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2023届高考化学二轮复习物质结构与性质复习作业含答案
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这是一份2023届高考化学二轮复习物质结构与性质复习作业含答案，共34页。试卷主要包含了回答下列问题等内容，欢迎下载使用。
物质结构与性质
1．（2022·四川·成都外国语学校二模）镍铜合金是由60%镍、33%铜、6.5%铁三种金属组成的合金材料。镍铜合金有较好的室温力学性能，耐腐蚀性好，耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造电子管较好的结构材料。请回答下列问题：
(1)基态Cu原子的空间运动状态有_______种。
(2)元素Cu与Ni的第二电离能分别为1959kJ×mol-1、1753kJ·mol-1，I2(Ni)
(4)Cu可以形成一种离子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，若要确定该物质是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行_______实验；其阴离子的空间构型是_______；加热该物质时，首先失去的是H2O分子，原因是_______。
(5)甲基丙烯酸铜是一种重要的有机铜试剂，其结构为。此有机铜试剂中，C原子的杂化类型有_______，1mol此有机铜试剂中含有s 键的物质的量为_______。
(6)Cu的化合物种类有很多，Cl与Cu形成的化合物的立方晶胞结构如图，已知立方晶胞的边长为acm，则Cu+与Cl-形成的化合物的密度ρ=_______(NA表示阿伏加德罗常数的值，用含a、NA的代数式表示)g·cm-3。
2．（2022·河北·模拟预测）光电材料[氟代硼铍酸钾晶体(KBe2BO3F2)、等]是目前科学家特别关注的材料。KBe2BO3F2(晶胞结构如图a，其中氧原子已省略，图a中的原子分别位于晶胞的顶点、棱及面上)是一种可制造出深紫外固体激光器的光电材料，可由BeO、KBF4和B2O3在一定条件下制得，同时放出BF3气体；CaTiO3(晶胞结构如图b)在光、电、热等领城有着独特的性质特征。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____。
(2)KBF是离子化合物，BF3、BF中B原子的杂化方式依次为____、____。
(3)KBe2BO3F2的组成元素中，非金属元素的电负性由强到弱的顺序为____(填元素符号)，基态原子的第一电离能：Be____(填“＞”或“＜”)B。
(4)图a中，已知原子半径X＞Y，X、Z分别表示____、____。(填元素符号)
(5)图b中，与Ti4+最近且距离相等的氧离子构成的几何图形为____，若设晶胞边长为xcm，则Ti4+与最近的间的距离为____(填含x的表达式)cm；表示该晶体的晶胞还可以有另一种画法，将Ca2+置于立方体的顶点，则Ti4+的位置是____。
3．（2022·河北·模拟预测）黄铜矿(主要成分为)是一种较常见的铜矿物，是炼铜的主要矿物原料。回答下列问题：
(1)基态的价电子排布式是_________。
(2)分析下表，Cu的第一电离能(I1)小于Zn的第一电离能，而Cu的第二电离能(I2)却大于Zn的第二电离能，其主要原因是_______。
电离能
I1
I2
铜
746
1958
锌
906
1733
(3)的晶体结构与相似，S原子与Cu原子配位数不同，影响这一结果的是离子晶体的________(填“几何”“电荷”或“键性”)因素。
(4)四方晶系的晶胞结构如图1所示。
①中各元素电负性从小到大的顺序为___________，晶胞中S原子的杂化方式为___________。
②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，称为原子的分数坐标，若图1中原子1的分数坐标为()，则原子2的分数坐标为____。晶体中距离Fe最近的S有_____个。
③晶胞中Cu和Fe的投影位置如图2所示。设阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为______。
4．（2022·河北·模拟预测）NiO是一种重要的化工原料，可用于制磁性材料、蓄电池、电子元件等。回答下列问题：
(1)基态Ni原子的价层电子排式为_______；基态O原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为_______。
(2)几种氧化物的沸点如表所示：
氧化物
沸点/℃
2230
100
①表中氧化物之间沸点差异的原因为_______。
②中Si的杂化方式为_______；的立体构型为_______；Si、O、S的电负性由大到小的顺序为_______。
(3)、、均为重要的化学试剂。
①中含有配位键的总数为_______。
②K、Ni、N、S的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(4)NiO晶体具有NaCl型立方结构，其晶胞结构如图所示。
①NiO晶胞中形成的正四面体和正八面体的数目之比为_______。
②若阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为，半径为a nm，则半径为_______nm。
5．（2021·河南·模拟预测）化学家可以通过“自组装”这一有效的工具，利用各种各样的建筑基元米构建复杂的纳米结构。可以预见的是，小型的金属簇能够作为很好的建筑模块用于复杂结构的大体积金属簇的组装。利用高电荷的白磷等电子体[Ge4]4-作为基本建筑单元，过渡金属阳离子Zn2+或Cd2+作为连接节点，成功制备了两个异金属超四面体团簇[M6Ge16]4-(M=Zn2+/Cd2-)。
(1)①基态Zn2+的价电子排布式为____，核外有____种不同运动状态的电子。
②金属Cd与Zn同族且相邻，则Cd在元素周期表中的位置是____，属____区元素。Zn和Cd中熔点更高的是____，原因是____。
(2)①[Ge4]4-中Ge采取____杂化，键角为____。
②Ge是第IVA族元素，能形成锗烷(GenH2n+2)，其结构类似于烷烃。甲锗烷(GeH4)常温下是一种无色、剧毒、可自燃的气体，GeH4和同主族原子序数比它小的元素的简单气态氢化物相比，沸点由高到低的顺序是_____。至今没有形成n>5的长链锗烷，请结合键能说明原因_____。
化学键
C—C
C—H
Ge—Ge
Ge—H
键能(kJ/mol)
346
411
188
288
(3)Ge是原子晶体，熔点2830℃，与金刚石一样呈现空间网状结构，晶胞如图，则晶体Ge的空间利用率为____。(请用含π代数式表示)
6．（2022·全国·模拟预测）铝离子电池能量密度高、成本低且安全性高，是有前景的下一代储能电池。铝离子电池一般采用离子液体作为电解质，几种离子液体的结构如下。
回答下列问题：
(1)基态铝原子的核外电子排布式为___________。
(2)基态氮原子的价层电子排布图为___________(填编号)。
A．B．C． D．
(3)化合物I中碳原子的杂化轨道类型为___________，化合物II中阳离子的空间构型为___________。
(4)化合物III中O、F、S电负性由大到小的顺序为___________。
(5)传统的有机溶剂大多易挥发，而离子液体有相对难挥发的优点，原因是___________。
(6)铝离子电池的其中一种正极材料为AlMn2O4，其晶胞中铝原子的骨架如图所示。
①晶体中与Al距离最近的Al的个数为___________。
②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，如图中原子1的坐标为(，，)，原子2的坐标为(，，)，则原子3的坐标为_____。
③己知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为______g·cm-3(列出计算式)。
7．（2022·山东·烟台市教育科学研究院一模）含铜物质在生产生活中有着广泛应用。回答下列问题：
(1)基态Cu原子的电子所占据的最高能层符号为____；基态Cu+较基态Cu2+稳定的原因是____；Cu2O和Cu2S都是离子晶体，熔点较高的是____。
(2)CuSO4稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+，[Cu(H2O)6]2+的空间构型为____；下列对[Cu(H2O)6]2+中Cu2+杂化方式推断合理的是____(填标号)。
A．sp3 B．sp3d C．sp3d2 D．dsp2
(3)Cu2+可形成[Cu(en)2NH3](BF4)2，其中en代表H2N—CH2—CH2—NH2。该化合物分子中，VSEPR模型为四面体的非金属原子共有____个；C、N、F的电负性由大到小的顺序为____。
(4)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为____；该晶体的化学式为____。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，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(，，)，则C点原子的分数坐标为____；晶胞中C、D间距离d=____pm。
8．（2022·福建厦门·二模）超分子笼PPC-2封装钌(Ru)纳米颗粒形成一种高效催化剂。PPC-2是由A、B、C三个组件拼装而成的正八面体超分子笼，结构示意如图。
注：C组件中浅色原子由其他邻近组件提供。
(1)基态Co原子的价电子排布式为_______。
(2)组件A中所含四种元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(3)组件B中碳原子的杂化类型为_______。
(4)组件C中Co原子位于相邻O原子构成的_______空隙中(填“四面体”或“八面体”)。
(5)每个组件C带一个单位负电荷，综合各组件所带电荷，计算PPC-2中n=_______。
(6)钌纳米颗粒进入PPC-2超分子笼后，钌晶体从六方堆积转化为面心立方堆积(晶胞参数为a pm)。超分子笼内钌晶体密度为_______ g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
9．（2022·陕西·西安中学二模）回答下列问题：
(1)氨硼烷(NH3BH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物(BH=NH)3通过3CH4+2(HB=NH)3 +6H2O=3CO2 + 6H3BNH3制得。
①N原子价电子排布式是___________，核外电子运动状态有___________种。
②NH3BH3中B原子的杂化类型是___________。
(2)已知液态的二氧化硫可以发生类似的水自身电离反应：2SO2(l) SO2++SO。SO2+与氮气是等电子体，其中的σ键和π键数目之比为___________，SO空间构型是___________。
(3)由O、Cl元素可组成不同的单质和化合物，其中Cl2O2能破坏臭氧层。Cl2O2的沸点比H2O2低，原因是___________。
(4)氮化镓是一种半导体材料。如图所示，晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替(如b)，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替(如a)。
①与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为___________。
②用三维坐标表示原子的位置，若A点的坐标是(0，0，0)，b点的坐标是___________。
③阿伏加德罗常数的值为NA，GaN晶体的密度为ρg·cm-3，则GaN晶胞边长为___________pm。
10．（2022·全国·模拟预测）铝、家的化合物在芯片的制造过程中发挥着重要的作用。
回答下列问题：
(1)下列铝原子的价层电子排布图表示的状态中，能量最高和最低的分别为___________、___________(填标号)。
(2)基态As原子的电子排布式为___________，基态Ga原子核外电子的运动状态有___________种。
(3)下列关于的说法正确的是___________(填标号)。
A．为直线形的非极性分子
B．分子中氧原子采取sp杂化
C．由于存在分子间氢键，故其沸点高于
D．不稳定是因为晶体粒子间的范德华力较弱
(4)已知砷化镓晶胞为立方晶胞，晶胞的密度为，晶胞结构如图所示，
①砷化铝与砷化镓均为离子晶体，砷化铝晶胞结构与砷化镓相似，则二者熔点较高的为___________ (填名称)。
②已知为阿伏加德罗常数的值。图中A的原子坐标为，则B的原子坐标为___________；A、B两原子之间的距离为___________nm(用含d和的式子表示)。
11．（2022·重庆·一模）含氮化合物的用途非常广泛，涉及到军事、科技、医药、生活等各个领域。请回答下列问题：
(1)湖南大学的研究团队以含氨化合物硫代乙酰胺(CH3CSNH2)和为原料，通过一步水热法成功制备了材料，得到具有更高的比容量、更出色的倍率性能以及更好的循环稳定性的电极负极材料。制备该物质的流程如图所示。
①钼 (Mo)在元素周期表中第5周期，价电子排布与铬相似，基态Mo原子的价电子排布式为___________。
②在硫代乙酰胺中，基态S原子最高能级的电子云轮廓图为___________形，其C原子的杂化方式为___________；N、O、S的第一电离能由小到大顺序为___________。
③固体由和两种离子组成，与互为等电子体的微粒有___________(写一种即可)。
④键角：___________(填“＞”“=”或“＜”)：原因是___________。
(2)氮化硼的用途也十分广泛，立方氮化硼的晶胞(类似金刚石的晶胞)如图所示。图中原子坐标参数为：A(0，0，0)，E(，，0)，则F的原子坐标参数为___________；若立方氮化硼中N和B原子间的最近距离为acm，晶胞密度为，则阿伏加德罗常数NA=___________(用含a、的代数式表示)。
12．（2022·广东韶关·一模）Fe、Mg、Co、Ni与稀土元素钇(39Y)在工农业生产、军事、航空航天、能源、环境保护、生物医学等领域中应用广泛。回答下列问题：
(1)Y在元素周期表中的位置___________，基态Co原子价电子排布式为___________。
(2)纳米Fe因其表面活性常用作有机催化剂，如图所示：
①化合物M的熔沸点低于化合物N，其主要原因是___________。
②化合物N中除苯环外其他C原子的杂化类型为___________，元素C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为___________。
(3)Ni(CO)4常用于制备纯镍，溶于乙醇、CCl4、苯等有机溶剂，为___晶体，与配体互为等电子体的阴离子___________。(任意写一种)。
(4)由Mg、C和Ni组成的新型超导材料晶体的立方晶胞结构如图所示：
①该新型超导材料的化学式为___________。
②若晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为___________
13．（2022·广东·模拟预测）单晶边缘纳米催化剂技术为工业上有效利用二氧化碳提供了一条经济可行的途径，其中单晶氧化镁负载镍催化剂表现出优异的抗积碳和抗烧结性能。回答问题：
(1)基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数目比为___________，下列现象与原子核外电子跃迁有关的是___________(填序号)
a．焰火 b．LED灯光 c．金属导电
(2)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化如图1所示。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是___________，导致I1在a点出现齿峰的原因是___________。
(3)丁二酮肟常用于检验Ni2+，在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应生成鲜红色沉淀的结构如图2所示，该结构中N原子的杂化轨道类型为___________，N原子与其它原子之间存在的作用力有___________(填序号)
a．氢键 b．π键 c．σ键 d．配位键
(4)MgO具有NaC1型结构(如图3)，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的晶胞边长为a nm，则MgO晶体的密度为___________g/cm3 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
14．（2022·陕西宝鸡·一模）钛被称为继铁、铝之后的第三金属，钛及化合物在生活和生产中有重要应用，钙钛矿中典型代表CaTiO3晶体是工业获取钛的重要原料。回答下列问题：
(1)基态Ti的价电子排布图是___________，若Ca原子核外电子有11种空间运动状态，则该原子处于___________(填“基态"或“激发态”)。
(2)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，催化实例如图所示。化合物甲分子中采取sp2和sp3杂化的碳原子个数比为___________；化合物乙的组成元素第一电离能由大到小的顺序为___________。
(3)TiC4可以与胺形成配合物，如[TiCl4(CH4NH2)2]、[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]等。
①lmolH2NCH2CH2NH2中含有的σ键数目为___________个
②[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中Ti的配位数是___________。
③配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]与游离的H2NCH2CH2NH2分子相比，其H—N—H键角______(填“较大”，“较小”或“相同”)，原因是___________。
(4)硫酸氧钛(TiOSO4)晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图1所示，则该阳离子的化学式为_____；与其阴离子互为等电子体的微粒有____和_____(写出一种分子和一种阴离子)。
(5)CaTiO，的晶胞为立方晶胞，结构如图2所示。
①在晶胞中与Ti距离最近且相等的O2-有______个。
②若最近的Ti4+和O2-之间的距离为apm，则晶胞的密度为_____g·cm-3(用代数式表示，NA为阿伏加德罗常数)。
15．（2022·全国·模拟预测）硅元素是现代信息技术中最重要的元素之一，回答下列问题。
(1)若将基态硅原子最高能级的电子排布图表示为，则它违背了___________这一电子排布规律，X、Y与硅位于同周期，若X、Y的第一电离能(相对大小)中间只有Si，则X、Y分别是___________。
(2)以SiO2为基本原料制备粗硅的原理为，与CO互为等电子体的分子和离子分别为____________，使SiO2固体、CO液化需要克服的作用力分别是___________、___________。若Si-O键的键键能为a，则使1mol SiO2全部变成Si、O原子至少需要提供的能量是___________kJ。SiO2、石墨两物质中，硅、碳原子杂化类型分别为___________。
(3)制备高纯度硅的过程中会有一系列中间产物如SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等物质生成。上述中间产物中属中正四面体构型的是___________，沸点SiHCl3___________SiCl4(填“＞”或“＜”)。
(4)晶体硅的晶胞如下，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。则图中原子①的原子坐标是___________，晶体中硅原子的空间利用率为___________(用含π的式子表示)。
参考答案：
1．(1)15
(2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
(3)高
(4) X射线衍射实验 正四面体形 O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱
(5) sp2、sp3 22
(6)
【解析】
(1)
基态Cu原子核外有29个电子，根据构造原理可知，基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个轨道，其核外电子就有几个空间运动状态，则基态Cu的空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1=15种，故答案为：15；
(2)
铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，因此铜的第二电离能较大，故答案为：铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子；
(3)
Cu2O和Cu2S都是离子晶体，其中氧离子的半径小，则Cu2O的晶格能大，熔点高，因此Cu2O的熔点比Cu2S的高，故答案为：高；
(4)
要确定是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行X射线衍射实验；其阴离子为，中心S原子形成4个σ键，没有孤电子对，其价层电子对数为4，故其空间构型是正四面体形；O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱，因此加热该物质时，首先失去的是H2O分子，故答案为：X射线衍射实验；正四面体形；O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱；
(5)
该有机铜试剂中，双键碳为sp2杂化，饱和碳为sp3杂化；单键为σ键，双键中含有一个σ键， 1mol此有机铜试剂中含有σ键的物质的量为22mol，故答案为：sp2、sp3；22；
(6)
该晶胞中含有4个Cu+、4个Cl-，立方晶胞的边长为，1mol晶胞中含有，则晶胞的质量为，体积为，则化合物的密度为，故答案为：。
2．(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2) sp2 sp3
(3) F＞O＞B ＞
(4) Be B
(5) 正八面体 x 立方体的体心
【解析】
(1)
钛的原子序数为22，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
(2)
BF3中B的价电子对数为3+(3-31)=3，采取sp2杂化，BF中B的价电子对数为4+(3+1-41)=4，采取sp3杂化。
(3)
KBe2BO3F2的组成元素中，非金属元素有B、O、F，元素非金属性越强，电负性越大，因此电负性由强到弱的顺序为：F＞O＞B；Be的基态原子核外电子排布式为1s22s2，B的基态原子核外电子排布式为1s22s22p1，Be的最外层电子处于全满结构，较稳定，失去一个电子较难，因此基态原子的第一电离能：Be>B。
(4)
从化学式KBe2BO3F2可知，X与Y的原子数相同，而原子半径X＞Y，则X为Be、Y为F，所以Z为B。
(5)
由晶胞结构如图b可知，与Ti4+最近且距离相等的氧离子有6个，可构成正八面体；由晶胞结构如图b可知，Ti4+与最近的间的距离在体对角线上，为体对角线距离的一半，而晶胞边长为xcm，依据勾股定理可得，Ti4+与最近的间的距离为xcm；由化学式CaTiO3可知，与Ti4+个数比为1:1，因此若Ca2+置于立方体的顶点，则Ti4+的位置是立方体的体心。
3．(1)
(2)Cu失去一个电子成为，核外电子排布从变为能量较低的稳定结构，而Zn核外电子排布为，较难失去一个电子，所以Cu的第一电离能较Zn小，第二电离能相对较大
(3)电荷
(4) Fe
(1)
Cu是29号元素，基态Cu价电子排布式为，则基态的价电子排布式为；
(2)
Cu失去一个电子成为，核外电子排布从变为能量较低的稳定结构，而Zn核外电子排布为，较稳定，所以Cu的第一电离能较Zn小，第二电离能相对较大；
(3)
的晶体结构与相似，则其晶胞中S原子呈面心立方堆积，分别位于面心和顶点，晶胞中S原子数目，而S原子与Cu原子数目之比为1∶2，则晶胞中Cu原子数目为，以晶胞顶点的S原子为例，与之距离最近的铜原子位于立方体的体对角线上，每个顶点为8个晶胞共用，所以S原子的配位数为8而Cu原子的配位数为4；影响离子晶体的配位数的因素有几何ld 素和电荷因素等，S原子与Cu原子配位数不同，是因为和所带电荷数不同，从而影响了配位数的不同；
(4)
①同周期元素从左到右电负性依次增强，中各元素电负性从小到大的顺序为Fe
③观察题给晶胞结构图可知，每个晶胞中铜原子的数目为，铁原子的数目为，硫原子的数目为8个，故该晶体密度。
4．(1) 哑铃形(或纺锤形)
(2) 为原子(共价)晶体，另三种为分子晶体，分子间能形成氢键，为极性分子，且相对分子质量大于，的分子间作用力强于的 V形 O>S>Si
(3) N>S>Ni>K
(4) 2∶1
【解析】
(1)
Ni为28号元素，基态Ni原子的价层电子排布式为；基态O原子核外电子占据的最高能级为2p，其电子云轮廓图形状为哑铃形(或纺锤形)。
(2)
①表中氧化物之间沸点差异的原因为：为原子(共价)晶体，另三种为分子晶体，分子间能形成氢键，为极性分子，且相对分子质量大于，的分子间作用力强于；
②中Si的价层电子对数为4，其杂化方式为；中S原子的价层电子对数为3，其立体构型为V形；元素的非金属性越强，电负性越大，故Si、O、S的电负性由大到小的顺序为O>S>Si。
(3)
①中Ni与CO形成4个配位键、每个CO分子中含有1个配位键，故中含有配位键的数目为。
②一般来说，元素非金属性越强，原子半径越小，第一电离能越大，则第一电离能：S>Ni>K，又N的第一电离能大于O、O的第一电离能大于S，由此推知第一电离能：N>S>Ni>K。
(4)
①由晶体结构知，以顶点和3个相邻面心形成正四面体，每个NiO晶胞中形成的正四面体有8个；以体心和棱心为中心均可形成正八面体，按均摊原则，每个晶胞实际占用正八面体的数目为，故形成的正四面体和正八面体的数目之比为2∶1。
②由图知，和半径之和等于晶胞参数的。设晶胞参数为x nm，由题给信息可得，解得，则半径为。
5．(1) 3d10 28 第五周期IIB族 ds Zn Zn和Cd同为金属晶体，Zn2+和Cd2+所带电荷数相同，r(Zn2+)
(3)π
【解析】
(1)
①Zn为30号元素，故基态Zn2+的价电子排布式为3d10，核外有28个电子，运动状态各不相同。
②Zn为第四周期第IIB族，故Cd位于第五周期IIB族，属于ds区元素。因为Zn和Cd同为金属晶体，Zn2+和Cd2+所带电荷数相同，r(Zn2+)
①[Ge4]4-和P4是等电子体，故Ge为SP3杂化，键角为60°；
②GeH4、SiH4、CH4均为分子晶体，相对分子质量越小，分子间作用力越弱，沸点越低，故沸点由高到低为GeH4>SiH4>CH4。由表中数据可知，Ge—Ge键的键能小易断裂，导致长链锗烷难以形成。
(3)
设晶胞的边长为x，晶胞的体对角线的长度=x，根据晶胞中原子的位置关系，体对角线的长度等于8个Ge原子的半径，晶体Ge的半径为r，则8r=x，则x=，则晶胞的体积v=x3=()3，晶胞中8个Ge原子的总体积=8×πr3，已知晶胞的利用率=×100%=×100%=π。
6．(1)1s22s22p63s23p1
(2)C
(3) sp3、sp2 四面体
(4)F＞O＞S
(5)离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成，形成稳定的离子键
(6) 4 (，，) ×10-30
【解析】
(1)
Al为第13号元素，基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1；
(2)
基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p3，基态氮原子的价层电子排布图为，故选C；
(3)
化合物I中碳原子存在单键也存在双键，杂化轨道类型为sp3、sp2杂化；化合物II中可认为(-CH3)代替了NH中的3个H，则阳离子的空间构型为四面体构型；
(4)
化合物III中O、F、S，同周期电负性从左到右逐渐增大，同周期从上到下逐渐减弱，则电负性大小为：F＞O＞S；
(5)
离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成，形成稳定的离子键；
(6)
①以左下角定点铝为例，最近的Al为1号铝，故晶体中与Al距离最近的Al的个数为4；
②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，如图中原子1的坐标为(，，)，原子2的坐标为(，，)，则原子3的坐标为(，，)，1与3同高z坐标相同，2与3x坐标相同。
③己知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，其中Al的占有数为8×，则晶胞中共有8个AlMn2O4，则晶体的密度为×10-30g·cm-3
7．(1) N Cu+的3d轨道全满达到稳定状态 Cu2O
(2) 八面体形 C
(3) 11 F、N、C
(4) 50% CuInTe2 (，，)
【解析】
(1)
铜元素的原子序数为29，价电子排布式为3d104s1，由构造原理可知，原子的电子所占据的最高能层为N；铜原子失去1个电子形成亚铜离子，亚铜离子的价电子排布式为3d10，3d轨道为稳定的全充满结构，不易失去电子，所以亚铜离子比铜离子稳定；氧化亚铜和硫化亚铜都是离子晶体，氧离子的离子半径小于硫离子，氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜，则氧化亚铜的熔点高于硫化亚铜，故答案为：N；Cu2O；Cu+的3d轨道全满达到稳定状态；
(2)
六水合铜离子中铜离子为中心离子，水分子为配位体，配位数为6，由配位键的数目可知，铜离子的杂化方式可能为sp3d2杂化，配离子的空间构型为八面体形，故答案为：八面体形；C；
(3)
[Cu(en)2NH3](BF4)2中氮原子、碳原子和硼原子的价层电子对数都为4，VSEPR模型都为四面体，则VSEPR模型为四面体的非金属原子共有(2×2+2×2+1+2×2)=11个；非金属元素的非金属性越强，元素的电负性越强，元素非金属性的强弱顺序为F、N、C，则电负性的大小顺序为F、N、C，故答案为：11；F、N、C；
(4)
由晶胞结构可知，铟原子形成的四面体空隙有8个，形成的八面体空隙也有8个，则四面体空隙的占有率为×100%=50%；晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8×+4×+1=4，位于棱上、面心和面上的铟原子个数为6×+4×=4，位于体内的碲原子个数为8，则铜、铟、碲的原子个数为4：4：8=1：1：2，晶体的化学式为CuInTe2；由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(，，)可知，晶胞边长为1，则位于体对角线处、面对角线处的C点原子的分数坐标分别为(，，)；由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为pm、pm可知，C、D间距离d==pm，故答案为：50%；CuInTe2；(，，)；。
8．(1)3d74s2
(2)H＜C＜S＜O
(3)sp2
(4)八面体
(5)30
(6)
【解析】
(1)
Co为27号元素，原子核外有27个电子，价电子为3d74s2；
(2)
据图可知组件A中含有C、H、O、S四种元素，C、O、S的氢化物中H元素均显负价，所以H的电负性最小，同周期自左至右电负性增大，同主族自上而下电负性减弱，所以电负性由小到大的顺序为H＜C＜S＜O；
(3)
物质B中的C原子为苯环中的C原子和碳氧双键中的C，均为sp2杂化；
(4)
据图可知Co原子周围有6个O原子，形成八面体，即Co原子位于相邻O原子构成的八面体空隙中；
(5)
根据A的结构简式可知其带4个单位负电荷，组件B不带电，一个PPC-2中含有6个A、8个B、6个C，所以PPC-2中n=6×(-4)+6×(-1)=-30；
(6)
面心立方堆积中含有4个钌原子，则晶胞的质量为g，晶胞参数为a pm，所以晶胞的体积为a3pm3=a3×10-30cm3，所以密度为g·cm-3。
9．(1) 2s22p3 7 sp3
(2) 1：2 三角锥形
(3)H2O2分子之间形成氢键
(4) 正四面体 (0. 25，0. 25，0.75)
【解析】
(1)
①主族元素的价电子就是最外层电子，N最外层为第二层，排布5个电子，对应排布式为：2s22p3；N原子共有7个电子，每一个电子运动状态都是不同的（即使是同一轨道内自旋方向也是不同的），故核外电子运动状态有7种；
②B原子连了3个H原子和1个N原子，其中N→B为配位键，故B共有4对价层电子对，根据杂化理论知其为sp3杂化；
(2)
等电子体具有相似的化学键结构，故SO2+中S与O之间为三键，1个为σ键，2个为π键，故此处填1：2；SO中心S原子的价层电子对=σ电子对+孤电子对=3+=4，根据价层电子对互斥理论知，SO空间构型为：三角锥形；
(3)
虽然Cl2O2相对分子质量比H2O2大，但H2O2分子间能形成氢键，故沸点比Cl2O2高；
(4)
①该晶胞中含有N原子4个，Ga原子8×+6×=4，故两者之比为1：1，两者配位数相同，由图示可知N原子配位数为4，故Ga配位数也为4，即1个Ga连接4个N，其空间构型类似CH4，为正四面体；
②将晶胞分割成8个小立方体，b点位于小立方体的体心，x、y轴方向等于边长的，z轴等于边长的，故b点坐标为(0. 25，0. 25，0.75)；
③由①问分析知，该晶胞中含4个GaN，故晶胞的质量=，设边长为a cm，则晶胞体积=a3cm3，故晶胞密度=，解得a=，即。
10．(1) D A
(2) 31
(3)BC
(4) 砷化铝
【解析】
(1)
A图为基态铝原子，能量最低；3p能级的能量高于3s能级的能量，故3p能级电子数目越多，其能量越高，故能量最高的为D，故答案为：D；A。
(2)
As为第四周期VA族元素，基态As原子的前3个电子层均已排满，电子排布式为或；基态Ga原子核外有31个电子，每个电子的运动状态都不相同，故其电子有31种运动状态，故答案为：；31。
(3)
A．的2个氧原子均形成2个键，各含有2个孤电子对，其分子为2个V形以一定角度连接起来，不是非极性分子，空间构型也不是直线形，A错误；
B．分子中氧原子形成两个键，采取杂化，B正确；
C．常温常压下，为气态，为液态，这是由于可以形成分子间氢键，故其沸点高于，C正确；
D．分子不稳定是因为分子内共价键较弱，与晶体粒子间的范德华力无关，D错误；
故答案选BC。
(4)
①铝与镓同族，根据元素周期律，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，镓离子的半径比铝离子的半径大，带同样多的电荷，故砷化镓的晶格能比砷化铝的晶格能小，砷化铝的熔点较高，故答案为：砷化铝。
②砷化镓晶胞为立方晶胞，A原子位于坐标系的原点，坐标为，B原子位于体对角线的处，坐标为。每个晶胞中原子的数目为个，每个晶胞中As原子的数目为4个。每摩尔晶胞的质量为，设晶胞边长为，每摩尔晶胞体积为，晶胞的密度为，则。A、B两原子之间的距离为体对角线的，体对角线为立方体边长的倍，则、两原子之间的距离为，故答案为：；。
11．(1) 4d55s1 哑铃形 sp2 sp3 S＜O＜N CO2 ＞ O的电负性强于S，O的价层电子对间的斥力更大，所以H2O中的键角大于H2S的键角
(2) (，，)
【解析】
(1)
①Cr的电子排布式为3d54s1，钼 (Mo)在元素周期表中第5周期，价电子排布与铬相似，则基态Mo原子的价电子排布式为4d55s1。
②基态S原子的价电子排布式为3s23p4，最高能级为3p，电子云轮廓图为哑铃形。硫代乙酰胺(CH3CSNH2)中甲基碳原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，S和C以双键结合，C的价层电子对数为3，为sp2杂化；同周期元素从左到右，元素的第一电离能有增大趋势，但由于N的2p轨道为半充满的稳定结构，其第一电离能大于其后的O，同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，所以第一电离能S＜O＜N。
③等电子体为价电子总数相同、原子总数也相同的微粒。的价电子总数为16，原子总数为3，和CO2互为等电子体。
④O的电负性强于S，O的价层电子对间的斥力更大，所以H2O中的键角大于H2S的键角。
(2)
根据图中原子坐标参数：A(0，0，0)，E(，，0)，从图中可以看出，F位于晶胞的内部，若将晶胞分割为8个完全相同的小正方体，则F在晶胞的右后下方的小正方体的体心，则F的原子坐标参数为(，，)；立方氮化硼晶胞中有8×+6×=4个N，有4个B，N和B原子间的最近距离为acm，是体对角线的，所以晶胞参数为，晶胞密度ρ=g/cm3，则阿伏加德罗常数NA=。
12．(1) 第五周期ⅢB族 3d74s2
(2) 化合物N分子间能形成氢键 sp3 C＜O＜N
(3) 分子 CN- 或C
(4)
【解析】
(1)
39号元素Y在元素周期表中的位置第五周期ⅢB族，Co为27号元素，基态Co原子价电子排布式为3d74s2。故答案为：第五周期ⅢB族；3d74s2；
(2)
①化合物N分子中含有氨基(-NH2)，化合物M的熔沸点低于化合物N，其主要原因是化合物N分子间能形成氢键。故答案为：化合物N分子间能形成氢键；
②化合物N中饱和C原子的杂化方式为sp3，苯环上的碳原子为sp2，化合物N中除苯环外其他C原子的杂化类型为sp3，由于氮原子的2p轨道上的电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，元素C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N。故答案为：sp3；C＜O＜N；
(3)
Ni(CO)4常用于制备纯镍，溶于乙醇、CCl4、苯等有机溶剂，具有分子晶体的特点，为分子晶体，与配体CO互为等电子体的阴离子CN- 或C。(任意写一种)。故答案为：分子；CN- 或C；
(4)
①晶胞中Mg位于8个顶点，个数=×8=1，C位于体心，个数=1，Ni位于6个面心，个数=6×=3，该新型超导材料的化学式为。故答案为：；
②若晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，根据M=VρNA，213=ρ×(a×10-7)3NA，则该晶体的密度为，故答案为：。
13．(1) 3：1 ab
(2) 随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大 基态N原子的2p能级半充满
(3) sp2 bcd
(4)
【解析】
(1)
已知Ni是28号元素，其基态原子的价层电子排布式为：3d84s2，故基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数目比为6:2=3:1，节日里燃放的焰火和LED灯光是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，金属导电是由于金属电子在通电后作定向移动，与电子跃迁无关，故答案为：3:1；ab；
(2)
随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大，导致第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)递增而呈增大趋势，导致I1在a点出现齿峰的原因是基态N原子的2p能级半充满，具有稳定的结构，很难失去电子，故答案为：随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大；基态N原子的2p能级半充满；
(3)
由图2所示结构可知，该结构中N原子周围均形成了1个N-O单键，1个C=N双键和1个N→Ni的配位键，故N原子周围的价层电子对数为3，则其杂化轨道类型为sp2，N原子与其它原子之间存在的作用力有N-O、N=C中σ键，N=C中的π键和N→Ni的配位键，不存在氢键，故答案为：sp2；bcd；
(4)
由图3所示晶胞可知，一个晶胞中含有Mg2+的个数为：=4个，含有O2-的个数为：=4个，即一个晶胞的质量为：，一个晶胞的体积为：V=(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3，故MgO晶体的密度为：g/cm3，故答案为：。
14．(1) 激发态
(2) 7：2 N>O>C>H
(3) 11NA 6 较大 H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大
(4) TiO2+ CCl4 或
(5) 12 或
【解析】
(1)
Ti元素的原子序数是22，所以其核外电子排布为[Ar]3d4s2，所以其价电子排布图为，钙原子的基态原子核外电子排布为1s22s2p63s23p64s2，可以判断其有10种空间运动状态，而题目告诉的钙原子有11种空间运动状态，所以可判断此钙原子为激发态。
(2)
化合物甲中采取sp2杂化的碳原子有苯环上的6个C原子及形成羰基的1个C原子，因此甲分子中采用sp2杂化的碳原子数为7个，另外两个碳原子采取sp3杂化，故采取sp2和sp3杂化的碳原子个数比为7：2；化合物乙组成元素有C、N、O、H，这三种元素的非金属性:N>O>C>H，元素的非金属性越强，其电负性就越大，故这三种元素的电负性由大到小的顺序为:N>O>C>H。
(3)
①1个H2NCH2CH2NH2分子中有11根共价键，lmolH2NCH2CH2NH2中含有的o键数目为11NA；故答案为：11NA。
②[TiCl4(CH4NH2)2]的配位数为6，根据[TiCl4(CH4NH2)2]的配位数得出[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中T的配位数是6；故答案为：6。
③配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]与游离的H2NCH2CH2NH2分子相比，H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大；故答案为：较大；H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大。
(4)
硫酸氧钛(TiOSO4)晶体中阳离子为TiO2+；等电子体为原子个数相等，价电子数相同，故与SO互为等电子体的微粒为CCl4和或。
(5)
①根据晶胞结构结构图可知，Ca2+位于晶胞体心，O2-位于晶胞各个面的面心，Ti4+位于晶胞的8个顶点上，与Ti4+距离最近且相等的O2-有12个。在一个晶胞中，含有T4的个数8×=1，Ca2+个数为1，O2-的个数为6×=3，即一个晶胞中含有1个CaTiO3，
最近的Ti4+和O2-之间的距离为apm，则晶胞的边长为pm，则晶胞的密度为或。
15．(1) 洪特规则 Mg、S(或S、Mg)
(2) N2、 共价键 范德华力 4a sp3、sp2
(3) SiCl4 ＜
(4)
【解析】
(1)
根据洪特规则，同一能级上的电子优先以自旋方式相同状态进入不同轨道，因此硅的排布违背了洪特规则，X、Y与硅位于同周期，若X、Y的第一电离能(相对大小)中间只有Si，说明X、Y的第一电离能相对大小仅比Si大或小，根据第一电离能的增长趋势，仅比Si的第一电离能大或小的是Mg和S元素，故X、Y分别为Mg和S。故答案为：洪特规则；Mg、S(或S、Mg)；
(2)
以SiO2为基本原料制备粗硅的原理为，与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2、，SiO2是原子晶体、CO是分子晶体，使SiO2固体、CO液化需要克服的作用力分别是共价键、范德华力。若Si-O键的键键能为a，SiO2中，每个硅原子均形成了4个Si—O键，故1molSiO2全部变成Si、O原子需要断裂4molSi—O键，则使1mol SiO2全部变成Si、O原子至少需要提供的能量是4akJ。SiO2中硅原子形成了4个σ键且无孤电子对，故为sp3杂化，石墨晶体中，每个碳原子形成了3个σ键且无孤电子对，碳为sp2杂化。故答案为：N2、；共价键；范德华力；4a；sp3、sp2；
(3)
SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl44四种物质中，硅原子均为sp3杂化，其中SiCl4因键长相等而为正四面体构型。SiHCl3、SiCl44均是分子晶体，均为四面体构型，相对分子质量较高的SiCl4范德华力较高，沸点较高，沸点SiHCl3＜SiCl4。故答案为：SiCl4；＜；
(4)
由图中信息知，①号硅原子坐标为。设碳原子的半径为rcm，晶胞参数为xcm，则体对角线长为8rcm，体对角线长为，则，一个晶胞中含有个，8个碳原子的总体积为，晶胞总体积为，故原子的空间利用率。故答案为：；。
物质结构与性质
1．（2022·四川·成都外国语学校二模）镍铜合金是由60%镍、33%铜、6.5%铁三种金属组成的合金材料。镍铜合金有较好的室温力学性能，耐腐蚀性好，耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造电子管较好的结构材料。请回答下列问题：
(1)基态Cu原子的空间运动状态有_______种。
(2)元素Cu与Ni的第二电离能分别为1959kJ×mol-1、1753kJ·mol-1，I2(Ni)
(4)Cu可以形成一种离子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，若要确定该物质是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行_______实验；其阴离子的空间构型是_______；加热该物质时，首先失去的是H2O分子，原因是_______。
(5)甲基丙烯酸铜是一种重要的有机铜试剂，其结构为。此有机铜试剂中，C原子的杂化类型有_______，1mol此有机铜试剂中含有s 键的物质的量为_______。
(6)Cu的化合物种类有很多，Cl与Cu形成的化合物的立方晶胞结构如图，已知立方晶胞的边长为acm，则Cu+与Cl-形成的化合物的密度ρ=_______(NA表示阿伏加德罗常数的值，用含a、NA的代数式表示)g·cm-3。
2．（2022·河北·模拟预测）光电材料[氟代硼铍酸钾晶体(KBe2BO3F2)、等]是目前科学家特别关注的材料。KBe2BO3F2(晶胞结构如图a，其中氧原子已省略，图a中的原子分别位于晶胞的顶点、棱及面上)是一种可制造出深紫外固体激光器的光电材料，可由BeO、KBF4和B2O3在一定条件下制得，同时放出BF3气体；CaTiO3(晶胞结构如图b)在光、电、热等领城有着独特的性质特征。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____。
(2)KBF是离子化合物，BF3、BF中B原子的杂化方式依次为____、____。
(3)KBe2BO3F2的组成元素中，非金属元素的电负性由强到弱的顺序为____(填元素符号)，基态原子的第一电离能：Be____(填“＞”或“＜”)B。
(4)图a中，已知原子半径X＞Y，X、Z分别表示____、____。(填元素符号)
(5)图b中，与Ti4+最近且距离相等的氧离子构成的几何图形为____，若设晶胞边长为xcm，则Ti4+与最近的间的距离为____(填含x的表达式)cm；表示该晶体的晶胞还可以有另一种画法，将Ca2+置于立方体的顶点，则Ti4+的位置是____。
3．（2022·河北·模拟预测）黄铜矿(主要成分为)是一种较常见的铜矿物，是炼铜的主要矿物原料。回答下列问题：
(1)基态的价电子排布式是_________。
(2)分析下表，Cu的第一电离能(I1)小于Zn的第一电离能，而Cu的第二电离能(I2)却大于Zn的第二电离能，其主要原因是_______。
电离能
I1
I2
铜
746
1958
锌
906
1733
(3)的晶体结构与相似，S原子与Cu原子配位数不同，影响这一结果的是离子晶体的________(填“几何”“电荷”或“键性”)因素。
(4)四方晶系的晶胞结构如图1所示。
①中各元素电负性从小到大的顺序为___________，晶胞中S原子的杂化方式为___________。
②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，称为原子的分数坐标，若图1中原子1的分数坐标为()，则原子2的分数坐标为____。晶体中距离Fe最近的S有_____个。
③晶胞中Cu和Fe的投影位置如图2所示。设阿伏加德罗常数的值为，则该晶体的密度为______。
4．（2022·河北·模拟预测）NiO是一种重要的化工原料，可用于制磁性材料、蓄电池、电子元件等。回答下列问题：
(1)基态Ni原子的价层电子排式为_______；基态O原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为_______。
(2)几种氧化物的沸点如表所示：
氧化物
沸点/℃
2230
100
①表中氧化物之间沸点差异的原因为_______。
②中Si的杂化方式为_______；的立体构型为_______；Si、O、S的电负性由大到小的顺序为_______。
(3)、、均为重要的化学试剂。
①中含有配位键的总数为_______。
②K、Ni、N、S的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(4)NiO晶体具有NaCl型立方结构，其晶胞结构如图所示。
①NiO晶胞中形成的正四面体和正八面体的数目之比为_______。
②若阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为，半径为a nm，则半径为_______nm。
5．（2021·河南·模拟预测）化学家可以通过“自组装”这一有效的工具，利用各种各样的建筑基元米构建复杂的纳米结构。可以预见的是，小型的金属簇能够作为很好的建筑模块用于复杂结构的大体积金属簇的组装。利用高电荷的白磷等电子体[Ge4]4-作为基本建筑单元，过渡金属阳离子Zn2+或Cd2+作为连接节点，成功制备了两个异金属超四面体团簇[M6Ge16]4-(M=Zn2+/Cd2-)。
(1)①基态Zn2+的价电子排布式为____，核外有____种不同运动状态的电子。
②金属Cd与Zn同族且相邻，则Cd在元素周期表中的位置是____，属____区元素。Zn和Cd中熔点更高的是____，原因是____。
(2)①[Ge4]4-中Ge采取____杂化，键角为____。
②Ge是第IVA族元素，能形成锗烷(GenH2n+2)，其结构类似于烷烃。甲锗烷(GeH4)常温下是一种无色、剧毒、可自燃的气体，GeH4和同主族原子序数比它小的元素的简单气态氢化物相比，沸点由高到低的顺序是_____。至今没有形成n>5的长链锗烷，请结合键能说明原因_____。
化学键
C—C
C—H
Ge—Ge
Ge—H
键能(kJ/mol)
346
411
188
288
(3)Ge是原子晶体，熔点2830℃，与金刚石一样呈现空间网状结构，晶胞如图，则晶体Ge的空间利用率为____。(请用含π代数式表示)
6．（2022·全国·模拟预测）铝离子电池能量密度高、成本低且安全性高，是有前景的下一代储能电池。铝离子电池一般采用离子液体作为电解质，几种离子液体的结构如下。
回答下列问题：
(1)基态铝原子的核外电子排布式为___________。
(2)基态氮原子的价层电子排布图为___________(填编号)。
A．B．C． D．
(3)化合物I中碳原子的杂化轨道类型为___________，化合物II中阳离子的空间构型为___________。
(4)化合物III中O、F、S电负性由大到小的顺序为___________。
(5)传统的有机溶剂大多易挥发，而离子液体有相对难挥发的优点，原因是___________。
(6)铝离子电池的其中一种正极材料为AlMn2O4，其晶胞中铝原子的骨架如图所示。
①晶体中与Al距离最近的Al的个数为___________。
②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，如图中原子1的坐标为(，，)，原子2的坐标为(，，)，则原子3的坐标为_____。
③己知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度为______g·cm-3(列出计算式)。
7．（2022·山东·烟台市教育科学研究院一模）含铜物质在生产生活中有着广泛应用。回答下列问题：
(1)基态Cu原子的电子所占据的最高能层符号为____；基态Cu+较基态Cu2+稳定的原因是____；Cu2O和Cu2S都是离子晶体，熔点较高的是____。
(2)CuSO4稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+，[Cu(H2O)6]2+的空间构型为____；下列对[Cu(H2O)6]2+中Cu2+杂化方式推断合理的是____(填标号)。
A．sp3 B．sp3d C．sp3d2 D．dsp2
(3)Cu2+可形成[Cu(en)2NH3](BF4)2，其中en代表H2N—CH2—CH2—NH2。该化合物分子中，VSEPR模型为四面体的非金属原子共有____个；C、N、F的电负性由大到小的顺序为____。
(4)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为____；该晶体的化学式为____。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，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(，，)，则C点原子的分数坐标为____；晶胞中C、D间距离d=____pm。
8．（2022·福建厦门·二模）超分子笼PPC-2封装钌(Ru)纳米颗粒形成一种高效催化剂。PPC-2是由A、B、C三个组件拼装而成的正八面体超分子笼，结构示意如图。
注：C组件中浅色原子由其他邻近组件提供。
(1)基态Co原子的价电子排布式为_______。
(2)组件A中所含四种元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(3)组件B中碳原子的杂化类型为_______。
(4)组件C中Co原子位于相邻O原子构成的_______空隙中(填“四面体”或“八面体”)。
(5)每个组件C带一个单位负电荷，综合各组件所带电荷，计算PPC-2中n=_______。
(6)钌纳米颗粒进入PPC-2超分子笼后，钌晶体从六方堆积转化为面心立方堆积(晶胞参数为a pm)。超分子笼内钌晶体密度为_______ g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
9．（2022·陕西·西安中学二模）回答下列问题：
(1)氨硼烷(NH3BH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物(BH=NH)3通过3CH4+2(HB=NH)3 +6H2O=3CO2 + 6H3BNH3制得。
①N原子价电子排布式是___________，核外电子运动状态有___________种。
②NH3BH3中B原子的杂化类型是___________。
(2)已知液态的二氧化硫可以发生类似的水自身电离反应：2SO2(l) SO2++SO。SO2+与氮气是等电子体，其中的σ键和π键数目之比为___________，SO空间构型是___________。
(3)由O、Cl元素可组成不同的单质和化合物，其中Cl2O2能破坏臭氧层。Cl2O2的沸点比H2O2低，原因是___________。
(4)氮化镓是一种半导体材料。如图所示，晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替(如b)，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替(如a)。
①与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为___________。
②用三维坐标表示原子的位置，若A点的坐标是(0，0，0)，b点的坐标是___________。
③阿伏加德罗常数的值为NA，GaN晶体的密度为ρg·cm-3，则GaN晶胞边长为___________pm。
10．（2022·全国·模拟预测）铝、家的化合物在芯片的制造过程中发挥着重要的作用。
回答下列问题：
(1)下列铝原子的价层电子排布图表示的状态中，能量最高和最低的分别为___________、___________(填标号)。
(2)基态As原子的电子排布式为___________，基态Ga原子核外电子的运动状态有___________种。
(3)下列关于的说法正确的是___________(填标号)。
A．为直线形的非极性分子
B．分子中氧原子采取sp杂化
C．由于存在分子间氢键，故其沸点高于
D．不稳定是因为晶体粒子间的范德华力较弱
(4)已知砷化镓晶胞为立方晶胞，晶胞的密度为，晶胞结构如图所示，
①砷化铝与砷化镓均为离子晶体，砷化铝晶胞结构与砷化镓相似，则二者熔点较高的为___________ (填名称)。
②已知为阿伏加德罗常数的值。图中A的原子坐标为，则B的原子坐标为___________；A、B两原子之间的距离为___________nm(用含d和的式子表示)。
11．（2022·重庆·一模）含氮化合物的用途非常广泛，涉及到军事、科技、医药、生活等各个领域。请回答下列问题：
(1)湖南大学的研究团队以含氨化合物硫代乙酰胺(CH3CSNH2)和为原料，通过一步水热法成功制备了材料，得到具有更高的比容量、更出色的倍率性能以及更好的循环稳定性的电极负极材料。制备该物质的流程如图所示。
①钼 (Mo)在元素周期表中第5周期，价电子排布与铬相似，基态Mo原子的价电子排布式为___________。
②在硫代乙酰胺中，基态S原子最高能级的电子云轮廓图为___________形，其C原子的杂化方式为___________；N、O、S的第一电离能由小到大顺序为___________。
③固体由和两种离子组成，与互为等电子体的微粒有___________(写一种即可)。
④键角：___________(填“＞”“=”或“＜”)：原因是___________。
(2)氮化硼的用途也十分广泛，立方氮化硼的晶胞(类似金刚石的晶胞)如图所示。图中原子坐标参数为：A(0，0，0)，E(，，0)，则F的原子坐标参数为___________；若立方氮化硼中N和B原子间的最近距离为acm，晶胞密度为，则阿伏加德罗常数NA=___________(用含a、的代数式表示)。
12．（2022·广东韶关·一模）Fe、Mg、Co、Ni与稀土元素钇(39Y)在工农业生产、军事、航空航天、能源、环境保护、生物医学等领域中应用广泛。回答下列问题：
(1)Y在元素周期表中的位置___________，基态Co原子价电子排布式为___________。
(2)纳米Fe因其表面活性常用作有机催化剂，如图所示：
①化合物M的熔沸点低于化合物N，其主要原因是___________。
②化合物N中除苯环外其他C原子的杂化类型为___________，元素C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为___________。
(3)Ni(CO)4常用于制备纯镍，溶于乙醇、CCl4、苯等有机溶剂，为___晶体，与配体互为等电子体的阴离子___________。(任意写一种)。
(4)由Mg、C和Ni组成的新型超导材料晶体的立方晶胞结构如图所示：
①该新型超导材料的化学式为___________。
②若晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为___________
13．（2022·广东·模拟预测）单晶边缘纳米催化剂技术为工业上有效利用二氧化碳提供了一条经济可行的途径，其中单晶氧化镁负载镍催化剂表现出优异的抗积碳和抗烧结性能。回答问题：
(1)基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数目比为___________，下列现象与原子核外电子跃迁有关的是___________(填序号)
a．焰火 b．LED灯光 c．金属导电
(2)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化如图1所示。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是___________，导致I1在a点出现齿峰的原因是___________。
(3)丁二酮肟常用于检验Ni2+，在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应生成鲜红色沉淀的结构如图2所示，该结构中N原子的杂化轨道类型为___________，N原子与其它原子之间存在的作用力有___________(填序号)
a．氢键 b．π键 c．σ键 d．配位键
(4)MgO具有NaC1型结构(如图3)，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的晶胞边长为a nm，则MgO晶体的密度为___________g/cm3 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
14．（2022·陕西宝鸡·一模）钛被称为继铁、铝之后的第三金属，钛及化合物在生活和生产中有重要应用，钙钛矿中典型代表CaTiO3晶体是工业获取钛的重要原料。回答下列问题：
(1)基态Ti的价电子排布图是___________，若Ca原子核外电子有11种空间运动状态，则该原子处于___________(填“基态"或“激发态”)。
(2)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，催化实例如图所示。化合物甲分子中采取sp2和sp3杂化的碳原子个数比为___________；化合物乙的组成元素第一电离能由大到小的顺序为___________。
(3)TiC4可以与胺形成配合物，如[TiCl4(CH4NH2)2]、[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]等。
①lmolH2NCH2CH2NH2中含有的σ键数目为___________个
②[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中Ti的配位数是___________。
③配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]与游离的H2NCH2CH2NH2分子相比，其H—N—H键角______(填“较大”，“较小”或“相同”)，原因是___________。
(4)硫酸氧钛(TiOSO4)晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图1所示，则该阳离子的化学式为_____；与其阴离子互为等电子体的微粒有____和_____(写出一种分子和一种阴离子)。
(5)CaTiO，的晶胞为立方晶胞，结构如图2所示。
①在晶胞中与Ti距离最近且相等的O2-有______个。
②若最近的Ti4+和O2-之间的距离为apm，则晶胞的密度为_____g·cm-3(用代数式表示，NA为阿伏加德罗常数)。
15．（2022·全国·模拟预测）硅元素是现代信息技术中最重要的元素之一，回答下列问题。
(1)若将基态硅原子最高能级的电子排布图表示为，则它违背了___________这一电子排布规律，X、Y与硅位于同周期，若X、Y的第一电离能(相对大小)中间只有Si，则X、Y分别是___________。
(2)以SiO2为基本原料制备粗硅的原理为，与CO互为等电子体的分子和离子分别为____________，使SiO2固体、CO液化需要克服的作用力分别是___________、___________。若Si-O键的键键能为a，则使1mol SiO2全部变成Si、O原子至少需要提供的能量是___________kJ。SiO2、石墨两物质中，硅、碳原子杂化类型分别为___________。
(3)制备高纯度硅的过程中会有一系列中间产物如SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4等物质生成。上述中间产物中属中正四面体构型的是___________，沸点SiHCl3___________SiCl4(填“＞”或“＜”)。
(4)晶体硅的晶胞如下，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。则图中原子①的原子坐标是___________，晶体中硅原子的空间利用率为___________(用含π的式子表示)。
参考答案：
1．(1)15
(2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
(3)高
(4) X射线衍射实验 正四面体形 O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱
(5) sp2、sp3 22
(6)
【解析】
(1)
基态Cu原子核外有29个电子，根据构造原理可知，基态Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Cu原子核外有几个轨道，其核外电子就有几个空间运动状态，则基态Cu的空间运动状态有1+1+3+1+3+5+1=15种，故答案为：15；
(2)
铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，因此铜的第二电离能较大，故答案为：铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子；
(3)
Cu2O和Cu2S都是离子晶体，其中氧离子的半径小，则Cu2O的晶格能大，熔点高，因此Cu2O的熔点比Cu2S的高，故答案为：高；
(4)
要确定是晶体还是非晶体，最科学的方法是对它进行X射线衍射实验；其阴离子为，中心S原子形成4个σ键，没有孤电子对，其价层电子对数为4，故其空间构型是正四面体形；O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱，因此加热该物质时，首先失去的是H2O分子，故答案为：X射线衍射实验；正四面体形；O的电负性比N的强，对孤电子对的吸引力更强，H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的配位键弱；
(5)
该有机铜试剂中，双键碳为sp2杂化，饱和碳为sp3杂化；单键为σ键，双键中含有一个σ键， 1mol此有机铜试剂中含有σ键的物质的量为22mol，故答案为：sp2、sp3；22；
(6)
该晶胞中含有4个Cu+、4个Cl-，立方晶胞的边长为，1mol晶胞中含有，则晶胞的质量为，体积为，则化合物的密度为，故答案为：。
2．(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2) sp2 sp3
(3) F＞O＞B ＞
(4) Be B
(5) 正八面体 x 立方体的体心
【解析】
(1)
钛的原子序数为22，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
(2)
BF3中B的价电子对数为3+(3-31)=3，采取sp2杂化，BF中B的价电子对数为4+(3+1-41)=4，采取sp3杂化。
(3)
KBe2BO3F2的组成元素中，非金属元素有B、O、F，元素非金属性越强，电负性越大，因此电负性由强到弱的顺序为：F＞O＞B；Be的基态原子核外电子排布式为1s22s2，B的基态原子核外电子排布式为1s22s22p1，Be的最外层电子处于全满结构，较稳定，失去一个电子较难，因此基态原子的第一电离能：Be>B。
(4)
从化学式KBe2BO3F2可知，X与Y的原子数相同，而原子半径X＞Y，则X为Be、Y为F，所以Z为B。
(5)
由晶胞结构如图b可知，与Ti4+最近且距离相等的氧离子有6个，可构成正八面体；由晶胞结构如图b可知，Ti4+与最近的间的距离在体对角线上，为体对角线距离的一半，而晶胞边长为xcm，依据勾股定理可得，Ti4+与最近的间的距离为xcm；由化学式CaTiO3可知，与Ti4+个数比为1:1，因此若Ca2+置于立方体的顶点，则Ti4+的位置是立方体的体心。
3．(1)
(2)Cu失去一个电子成为，核外电子排布从变为能量较低的稳定结构，而Zn核外电子排布为，较难失去一个电子，所以Cu的第一电离能较Zn小，第二电离能相对较大
(3)电荷
(4) Fe
(1)
Cu是29号元素，基态Cu价电子排布式为，则基态的价电子排布式为；
(2)
Cu失去一个电子成为，核外电子排布从变为能量较低的稳定结构，而Zn核外电子排布为，较稳定，所以Cu的第一电离能较Zn小，第二电离能相对较大；
(3)
的晶体结构与相似，则其晶胞中S原子呈面心立方堆积，分别位于面心和顶点，晶胞中S原子数目，而S原子与Cu原子数目之比为1∶2，则晶胞中Cu原子数目为，以晶胞顶点的S原子为例，与之距离最近的铜原子位于立方体的体对角线上，每个顶点为8个晶胞共用，所以S原子的配位数为8而Cu原子的配位数为4；影响离子晶体的配位数的因素有几何ld 素和电荷因素等，S原子与Cu原子配位数不同，是因为和所带电荷数不同，从而影响了配位数的不同；
(4)
①同周期元素从左到右电负性依次增强，中各元素电负性从小到大的顺序为Fe
③观察题给晶胞结构图可知，每个晶胞中铜原子的数目为，铁原子的数目为，硫原子的数目为8个，故该晶体密度。
4．(1) 哑铃形(或纺锤形)
(2) 为原子(共价)晶体，另三种为分子晶体，分子间能形成氢键，为极性分子，且相对分子质量大于，的分子间作用力强于的 V形 O>S>Si
(3) N>S>Ni>K
(4) 2∶1
【解析】
(1)
Ni为28号元素，基态Ni原子的价层电子排布式为；基态O原子核外电子占据的最高能级为2p，其电子云轮廓图形状为哑铃形(或纺锤形)。
(2)
①表中氧化物之间沸点差异的原因为：为原子(共价)晶体，另三种为分子晶体，分子间能形成氢键，为极性分子，且相对分子质量大于，的分子间作用力强于；
②中Si的价层电子对数为4，其杂化方式为；中S原子的价层电子对数为3，其立体构型为V形；元素的非金属性越强，电负性越大，故Si、O、S的电负性由大到小的顺序为O>S>Si。
(3)
①中Ni与CO形成4个配位键、每个CO分子中含有1个配位键，故中含有配位键的数目为。
②一般来说，元素非金属性越强，原子半径越小，第一电离能越大，则第一电离能：S>Ni>K，又N的第一电离能大于O、O的第一电离能大于S，由此推知第一电离能：N>S>Ni>K。
(4)
①由晶体结构知，以顶点和3个相邻面心形成正四面体，每个NiO晶胞中形成的正四面体有8个；以体心和棱心为中心均可形成正八面体，按均摊原则，每个晶胞实际占用正八面体的数目为，故形成的正四面体和正八面体的数目之比为2∶1。
②由图知，和半径之和等于晶胞参数的。设晶胞参数为x nm，由题给信息可得，解得，则半径为。
5．(1) 3d10 28 第五周期IIB族 ds Zn Zn和Cd同为金属晶体，Zn2+和Cd2+所带电荷数相同，r(Zn2+)
(3)π
【解析】
(1)
①Zn为30号元素，故基态Zn2+的价电子排布式为3d10，核外有28个电子，运动状态各不相同。
②Zn为第四周期第IIB族，故Cd位于第五周期IIB族，属于ds区元素。因为Zn和Cd同为金属晶体，Zn2+和Cd2+所带电荷数相同，r(Zn2+)
①[Ge4]4-和P4是等电子体，故Ge为SP3杂化，键角为60°；
②GeH4、SiH4、CH4均为分子晶体，相对分子质量越小，分子间作用力越弱，沸点越低，故沸点由高到低为GeH4>SiH4>CH4。由表中数据可知，Ge—Ge键的键能小易断裂，导致长链锗烷难以形成。
(3)
设晶胞的边长为x，晶胞的体对角线的长度=x，根据晶胞中原子的位置关系，体对角线的长度等于8个Ge原子的半径，晶体Ge的半径为r，则8r=x，则x=，则晶胞的体积v=x3=()3，晶胞中8个Ge原子的总体积=8×πr3，已知晶胞的利用率=×100%=×100%=π。
6．(1)1s22s22p63s23p1
(2)C
(3) sp3、sp2 四面体
(4)F＞O＞S
(5)离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成，形成稳定的离子键
(6) 4 (，，) ×10-30
【解析】
(1)
Al为第13号元素，基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1；
(2)
基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p3，基态氮原子的价层电子排布图为，故选C；
(3)
化合物I中碳原子存在单键也存在双键，杂化轨道类型为sp3、sp2杂化；化合物II中可认为(-CH3)代替了NH中的3个H，则阳离子的空间构型为四面体构型；
(4)
化合物III中O、F、S，同周期电负性从左到右逐渐增大，同周期从上到下逐渐减弱，则电负性大小为：F＞O＞S；
(5)
离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成，形成稳定的离子键；
(6)
①以左下角定点铝为例，最近的Al为1号铝，故晶体中与Al距离最近的Al的个数为4；
②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，如图中原子1的坐标为(，，)，原子2的坐标为(，，)，则原子3的坐标为(，，)，1与3同高z坐标相同，2与3x坐标相同。
③己知该晶体属于立方晶系，晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，其中Al的占有数为8×，则晶胞中共有8个AlMn2O4，则晶体的密度为×10-30g·cm-3
7．(1) N Cu+的3d轨道全满达到稳定状态 Cu2O
(2) 八面体形 C
(3) 11 F、N、C
(4) 50% CuInTe2 (，，)
【解析】
(1)
铜元素的原子序数为29，价电子排布式为3d104s1，由构造原理可知，原子的电子所占据的最高能层为N；铜原子失去1个电子形成亚铜离子，亚铜离子的价电子排布式为3d10，3d轨道为稳定的全充满结构，不易失去电子，所以亚铜离子比铜离子稳定；氧化亚铜和硫化亚铜都是离子晶体，氧离子的离子半径小于硫离子，氧化亚铜的晶格能大于硫化亚铜，则氧化亚铜的熔点高于硫化亚铜，故答案为：N；Cu2O；Cu+的3d轨道全满达到稳定状态；
(2)
六水合铜离子中铜离子为中心离子，水分子为配位体，配位数为6，由配位键的数目可知，铜离子的杂化方式可能为sp3d2杂化，配离子的空间构型为八面体形，故答案为：八面体形；C；
(3)
[Cu(en)2NH3](BF4)2中氮原子、碳原子和硼原子的价层电子对数都为4，VSEPR模型都为四面体，则VSEPR模型为四面体的非金属原子共有(2×2+2×2+1+2×2)=11个；非金属元素的非金属性越强，元素的电负性越强，元素非金属性的强弱顺序为F、N、C，则电负性的大小顺序为F、N、C，故答案为：11；F、N、C；
(4)
由晶胞结构可知，铟原子形成的四面体空隙有8个，形成的八面体空隙也有8个，则四面体空隙的占有率为×100%=50%；晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8×+4×+1=4，位于棱上、面心和面上的铟原子个数为6×+4×=4，位于体内的碲原子个数为8，则铜、铟、碲的原子个数为4：4：8=1：1：2，晶体的化学式为CuInTe2；由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标分别为(0，0，0)、(，，)可知，晶胞边长为1，则位于体对角线处、面对角线处的C点原子的分数坐标分别为(，，)；由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为pm、pm可知，C、D间距离d==pm，故答案为：50%；CuInTe2；(，，)；。
8．(1)3d74s2
(2)H＜C＜S＜O
(3)sp2
(4)八面体
(5)30
(6)
【解析】
(1)
Co为27号元素，原子核外有27个电子，价电子为3d74s2；
(2)
据图可知组件A中含有C、H、O、S四种元素，C、O、S的氢化物中H元素均显负价，所以H的电负性最小，同周期自左至右电负性增大，同主族自上而下电负性减弱，所以电负性由小到大的顺序为H＜C＜S＜O；
(3)
物质B中的C原子为苯环中的C原子和碳氧双键中的C，均为sp2杂化；
(4)
据图可知Co原子周围有6个O原子，形成八面体，即Co原子位于相邻O原子构成的八面体空隙中；
(5)
根据A的结构简式可知其带4个单位负电荷，组件B不带电，一个PPC-2中含有6个A、8个B、6个C，所以PPC-2中n=6×(-4)+6×(-1)=-30；
(6)
面心立方堆积中含有4个钌原子，则晶胞的质量为g，晶胞参数为a pm，所以晶胞的体积为a3pm3=a3×10-30cm3，所以密度为g·cm-3。
9．(1) 2s22p3 7 sp3
(2) 1：2 三角锥形
(3)H2O2分子之间形成氢键
(4) 正四面体 (0. 25，0. 25，0.75)
【解析】
(1)
①主族元素的价电子就是最外层电子，N最外层为第二层，排布5个电子，对应排布式为：2s22p3；N原子共有7个电子，每一个电子运动状态都是不同的（即使是同一轨道内自旋方向也是不同的），故核外电子运动状态有7种；
②B原子连了3个H原子和1个N原子，其中N→B为配位键，故B共有4对价层电子对，根据杂化理论知其为sp3杂化；
(2)
等电子体具有相似的化学键结构，故SO2+中S与O之间为三键，1个为σ键，2个为π键，故此处填1：2；SO中心S原子的价层电子对=σ电子对+孤电子对=3+=4，根据价层电子对互斥理论知，SO空间构型为：三角锥形；
(3)
虽然Cl2O2相对分子质量比H2O2大，但H2O2分子间能形成氢键，故沸点比Cl2O2高；
(4)
①该晶胞中含有N原子4个，Ga原子8×+6×=4，故两者之比为1：1，两者配位数相同，由图示可知N原子配位数为4，故Ga配位数也为4，即1个Ga连接4个N，其空间构型类似CH4，为正四面体；
②将晶胞分割成8个小立方体，b点位于小立方体的体心，x、y轴方向等于边长的，z轴等于边长的，故b点坐标为(0. 25，0. 25，0.75)；
③由①问分析知，该晶胞中含4个GaN，故晶胞的质量=，设边长为a cm，则晶胞体积=a3cm3，故晶胞密度=，解得a=，即。
10．(1) D A
(2) 31
(3)BC
(4) 砷化铝
【解析】
(1)
A图为基态铝原子，能量最低；3p能级的能量高于3s能级的能量，故3p能级电子数目越多，其能量越高，故能量最高的为D，故答案为：D；A。
(2)
As为第四周期VA族元素，基态As原子的前3个电子层均已排满，电子排布式为或；基态Ga原子核外有31个电子，每个电子的运动状态都不相同，故其电子有31种运动状态，故答案为：；31。
(3)
A．的2个氧原子均形成2个键，各含有2个孤电子对，其分子为2个V形以一定角度连接起来，不是非极性分子，空间构型也不是直线形，A错误；
B．分子中氧原子形成两个键，采取杂化，B正确；
C．常温常压下，为气态，为液态，这是由于可以形成分子间氢键，故其沸点高于，C正确；
D．分子不稳定是因为分子内共价键较弱，与晶体粒子间的范德华力无关，D错误；
故答案选BC。
(4)
①铝与镓同族，根据元素周期律，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，镓离子的半径比铝离子的半径大，带同样多的电荷，故砷化镓的晶格能比砷化铝的晶格能小，砷化铝的熔点较高，故答案为：砷化铝。
②砷化镓晶胞为立方晶胞，A原子位于坐标系的原点，坐标为，B原子位于体对角线的处，坐标为。每个晶胞中原子的数目为个，每个晶胞中As原子的数目为4个。每摩尔晶胞的质量为，设晶胞边长为，每摩尔晶胞体积为，晶胞的密度为，则。A、B两原子之间的距离为体对角线的，体对角线为立方体边长的倍，则、两原子之间的距离为，故答案为：；。
11．(1) 4d55s1 哑铃形 sp2 sp3 S＜O＜N CO2 ＞ O的电负性强于S，O的价层电子对间的斥力更大，所以H2O中的键角大于H2S的键角
(2) (，，)
【解析】
(1)
①Cr的电子排布式为3d54s1，钼 (Mo)在元素周期表中第5周期，价电子排布与铬相似，则基态Mo原子的价电子排布式为4d55s1。
②基态S原子的价电子排布式为3s23p4，最高能级为3p，电子云轮廓图为哑铃形。硫代乙酰胺(CH3CSNH2)中甲基碳原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，S和C以双键结合，C的价层电子对数为3，为sp2杂化；同周期元素从左到右，元素的第一电离能有增大趋势，但由于N的2p轨道为半充满的稳定结构，其第一电离能大于其后的O，同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，所以第一电离能S＜O＜N。
③等电子体为价电子总数相同、原子总数也相同的微粒。的价电子总数为16，原子总数为3，和CO2互为等电子体。
④O的电负性强于S，O的价层电子对间的斥力更大，所以H2O中的键角大于H2S的键角。
(2)
根据图中原子坐标参数：A(0，0，0)，E(，，0)，从图中可以看出，F位于晶胞的内部，若将晶胞分割为8个完全相同的小正方体，则F在晶胞的右后下方的小正方体的体心，则F的原子坐标参数为(，，)；立方氮化硼晶胞中有8×+6×=4个N，有4个B，N和B原子间的最近距离为acm，是体对角线的，所以晶胞参数为，晶胞密度ρ=g/cm3，则阿伏加德罗常数NA=。
12．(1) 第五周期ⅢB族 3d74s2
(2) 化合物N分子间能形成氢键 sp3 C＜O＜N
(3) 分子 CN- 或C
(4)
【解析】
(1)
39号元素Y在元素周期表中的位置第五周期ⅢB族，Co为27号元素，基态Co原子价电子排布式为3d74s2。故答案为：第五周期ⅢB族；3d74s2；
(2)
①化合物N分子中含有氨基(-NH2)，化合物M的熔沸点低于化合物N，其主要原因是化合物N分子间能形成氢键。故答案为：化合物N分子间能形成氢键；
②化合物N中饱和C原子的杂化方式为sp3，苯环上的碳原子为sp2，化合物N中除苯环外其他C原子的杂化类型为sp3，由于氮原子的2p轨道上的电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，元素C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N。故答案为：sp3；C＜O＜N；
(3)
Ni(CO)4常用于制备纯镍，溶于乙醇、CCl4、苯等有机溶剂，具有分子晶体的特点，为分子晶体，与配体CO互为等电子体的阴离子CN- 或C。(任意写一种)。故答案为：分子；CN- 或C；
(4)
①晶胞中Mg位于8个顶点，个数=×8=1，C位于体心，个数=1，Ni位于6个面心，个数=6×=3，该新型超导材料的化学式为。故答案为：；
②若晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数的值为NA，根据M=VρNA，213=ρ×(a×10-7)3NA，则该晶体的密度为，故答案为：。
13．(1) 3：1 ab
(2) 随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大 基态N原子的2p能级半充满
(3) sp2 bcd
(4)
【解析】
(1)
已知Ni是28号元素，其基态原子的价层电子排布式为：3d84s2，故基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数目比为6:2=3:1，节日里燃放的焰火和LED灯光是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，金属导电是由于金属电子在通电后作定向移动，与电子跃迁无关，故答案为：3:1；ab；
(2)
随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大，导致第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)递增而呈增大趋势，导致I1在a点出现齿峰的原因是基态N原子的2p能级半充满，具有稳定的结构，很难失去电子，故答案为：随原子序数增大，核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子吸引力增大；基态N原子的2p能级半充满；
(3)
由图2所示结构可知，该结构中N原子周围均形成了1个N-O单键，1个C=N双键和1个N→Ni的配位键，故N原子周围的价层电子对数为3，则其杂化轨道类型为sp2，N原子与其它原子之间存在的作用力有N-O、N=C中σ键，N=C中的π键和N→Ni的配位键，不存在氢键，故答案为：sp2；bcd；
(4)
由图3所示晶胞可知，一个晶胞中含有Mg2+的个数为：=4个，含有O2-的个数为：=4个，即一个晶胞的质量为：，一个晶胞的体积为：V=(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3，故MgO晶体的密度为：g/cm3，故答案为：。
14．(1) 激发态
(2) 7：2 N>O>C>H
(3) 11NA 6 较大 H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大
(4) TiO2+ CCl4 或
(5) 12 或
【解析】
(1)
Ti元素的原子序数是22，所以其核外电子排布为[Ar]3d4s2，所以其价电子排布图为，钙原子的基态原子核外电子排布为1s22s2p63s23p64s2，可以判断其有10种空间运动状态，而题目告诉的钙原子有11种空间运动状态，所以可判断此钙原子为激发态。
(2)
化合物甲中采取sp2杂化的碳原子有苯环上的6个C原子及形成羰基的1个C原子，因此甲分子中采用sp2杂化的碳原子数为7个，另外两个碳原子采取sp3杂化，故采取sp2和sp3杂化的碳原子个数比为7：2；化合物乙组成元素有C、N、O、H，这三种元素的非金属性:N>O>C>H，元素的非金属性越强，其电负性就越大，故这三种元素的电负性由大到小的顺序为:N>O>C>H。
(3)
①1个H2NCH2CH2NH2分子中有11根共价键，lmolH2NCH2CH2NH2中含有的o键数目为11NA；故答案为：11NA。
②[TiCl4(CH4NH2)2]的配位数为6，根据[TiCl4(CH4NH2)2]的配位数得出[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]中T的配位数是6；故答案为：6。
③配合物[TiCl4(H2NCH2CH2NH2)]与游离的H2NCH2CH2NH2分子相比，H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大；故答案为：较大；H2NCH2CH2NH2通过配位键与Ti结合后，原来的孤电子对变为成键电子对，对N-H成键电子对的排斥力减小，N-H键之间的键角增大。
(4)
硫酸氧钛(TiOSO4)晶体中阳离子为TiO2+；等电子体为原子个数相等，价电子数相同，故与SO互为等电子体的微粒为CCl4和或。
(5)
①根据晶胞结构结构图可知，Ca2+位于晶胞体心，O2-位于晶胞各个面的面心，Ti4+位于晶胞的8个顶点上，与Ti4+距离最近且相等的O2-有12个。在一个晶胞中，含有T4的个数8×=1，Ca2+个数为1，O2-的个数为6×=3，即一个晶胞中含有1个CaTiO3，
最近的Ti4+和O2-之间的距离为apm，则晶胞的边长为pm，则晶胞的密度为或。
15．(1) 洪特规则 Mg、S(或S、Mg)
(2) N2、 共价键 范德华力 4a sp3、sp2
(3) SiCl4 ＜
(4)
【解析】
(1)
根据洪特规则，同一能级上的电子优先以自旋方式相同状态进入不同轨道，因此硅的排布违背了洪特规则，X、Y与硅位于同周期，若X、Y的第一电离能(相对大小)中间只有Si，说明X、Y的第一电离能相对大小仅比Si大或小，根据第一电离能的增长趋势，仅比Si的第一电离能大或小的是Mg和S元素，故X、Y分别为Mg和S。故答案为：洪特规则；Mg、S(或S、Mg)；
(2)
以SiO2为基本原料制备粗硅的原理为，与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2、，SiO2是原子晶体、CO是分子晶体，使SiO2固体、CO液化需要克服的作用力分别是共价键、范德华力。若Si-O键的键键能为a，SiO2中，每个硅原子均形成了4个Si—O键，故1molSiO2全部变成Si、O原子需要断裂4molSi—O键，则使1mol SiO2全部变成Si、O原子至少需要提供的能量是4akJ。SiO2中硅原子形成了4个σ键且无孤电子对，故为sp3杂化，石墨晶体中，每个碳原子形成了3个σ键且无孤电子对，碳为sp2杂化。故答案为：N2、；共价键；范德华力；4a；sp3、sp2；
(3)
SiH3Cl、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl44四种物质中，硅原子均为sp3杂化，其中SiCl4因键长相等而为正四面体构型。SiHCl3、SiCl44均是分子晶体，均为四面体构型，相对分子质量较高的SiCl4范德华力较高，沸点较高，沸点SiHCl3＜SiCl4。故答案为：SiCl4；＜；
(4)
由图中信息知，①号硅原子坐标为。设碳原子的半径为rcm，晶胞参数为xcm，则体对角线长为8rcm，体对角线长为，则，一个晶胞中含有个，8个碳原子的总体积为，晶胞总体积为，故原子的空间利用率。故答案为：；。
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