2021高考化学专题讲解 专题十一　物质结构与性质（试题部分）

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【真题探秘】
【基础集训】
考点一 原子结构与性质
1.元素X的基态原子中的电子共有7个能级,且最外层电子数为1,X原子的内层轨道全部排满电子。在气体分析中,常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量,其化学反应方程式为2XCl+2CO+2H2O X2Cl2·2CO·2H2O。
(1)X基态原子的核外电子排布式为 。
(2)C、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
(3)X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物,其结构如图1所示。
①与CO互为等电子体的分子是 。
②该配合物中氯原子的杂化方式为 。
③在X2Cl2·2CO·2H2O中,每个X原子能与其他原子形成3个配位键,在图1中用“→”标出相应的配位键。
(4)测定阿伏加德罗常数的值有多种方法,X-射线衍射法是其中一种。通过对XCl晶体的X-射线衍射图像的分析,可得出XCl的晶胞如图2所示,则距离每个X+最近的Cl-的个数为 ;若X+的半径为a pm,晶体的密度为ρ g·cm-3,试计算阿伏加德罗常数的值NA= (列计算表达式)。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)O>C>H
(3)①N2 ②sp3 ③
(4)4 4×(64+35.5)ρ·(4a×10-102)3
2.2017年5月5日中国大飞机C919成功首飞,象征着我国第一架真正意义上的民航干线大飞机飞上蓝天!飞机机体的主要材料为铝、镁等,还含有极少量的铜。飞机发动机的关键部位的材料是碳化钨等。回答下列问题:
(1)铜元素的焰色反应呈绿色,其中绿色光对应的辐射波长为 nm(填字母)。

A.404B.543C.663D.765
(2)基态Cu原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。钾元素和铜元素位于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属钾的熔点、沸点都比金属铜低,原因是 。
(3)现代飞机为了减轻质量而不减轻外壳承压能力,通常采用复合材料——玻璃纤维增强塑料,其成分之一为环氧树脂,常见的E51型环氧树脂中部分结构如图a所示。其中碳原子的杂化方式为 。
(4)图b为碳化钨晶体的一部分结构,碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙固溶体,也称为填隙化合物。在此结构中,1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有 个,该晶体的化学式为 。
(5)图b部分晶体的体积为V cm3,则碳化钨的密度为 g·cm-3(用NA来表示阿伏加德罗常数的数值,W的相对原子质量为184)。
答案 (1)B (2)N 球形 K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)sp2、sp3 (4)6 WC (5)1 176VNA
3.铜及其化合物在人们的日常生活中有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)铜或铜盐的焰色反应为绿色,下列有关原理分析的叙述正确的是 (填字母)。
A.电子从基态跃迁到较高的激发态
B.电子从较高的激发态跃迁到基态
C.焰色反应的光谱属于吸收光谱
D.焰色反应的光谱属于发射光谱
(2)基态Cu原子中,核外电子占据的最高能层符号是 ,其核外电子排布式中未成对电子数为 个,Cu与Ag均属于ⅠB族,熔点:Cu Ag(填“>”或“ (3)正四面体 sp3 配位键 (4)6∶1 (5)共价
考点二 分子结构与配位化合物
4.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H3BO3+H2OH++[]-。
则1 ml硼酸中含有的共用电子对数为 。
(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,原因是 。
(4)硼的一种化合物结构简式为,一个该分子中含 个σ键。
(5)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0.361 5 nm,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 (1)A D
(2)3.612×1024(或6NA)
(3)平面三角形 sp2 BF3中B原子有空轨道,O(C2H5)2中氧原子有孤对电子,能形成配位键
(4)7
(5)①六方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的结构中没有自由移动的电子 ②4×11+4×14NA×(0.361 5×10-7)3或100(0.361 5)3×NA×1021
5.晶体硅是制备太阳能电池板的主要原料,电池板中还含有硼、氮、钛、钴、钙等多种化学物质。
请回答下列问题:
(1)区分晶体硼和无定形硼最可靠的科学方法为 。第二周期主族元素的电负性按由小到大的顺序排列,B元素排在第 位,其基态原子价电子的电子云轮廓图为 。
(2)硅酸根有多种结构形式,一种无限长链状结构如图1所示,其化学式为 ,Si原子的杂化类型为 。
图1
(3)N元素位于元素周期表 区;基态N原子中,核外电子占据最高能级的电子云有 个伸展方向。
(4)[C(NH3)6]3+的几何构型为正八面体形,C3+在中心。
①[C(NH3)6]3+中,1个C3+提供 个空轨道。
②若将[C(NH3)6]3+中的两个NH3分子换成两个Cl-,可以形成 种不同的结构形式。
(5)一种由Ca、Ti、O三种元素形成的晶体的立方晶胞结构如图2所示。
图2
①与Ti紧邻的Ca有 个。
②若Ca与O之间的最短距离为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度ρ= g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
答案 (1)X-射线衍射实验 3 球形、哑铃形(或纺锤形)
(2)SiO32-[或(SiO3)n2n-] sp3
(3)p 3
(4)①6 ②2
(5)①8 ②6.8×10312a3NA
考点三 晶体结构与性质
6.我国是世界上少数几个掌握研发制造大型客机能力的国家之一。
(1)飞机的外壳通常采用镁、铝、钛合金材料,钛原子核外电子有 种空间运动状态,第一电离能:镁 铝(填“大于”或“小于”)。
(2)Fe与CO能形成配合物羰基铁[Fe(CO)5],该分子中σ键与π键个数比为 。
(3)SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是 ,该分子构型为 。
(4)已知MgO与NiO的晶体结构相同,其中Mg2+和Ni2+的半径分别为66 pm和69 pm,则熔点:MgO NiO(填“>”“
(5)(1,12,12)
7.根据第三周期元素的原子结构和性质,回答下列问题:
(1)基态硫原子的价电子排布式为 ,含有 个未成对电子,未成对电子所处的轨道形状是 。
(2)磷的氯化物有两种:PCl3和PCl5。PCl3中磷原子的杂化类型为 ,PCl3的立体构型为 ,其中PCl3的熔点 (填“大于”或“小于”)PCl5。
(3)已知第一电离能的大小顺序为P>Cl>S,请说明原因


。
(4)氯有多种含氧酸,其电离平衡常数如下:
从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因 。
(5)NaCl晶胞如图所示。
①氯离子采取的堆积方式为 。
A.简单立方堆积B.体心立方堆积
C.面心立方最密堆积D.六方最密堆积
②若氯离子的半径用r表示,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体密度的表达式为 (用含r、NA的代数式表示)。
答案 (1)3s23p4 2 哑铃形或纺锤形
(2)sp3 三角锥形 小于
(3)磷原子的3p能级处于半充满状态,导致磷原子较难失去电子,氯的原子半径小,核电荷数较大,因此第一电离能比硫大
(4)中心原子的价态不同或非羟基氧原子的个数不同
(5)①C ②4×58.5 g/mlNA×(4r2)3
【综合集训】
1.(2018湖北鄂南高中等八校联考,35)A、B、C、D是4种前三周期元素,且原子序数逐渐增大,这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。请回答下列问题:
(1)D元素的基态原子价电子排布式是 。
(2)A、B、C三种元素可形成化合物A4B2C2,它是厨房调味品之一。1 ml A4B2C2中含有 ml σ键,其中B原子采用的杂化方式为 。
(3)元素F的原子序数介于B和C之间,元素B、C、F的电负性的大小顺序是 ,B、C、F的第一电离能的大小顺序是 。(由大到小,用元素符号填空)
(4)随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成,高压技术在物质研究中发挥着越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变,也会导致新类型化学键的形成,近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50~300 GPa的高压下和Na或Cl2反应,可以形成不同组成、不同结构的晶体。下图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子,小球为钠原子)。写出A、B、C的化学式。A: ;B: ;C: 。
(5)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。合成磷化硼的化学反应方程式为BBr3+PBr3+3H2 BP+6HBr。
①分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。

②磷化硼晶体中磷原子作面心立方最密堆积,硼原子填入部分四面体空隙中。磷化硼的晶胞示意图如图所示。已知磷化硼的晶胞参数a=478 pm,计算晶体中硼原子和磷原子的核间距(dB-P)(写出计算式,不要求写计算结果) 。
答案 (1)3s23p3
(2)7 sp2、sp3
(3)O>N>C N>O>C
(4)NaCl3 Na3Cl Na2Cl
(5)① (备注:用不同的球代替不同的原子也可)
②dB-P=143a=143×478 pm
2.(2018湖南长沙长郡中学月考,27)铁是工业生产中不可缺少的一种金属。请回答下列问题:
(1)Fe元素在元素周期表中的位置是 。
(2)Fe有δ、γ、α三种同素异形体,其晶胞结构如图所示:
①δ、α两种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为 ;
②1个γ-Fe晶体晶胞中所含有的铁原子数为 ;
③若Fe原子半径为r pm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则δ-Fe单质的密度为 g/cm3(列出算式即可)。
(3)氯化铁在常温下为固体,熔点为282 ℃,沸点为315 ℃,在300 ℃以上升华,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断氯化铁的晶体类型为 。
(4)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。

①此配合物中,铁离子的价电子排布式为 。
②此配合物中碳原子的杂化轨道类型有 。
③此配离子中含有的化学键有 (填字母代号)。
A.离子键B.金属键C.极性键D.非极性键
E.配位键F.氢键G.σ键H.π键
答案 (1)第四周期第Ⅷ族
(2)①4∶3 ②4 ③56×2NA·(4r3×10-10)3
(3)分子晶体
(4)①3d5 ②sp2、sp3杂化 ③CDEGH
【应用集训】
1.(2020届江苏连云港新海中学学情检测,21)(1)Cu2+基态核外电子排布式为 。
(2)C、N、O的电负性由大到小的顺序为 。
(3)1 ml [Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目为 ml。
(4)与CO分子互为等电子体的阴离子为 。
(5)乙醛分子中C的杂化方式为 。
(6)氮化钛(TiN)具有典型的NaCl型结构,某碳氮化钛化合物结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如图)顶点的氮原子,则此碳氮化钛化合物的化学式是 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)O>N>C (3)16 (4)CN- (5)sp3、sp2 (6)Ti4CN3
2.(2020届江苏南通栟茶中学学情监测,21)依据“物质结构与性质”的知识回答下列问题:
(1)Cr的价电子排布式是 。
(2)下列有关微粒性质的排列顺序中,正确的是 。
A.元素的电负性:SMg2+
C.元素的第一电离能:CCl
(3)H2O2和H2S的相对分子质量相等,常温下,H2O2呈液态,而H2S呈气态,其主要原因是 。
(4)白磷分子(P4)的结构如图1。(P4S4)可以看成是在P4中的P—P键之间嵌入硫原子而形成的(每个P—P键之间只嵌入一个硫原子),则P4S4有 种不同的结构。
(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2所示。
图1
图2
①该氧化物的化学式为 。
②当该晶体中部分Ca2+被相同数目的La3+替代时,部分铬由+4价转变为+3价。当晶体中有n ml Ca2+被替代后,晶体中三价铬的物质的量为 ml。
答案 (1)3d54s1
(2)BD
(3)H2O2分子间存在氢键
(4)2
(5)①CaCrO3 ②n
3.(2019江苏四校调研,21A)向C2+盐溶液中加入过量的KNO2溶液,并以少量醋酸酸化,加热后从溶液中析出K3[C(NO2)6]。
(1)C2+基态核外电子排布式为 。
(2)NO2-离子的空间构型为 ,与NO2-离子互为等电子体的分子为 。
(3)CH3COOH中C原子的杂化类型为 。
(4)化学式为[C(NO2)(NH3)5]Cl2的配合物有两种同分异构体,其棕黄色物质中C的配位原子为N,则1 ml该棕黄色物质中含有σ键的数目为 ml。
(5)CO、MgO的结构和NaCl相似。Mg2+的半径为0.066 nm,C2+的半径为0.072 nm,MgO中Mg2+的位置可无限地被C2+占据形成一种固溶体,如固溶体斜长石的化学式为Ca1-xNaxAl2-xSi2+xO8,则CO、MgO形成的固溶体的化学式可表示为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7
(2)V形 O3或SO2
(3)sp2、sp3
(4)23
(5)MgxC1-xO
4.(2018江苏南京、盐城一模,21A)通过反应,制备有机中间体异氰酸苯酯。
(1)基态Ni3+核外电子排布式为 。
(2)异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是 ,1 ml异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为 ml。
(3)Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为 。
(4)C2H5OH的沸点高于,这是因为 。
(5)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片,其晶胞结构如图所示,该合金的化学式为 。
答案 (1)[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7
(2)sp和sp2 14
(3)N>O>C>Na
(4)乙醇分子间存在氢键
(5)Ni3Al或AlNi3
【五年高考】
考点一 原子结构与性质
1.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
(2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价层电子排布式为 。
(3)比较离子半径:F- O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为 ;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ= g·cm-3。
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,例如图1中原子1的坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为 、 。
答案 (1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(2)4s 4f6
(3)小于
(4)SmFeAsO1-xFx 2[281+16(1-x)+19x]a2cNA×10-30 (12,12,0) (0,0,12)
2.(2018课标Ⅲ,35,15分)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为 。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是 。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是 ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是
。
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为 ,
C原子的杂化形式为 。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (1)[Ar]3d104s2
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(4)平面三角形 sp2
(5)六方最密堆积(A3型) 65×6NA×6×34×a2c
3.(2017课标Ⅰ,35,15分)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。
A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5
(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。
(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为 ,中心原子的杂化形式为 。
(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。
(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。
答案 (1)A
(2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
(3)V形 sp3 (4)0.315 12 (5)体心 棱心
4.(2017课标Ⅱ,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:
(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。
(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是
;
氮元素的E1呈现异常的原因是
。
(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。
①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为 ,不同之处为 。(填标号)
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.立体结构
D.共价键类型
②R中阴离子N5-中的σ键总数为 个。分子中的大π键可用符号∏nm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为∏66),则N5-中的大π键应表示为 。
③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(NH4+)N—H…Cl、 、 。
(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。
答案 (1)
(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子
(3)①ABD C ②5 Π56
③(H3O+)O—H…N(N5-) (NH4+)N—H…N(N5-)
(4)602a3dM(或a3dNAM×10-21)
考点二 分子结构与配位化合物
5.(2019课标Ⅲ,35,15分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 ,其中Fe的配位数为 。
(3)苯胺()的晶体类型是 。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是 。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。
(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 (用n代表P原子数)。
答案 (1)Mg 相反
(2) 4
(3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
(4)O sp3 σ (5)(PnO3n+1)(n+2)-
6.(2018课标Ⅱ,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。
(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。
答案 (1) 哑铃(纺锤)
(2)H2S
(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强
(4)平面三角 2 sp3
(5)4MNAa3×1021 22a
7.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为 ;NO3-的空间构型为 (用文字描述)。
(2)Fe2+基态核外电子排布式为 。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
(5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
答案 (1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO2- (4)1∶2
(5)
考点三 晶体结构与性质
8.(2019课标Ⅰ,35,15分)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题:
(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。
(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是 ,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。
(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
解释表中氧化物之间熔点差异的原因
。
(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x= pm,Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是 g·cm-3(列出计算表达式)。
答案 (1)A
(2)sp3 sp3 乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+
(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间力(分子量)P4O6>SO2
(4)24a 34a 8×24+16×64NAa3×10-30
9.(2018课标Ⅰ,35,15分)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)下列Li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)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 。

(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 。LiAlH4中,存在 (填标号)。
A.离子键B.σ键C.π键D.氢键
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Brn-Haber循环计算得到。
图(a)
可知,Li原子的第一电离能为 kJ·ml-1,O O键键能为 kJ·ml-1,Li2O晶格能为 kJ·ml-1。
(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
图(b)
答案 (1)D C
(2)Li+核电荷数较大
(3)正四面体 sp3 AB
(4)520 498 2 908
(5)8×7+4×16NA(0.466 5×10-7)3
10.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)中,C氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)C基态原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中,第一电离能较大的是 ,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是 。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在 。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。
答案 (1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大
(4)离子键和π键(Π46键)
(5)0.148 0.076
11.(2016课标Ⅱ,37,15分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:
(1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是 。
②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为 ,提供孤电子对的成键原子是 。
③氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 ;氨是 分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为 。
(3)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·ml-1、INi=1 753 kJ·ml-1,ICu>INi的原因是
。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a= nm。
答案 (15分)(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3
(3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
(4)①3∶1 ②2516.02×1023×d13×107
12.(2017江苏单科,21A,12分)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3+基态核外电子排布式为 。
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1 ml丙酮分子中含有σ键的数目为 。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为 。
(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为 。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
图1 FexNy晶胞结构示意图 图2 转化过程的能量变化
答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(2)sp2和sp3 9 ml
(3)H