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2018年高考化学二轮复习押题练：专题16 物质结构与性质（2）
2018年高考化学二轮复习押题练：专题16 物质结构与性质（2）
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【】1．原子结构与元素的性质
(1)了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态；(2)了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质；(3)了解原子核外电子在一定条件下会发4)了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。
2．化学键与物质的性质
(1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；(2)了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(3)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系；(4)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质；了解金属晶体常见的堆积方式；(5)了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)；(6)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。
3．分子间作用力与物质的性质
(1)了解化学键和分子间作用力的区别；(2)了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质；(3)了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别；(4)能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算；(5)了解晶格能的概念及其对离子晶体性质的影响。
【热点突破】
1．电离能和电负性
第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号I，单位kJ·mol－1。
a．同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。
b．同族元素：从上至下元素的第一电离能逐渐减小。
c．同种原子：逐级电离能越来越大(即I1<I2CH3OH>CO2>H2，H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2分子量较大，范德华力较大
【解析】（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。
（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。
（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H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是力较大、沸点较高。
（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。
（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r=a，解得r= nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，Mn2＋构成的是体心立方堆积，体对角线是Mn2＋半径的4倍，面上相邻的两个Mn2＋距离是此晶胞的一半，因此有=0.076nm。
(2016·高考全国甲卷)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·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－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。
解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为且有1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此ICu>INi。(4)①由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。②根据m＝ρV可得，1 mol晶胞的质量为(64×3＋59) g＝a3×d g·cm－3×NA，则a＝ cm＝×107 nm。
答案：(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　
【变式探究】C、H、O、N是构成蛋白质的主要元素。铬在工业上有重要应用，但其化合物对人体有害。请回答下列问题：
(1)铬元素原子基态时的电子排布式为________。
(2)C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序是________，电负性由大到小的顺序是________。
(3)CH2==CHCH==CH2是重要的化工原料，1 mol该化合物中σ键和π键数目之比是________。
(4)C、H、O三种元素形成的最简单化合物的立体构型是________，其中心原子的杂化方式是________。
(5)同碳原子数的醇与烷烃、同碳原子数的多元醇与一元醇相比，前者都比后者的熔、沸点高，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1) Cr的3d轨道处于半充满状态的稳定结构，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(3)单键都是σ键，双键中包括一个σ键和一个π键。所以1个CH2==CHCH==CH2分子中含有9个σ键和2个π键，数目之比是92。(4)C、H、O三种元素形成的最简单化合物是HCHO，其立体构型是平面三角形结构；中心原子是C原子，形成3个σ键，所以是sp2杂化。(5)醇分子中含有羟基，易形成分子间氢键，并且氢键越多，熔、沸点越高，所以同碳原子数的醇与烷烃、同碳原子数的多元醇与一元醇相比，前者都比后者的熔、沸点高。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
(2)N＞O＞C　O＞N＞C　(3)92
(4)平面三角形　sp2
(5)醇分子中含有羟基，易形成分子间氢键，且氢键越多，熔、沸点越高(答出要点即可)
元素周期表第二周期有Li、Be、B、C、N、O、F七种主族元素。请回答下列问题：
(1)如图是第二周期主族元素第一电离能示意图。其中、分别表示________、________(填元素符号)。
(2)BF3、NF3的立体构型分别为________、________。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中的碳原子、氮原子的杂化方式分别为________、________。
(4)氟化氢水溶液中存在的氢键有________种。
(5)请用下表中化学键键能数据分析：硼和硅在自然界无游离态，都以含氧化合物形式存在的原因是____________________________________________________________。
化学键 BO SiO BB SiSi
键能/(kJ·mol－1) 561 452 293 222
解析　(1)第二周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但Be、N反常N，为O，氢键，氢键类型有4种。(5)根据题给的键能数据，B—B键、Si—Si键的键能分别比B—O键、Si—O键的键能小，用键能越小越不稳定来解释。
答案　(1)O　Be
(2)平面三角形　三角锥形
(3)sp3　sp3　(4)4
(5)B—O键的键能大于B—B键的键能，Si—O键的键能也大于Si—Si键的键能，所以B—B键和Si—Si键不稳定，而倾向于形成稳定性更强的B—O键和Si—O键
【热点突破】晶体的结构与性质
1．物质熔沸点的判断
原子晶体中键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反之越低。
离子晶体中阴、阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，反之越低。
金属晶体中金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子间的静电作用越强，熔沸点越高，反之越低。
分子晶体中分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，反之越低(具有氢键的分子晶体的熔沸点反常，较高
(1)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高。
(2)在高级脂肪酸甘油酯中，不饱和程度越大，熔沸点越低。
(3)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物，一般随着分子里碳原子数的增多，熔沸点升高。
(4)链烃及其衍生物的同分异构体随着支链的增多，熔沸点降低。
(5)相同碳原子数的有机物分子中官能团不同时，一般随着相对分子质量的增大，熔沸点升高；官能团相同时，官能团数越多，熔沸点越高。
(6)晶体类型不同时熔沸点的一般规律为：
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，金属晶体有高
例3．【2017新课标1卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（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）。
（2）基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_________，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，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a=0.446nm，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。
K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
【解析】（1）紫色波长400nm～435nm，因此选项A正确；（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能对角线的一半，即为nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，K处于体心，O处于棱心。
(2016·四川，8，13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：
(1)R基态原子的电子排布式是__________________________________________，
X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是
________________________________________________________________________。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________。
(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。
(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是_____________________________________________________________________。
【解析】　首先推断元素，M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，M基态原子L层中子排布式是[Ne]3s1或1s22s22p63s1；S和Cl中，非金属性强的电负性大，故电负性较大的是Cl。(2)由于氧原子电负性大，H2O分子能形成氢键，而H2S不能，故H2O的沸点远远高于H2S。(3)SO3中硫原子的价层电子对数是：3＋(6－3×2)×＝3，没有孤电子对，分子的空间构型是平面三角形。(4)白球个数：8×＋6×＝4，黑球个数：8，由于这种离子化合物的化学式为Na2O，黑球代表的是Na＋。(5)根据题意，在稀硫酸中K2Cr2O7被还原为Cr3＋，则被氧化的化合物是H2O2，H2O2被氧化为O2，反应的化学方程式是3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4。
【答案】　(1)[Ne]3s1(或1s22s22p63s1)　Cl
(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键
(3)平面三角形　(4)Na＋
(5)3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4
元素周期表中第三周期包括Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8种元素。请回答下列问题：
(1)基态磷原子核外有________种运动状态不同的电子。
(2)第三周期8种元素按单质熔点()大小顺序绘制的柱形图(已知柱形“1”代表Ar)如下所示，则其中“2”原子的结构示意图为________，“8”原子的电子排布式为________。
储氢材料的晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为ρ g·cm3，则该晶体的化学式为________，晶胞的体积为________cm3(用ρ、NA表示，其中NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(4)实验证明：KCl、MgO、CaO三种晶体的结构与NaCl晶体的结构相似，已知NaCl、KCl、CaO晶体的晶格能数据如下表：
晶体 NaCl KCl CaO
晶格能/(kJ·mol－1) 786 715 3 401
则KCl、MgO、CaO三种晶体的熔点从高到低的顺序是________________。其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最近且等距离的Mg2＋有________个。
(5)Si、C和O的成键情况如下：
化学键 CO CO SiO SiO
键能/(kJ·mol－1) 360 803 464 640
C和O之间易形成含有双键的CO2分子晶体，而Si和O之间则易形成含有单键的SiO2原子晶体，请结合数据分析其原因：______________________________________________。
解析　(1)P的核外有15个电子，每个电子的运动状态均不同。(2)第三周期元素的单质，除Ar外，有关，可以判断晶格能：MgO＞CaO＞KCl，则熔点：MgO＞CaO＞KCl。
答案　(1)15　(2)　1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
(3)MgH2　　(4)MgO＞CaO＞KCl　12
(5)碳与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(803 kJ·mol－1×2＝1 606 kJ·mol－1)大于形成含单键的原子晶体放出的能量(360 kJ·mol－1×4＝1 440 kJ·mol－1)，故碳与氧之间易形成含双键的CO2分子晶体；硅与氧之间形成含有双键的分子放出的能量(640 kJ·mol－1×2＝1 280 kJ·mol－1464 kJ·mol－1×4＝1 856 kJ·mol－1)，故硅与氧之间易形成含单键的SiO2原子晶体
第四周期元素由于受3d能级电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同。
.第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的。镓(31Ga)的基态原子的电子排布式是________________；31Ga的第一电离能却明显低于30Zn的，原因是__________。
.第四周期过渡元素的明显特征是形成多种多样的配合物。
(1)CO和NH3可以和很多过渡金属形成配合物。CO与N2互为等电子体，CO分子中C原子上有一对孤电子对，C、O原子都符合8电子稳定结构，则CO的结构式可表示为________。NH3分子中N原子的杂化方式为________杂化，NH3分子的立体构型是________。
(2)如图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的化学式为AX3的是________。
(3)图乙为一个铜晶胞，此晶胞立方体的边长为a cm，Cu的相对原子质量为64，金属铜的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数可表示为________mol－1(用含a、ρ的代数式表示)。
解析　.根据构造原理，31Ga的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；球，故黑白＝12；b图中1个黑球6个相邻白球，1个白球周围有2个相邻黑球，故黑白＝13。(3)一个铜晶胞所含有的铜原子数为×8＋×6＝4，由ρ g/cm3＝得：NA＝mol－1。
答案　.1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1　30Zn的4s能级处于全充满状态，较稳定
.(1)C＝O　sp3　三角锥形　(2)b　(3)
2．晶体微粒与M、ρ之间的关系
若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对原子质量)；又1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，a为晶胞边长或微粒间距离)1 mol晶胞的质量为ρa3 NA g，因此有xM＝ρa3 NA。
1．【2017新课标1卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（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）。
（2）基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_________，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，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a=0.446nm，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。
K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱
【解析】（1）紫色波长400nm～435nm，因此选项A正确；（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能对角线的一半，即为nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，K处于体心，O处于棱心。
2．【2017新课标2卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（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）氮原子价层电子对的轨道表达式（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键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数（如苯分子中的大π键可表示为），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______________。
同周期随着核电荷数依次增大，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的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子
（H3O+）O—H…N
（NH4+））N—H…N
【解析】（1）N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是；
（2）根据图(a)，同周期随着核电荷数依次增大，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；氮元素的2p能级达到半满状态，原子相对稳定，不易失去电子；
（3）①根据图(b)，阳离子是NH4＋和H3O＋，NH4＋中性原子N含有4个σ键，孤电子对数为(5－1－；③根据图(b)还有的氢键是：（H3O+）O—H…N
（NH4+）N—H…N；
（4）根据密度的定义有，d=g/cm3，解得y=。
3．【2017新课标3卷】[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）
研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co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）Co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=0.420nm，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。
1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
H2O>CH3OH>CO2>H2，H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2分子量较大，范德华力较大
【解析】（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为
（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。
（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H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。
（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。
（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r=a，解得r= nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，Mn2＋构成的是体心立方堆积，体对角线是Mn2＋半径的4倍，面上相邻的两个Mn2＋距离是此晶胞的一半，因此有=0.076nm。
4．【2017江苏卷】
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 mol 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的晶胞如题21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题21图-2 所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。
[Ar]3d5或 1s22s22p63s23p63d5
H<CAs。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3，其中As原子的4p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能较大，则第一电离能：GaINi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。
解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为且有1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp3，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1,3d能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此ICu>INi。(4)①由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×＝3，含有Ni原子的个数为8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。②根据m＝ρV可得，1 mol晶胞的质量为(64×3＋59) g＝a3×d g·cm－3×NA，则a＝ cm＝×107 nm。
答案：(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　
3．(2016·江苏，21，12分)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：
4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为
___________________________________________ _______________________。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为________mol。
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是_____________________________
__________。
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。
(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，
[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为_________________________________。
【解析】　(1)Zn是30号元素，Zn2＋核外有28个电子，根据原子核外电子排布规律可知基态Zn2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)。(2)甲醛的结构式是，在一个甲醛分子中含有3
C原子提供电子对，Zn2＋的空轨道接受电子对。
【答案】　(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)　(2)3
(3)sp3和sp　(4)NH
．(2016·四川，8，13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：
(1)R基态原子的电子排布式是__________________________________________，
X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是
________________________________________________________________________。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________。
(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。
(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是_____________________________________________________________________。
【解析】　首先推断元素，M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，M基态原子L层中原子电负性大，H2O分子能形成氢键，而H2S不能，故H2O的沸点远远高于H2S。(3)SO3中硫原子的价层电子对数是：3＋(6－3×2)×＝3，没有孤电子对，分子的空间构型是平面三角形。(4)白球个数：8×＋6×＝4，黑球个数：8，由于这种离子化合物的化学式为Na2O，黑球代表的是Na＋。(5)根据题意，在稀硫酸中K2Cr2O7被还原为Cr3＋，则被氧化的化合物是H2O2，H2O2被氧化为O2，反应的化学方程式是3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4。
【答案】　(1)[Ne]3s1(或1s22s22p63s1)　Cl
(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键
(3)平面三角形　(4)Na＋
(5)3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O＋K2SO4
．(2016·课标Ⅰ，37，15分)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是______________________________________________________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因
________________________________________________________________________。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。
(5)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________。
(6)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(，0，)；C为(，，0)。则D原子的坐标参数为________。
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76 pm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。
【解析】　(1)Ge为32号元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，有2个未成对电子。 (6)由题图可知，D与周围四个原子形成正四面体结构，D为中心原子，由A、B、C三点坐标可知，D点坐标为(，，)。晶胞中Ge的个数：8×＋6×＋4＝8，故ρ＝＝g·
cm－3＝×107 g·cm－3。
【答案】　(1)3d104s24p2　2
(2)锗原子半径大，原子间形成的σ单键较长，P-P轨道肩并肩重叠程度很小，难以形成π键
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
(4)O>Ge>Zn
(5)sp3　共价键
(6)①(，，)　②×107
1(2015·福建理综分)科学家正在研究温室气体CH和CO的转化和利用。
(1)CH和CO所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________________________。
(2)下列关于CH和CO的说法正确的是________(填序号)。
固态CO属于分子晶体
分子中含有极性共价键是极性分
c．因为碳氢键键能小于碳氧键所以CH熔点低于CO
d．CH4和CO分子中碳原子的杂化类型分别是sp和sp
(3)在Ni基催化剂作用下和CO反应可获得化工原料CO和H。
基态Ni原子的电子排布式为________该元素位于元素周期表的第________族。
能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)(CO)4中含有________ mol σ键。
(4)一定条件下和CO都能与H形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体其相关参数见下表。CH与H形成的水合物俗称“可燃冰”。
　　　参数
分子　　 分子直径/nm 分子与H的结合能－1
0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是_______________________________。
为开采深海海底的“可燃冰”有科学家提出用CO置换CH的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为根据上述图表从物质结构及性质的角度分析该设想的依据是_____________________________________。
解析　(1)元素的非金属性越强其电负性越大。因为元素的非金属性由强到弱的顺序为：O＞C＞H所以元素的电负性从小到大的顺序为：H＜C＜O；(2)a项固态CO是由CO分子通过分子间作用力结合而成的分子晶体正确；b项分子中含有极性共价键但由于该分子中的共价键排列对称因此该分1s或[Ar]3d；该元素位于元素周期表的第四周期第族。Ni能与CO形成正四面体型的配合物(CO)4，在每1个σ键在每个配位体与中心原子之间也形成1个σ键所以1 mol (CO)4中含有8 mol σ键。(4)“可燃冰”中分子间存在的2种作用力分别是分子间作用力(也叫范德华力)和氢键。根据表中的数据可知笼状结构的空腔直径为大于CO分子的直径(0.512 nm)而且CO与H分子之间的结合力大于CH因此可以实现用CO置换出“可燃冰”中CH的设想。
答案　(1)H、C、O　2)ad
(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d　　8
(4)①氢键、范德华力　CO2的分子直径小于笼状空腔直径且与H的结合力大于CH
2．(2014·课标全国卷分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：
(1)准晶是________方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有________个未成对电子＋的电子排布式为________。可用硫氰化钾检验Fe＋形成的配合物的颜色为________。
(3)新制备的Cu(OH)可将乙醛(CH)氧化成乙酸而自身还原成Cu。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
乙酸的沸点明显高于乙醛其主要原因是____________________。Cu为半导体材料在其立方晶胞内部有4个氧原子其余氧原子位于面心和顶点则该晶胞中有________个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体其晶胞参数＝0.405 nm晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度________g·cm－3(不必计算出结果)。
解析　(1)用一定波长的X－射线照射到晶体上根据记录仪上有无分离的斑点或明锐的谱线可以鉴别晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d价电子的轨道表示式为故基态Fe原子的未成对电子数为4；Fe＋的电子排布式为[Ar]3d或1s；Fe＋与SCN－形成的配合物呈血红色。(3)CH3分子中—CH中碳原子为sp杂化中碳原子为sp杂化。因乙酸分子间能形成氢键故乙酸的沸点明显比乙醛高。Cu晶胞中氧原
答案　(1)X－射线衍射
(2)4　1s　血红色
(3)sp、sp　6　CH存在分子间氢键　16
(2015·山东理综分)氟在CaF2的形式存在。
(1)下列关于CaF的表述正确的是________。
＋与F－间仅存在静电吸引作用
－的离子半径小于Cl－则CaF的熔点高于CaCl
c．阴阳离子比为21的物质均与CaF晶体构型相同
中的化学键为离子键因此CaF在熔融状态下能导电
(2)CaF难溶于水但可溶于含Al＋的溶液中原因是
_________________________________________________(用离子方程式表示)。
已知AlF在溶液中可稳定存在。
(3)F通入稀NaOH溶液中可生成OF分子构型为________其中氧原子的杂化方式为________________。
(4)F与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物例如ClF、BrF等。已知反应Cl(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　Δ＝－313 kJ·mol－1键的键能为159 kJ·mol－1键的键能为242 kJ·mol－1则ClF中Cl—F键的平均键能为________－1。ClF的熔、沸点比BrF的________(填“高”或“低”)。
解析　(1)a.Ca＋与F－间既存在静电吸引作用又存在静电斥b.CaF2与CaCl中离子所带电荷数相同而F－的离子半径小于Cl－故晶格能：CaF＞CaCl所以CaF的熔点高于CaCl正确；c. 对孤对电子所以O原子的杂化方式为sp杂化其空间构型为V形。(4)根据Δ与键能的关系可得：242 kJ·mol－＋159 kJ·mol－－－F＝－313 kJ·mol－1解得－F键的平均键能为－F＝172 kJ·mol－1。组成和结构相似的分子相对分子质量越大范德华力越大晶体的熔沸点越ClF3的熔、沸点比BrF的低。
答案　(1)bd
(2)3CaF＋Al＋＋＋AlF
(3)V形　sp杂化
(4)172　低
(2015·江苏化学分)
下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：
＋3CH＋16H＋＋13HCr(H2O)6]3＋＋3CH
(1)Cr3＋基态核外电子排布式为________；配合物[Cr(H)6]3＋中与Cr＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。
(2)CH中C原子轨道杂化类型为________________________________；
分子________。
(3)与H互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H与CH可以任意比例互溶除因为它们都是极性分子外还因为_______________________________________________。
解析　(1)Cr为24号元素注意写Cr＋基态核外电子排布式时应先写出铬原子的基态核Ar]3d54s1，再由外向内依次失去3个电子则Cr＋基态核外电子排布式为[Ar]3d；Cr＋有空轨道中O有孤对电子形成配合物时O为配位原子。(2)CH中—CH中的碳原子为sp杂化中的碳原子为sp杂化。由CH的结构式可知1 mol分子中含有σ键7 mol。(3)采用“左右移位平衡电荷”法可得出与H互为等电子体的阳离子H＋。H与CH可以任意比例互溶除了因为它们都是极性分子外还因为它们分子间还可以形成氢键。
答案　(1)1s(或[Ar]3d)　O
(2)sp杂化和sp杂化　7(或7×6.02×10)
(3)H2F＋　H与CH之间可以形成氢键
(2014·课标全国卷分)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的价电子层中的未成对电子有3个的最外层电子数为其内层电子数的3倍与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)__________________。
(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1e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种11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______________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析　依题给信息可直接判断a为氢(H)为氧(O)为硫(S) 为铜(Cu)又知b的价电子层中未成对电子数有3个且其原子序数介于a、c之间可确定b为氮(N)。(1)N、O、S三种元素中第一电离能最大的是N；Cu的价层电子轨道示意图为 (2)NH3分子呈三N原子采取sp杂化；分子中含有极性键和非极性键的化合物有H和N等。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO、HNO、H、H等其中中心原子价层电子对数为3的是HNO和HNO酸根呈三角锥结构的酸是H。(4)图1所示晶胞中e离子数＝4离子数＝1＋8×＝2则(Cu)∶该化合物加热时首先失去的组分是H。
答案　(1)N　
(2)sp　H2、N
(3)HNO2、HNO　H
(5)SO　共价键和配位键　H　H与Cu＋的配位键比NH与Cu＋的弱
(2015·课标全国卷分)碳及其化合物广泛存在于自然界中回答下列问题：
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态原子中核________对自旋相反的电子。
(2)碳在形成化合物时其键型以共价键为主原因是______________________
(3)CS分子中共价键的类型有_____________________________________
C原子的杂化轨道类型是________写出两个与CS具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_________________________________________。
(4)CO能与金属Fe形Fe(CO)5，该化合物熔点为沸点为376 K其固体属于________晶体。
(5)碳有多种同素异形体其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
在石墨烯晶体中每个C原子连接________个六元环每个六元环占有________个C原子。
在金刚石晶体中原子所连接的最小环也为六元环每个C原子连接________个六元环六元环中最多有________个C原子在同一平面。
解析　(1)基态原子核外电子排布式为1s个s轨道分别存在1对自旋相反的电子
种方法寻找其等CO2、COS二是“左右移位、平衡电荷”如SCN－、OCN－等。(4)Fe(CO)的熔沸点低为分子晶体。(5)由图可知石墨烯中每个碳被3个六元环所共有每个六元环占有的碳原子数为6×＝2。金刚石晶体中每个碳原子被12个环所共有。六元环呈船式或椅式结构最多有4个原子共平面。
答案　(1)电子云　2
(2)C有4个价电子且半径小难以通过得或失电子达到稳定电子结构
(3)σ键和π键　sp杂化　CO、COS、SCN－、OCN－等
(4)分子 　(5)3　2　12　4
(2015·课标全国卷分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素－和B＋具有相同的电子构型：C、D为同周期元素核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：
(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)其中C原子的核外电子排布________。
(2)单质A有两种同素异形体其中沸点高的是________(填分子式)原因是__________________________________________________________________；
和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
(3)C和D反应可生成组成比为13的化合物E的立体构型为________中心原子的杂化轨道类型为________。
(4)化合物D的立体构型为________中心原子的价层电子对数为________单质D与湿润的Na反应可制备D其化学方程式为_____________________________________________。
(5)A和B能够形成化合物F其晶胞结构如图所示晶胞参数＝0.566 nm的化学式为________；A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3 )_________________________。
解析　由A－和B＋具有相同的电子构型可知是氧元素是钠元素；由C元素原子核外电子总数是所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl分子中P含有一对孤电子对其价层电子对数为4因此其立体构P的杂化轨道类型为sp。(4)Cl分子中心原子O原子含有2对孤电子对其价层电子对数为4因此其立体构型为V形；根据电子守恒和质量守恒可写出Cl与湿润的Na反应的化学方程式。(5)根据化合物F的晶胞结构利用均摊法可计算出氧原子个数：(O)＝8×＋6×＝4钠原子全部在晶胞内(Na)＝8因此F的化学式为Na；以顶角氧原子为中心与氧原子距离最近且等距离的钠原8个即晶胞中A 原子的配位数为8；晶胞参数即晶胞的棱长＝m，晶体F的密度＝＝＝2.27 g/cm。
答案　(1)O　1s(或[Ne] 3s)
(2)O3　O相对分子质量较大范
(3)三角锥形　sp
(4)V形　4　2Cl＋2Na＋H＋2NaHCO＋2NaCl(或2Cl＋Na＋CO＋2NaCl)
(5)Na　8　＝2.27 g/cm
8．(2014·山东理综分)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料石墨烯中部分碳原子被氧化后其平面结构会发生改变转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图乙中号C的杂化方式是________该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号CC形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H中则氧化石墨烯中可与H形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C)，某金属M与C可制备一种低温超导材料晶胞如图丙所示原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________该材料的化学式为________。
解析　(1)由题图甲中1号C原子采取sp杂化形成平面正六边形结构可知号C与相邻C形成3个σ键。
(4)根据“均摊法”计算。晶胞中M的个数：12×＋9＝12；C的个数：8×＋6×＝4所以其化学式可表示为M。
答案　(1)3　(2)sp　＜　(3)O、H　(4)12　M60
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