如CO32-、NO3-等。
（5）干冰晶胞为面心立方堆积，若考察上表面的面心二氧化碳分子，则它与上表面的四个顶点、前后左右四个面心、以及上面一个晶胞的前后左右四个面心，共12个二氧化碳分子距离最近且相等。 从D的醋酸盐晶体局部结构看，该晶体中有C-H、C－O、C=O、O-D等极性键，有C-C非极性键，有O→D配位键，故选abc。
（6）图甲为该铁的一个晶胞，沿虚线的切面为长方形，长是宽的倍，四个顶角和中心有铁原子。图乙为8个晶胞叠成的立方体，沿虚线的切面为A图。考察图甲体心铁原子，则其配位数为8。设图甲中晶胞边长为a cm，则体对角线为a cm。又体对角线上三原子相切，得a cm＝4r cm。根据密度和铁原子数求得的一个晶胞质量相等，有ρg/cm3×(a cm)3＝，解得M(Fe)＝g/mol，Mr(Fe)＝。