高考化学一轮复习专题测试十物质结构与性质（含解析）

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专题测试(十)　物质结构与性质
1．短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，c和d位于同主族且原子序数相差8；基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等，c原子s能级电子总数与p能级电子数相等，基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道。
(1)在a、b、c中，第一电离能由大到小排序为________(用元素符号表示)；基态e原子的价层电子排布式为________。
(2)配合物e(ac)4在常温下呈液态，易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。固态e(ac)4的晶体类型是________。已知(dab)2分子中含非极性键，分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构，1 mol(dab)2分子含σ键的数目为________。
(3)写出一种与dab－互为等电子体的分子________(填化学式)。ac的中心原子杂化类型为________；dc的空间构型为________。

(4)ec晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a pm，列式计算该晶胞的密度为________g·cm－3(不必计算出结果，阿伏加德罗常数的值为NA)，晶胞中e粒子的配位数为________。
(5)人工合成的ec晶胞存在缺陷，即阳离子有＋3、＋2价两种。某人工合成的晶体样品组成为e0.96c，则该晶体中＋3价、＋2价两种离子的个数之比为________。
答案　(1)N＞O＞C　3d84s2
(2)分子晶体　5×6.02×1023
(3)CO2(或N2O)　sp2　三角锥形
(4)　6
(5)1∶11
解析　短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等，a为C元素；c原子s能级电子总数与p能级电子数相等，c为O元素；则b为N元素；c和d位于同主族且原子序数相差8；则d为S元素；基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道，价电子排布为3d84s2，为Ni元素。
(1)N原子的2p轨道为半充满状态，较为稳定，第一电离能由大到小排序为N＞O＞C，基态e原子的价层电子排布式为3d84s2。
(2)配合物Ni(CO)4在常温下呈液态，易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂，固态时构成分子晶体。已知(SCN)2分子中含非极性键，分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构，(SCN)2的结构为N≡C—S—S—C≡N，1 mol (SCN)2分子含σ键的数目为5×6.02×1023。
(3)与SCN－互为等电子体的分子有CO2(或N2O)，CO中C的价层电子对数＝3＋(4＋2－2×3)＝3，杂化类型为sp2，SO中S的价层电子对数＝3＋(6＋2－2×3)＝4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形。
(4)晶胞中O2－离子数目为1＋12×＝4，Ni2＋数目为8×＋6×＝4，故晶胞质量为4× g，晶胞体积为(a×10－10cm)3，故晶胞密度为 g·cm－3＝ g·cm－3，以顶点Ni2＋离子研究，与之最近的O2－离子位于棱中间且关于Ni2＋离子对称，故Ni2＋的配位数为6。
(5)设1 mol Ni0.96O中含Ni3＋x mol，Ni2＋为(0.96－x) mol，晶体呈电中性，可知3x＋2×(0.96－x)＝2×1，解得x＝0.08 mol，故Ni2＋为(0.96－x) mol＝0.88 mol，Ni3＋、Ni2＋的数目之比＝0.08∶0.88＝1∶11。
2．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是______________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__________；酸根呈三角锥结构的酸是________________(填化学式)。
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是_________________________________________________。

答案　(1)N　
(2)sp3　H2O2、N2H4
(3)HNO2、HNO3　H2SO3
(4)＋1
(5)SO　共价键和配位键　H2O　H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
解析　根据题意知，周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其电子层数相同，则a为氢元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧元素；d与c同主族，则d为硫元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e为铜元素。
(1)根据上述分析，b、c、d分别为N、O、S，同周期由左向右第一电离能呈递增趋势，但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定；同主族由上到下第一电离能逐渐减小，氮原子2p轨道为半充满状态，较稳定，则N、O、S中第一电离能最大的是N。
(2)a为氢元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为氨分子，中心原子的杂化方式为sp3；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。
(4)根据O和Cu形成的离子化合物的晶胞结构判断，该化合物的化学式为Cu2O，e离子的电荷为＋1。
(5)根据题给信息知，这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，为硫酸根离子；阳离子呈轴向狭长的八面体结构，结合图2知，该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4。
3．现有某第四周期过渡金属元素A，其基态原子排布中有四个未成对电子，由此元素可构成固体X。
(1)区分固体X为晶体或非晶体的方法为________。若此固体结构如图甲、乙所示，则按甲虚线方向切乙得到的A～D图中正确的是________。

(2)写出A的基态原子的电子排布式：____________，A2＋的价层电子排布图是______________________。
(3)A可与CO反应生成A(CO)5，常压下熔点为－20.3 ℃，沸点为103.6 ℃，试推测，该晶体类型是________________。

(4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物，B、C的外围电子排布分别为3d104s1、3s23p4，其晶胞如图所示，则其化学式为____________。该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据如图中所示的数据列式计算该晶体的密度d＝____________g·cm－3(小数点后保留两位数字)。
答案　(1)X射线衍射　A　(2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)　　(3)分子晶体
(4)CuFeS2　4.32
解析　(1)根据题干信息可知元素A为Fe。甲中Fe位于顶点和体心，乙由8个甲组成，按甲虚线方向切乙形成的截面是长方形，则排除B、D，由于甲的体心含有1个Fe原子，则A图符合题意。
(4)根据B、C的外围电子排布分别为3d104s1、3s23p4可判断B为Cu、C为S。该晶胞中，Fe原子有6个位于面上、4个位于棱上，个数为4×＋6×＝4，Cu原子有4个位于面上、1个位于体内、8个位于顶点，个数为8×＋4×＋1＝4，S原子数为8。晶体中N(Cu)∶N(Fe)∶N(S)＝4∶4∶8＝1∶1∶2，故该晶体的化学式为CuFeS2。晶胞质量＝，晶胞体积＝(524×10－10 cm)2×1030×10－10 cm，故该晶体的密度d＝≈4.32 g·cm－3。
4. 已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期p区的元素且最外层只有2对成对电子，F是29号元素。
(1)B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(2)BD中心原子杂化轨道的类型为________杂化；CA的空间构型为________。
(3)基态E原子的价电子排布图：______________。
(4)1 mol BC－中含有π键的数目为________。
(5)比较D、E元素最简单氢化物的沸点高低：__________________(用化学式表示)。

(6)C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，顶点为C原子。则该化合物的化学式是________________，C原子的配位数是________。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体的密度为________g/cm3(用含a、NA的符号表示)。
答案　(1)N＞O＞C　(2)sp2 　正四面体　
(3)　(4)2NA　(5)H2O＞H2Se 　
(6)Cu3N　6　
解析　根据题给信息， A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素，则A为H，B为碳，D为氧，则C为氮元素，E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，则E为Se，F元素的原子序数为29，F为铜。则
(1)同周期自左向右第一电离能逐渐减小，但N元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于氧元素，则B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。
(2)CO中心原子碳原子的价层电子对数＝3＋＝3，因此其杂化轨道的类型为sp2杂化；NH的空间构型为正四面体。
(3)Se的原子序数是34，则根据核外电子排布规律可知基态Se原子的价电子排布图为。
(4)CN－中C、N间为C≡N,1 mol CN－中含有π键的数目为2NA。
(5)水分子间存在氢键，则氢化物沸点为H2O＞H2Se。
(6)根据晶胞的结构可知黑球是Cu，其个数是12×＝3，白球是N，其个数为8×＝1，所以化合物的化学式Cu3N；顶点的N3－(1/8)对应的三条棱上有3个Cu＋(1/4)，故N3－∶Cu＋＝1/8∶3/4＝1∶6，其配位数是6。晶胞的体积是V＝(2a)3 cm3，质量为206/NA g，故密度为 g/cm3。
5．W、X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；W是形成有机物种类最多的元素；R2＋的3d轨道中有9个电子。请回答：
(1)Y基态原子的电子排布式是________；Y和W形成的三原子分子是________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)X与氢元素形成的化合物XH3的中心原子杂化轨道类型为________杂化，XY 的立体构型是________。
(3)Z所在周期中第一电离能最大的主族元素Q名称为________。比较沸点高低：XY2 ________ZY。
(4)Z与某元素形成的化合物的晶胞如左下图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。

(5)R晶胞结构如右上图所示，R晶体中每个R原子周围距离最近的R原子数目为________。
答案　(1)1s22s22p4　非极性
(2)sp3　V形
(3)氯　<(或者填“小于”“低于”)
(4)2∶1
(5)12
解析　分子式为XY2的红棕色气体为NO2，则X为N元素，Y为O元素，M层与K层电子数相等的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2，则Z为Mg元素，＋2价离子的3d轨道上有9个电子的原子的外围电子排布为3d104s1，则R为Cu元素，W是形成有机物种类最多的元素，则W为C元素。
(1)根据上述推断，Y为O元素，O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4；Y和W分别为O、C，O、C形成的三原子分子是CO2，CO2的结构式为﹦﹦，该分子正负电荷重心重叠，是非极性分子。
(2) X为N元素，N元素与氢元素形成化合物NH3，根据价层电子对互斥理论可知，在NH3分子中，价层电子对数为3＋(5－1×3)÷2＝4，所以中心原子杂化轨道类型为sp3杂化；XY为NO，中心原子氮原子价层电子对数为＝3，杂化轨道类型为sp2杂化，其中一个杂化轨道中容纳有1对孤对电子，所以NO的立体构型是V形。
(3)根据上述推断，Z为Mg元素，位于第三周期，同周期元素，从左到右第一电离能逐渐增大，所以Mg所在周期中第一电离能最大的主族元素Q名称为氯；XY2为NO2，ZY为MgO，常温常压下，NO2是气体，而MgO是固体，所以沸点高低：NO2＜MgO。
(4)由晶胞结构可看出，阳离子位于顶点和体心，阳离子个数＝1/8×8＋1＝2个，阴离子位于面上和体内，阴离子个数＝1/2×4＋2＝4个，阴离子与阳离子个数比为2∶1。
(5)根据晶胞结构可知，处于顶点上的粒子，离它最近的粒子位于面心上，则R晶体中每个R原子周围距离最近的R原子数目为3×8÷2＝12。
6．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子的未成对电子数在同周期元素中最多，W形成的单质是空气的主要成分之一， R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：
(1)Q＋核外电子排布式为____________________________________________。
(2)化合物YX4中Y的杂化方式为________________，ZW离子的立体构型是________。
(3)Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是________(填化学式)，原因是______________________________________________________________。
(4)Q元素可形成一种化合物[Q(NH3)4]SO4，该物质中所含化学键有________________。

(5)Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞中Y原子数为________，Y原子的配位数为________，若晶胞的边长为a pm，晶体的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数的数值为________________________(用含a和ρ的代数式表示)。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d10
(2)sp3　平面三角形
(3)SiO2　SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体
(4)配位键，极性共价键，离子键
(5)8　4　
解析　X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大，X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s22s22p2，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns2np3，原子序数小于Si，故Z为N元素；W形成的单质是空气的主要成分之一，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则Q为Cu元素。
(1)Cu＋核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10。
(2)化合物CH4中C采取sp3杂化，NO中N原子孤电子对数为×(5＋1－3×2)＝0、价层电子对数为3＋0＝3，故其立体构型是平面三角形。
(5)该晶体一个晶胞中Y原子数为：4＋8×＋6×＝8；每个Y与周围的4个Y原子相邻，故Y原子的配位数为4；若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为(a×10－10)3 cm3，晶体的密度为ρ g/cm3，则晶胞质量为(a×10－10)3 cm3×ρ g/cm3＝ρa3×10－30 g，则8× g＝ρa3×10－30 g，故NA＝。
7．硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
(1)基态硒原子的价层电子排布图为______________。
(2)锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________(用元素符号表示)。
(3)SeO的中心原子杂化类型是________；SeO的立体构型是________；与SeO互为等电子体的分子有________(写一种物质的化学式即可)。
(4)H2Se属于________分子(填“极性”或“非极性”)；比较H2O、H2Se的沸点高低：H2O________H2Se(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因是_____________。单质硒的熔点为217 ℃ ，它属于________晶体。

(5)硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示，该晶胞中硒原子的配位数为________；若该晶胞密度为ρ g·cm－3，硒化锌的摩尔质量为M g·mol－1。NA代表阿伏加德罗常数，则晶胞参数a为________pm。
答案　(1)
(2)As＞Se＞Ge
(3)sp3　三角锥形　CCl4(或SiF4)
(4)极性　＞　水分子之间有氢键　分子
(5)4　×1010
解析　(1)硒为34号元素，有6个价电子，所以硒的价层电子排布式为4s24p4，价层电子排布图为。
(2)同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是：As＞Se＞Ge。
(3)SeO的中心原子的价层电子对数为3＋×(6＋2－2×3)＝4，所以Se杂化方式为sp3杂化，SeO的中心原子Se的孤电子对数为×(6＋2－2×3)＝1，所以SeO的立体构型是三角锥形，等电子体是指价电子总数和原子总数都相等的微粒，与SeO互为等电子体的分子有CCl4(或SiF4)。
(4)H2Se分子中有孤电子对，所以H2Se属于极性分子；水分子间存在氢键，所以水的沸点高于H2Se的沸点；单质硒的熔点为217 ℃，比较低，属于分子晶体。
(5)根据硒化锌晶胞结构图可知，每个锌原子周围有4个硒原子，每个硒原子周围也有4个锌原子，所以硒原子的配位数为4，该晶胞中含有硒原子数为8×＋6×＝4，含有锌原子数为4，根据ρ＝＝，所以V＝，则晶胞的边长为 cm＝×1010 pm。
8．钛呈银白色，因它坚硬、强度大、耐热、密度小，被称为高技术金属。目前生产钛采用氯化法，即将金红石或钛铁矿与焦炭混合，通入氯气并加热制得TiCl4：
2FeTiO3＋7Cl2＋6C2TiCl4＋2FeCl3＋6CO；　
TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO
将TiCl4蒸馏并提纯，在氩气保护下与镁共热得到钛：TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2
MgCl2和过量Mg用稀盐酸溶解后得海绵状钛，再在真空熔化铸成钛锭。请回答下列问题：
(1)基态钛原子的价电子排布式为__________________________________。
(2)与CO互为等电子体的离子为__________________(填化学式)。
(3)在CH2Cl2、C6H6、CO2、C2H4中，碳原子采取sp杂化的分子有________。
(4)TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟。则TiCl4属于________晶体(填“原子”“分子”或“离子”)。
(5)与钛同周期的另一种元素钴(Co)可形成分子式均为Co(NH3)5BrSO4的两种配合物，其中一种化学式为[Co(NH3)5Br]SO4，往其溶液中加BaCl2溶液时，现象是________；往另一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为______________。
(6)在自然界中TiO2有金红石、板钛矿、锐钛矿三种晶型，其中金红石的晶胞如下图所示，则其中Ti4＋的配位数为________________。

答案　(1)3d24s2　(2)CN－(或NO＋、C)　(3)CO2
(4)分子　(5)产生白色沉淀　[Co (NH3)5SO4]Br　(6)6
解析　(1)钛为22号元素，基态电子排布式为：[Ar]3d24s2，则基态钛原子的价电子排布式为3d24s2。
(2)CO为双原子分子，价电子总数为10，则CO的等电子体为离子的是：CN－(或NO＋、C)。
(3)在CH2Cl2、C6H6、CO2、C2H4中，碳原子均无孤对电子，σ键数分别为4、3、2、3，所以碳原子的杂化方式分别为sp3、sp2、sp、sp2杂化。
(4)因TiCl4在常温下是无色液体，说明熔点低，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟，说明钛离子为弱碱阳离子，由此可判断 TiCl4是由共价键结合的分子，晶体类型属于分子晶体。
(5)由[Co(NH3)5Br]SO4可知，硫酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合成白色沉淀，加入BaCl2溶液时，无明显现象，说明硫酸根离子在内界，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，说明溴离子在外界，因此另一配合物的化学式为[Co(NH3)5SO4]Br。
(6)观察晶胞结构，可知每个钛周围距离最近的氧原子有6个，即钛的配位数为6。
9．空气质量高低直接影响着人类的生产和生活，它越来越受到人们的关注。被污染的空气中杂质的成分有多种，其中计入《空气质量日报》空气污染指数的项目有SO2、CO、NO2、O3和可吸入颗粒物等。请回答下列问题：
(1)S、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)血红蛋白中含有Fe2＋，CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人中毒。
①写出亚铁离子的基态电子排布式：________。
②CO有多种等电子体，其中常见的一种为________。

(3)SO2是一种大气污染物，为减轻SO2污染，火力发电厂生产中常在燃煤中加入CaO以“固硫”。 CaO晶胞如右图所示，其中Ca2＋的配位数为________，CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为CaO：3401 kJ/mol、NaCl：786 kJ/mol。CaO晶体的熔点________NaCl晶体的熔点(填“高于”“等于”或“低于”)。
(4)随着人们生活质量的提高，不仅室外的环境安全为人们所重视，室内的环境安全和食品安全也越来越为人们所关注。甲醛是室内主要空气污染物之一(其沸点是－19.5 ℃)，甲醇是“假酒”中的主要有害物质(其沸点是64.65 ℃)，甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是：________________________________________。
答案　(1)N＞O＞S　(2)①[Ar]3d6　②N2　(3)6　高于　　(4)甲醇分子间存在氢键，而甲醛没有
解析　(1)同一周期中，第ⅤA族元素原子的p轨道由于具有半充满状态，故不易失去电子，即第一电离能比同周期相邻元素要大。同主族元素，从上至下，半径递增，原子核对外层电子的吸引能力减弱，即第一电离能递减，所以S、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S。
(2)①铁为26号元素，原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2＋排布式为[Ar]3d6。
(3)Ca2＋配位数即是指周围最近的阴离子数，从晶胞图不难发现，白球的周围存在上、下、左、右、前和后六种黑球，即配位数是6。晶格能越大，即表示离子间的作用力越强，则熔、沸点也越高，所以氧化钙的熔点高于氯化钠。
10．氧族元素是指位于元素周期表第16列的元素，包括氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)五种元素。
请回答下列问题：
(1)与氧同周期的相邻元素中，第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)臭鼬排放的臭气主要成分为3­MBT(3­甲基­2­丁烯硫醇，结构如下图)。

1 mol 3­MBT中含有σ键数目为__________(NA为阿伏加德罗常数的值)。沸点：3­MBT__________(CH3)2C===CHCH2OH(填“高于”或“低于”)，主要原因是_______________________________________________________________。
(3)S有＋4和＋6两种价态的氧化物。
①下列关于气态SO3和SO2的说法中正确的是______(填选项字母)。
A．中心原子的价层电子对数目相等
B．都是极性分子
C．中心原子的孤对电子数目相等
D．都含有极性键
②SO3分子的空间构型为________，与其互为等电子体的阴离子为________(举一例)。将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。

(4)元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，X为________(填元素符号)，X的基态原子的电子排布式为________。
(5)单质钋是由________键形成的晶体；若已知钋的摩尔质量为M g/mol，原子半径为r pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则钋晶体的密度的表达式为________ g/cm3。
答案　(1)F>N>O
(2)15NA　低于　(CH3)2C===CHCH2OH分子间能形成氢键
(3)①AD　②平面三角形　NO或CO　sp3
(4)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
(5)金属　1030M/(8r3NA)
解析　(3)①A项中心原子的价层电子对数目相等，均是3对，A正确；B项SO2是极性分子，三氧化硫是平面三角形，结构对称，为非极性分子，B错误；C项中心原子的孤对电子数目不相等，SO2含有一对，SO3不存在，C错误；D项都含有极性键，D正确，答案选A、D。
②SO3分子的空间构型为平面三角形，价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，则与其互为等电子体的阴离子为NO或CO。固态SO3中S原子形成4个共价键，则其杂化轨道类型是sp3。
(4)元素X与硒同周期，X元素原子核外未成对电子数最多，X为24号元素Cr，Cr的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
(5)单质钋是由金属键形成的晶体，属于简单立方堆积，一个晶胞中含有1个原子。如果原子半径为r pm，则晶胞的边长是2r pm，则钋晶体的密度的表达式为 g/cm3＝ g/cm3。
11．微量元素硼和镁对植物的叶的生长和人体骨骼的健康有着十分重要的作用。
(1)写出基态B原子的轨道表达式：______________。
(2)三价B易形成配离子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的结构式为______________(标出配位键)，其中心原子的杂化方式为________，写出[BH4]－的两种等电子体：________。
(3)图甲表示多硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为________(以n表示硼原子的个数)。

(4)硼酸晶体是片层结构，图乙表示的是其中一层的结构。层间存在的作用力有________；硼酸晶体在冷水中溶解度很小，但在热水中较大，原因是__________________________________________________________。
(5)三氯化硼的熔点比氯化镁的熔点低，原因是______________。
(6)镁属六方最密堆积(图丙)，其晶胞结构如图丁所示，若镁原子半径为a pm，则镁晶体的密度为______________(用含a的代数式表示)g/cm3。

答案　(1)
(2) 　sp3　CH4、NH(其他合理答案也可)
(3)(BO2)
(4)氢键、范德华力　晶体中硼酸分子间以氢键缔合在一起，难以溶解；加热时，晶体中部分氢键被破坏，溶解度增大
(5)三氯化硼为分子晶体，而氯化镁为离子晶体，范德华力比离子键弱
(6)
解析　(1)B的原子序数是5，基态B原子核外电子排布式为1s22s2 2p1，所以轨道表达式为。
(2)B为缺电子原子，有空轨道，因此三价B易形成配离子，在[B(OH)4]－中氧原子提供孤对电子，则[B(OH)4]－的结构式为。B的价层电子对数是4，则其中心原子的杂化方式为sp3。原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，书写等电子体可采用同周期左右代换，同主族上下替换的方法，则[BH4]－的两种等电子体可以是CH4、NH。
(3)从图甲可看出，每个单元都有一个B，有一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别为2个单元共用，所以原子个数为B∶O＝1∶＝1∶2，结合B为＋3价，可得化学式为(BO2)。
(4)观察图乙，层状结构中化学键有氧氢键、氧硼键，氧原子能与周围其他单元结构中氧氢键的氢元素形成氢键，而分子晶体内一定存在分子间作用力，因此层间存在的作用力有氢键、范德华力。
(6)镁属六方最密堆积，观察晶胞结构可知，每个晶胞涉及9个原子，分3层，平行六面体的每个顶角有一个，晶胞内部还有一个。所以每个晶胞内镁原子个数为4×＋4×＋1＝2，观察图丁，可知该晶胞的高为虚线形成的正四面体高的两倍，若镁原子半径为a pm，则正四面体的棱长为2a pm，则其高为a pm，则晶胞的高为a pm，平行六面体的底是平行四边形，底面积是2a×2asin60° pm2＝2a2 pm2，则晶胞体积是8a3×10－30 cm3，则镁晶体的密度为
g/cm3＝ g/cm3。
12．砷的一些化合物常用作半导体、除草剂、杀鼠药等。回答下列问题：
(1)基态As原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)镓氮砷合金材料的太阳能电池效率达40%。Ga、N、As电负性由大至小的顺序是______________。
(3)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为____，1 mol As4O6含有σ键的物质的量为________mol 。
(4)As与N是同主族元素，AsH3的沸点(－62.5 ℃)比NH3 的沸点(－33.5 ℃)低，原因是________________________________________________________。
(5)H3AsO4 和H3AsO3是砷的两种含氧酸，根据结构与性质的关系，H3AsO4的酸性比H3AsO3强的原因是______________________________________。
(6)LiZnAs基稀磁半导体的晶胞如图所示，

已知LiZnAs 单晶中，a＝594 pm ，NA表示阿伏加德罗常数的数值，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。
答案　(1)3d104s24p3　3
(2)N＞As＞Ga
(3)sp3　12
(4)NH3分子间能形成氢键
(5)H3AsO4和H3AsO3可分别表示为(HO)3AsO和(HO)3As，H3AsO3中的As为＋3价，而H3AsO4中的As为＋5价，正电性更高，导致As－O－H中O的电子向As偏移，更易电离出H＋离子
(6)
解析　(1)As的原子序数是33，则根据核外电子排布规律可知基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，有3个未成对电子。
(2)非金属性越强电负性越大，则Ga、N、As电负性由大至小的顺序是N＞As＞Ga。
(3)根据 As4O6的分子结构示意图可知As原子的价层电子对数＝4，所以As的杂化方式为sp3，单键都是σ键，则1 mol As4O6含有σ键的物质的量为12 mol。
(4)由于As的原子半径比N的大，电负性比N的小，AsH3分子间不能形成氢键，而NH3分子间能形成氢键，所以AsH3的沸点(－62.5 ℃)比NH3 的沸点(－33.5 ℃)低。
(6)该晶胞中Li原子的个数＝12×＋1＝4，所以根据化学式可知该晶胞的密度＝＝ g·cm－3。
13．重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种重要的氧化剂，可以检验司机是否酒后驾驶。
2Cr2O＋3C2H5OH＋16H＋＋13H2O===4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH
(1)铬原子核外有________个未成对电子。1 mol [Cr(H2O)6]3＋中含有σ键的数目是________。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________。
(3)CH3CH2OH与H2O可以任意比互溶，是因为
________________________________________________________________。
(4)C、O位于周期表中第二周期，请比较两者第一电离能大小：C________O(填“＞”或“＜”)。

(5)Cr和Ca可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞如图所示。该晶体的化学式为________。
答案　(1)6　18×6.02×1023 　
(2)sp2、sp3
(3)CH3CH2OH与H2O都是极性分子、CH3CH2OH与H2O之间可以形成氢键
(4)＜　
(5)CaCrO3
解析　(1)Cr位于第四周期ⅥB族，价电子排布式为：3d54s1，因此核外有6个未成对电子，两个成键原子只能形成1个σ键，1个水分子内有2个σ键，6个水分子有12个σ键，1个Cr和1个水分子形成1个配位键，即一个σ键，和6个水分子形成6个配位键， 即6个σ键，共有18个σ键，因此1 mol该离子中含有18×6.02×1023个σ键。
(2)杂化轨道数等于价层电子对数，甲基上的碳原子价层电子对数为4，因此甲基上的碳原子的杂化类型为sp3，羰基上的碳原子价层电子对数为3，则杂化类型为sp2。
(5)根据晶胞的均摊法，Ca位于顶点，个数为8×1/8＝1，O位于面心，个数为6×1/2＝3，Cr位于体心，全部属于晶胞，因此化学式为CaCrO3。