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- 第三章 第二节 第1课时 分子晶体 试卷 试卷 0 次下载
- 第三章 第二节 第2课时 共价晶体 试卷 试卷 0 次下载
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第三章模块综合试卷
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这是一份第三章模块综合试卷，共12页。
模块综合试卷
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。
1．Cl－核外电子的运动状态共有( )
A．3种 B．5种 C．17种 D．18种
答案 D
解析 根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋方向相反。所以，一个原子中不可能有运动状态完全相同的电子，一个原子(或离子)有几个电子，核外电子的运动状态就有几种。Cl原子序数为17，Cl－有18个电子，即Cl－核外电子的运动状态共有18种，D选项符合题意。
2．下列表达方式正确的是( )
A．24Cr的外围电子排布式：3d44s2
B．CO2的空间结构模型：
C．基态碳原子的价电子的轨道表示式为
D．N2的电子式：N⋮⋮N
答案 C
解析 24号元素Cr的外围电子排布式为3d54s1，3d轨道半充满状态能量低、稳定，A错误；二氧化碳是直线形，而不是V形，B错误；基态碳原子价电子排布式为2s22p2，所以价电子排布图为，C正确；N2的电子式为，D错误。
3．某元素基态原子3d轨道上有10个电子，则该基态原子价电子排布不可能是( )
A．3d104s1 B．3d104s2
C．3s23p6 D．4s24p2
答案 C
解析 若价电子排布为3d104s1，为29号元素Cu，电子排布式为：[Ar]3d104s1，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故A正确；若价电子排布为3d104s2，为30号元素Zn，电子排布式为[Ar]3d104s2，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故B正确；若价电子排布为3s23p6，为18号元素Ar，电子排布式为1s22s22p63s23p6，3d轨道上没有电子，故C错误；若价电子排布为4s24p2，为32号元素Ge，电子排布式为[Ar]3d104s24p2，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故D正确。
4．下列说法或化学用语表达正确的是( )
A．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
B．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6
C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，属于激发态
答案 B
解析 s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，A错误；Fe为26号元素，原子核外有26个电子，Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去2个电子形成Fe2＋，则Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，B正确；p能级的原子轨道呈哑铃形，任何能层上的p能级都有3个原子轨道，与能层的大小无关，C错误；当轨道中的电子处于半充满或全充满状态时，能量较低，属于稳定状态，所以某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1处于低能态，D错误。
5．下列说法正确的是( )
A．Na2O2和NaOH所含化学键类型完全相同
B．NH3比PH3稳定是因为NH3分子间存在氢键
C．CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D．H2O2是含非极性键的极性分子
答案 D
解析 NaOH中含有离子键和极性共价键，Na2O2含有离子键和非极性共价键，所以两者化学键类型不完全相同，A错误；氢键影响物理性质，不影响氢化物的稳定性，NH3比PH3稳定是因为N元素非金属性强于P，B错误；化学反应的实质是旧键断裂新键形成，CO2溶于水与水反应生成碳酸，则CO2溶于水存在共价键和分子间作用力的改变，干冰升华只是CO2从固态变为气态，只有分子间作用力改变，因此二者作用力的改变不相同，C错误；H2O2既含极性键又含非极性键的极性分子，D正确。
6．下列叙述错误的是( )
A．区别晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验
B．外观呈现规则多面体的物质，内部微观粒子在三维空间一定呈周期性有序排列
C．晶体具有各向异性，所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈椭圆形
D．乙醇和水都是极性分子，符合相似相溶规律，且它们易形成分子间氢键，故乙醇易溶于水
答案 B
解析 构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，因此，区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，A正确；晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，与是否具有规则的几何外形无关，B错误；晶体的外形和内部质点排列高度有序，物理性质表现出各向异性，水晶属于晶体，具有各向异性，不同方向导热性能不同，而石蜡属于非晶体，不具有各向异性，所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈椭圆形，C正确；氧的电负性比较大，乙醇与水分子之间能形成氢键，则乙醇和水以任意比例互溶，D正确。
7．下列说法不正确的是( )
A．乙烯分子中的 σ键和π键之比为5∶1
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703， 当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．Na、P、Cl的电负性依次增大
D．向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
答案 D
解析 共价单键是σ键，共价双键中含有1个π键1个σ键，乙烯的结构式为，含有5个σ键，1个π键，σ键和π键之比为5∶1，A正确；该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现＋2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2＋，B正确；Na、P、Cl为同周期元素，同周期元素，从左到右电负性依次增大，所以Na、P、Cl电负性依次增大，C正确；向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，外界Cl－被完全沉淀，内界不会被沉淀，D错误。
8．我国科学家最近成功合成了世界首个五氮阴离子盐R，其化学式为(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，从结构角度分析，R中两种阳离子的不同之处为( )
A．中心原子的杂化轨道类型
B．中心原子的价层电子对数
C．空间结构
D．共价键类型
答案 C
解析 根据信息和化学式可知，阳离子为NH、H3O＋，NH对应中心原子为N形成4个σ键，孤电子对数为＝0，价层电子对数为4，杂化类型是sp3，其空间结构为正四面体形，其共价键类型为极性共价键；H3O＋的中心原子为O，形成3个σ键，孤电子对数为＝1，H3O＋价层电子对数为4，杂化类型是sp3，空间结构为三角锥形，其共价键类型为极性共价键，则C项正确。
9．下列说法正确的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．CO2、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键
C．已知二茂铁[Fe(C5H5)2]熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯等非极性溶剂。在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间是以离子键相结合
D．在硅酸盐中，SiO四面体通过共用顶角氧离子形成一种无限长单链结构的多硅酸根如图a，其中Si原子的杂化方式与b图中S8单质中S原子的杂化方式相同
答案 D
解析 BF3：空间结构为平面三角形，键角120°；CH4：空间结构为正四面体形，键角109°28′；H2O：空间结构为V形，键角105°；NH3：空间结构为三角锥形，键角107°，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；CO2既有σ键又有π键；H—O—Cl只有σ键；HCHO既有σ键又有π键，故B错误；在二茂铁结构中，不存在C5H与Fe2＋，碳原子含有孤电子对，铁原子含有空轨道，所以碳原子和铁原子之间形成配位键，故C错误；硅酸盐中的硅酸根(SiO)为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；S8单质中S原子有两个孤电子对和两个共价键，杂化方式也为sp3，故D正确。
10．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
答案 B
解析 晶胞中的球体代表的是1个甲烷分子，并不是1个碳原子，故A错误；以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某1个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在面心上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×＝12个，故B正确；甲烷是分子晶体，熔化时需克服范德华力，故C错误；甲烷晶胞中的球体代表1个甲烷分子，该晶胞含有甲烷的分子个数为8×＋6×＝4，故D错误。
11．已知P4单质的结构如下，P4在KOH溶液中的变化是：P4＋3KOH＋3H2O===3KH2PO2＋PH3↑，下列说法正确的是( )
A．产物PH3分子中所有的原子可能共平面
B．31 g P4含有1.5NA个P—P
C．相关元素的电负性大小顺序：P>O>H>K
D．P4中P原子为sp2杂化
答案 B
解析 PH3分子的空间结构为三角锥形，所有的原子不可能共平面，A错误；P4的空间结构为，31 g P4的物质的量为0.25 mol，含有 1.5NA个P—P，B正确；同一周期，从左到右电负性增大，同一主族，从上到下电负性减小，所以电负性O>P，C错误；P4分子中P原子含有的价层电子对数是4，其中含有一个孤电子对，所以P原子的杂化形式为sp3杂化，D错误。
二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
12．前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16；同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是( )
A．简单离子的半径W＞Y＞Z
B．最高价氧化物对应水化物的酸性W＞Z＞X
C．W和T的单质混合加热可得化合物T2W
D．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸
答案 AC
解析 X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的价电子排布式为3d104s1，推出T元素为Cu，据此回答问题。
13．氯仿常因保存不慎而被氧化，产生剧毒物光气：2CHCl3＋O2―→2HCl＋2COCl2，下列说法不正确的是( )
光气的结构式
A．CHCl3分子为含极性键的非极性分子
B．COCl2分子中含有3个σ键、1个π键，中心C原子采用sp3杂化
C．COCl2分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D．使用前可用硝酸银稀溶液检验氯仿是否变质
答案 AB
解析 CHCl3中含C—H和C—Cl，C—H和C—Cl都是极性键，CHCl3为四面体形分子，分子中正电中心和负电中心不重合，CHCl3为极性分子，A项错误；单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，根据COCl2的结构式知，COCl2分子中含有3个σ键、1个π键，杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，C原子形成3个σ键，C原子上没有孤电子对，中心原子C采用sp2杂化，B项错误；COCl2的电子式为，COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构，C项正确；CHCl3不会电离出Cl－，HCl在水溶液中会电离出H＋和Cl－，使用前向氯仿中加入AgNO3稀溶液，若产生白色沉淀表明氯仿变质，若无明显现象表明氯仿没有变质，D项正确。
14．已知干冰晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是( )
A．晶胞中一个CO2分子的配位数是8
B．晶胞的密度表达式是 g·cm－3
C．一个晶胞中平均含6个CO2分子
D．CO2分子的空间结构是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化
答案 B
解析 晶胞中一个CO2分子的配位数为12，故A错误；该晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为a pm，则晶胞棱长＝a pm＝a×10－10 cm，晶胞体积＝(a×10－10 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×＋6×＝4，晶胞密度＝ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，故B正确，C错误；二氧化碳分子是直线形分子，C原子价层电子对个数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp，故D错误。
15．三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如图所示。下列有关P4S3的说法中不正确的是( )
A．P4S3中各原子最外层均满足8电子稳定结构
B．P4S3中磷元素为＋3价
C．P4S3中P原子和S原子均为sp3杂化
D．1 mol P4S3分子中含有4 mol极性共价键
答案 BD
解析 磷原子最外层电子数为5，硫原子最外层电子数为6，从图中可看出，P4S3中每个磷原子形成了3个共价键，每个硫原子形成了2个共价键，所以P4S3分子中所有原子均满足8电子稳定结构，A正确；P4S3分子中，有一个磷原子连接了3个硫原子，其化合价为＋3，其他的磷原子都是连接两个磷原子和一个硫原子，其化合价为＋1，B错误；从图中可看出该分子中，每个磷原子形成3个σ键且有一个孤电子对，每个硫原子形成2个σ键且有两个孤电子对，所以，该分子中硫原子和磷原子均采取sp3杂化，C正确；一个P4S3分子中含有6个P—S和3个P—P，P—S属于极性共价键，P—P属于非极性共价键，所以1 mol P4S3中含有6 mol极性共价键，D错误。
16．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示：已知Y元素原子的外围电子排布为
nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案 A
解析 Y元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。S元素原子的外围电子排布为3s23p4，A错误；Y为S元素，处于第三周期ⅥA族，B正确；X为F元素，处于第二周期，含非金属元素最多，C正确；Z为As元素，是33号元素，原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正确。
三、非选择题：本题共5个小题，共58分。
17．(11分)前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A元素原子的核外电子只有一种运动状态；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1；基态C原子和基态E原子中成对电子数均是未成对电子数的3倍；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小。回答下列问题：
(1)E的元素名称为________。
(2)元素A、B、C中，电负性最大的是________(填元素符号，下同)，元素B、C、D第一电离能由大到小的顺序为________。
(3)与同族其他元素X形成的XA3相比，BA3易液化的原因是________________；BA3分子中键角____________109°28′(填“>”“<”或“＝”)。
(4)BC中B原子轨道的杂化类型为________，BC的空间结构为________。
(5)化合物DB是人工合成的半导体材料，它的晶胞结构与金刚石(晶胞结构如图所示)相似。若DB的晶胞参数为a pm，则晶体的密度为________ g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数)。
答案 (1)铬 (2)O N＞O＞Al (3)NH3分子间易形成氢键 ＜ (4)sp2 平面三角形 (5)×1030
解析 前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A元素原子的核外电子只有一种运动状态，则A为H元素；基态C原子中成对电子数是未成对电子数的3倍，为O元素；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1，则B为N元素；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小，原子序数大于C，为Al元素；基态E原子中成对电子数是未成对电子数的3倍，且原子序数大于D，则E为Cr元素，通过以上分析知，A、B、C、D、E分别是H、N、O、Al、Cr元素。
(3)氨气分子之间存在氢键导致其易液化；氨气分子中N原子含有一个孤电子对和3个共价键，甲烷分子C原子形成4个共价键，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，所以氨气分子中的键角小于甲烷分子中的键角，即NH3分子中键角<109°28′。
(5)该晶胞中Al原子个数为4、N原子个数为4，该晶胞体积为(a×10－10 cm)3，该晶体密度为＝ g·cm－3＝×1030 g·cm－3。
18．(14分)能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的价电子排布式________，它位于周期表________区。
(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图，分子中碳原子轨道的杂化类型为________________；1 mol C60分子中σ键的数目为________个。
(3)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。
①第一电离能：As________Ga(填“＞”“＜”或“＝”)。
②SeO2分子的空间结构为________。
(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在太阳能电池制造中得到广泛应用。它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到，该反应中NH3的沸点________(填“＞”“＜”或“＝”)HF的沸点，NH4F固体属于________晶体。往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成配离子。已知NF3与NH3的空间结构都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是________________________________________________________________。
答案 (1)3d84s2 d (2)sp2 90NA (3)①＞ ②V形 (4)＜ 离子 F的电负性大于N，NF3中共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键
解析 (1)镍是28号元素，原子核外有28个电子，根据构造原理，基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d84s2，则价电子排布式为3d84s2，属于d区元素。
(2)富勒烯中每个碳原子含有3个σ键和1个π键，其价层电子对个数为3，所以采用sp2杂化，每个碳原子含有的σ键个数为，所以1 mol C60分子中σ键的数目为×60×NA＝90NA。
(3)①Ga和As属于同一周期，第一电离能随着原子序数的增大而增大，且Ga和As形成了化合物砷化镓(GaAs)，说明Ga比As易失电子，所以第一电离能As>Ga。
②SeO2分子中中心原子Se价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，且含有一个孤电子对，所以呈V形。
(4)F的电负性大于N，形成的氢键强度：F—H>N—H，因此HF的沸点大于NH3的沸点；NH4F是由NH和F－构成的离子化合物，属于离子晶体；N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子。
19．(12分)法国一家公司研发出一种比锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题：
(1)C、O、Cl三种元素电负性由大到小的顺序为________________________。
(2)基态Na原子中，核外电子占据的原子轨道总数为________，Te属于元素周期表中________区元素，其基态原子的价电子排布式为_____________________________________________。
(3)CO的空间结构为________________，碳酸丙烯酯的结构简式如图所示，其中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol碳酸丙烯酯中σ键的数目为________。
(4)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示，晶胞中O的配位数为________，该晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则Na与O之间的最短距离为________ cm(用含有ρ、NA的代数式表示)。
答案 (1)O>Cl>C(或O、Cl、C) (2)6 p 5s25p4 (3)平面三角形 sp2、sp3 13NA(或13×6.02×1023) (4)8
解析 (4)氧离子半径大于钠离子半径，所以灰色球为O，晶胞中灰色球数目为8×＋6×＝4，黑色球为Na，共8个，由晶胞对称性可知O的配位数为8；根据晶胞结构可知Na与O之间的最短距离为体对角线的，晶胞体积＝＝ cm3，
晶胞边长＝＝ cm，则Na与O之间的最短距离为 cm。
20．(11分)第四周期的Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等许多金属能形成配合物，单质铁、砷及它们的化合物广泛应用于超导体材料等领域，请回答下列问题：
(1)Fe2＋的核外电子排布式为________。
(2)NH3是一种很好的配体，NH3的沸点________(填“>”“＝”或“<”)AsH3。
(3)N原子核外有________种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________。
(4)科学家通过X射线测得胆矾结构示意图可简单表示如图，图中虚线表示的作用力为________。
(5)As的卤化物的熔点如下：
AsCl3
AsBr3
AsI3
熔点/K
256.8
304
413
表中卤化物熔点差异的原因是_________________________________________________。
(6)向FeCl3溶液中滴入EDTA试剂可得配合物A，其结构如图所示，图中M代表Fe3＋，则Fe3＋与氮原子之间形成的化学键是________，Fe3＋的配位数为________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 (2)> (3)七(或7) 哑铃形 (4)氢键、配位键 (5)对于组成和结构相似的物质，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，熔点逐渐升高 (6)配位键 6
解析 (1)铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，Fe2＋在基态时，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)NH3分子间存在氢键，则NH3的沸点高于AsH3。(3)原子核外有几个电子，其电子就有几种不同运动状态，N原子含有7个电子，有7种不同运动状态；基态N原子中，能量最高的电子是2p能级上的电子，p轨道是哑铃形的。(4)通过图像知，图中虚线表示的作用力有铜离子和水分子之间的配位键，氢原子和另一分子中氧原子之间的氢键。(5)组成和结构相似的分子晶体，随着相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。(6)Fe3＋为中心离子，N含有一对孤电子对，Fe3＋含有空轨道，可形成配位键，根据配合物结构，中心离子配位数为6。
21．(10分)氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的价电子轨道表示式为________；第二周期的元素中，第一电离能介于B和N之间的元素有________种。
(2)雌黄的分子式为As2S3，其分子结构为，As原子的杂化类型为________。
(3)1 mol 中所含σ键的物质的量为________ mol。
(4)红镍矿是一种重要的含镍矿物，其主要成分的晶胞如图1所示，则每个Ni原子周围与之紧邻的As原子数为________。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞为正方体形，晶胞参数为a pm。如图2为沿y轴投影的晶胞中所有硼原子的分布图和原子分数坐标。设NA为阿伏加德罗常数的值，1，2，3，4四点原子分数坐标分别为(0.25，0.25，0.75)，(0.75，0.25，0.25)，(0.25，0.75，0.25)，(0.75，0.75，0.75)。据此推断BP晶体的密度为______ g·cm－3。(用代数式表示)
答案 (1) 3 (2)sp3 (3)16 (4)6 g·cm－3或 g·cm－3
解析 (1)N的价电子排布式为2s22p3，即价电子轨道表示式为；同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，因此第一电离能在B和N之间的元素是Be、C、O，共有3种。
(2)As原子最外层有5个电子，根据As2S3的分子结构，可以得出As有3个σ键和1个孤电子对，因此As原子的杂化类型为sp3。
(3)成键原子之间只能形成1个σ键，1 mol该有机物中含有σ键的物质的量为16 mol。
(4)以顶点为中心，结合晶体图像分析可知，晶体中每个Ni原子周围与之紧邻的As原子个数为6；BP是一种超硬耐磨涂层，以及四点的坐标，推出BP应是共价晶体，则晶胞的质量为×42 g，晶体体积为(a×10－10)3 cm3，则晶胞的密度是 g·cm－3或 g·cm－3。
模块综合试卷
(时间：90分钟 满分：100分)
一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。
1．Cl－核外电子的运动状态共有( )
A．3种 B．5种 C．17种 D．18种
答案 D
解析 根据泡利原理，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋方向相反。所以，一个原子中不可能有运动状态完全相同的电子，一个原子(或离子)有几个电子，核外电子的运动状态就有几种。Cl原子序数为17，Cl－有18个电子，即Cl－核外电子的运动状态共有18种，D选项符合题意。
2．下列表达方式正确的是( )
A．24Cr的外围电子排布式：3d44s2
B．CO2的空间结构模型：
C．基态碳原子的价电子的轨道表示式为
D．N2的电子式：N⋮⋮N
答案 C
解析 24号元素Cr的外围电子排布式为3d54s1，3d轨道半充满状态能量低、稳定，A错误；二氧化碳是直线形，而不是V形，B错误；基态碳原子价电子排布式为2s22p2，所以价电子排布图为，C正确；N2的电子式为，D错误。
3．某元素基态原子3d轨道上有10个电子，则该基态原子价电子排布不可能是( )
A．3d104s1 B．3d104s2
C．3s23p6 D．4s24p2
答案 C
解析 若价电子排布为3d104s1，为29号元素Cu，电子排布式为：[Ar]3d104s1，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故A正确；若价电子排布为3d104s2，为30号元素Zn，电子排布式为[Ar]3d104s2，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故B正确；若价电子排布为3s23p6，为18号元素Ar，电子排布式为1s22s22p63s23p6，3d轨道上没有电子，故C错误；若价电子排布为4s24p2，为32号元素Ge，电子排布式为[Ar]3d104s24p2，3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低，故D正确。
4．下列说法或化学用语表达正确的是( )
A．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
B．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6
C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多
D．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，属于激发态
答案 B
解析 s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子不只在球壳内运动，还在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，A错误；Fe为26号元素，原子核外有26个电子，Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去2个电子形成Fe2＋，则Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，B正确；p能级的原子轨道呈哑铃形，任何能层上的p能级都有3个原子轨道，与能层的大小无关，C错误；当轨道中的电子处于半充满或全充满状态时，能量较低，属于稳定状态，所以某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1处于低能态，D错误。
5．下列说法正确的是( )
A．Na2O2和NaOH所含化学键类型完全相同
B．NH3比PH3稳定是因为NH3分子间存在氢键
C．CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D．H2O2是含非极性键的极性分子
答案 D
解析 NaOH中含有离子键和极性共价键，Na2O2含有离子键和非极性共价键，所以两者化学键类型不完全相同，A错误；氢键影响物理性质，不影响氢化物的稳定性，NH3比PH3稳定是因为N元素非金属性强于P，B错误；化学反应的实质是旧键断裂新键形成，CO2溶于水与水反应生成碳酸，则CO2溶于水存在共价键和分子间作用力的改变，干冰升华只是CO2从固态变为气态，只有分子间作用力改变，因此二者作用力的改变不相同，C错误；H2O2既含极性键又含非极性键的极性分子，D正确。
6．下列叙述错误的是( )
A．区别晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验
B．外观呈现规则多面体的物质，内部微观粒子在三维空间一定呈周期性有序排列
C．晶体具有各向异性，所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈椭圆形
D．乙醇和水都是极性分子，符合相似相溶规律，且它们易形成分子间氢键，故乙醇易溶于水
答案 B
解析 构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，晶体的这一结构特征可以通过X射线衍射图谱反映出来，因此，区分晶体和非晶体的最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，A正确；晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，与是否具有规则的几何外形无关，B错误；晶体的外形和内部质点排列高度有序，物理性质表现出各向异性，水晶属于晶体，具有各向异性，不同方向导热性能不同，而石蜡属于非晶体，不具有各向异性，所以用红热的铁针刺中涂有石蜡的水晶柱面，熔化的石蜡呈椭圆形，C正确；氧的电负性比较大，乙醇与水分子之间能形成氢键，则乙醇和水以任意比例互溶，D正确。
7．下列说法不正确的是( )
A．乙烯分子中的 σ键和π键之比为5∶1
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703， 当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．Na、P、Cl的电负性依次增大
D．向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
答案 D
解析 共价单键是σ键，共价双键中含有1个π键1个σ键，乙烯的结构式为，含有5个σ键，1个π键，σ键和π键之比为5∶1，A正确；该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现＋2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2＋，B正确；Na、P、Cl为同周期元素，同周期元素，从左到右电负性依次增大，所以Na、P、Cl电负性依次增大，C正确；向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，外界Cl－被完全沉淀，内界不会被沉淀，D错误。
8．我国科学家最近成功合成了世界首个五氮阴离子盐R，其化学式为(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl，从结构角度分析，R中两种阳离子的不同之处为( )
A．中心原子的杂化轨道类型
B．中心原子的价层电子对数
C．空间结构
D．共价键类型
答案 C
解析 根据信息和化学式可知，阳离子为NH、H3O＋，NH对应中心原子为N形成4个σ键，孤电子对数为＝0，价层电子对数为4，杂化类型是sp3，其空间结构为正四面体形，其共价键类型为极性共价键；H3O＋的中心原子为O，形成3个σ键，孤电子对数为＝1，H3O＋价层电子对数为4，杂化类型是sp3，空间结构为三角锥形，其共价键类型为极性共价键，则C项正确。
9．下列说法正确的是( )
A．键角：BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．CO2、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键
C．已知二茂铁[Fe(C5H5)2]熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯等非极性溶剂。在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间是以离子键相结合
D．在硅酸盐中，SiO四面体通过共用顶角氧离子形成一种无限长单链结构的多硅酸根如图a，其中Si原子的杂化方式与b图中S8单质中S原子的杂化方式相同
答案 D
解析 BF3：空间结构为平面三角形，键角120°；CH4：空间结构为正四面体形，键角109°28′；H2O：空间结构为V形，键角105°；NH3：空间结构为三角锥形，键角107°，所以键角：BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；CO2既有σ键又有π键；H—O—Cl只有σ键；HCHO既有σ键又有π键，故B错误；在二茂铁结构中，不存在C5H与Fe2＋，碳原子含有孤电子对，铁原子含有空轨道，所以碳原子和铁原子之间形成配位键，故C错误；硅酸盐中的硅酸根(SiO)为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；S8单质中S原子有两个孤电子对和两个共价键，杂化方式也为sp3，故D正确。
10．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
答案 B
解析 晶胞中的球体代表的是1个甲烷分子，并不是1个碳原子，故A错误；以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某1个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在面心上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×＝12个，故B正确；甲烷是分子晶体，熔化时需克服范德华力，故C错误；甲烷晶胞中的球体代表1个甲烷分子，该晶胞含有甲烷的分子个数为8×＋6×＝4，故D错误。
11．已知P4单质的结构如下，P4在KOH溶液中的变化是：P4＋3KOH＋3H2O===3KH2PO2＋PH3↑，下列说法正确的是( )
A．产物PH3分子中所有的原子可能共平面
B．31 g P4含有1.5NA个P—P
C．相关元素的电负性大小顺序：P>O>H>K
D．P4中P原子为sp2杂化
答案 B
解析 PH3分子的空间结构为三角锥形，所有的原子不可能共平面，A错误；P4的空间结构为，31 g P4的物质的量为0.25 mol，含有 1.5NA个P—P，B正确；同一周期，从左到右电负性增大，同一主族，从上到下电负性减小，所以电负性O>P，C错误；P4分子中P原子含有的价层电子对数是4，其中含有一个孤电子对，所以P原子的杂化形式为sp3杂化，D错误。
二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
12．前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16；同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是( )
A．简单离子的半径W＞Y＞Z
B．最高价氧化物对应水化物的酸性W＞Z＞X
C．W和T的单质混合加热可得化合物T2W
D．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸
答案 AC
解析 X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的价电子排布式为3d104s1，推出T元素为Cu，据此回答问题。
13．氯仿常因保存不慎而被氧化，产生剧毒物光气：2CHCl3＋O2―→2HCl＋2COCl2，下列说法不正确的是( )
光气的结构式
A．CHCl3分子为含极性键的非极性分子
B．COCl2分子中含有3个σ键、1个π键，中心C原子采用sp3杂化
C．COCl2分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D．使用前可用硝酸银稀溶液检验氯仿是否变质
答案 AB
解析 CHCl3中含C—H和C—Cl，C—H和C—Cl都是极性键，CHCl3为四面体形分子，分子中正电中心和负电中心不重合，CHCl3为极性分子，A项错误；单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，根据COCl2的结构式知，COCl2分子中含有3个σ键、1个π键，杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，C原子形成3个σ键，C原子上没有孤电子对，中心原子C采用sp2杂化，B项错误；COCl2的电子式为，COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构，C项正确；CHCl3不会电离出Cl－，HCl在水溶液中会电离出H＋和Cl－，使用前向氯仿中加入AgNO3稀溶液，若产生白色沉淀表明氯仿变质，若无明显现象表明氯仿没有变质，D项正确。
14．已知干冰晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是( )
A．晶胞中一个CO2分子的配位数是8
B．晶胞的密度表达式是 g·cm－3
C．一个晶胞中平均含6个CO2分子
D．CO2分子的空间结构是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化
答案 B
解析 晶胞中一个CO2分子的配位数为12，故A错误；该晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，即晶胞面心上的二氧化碳分子和其同一面上顶点上的二氧化碳之间的距离为a pm，则晶胞棱长＝a pm＝a×10－10 cm，晶胞体积＝(a×10－10 cm)3，该晶胞中二氧化碳分子个数＝8×＋6×＝4，晶胞密度＝ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，故B正确，C错误；二氧化碳分子是直线形分子，C原子价层电子对个数是2，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型为sp，故D错误。
15．三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如图所示。下列有关P4S3的说法中不正确的是( )
A．P4S3中各原子最外层均满足8电子稳定结构
B．P4S3中磷元素为＋3价
C．P4S3中P原子和S原子均为sp3杂化
D．1 mol P4S3分子中含有4 mol极性共价键
答案 BD
解析 磷原子最外层电子数为5，硫原子最外层电子数为6，从图中可看出，P4S3中每个磷原子形成了3个共价键，每个硫原子形成了2个共价键，所以P4S3分子中所有原子均满足8电子稳定结构，A正确；P4S3分子中，有一个磷原子连接了3个硫原子，其化合价为＋3，其他的磷原子都是连接两个磷原子和一个硫原子，其化合价为＋1，B错误；从图中可看出该分子中，每个磷原子形成3个σ键且有一个孤电子对，每个硫原子形成2个σ键且有两个孤电子对，所以，该分子中硫原子和磷原子均采取sp3杂化，C正确；一个P4S3分子中含有6个P—S和3个P—P，P—S属于极性共价键，P—P属于非极性共价键，所以1 mol P4S3中含有6 mol极性共价键，D错误。
16．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示：已知Y元素原子的外围电子排布为
nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案 A
解析 Y元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。S元素原子的外围电子排布为3s23p4，A错误；Y为S元素，处于第三周期ⅥA族，B正确；X为F元素，处于第二周期，含非金属元素最多，C正确；Z为As元素，是33号元素，原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正确。
三、非选择题：本题共5个小题，共58分。
17．(11分)前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A元素原子的核外电子只有一种运动状态；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1；基态C原子和基态E原子中成对电子数均是未成对电子数的3倍；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小。回答下列问题：
(1)E的元素名称为________。
(2)元素A、B、C中，电负性最大的是________(填元素符号，下同)，元素B、C、D第一电离能由大到小的顺序为________。
(3)与同族其他元素X形成的XA3相比，BA3易液化的原因是________________；BA3分子中键角____________109°28′(填“>”“<”或“＝”)。
(4)BC中B原子轨道的杂化类型为________，BC的空间结构为________。
(5)化合物DB是人工合成的半导体材料，它的晶胞结构与金刚石(晶胞结构如图所示)相似。若DB的晶胞参数为a pm，则晶体的密度为________ g·cm－3(用NA表示阿伏加德罗常数)。
答案 (1)铬 (2)O N＞O＞Al (3)NH3分子间易形成氢键 ＜ (4)sp2 平面三角形 (5)×1030
解析 前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A元素原子的核外电子只有一种运动状态，则A为H元素；基态C原子中成对电子数是未成对电子数的3倍，为O元素；基态B原子s能级的电子总数比p能级的多1，则B为N元素；D形成简单离子的半径在同周期元素形成的简单离子中最小，原子序数大于C，为Al元素；基态E原子中成对电子数是未成对电子数的3倍，且原子序数大于D，则E为Cr元素，通过以上分析知，A、B、C、D、E分别是H、N、O、Al、Cr元素。
(3)氨气分子之间存在氢键导致其易液化；氨气分子中N原子含有一个孤电子对和3个共价键，甲烷分子C原子形成4个共价键，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，所以氨气分子中的键角小于甲烷分子中的键角，即NH3分子中键角<109°28′。
(5)该晶胞中Al原子个数为4、N原子个数为4，该晶胞体积为(a×10－10 cm)3，该晶体密度为＝ g·cm－3＝×1030 g·cm－3。
18．(14分)能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。
(1)太阳能热水器中常使用一种以镍或镍合金空心球为吸收剂的太阳能吸热涂层，写出基态镍原子的价电子排布式________，它位于周期表________区。
(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图，分子中碳原子轨道的杂化类型为________________；1 mol C60分子中σ键的数目为________个。
(3)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。
①第一电离能：As________Ga(填“＞”“＜”或“＝”)。
②SeO2分子的空间结构为________。
(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在太阳能电池制造中得到广泛应用。它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到，该反应中NH3的沸点________(填“＞”“＜”或“＝”)HF的沸点，NH4F固体属于________晶体。往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成配离子。已知NF3与NH3的空间结构都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是________________________________________________________________。
答案 (1)3d84s2 d (2)sp2 90NA (3)①＞ ②V形 (4)＜ 离子 F的电负性大于N，NF3中共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键
解析 (1)镍是28号元素，原子核外有28个电子，根据构造原理，基态镍原子的核外电子排布式的简化形式为[Ar]3d84s2，则价电子排布式为3d84s2，属于d区元素。
(2)富勒烯中每个碳原子含有3个σ键和1个π键，其价层电子对个数为3，所以采用sp2杂化，每个碳原子含有的σ键个数为，所以1 mol C60分子中σ键的数目为×60×NA＝90NA。
(3)①Ga和As属于同一周期，第一电离能随着原子序数的增大而增大，且Ga和As形成了化合物砷化镓(GaAs)，说明Ga比As易失电子，所以第一电离能As>Ga。
②SeO2分子中中心原子Se价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，且含有一个孤电子对，所以呈V形。
(4)F的电负性大于N，形成的氢键强度：F—H>N—H，因此HF的沸点大于NH3的沸点；NH4F是由NH和F－构成的离子化合物，属于离子晶体；N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子。
19．(12分)法国一家公司研发出一种比锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题：
(1)C、O、Cl三种元素电负性由大到小的顺序为________________________。
(2)基态Na原子中，核外电子占据的原子轨道总数为________，Te属于元素周期表中________区元素，其基态原子的价电子排布式为_____________________________________________。
(3)CO的空间结构为________________，碳酸丙烯酯的结构简式如图所示，其中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol碳酸丙烯酯中σ键的数目为________。
(4)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示，晶胞中O的配位数为________，该晶胞的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则Na与O之间的最短距离为________ cm(用含有ρ、NA的代数式表示)。
答案 (1)O>Cl>C(或O、Cl、C) (2)6 p 5s25p4 (3)平面三角形 sp2、sp3 13NA(或13×6.02×1023) (4)8
解析 (4)氧离子半径大于钠离子半径，所以灰色球为O，晶胞中灰色球数目为8×＋6×＝4，黑色球为Na，共8个，由晶胞对称性可知O的配位数为8；根据晶胞结构可知Na与O之间的最短距离为体对角线的，晶胞体积＝＝ cm3，
晶胞边长＝＝ cm，则Na与O之间的最短距离为 cm。
20．(11分)第四周期的Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等许多金属能形成配合物，单质铁、砷及它们的化合物广泛应用于超导体材料等领域，请回答下列问题：
(1)Fe2＋的核外电子排布式为________。
(2)NH3是一种很好的配体，NH3的沸点________(填“>”“＝”或“<”)AsH3。
(3)N原子核外有________种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为________。
(4)科学家通过X射线测得胆矾结构示意图可简单表示如图，图中虚线表示的作用力为________。
(5)As的卤化物的熔点如下：
AsCl3
AsBr3
AsI3
熔点/K
256.8
304
413
表中卤化物熔点差异的原因是_________________________________________________。
(6)向FeCl3溶液中滴入EDTA试剂可得配合物A，其结构如图所示，图中M代表Fe3＋，则Fe3＋与氮原子之间形成的化学键是________，Fe3＋的配位数为________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 (2)> (3)七(或7) 哑铃形 (4)氢键、配位键 (5)对于组成和结构相似的物质，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，熔点逐渐升高 (6)配位键 6
解析 (1)铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，Fe2＋在基态时，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(2)NH3分子间存在氢键，则NH3的沸点高于AsH3。(3)原子核外有几个电子，其电子就有几种不同运动状态，N原子含有7个电子，有7种不同运动状态；基态N原子中，能量最高的电子是2p能级上的电子，p轨道是哑铃形的。(4)通过图像知，图中虚线表示的作用力有铜离子和水分子之间的配位键，氢原子和另一分子中氧原子之间的氢键。(5)组成和结构相似的分子晶体，随着相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。(6)Fe3＋为中心离子，N含有一对孤电子对，Fe3＋含有空轨道，可形成配位键，根据配合物结构，中心离子配位数为6。
21．(10分)氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的价电子轨道表示式为________；第二周期的元素中，第一电离能介于B和N之间的元素有________种。
(2)雌黄的分子式为As2S3，其分子结构为，As原子的杂化类型为________。
(3)1 mol 中所含σ键的物质的量为________ mol。
(4)红镍矿是一种重要的含镍矿物，其主要成分的晶胞如图1所示，则每个Ni原子周围与之紧邻的As原子数为________。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞为正方体形，晶胞参数为a pm。如图2为沿y轴投影的晶胞中所有硼原子的分布图和原子分数坐标。设NA为阿伏加德罗常数的值，1，2，3，4四点原子分数坐标分别为(0.25，0.25，0.75)，(0.75，0.25，0.25)，(0.25，0.75，0.25)，(0.75，0.75，0.75)。据此推断BP晶体的密度为______ g·cm－3。(用代数式表示)
答案 (1) 3 (2)sp3 (3)16 (4)6 g·cm－3或 g·cm－3
解析 (1)N的价电子排布式为2s22p3，即价电子轨道表示式为；同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，因此第一电离能在B和N之间的元素是Be、C、O，共有3种。
(2)As原子最外层有5个电子，根据As2S3的分子结构，可以得出As有3个σ键和1个孤电子对，因此As原子的杂化类型为sp3。
(3)成键原子之间只能形成1个σ键，1 mol该有机物中含有σ键的物质的量为16 mol。
(4)以顶点为中心，结合晶体图像分析可知，晶体中每个Ni原子周围与之紧邻的As原子个数为6；BP是一种超硬耐磨涂层，以及四点的坐标，推出BP应是共价晶体，则晶胞的质量为×42 g，晶体体积为(a×10－10)3 cm3，则晶胞的密度是 g·cm－3或 g·cm－3。
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