2022年高考化学 黄金押题15 物质结构与性质（含解析）

2022年高考化学 黄金押题15 物质结构与性质（含解析）【高考考纲】1.原子结构与元素的性质：(1)了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图(轨道表达式)；(2)了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质；(3)了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用；(4)了解电负性的概念并能用以说明元素的某些性质。2.化学键与分子结构：(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)了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，了解配位键的含义；(3)能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)；(5)能用价层电子对互斥理论或杂化轨道理论推测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)了解范德华力的含义及对物质性质的影响；(2)了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。4.晶体结构与性质：(1)了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别；(2)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响；(3)了解分子晶体结构与性质的关系；(4)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；(5)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；(6)了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。【真题感悟】 例1、 (2018·高考全国卷)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)。A.B.C.D.(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中的阴离子立体构型是_、中心原子的杂化形式为_。LiAlH4中，存在_(填标号)。A离子键 B键C键 D氢键(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知，Li原子的第一电离能为_kJ·mol1，O=O键键能为_kJ·mol1，Li2O晶格能为_kJ·mol1。(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·cm3(列出计算式)。解析：(1)根据能级能量E(1s)<E(2s)<E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。(2)Li和H的电子层结构相同，而具有相同电子层结构的离子半径大小与核电荷数有关，核电荷数越大，离子半径越小。(3)AlH4中Al采用sp3杂化，呈正四面体结构。四氢铝锂中存在离子键、配位键和共价键，配位键也是键。(4)锂原子的第一电离能是指1 mol气态锂原子失去1 mol电子变成1 mol气态锂离子所吸收的能量，即为520 kJ·mol1。O=O键键能是指1 mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249 kJ·mol1×2498 kJ·mol1。晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或1 mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，则Li2O的晶格能为2 908 kJ·mol1。(5)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×6×4，含Li的个数为8，1 cm107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为 g·cm3。答案：(1)DC(2)Li核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982 908(5)【名师点睛】1把握原子核外电子排布的“三”规律能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道泡利原理每个原子轨道上最多只容纳2个自旋方向相反的电子洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同2.明确表示基态原子核外电子排布的“四”方法表示方法举例电子排布式Cr：1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu：Ar3d104s1价电子排布式Fe：3d64s2电子排布图(或轨道表示式)3牢记元素第一电离能和电负性的递变性同周期(从左到右)同主族(自上而下)第一电离能呈增大趋势(注意第A、A族的特殊性)依次减小电负性依次增大依次减小【变式探究】 (2018·高考全国卷)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，阴离子立体构型为_，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·cm3(列出计算式)。解析：(1)Zn原子核外有30个电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2。(2)Cu原子的外围电子排布式为3d104s1，4s能级处于半充满状态，而Zn原子的4s能级处于全充满状态，Zn原子更不易失去1个电子，所以Zn原子的第一电离能较大。(3)根据ZnF2晶体的熔点较高可知，ZnF2为离子晶体，含有离子键，而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。(4)CO中碳原子的价层电子对数为3，中心碳原子采取sp2杂化，故CO的立体构型为平面三角形。(5)题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积6×a2 cm2，六棱柱的体积6×a2c cm3，该晶胞中Zn原子个数为12×2×36，已知Zn的相对原子质量为65，阿伏加德罗常数的值为NA，则Zn的密度 g·cm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)(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)六方最密堆积例2、 (2018·高考全国卷)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：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/85.5115.2>600(分解)75.516.810.3沸点/60.3444.610.045.0337.0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·cm3；晶胞中Fe2位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_nm。解析：(1)基态Fe原子核外有26个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为Ar3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道，故价层电子的电子排布图为。基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为3p，p能级的电子云轮廓图为哑铃形。(2)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，H2S中S的成键电子对数为2，孤电子对数为2，故价层电子对数为4，同理，SO2中S的价层电子对数为23，SO3中S的价层电子对数为33，H2S中S的价层电子对数不同于SO2、SO3。(3)S8和SO2均为分子晶体，分子间存在的作用力均为范德华力，S8的相对分子质量大，分子间范德华力强，故熔点和沸点高。(4)气态SO3为单分子，分子中S无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形，S和O之间形成双键，故共价键有键和键两种。固态SO3为三聚分子，分子中每个S与4个O成键，S无孤电子对，故原子的杂化轨道类型为sp3。(5)该晶胞中Fe2位于棱上和体心，个数为12×14，S位于顶点和面心，个数为8×6×4，故晶体密度为×4 g÷(a×107 cm)3×1021 g·cm3。根据晶胞结构，S所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。答案：(1)哑铃(2)H2S(3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强(4)平面三角2sp3(5)×1021a【名师点睛】1键、键的判断(1)由轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为键，“肩并肩”重叠为键。(2)由共用电子对数判断：单键为键；双键或三键，其中一个为键，其余为键。(3)由成键轨道类型判断：s轨道形成的共价键全是键；杂化轨道形成的共价键全为键。2中心原子杂化类型和分子立体构型的相互判断分子(A为中心原子)中心原子孤电子对数中心原子杂化方式分子构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH43.常见等电子体微粒通式价电子总数立体构型CH4、NHAX48e正四面体形CO、N2AX10e直线形CO2、CNS、NO、NAX216e直线形SO2、O3、NOAX218eV形CO、NO、SO3AX324e平面三角形PO、SO、ClOAX326e三角锥形SO、POAX432e正四面体形4.分子性质(1)分子构型与分子极性的关系(2)溶解性“相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。(3)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使ROH中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H，酸性越强，如HClO<HClO2<HClO3<HClO4。5范德华力、氢键、共价键的比较范德华力氢键共价键作用粒子分子或原子(稀有气体)氢、氟、氮、氧原子(分子内、分子间)原子特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点，溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强【变式探究】【2017新课标3卷】化学选修3：物质结构与性质 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。【答案】 1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2 O Mn sp sp3 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 键 离子键 0.148 0.076【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1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。元素Mn与O中，由于O元素是非金属性而Mn是过渡元素，所以第一电离能较大的是O。O基态原子价电子为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子价电子排布为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个键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在键。（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。 例3、(2017·高考全国卷)(1)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_。(2)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a0.446 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_。(3)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。解析：(1)金属原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，其熔、沸点越高。(2)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即×0.446 nm0.315 nm。与钾紧邻的氧原子有12个。(3)想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，K处于体心，O处于棱心。答案：(1)K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱(2)0.31512(3)体心棱心【举一反三】(2017·高考全国卷)R(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体密度为d g·cm3，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_。解析：该晶胞的体积为(a×107 cm)3，根据×M(a×107)3d，可求出y(或×1021)。答案：(或×1021)【名师点睛】1 典型晶体模型晶体晶体结构晶体详解离子晶体NaCl(型)(1)每个Na(Cl)周围等距且紧邻的Cl(Na)有6个，每个Na周围等距且紧邻的Na有12个；(2)每个晶胞中含4个Na和4个ClCsCl(型)(1)每个Cs周围等距且紧邻的Cl有8个，每个Cs(Cl)周围等距且紧邻的Cs(Cl)有6个；(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs、1个ClCaF2(型)在晶体中，每个F吸引4个Ca2，每个Ca2吸引8个F，Ca2的配位数为8，F的配位数为4金属晶体简单立方堆积典型代表为Po，空间利用率为52%，配位数为6体心立方堆积典型代表为Na、K、Fe，空间利用率为68%，配位数为8六方最密堆积典型代表为Mg、Zn、Ti，空间利用率为74%，配位数为12面心立方最密堆积典型代表为Cu、Ag、Au，空间利用率为74%，配位数为12分子晶体干冰(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子；(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个混合型晶体石墨层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C采取的杂化方式是sp2杂化原子晶体金刚石(1)每个碳原子与相邻的4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；(2)键角均为109°28；(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内；(4)每个C参与4条CC键的形成，C原子数与CC键数之比为12SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构；(2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，n(Si)n(O)12；(3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si2.原子晶体、分子晶体、金属晶体与离子晶体的结构微粒，以及微粒间作用力的区别晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体离子晶体结构微粒原子分子金属阳离子、自由电子阴、阳离子微粒间作用(力)共价键分子间作用力金属键离子键熔、沸点很高很低一般较高，少部分低较高硬度很硬一般较软一般较硬，少部分软较硬溶解性难溶相似相溶难溶(Na等与水反应)易溶于极性溶剂导电情况不导电(除硅)一般不导电良导体固体不导电，熔化或溶于水后导电实例金刚石、水晶、碳化硅等干冰、冰、硫酸、H2(S)等Na、Mg、Al等NaCl、CaCO3、NaOH等3.物质熔、沸点的比较(1)不同类型晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体。(2)同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔、沸点高，反之则低。离子晶体：离子所带的电荷数越多，离子半径越小，则其熔、沸点越高。分子晶体：对于同类分子晶体，相对分子质量越大，则熔、沸点越高。原子晶体：键长越短，键能越大，则熔、沸点越高。(3)常温常压下状态：熔点为固态物质>液态物质；沸点为液态物质>气态物质。4晶体结构的计算方法晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、NA、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。解答这类题时，一要掌握晶体“均摊法”的原理，二要有扎实的立体几何知识，三要熟悉常见晶体的结构特征，并能整合贯通，举一反三。(1)“均摊法”原理非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用“均摊法”，其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如：石墨晶胞中每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为，那么一个六边形实际有6×2个碳原子。又如：在六棱柱晶胞(如下图所示的MgB2晶胞)中，顶点上的原子为6个晶胞(同层3个，上层或下层3个)所共有，面上的原子为2个晶胞所共有，因此镁原子个数为12×2×3，硼原子个数为6。(2)晶体微粒与M、之间的关系若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol该晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；又1个晶胞的质量为a3 g(a3为晶胞的体积)，则1 mol晶胞的质量为a3NA g，因此有xMa3NA。【变式探究】(2017·高考全国卷)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a0.420 nm，则r(O2)为_nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a0.448 nm，则r(Mn2)为_nm。解析：因为O2采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2半径的4倍，则有4r(O2)22a2，解得r(O2)×0.420 nm0.148 nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r(Mn2)2r(O2)a，代入数据解得r(Mn2)0.076 nm。答案：0.1480.076【黄金押题】1(1)GaF3的熔点高于1 000 ，GaCl3的熔点为77.9 ，其原因是_。(2)GaAs的熔点为1 238 ，密度为 g·cm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga与As以_键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol1和MAs g·mol1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。解析：(1)由于GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，所以离子晶体GaF3的熔点高。(2)GaAs的熔点为1 238 ，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是。二者的原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为×100%×100%。答案：(1)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体(2)原子晶体共价×100%2前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有一个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们的价电子层中未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。(1)A、B和D三种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_；D的配位数为_。列式计算该晶体的密度：_g·cm3。(2)A、B和C3三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有_；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_，配位体是_。解析：有4个未成对电子的一定是过渡金属元素，前四周期元素中只有3d64s2符合，因而C为Fe，顺推出D为Ni，B为K，A为F。(1)A(F)原子数×16×428，B(K)原子数×824，D(Ni)原子数×812，即该化合物的化学式为K2NiF4。D的配位体是距其最近的异种原子A，分别在它的前面、后面、左边、右边、上边、下边，共6个A原子。(2)在K3FeF6中，K与FeF63之间是离子键，FeF63中Fe3与F之间是配位键，Fe3是中心离子，F是配位体。答案：(1)K2NiF463.4(2)离子键、配位键FeF63F3已知A、B、C、D四种短周期元素的核电荷数依次增大。A原子s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，C原子的L能层中有两对成对电子，C、D同主族。 E、F是第四周期元素，且E位于周期表中ds区， F原子核外有33种不同运动状态的电子。根据以上信息用相应的元素符号填空：(1)E核外电子排布式为_，FC的立体构型为_，与其互为等电子体的一种有机分子为_(填化学式)。(2)B元素所在周期第一电离能最大的元素是_(填元素符号)。(3)D所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_(填化学式)；能导电的A单质与B、D、E的单质形成的晶体相比较，熔点由高到低的排列顺序是_(填化学式)。 (4)已知EDC4溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物X。其结构如图所示：配合物X中碳原子的轨道杂化类型为_。1 mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有键的数目为_。解析：根据题意知A、B、C、D四种短周期元素的核电荷数依次增大，A原子s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，A原子的核外电子排布式为1s22s22p2，则A为碳元素；C原子的L能层中有两对成对电子，C原子的核外电子排布式为1s22s22p4，则C为氧元素，B为氮元素；C、D同主族，则D为硫元素。E、F是第四周期元素，且E位于周期表中ds区，可形成E，则E为铜元素；F原子核外有33种不同运动状态的电子，则F为砷元素。(1)E为铜元素，铜为29号元素，根据构造原理写出Cu核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10；AsO中心原子As原子采取sp3杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形，与其互为等电子体的一种有机分子为CCl4。(2)B为氮元素，位于第二周期，同周期由左向右元素原子的第一电离能总体上呈增大趋势，故氮元素所在周期第一电离能最大的元素是Ne。(3)D为硫元素，位于第三周期，所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HClO4；石墨为混合型晶体，熔点最高；铜为金属晶体，熔点次之；硫和N2为分子晶体，N2在常温下为气体，熔点最低，熔点由高到低的排列顺序是C>Cu>S>N2。(4)根据配合物X的结构判断X中碳原子的轨道杂化类型为sp2、sp3。根据氨基乙酸钠的结构判断1 mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有键的数目为8NA或8×6.02×1023。答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)正四面体形CCl4(2)Ne(3)HClO4C>Cu>S>N2(4)sp2、sp38NA(或8×6.02×1023)4氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。回答下列问题：(1)基态砷原子的电子排布式为_。(2)K3Fe(CN)6晶体中Fe3与CN之间化学键类型为_键，与CN互为等电子体的化合物分子式为_。(3)PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染。光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2=CHCHO、HCOOH、(PAN)等二次污染物。N2O结构式可表示为N=N=O，其中心氮原子的杂化轨道类型为_，1 mol PAN中含键数目为_。测定大气中PM2.5的浓度方法之一是­射线吸收法，­射线放射源可用85Kr。Kr晶体为面心立方晶体，若晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个。晶胞中含Kr原子为n个，则_(填数字)。已知Kr晶体的密度为 g/cm3，摩尔质量为M g/mol。阿伏加德罗常数用NA表示，列式表示Kr晶胞参数a_nm。解析：(1)As的原子序数为33，核外电子排布是2、8、18、5，由构造原理可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)K3Fe(CN)6晶体中，由于Fe3有空轨道，能接受孤电子对，CN能提供孤电子对，所以Fe3与CN之间的化学键类型为配位键；等电子体是原子数相等，价电子数也相等的离子或分子，与CN互为等电子体的化合物分子式为CO。(3)由结构式N=N=O知，中心氮原子是sp杂化；根据结构可知，每个分子中含有10个键，所以1 mol PAN中含键数目为10NA；以顶点计算，与之相邻的最近的Kr位于三个面心上，而顶点的原子为8个立方体共有，每个面心上的Kr为两个立方体共有，故与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m3×8÷212个，晶胞中含Kr原子为n8×6×4个，所以3；根据V cm3 cm3，所以晶胞边长为a ×107 nm。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)配位CO(3)sp10NA3 ×1075硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：(1)基态钒原子的外围电子排布图为_，钒有2、3、4、5等多种化合价，其中最稳定的化合价是_，VO的几何构型为_。(2)2­巯基烟酸氧钒配合物(图1)是副作用小的有效调节血糖的新型药物。该药物中S原子的杂化方式是_，所含第二周期元素第一电离能按由大到小的顺序排列是_。2­巯基烟酸(图2)水溶性优于2­巯基烟酸氧钒配合物的原因是_。(3)多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域键”，下列物质中存在“离域键”的是_。ASO2 BSOCH2S DCS2(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示，该晶胞的化学式为_。图4为该晶胞的俯视图，该晶胞的密度为_g/cm3(列出计算式即可)。解析：(1)钒为23号元素，简化电子排布式为Ar3d34s2，所以外围电子排布式为3d34s2，外围电子排布图为其最稳定的化合价是5，即失去所有的价电子，形成最外层8电子的稳定结构；根据价层电子对互斥原理，VO的成键电子对数为4，孤电子对数为0，故其几何构型为正四面体形；(2)从图中得到S的配位数为2，所以此时S的最外层有628个电子，电子对数为4，所以S原子的杂化方式是sp3杂化；配合物中含有的第二周期元素是C、N、O，同周期元素从左向右第一电离能总体呈增大趋势，因为N的2p能级上有3个电子，是p能级的半满稳定结构，所以N的第一电离能反常增大，故第一电离能由大到小的顺序排列为N>O>C；2­巯基烟酸中的羧基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好；(3)从题目表述来看，形成离域键的要求是原子共平面；有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，二氧化硫为V形，硫酸根为正四面体形，硫化氢为V形，二硫化碳为直线形，所以选项B错误；而硫化氢的H原子不存在p轨道，所以选项C错误。由上述可知正确的是选项AD；(4)晶胞中有V为8×4×2个，S为2个，所以化学式为VS；因为该晶胞中有2个VS，所以晶胞质量为 g；根据图4得到晶胞的底面积为a×a nm2，所以晶胞的体积为a×a×b nm3，1 nm107 cm，所以晶胞密度为 g/cm3 g/cm3。答案：(1)5正四面体形(2)sp3N>O>C2­巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大(3)AD(4)VS g/cm36据媒体报道，法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，预计从2020年开始实现工业生产。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)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_。(2)基态Na原子中，核外电子占据的原子轨道总数为_，最高能层电子云轮廓图形状为_。(3)C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。 (4)CO的几何构型为_；碳酸丙烯酯的结构简式如图所示，则其中碳原子的杂化轨道类型为_，1 mol碳酸丙烯酯中键的数目为_。(5)Co(H2O)63的几何构型为正八面体形，配体是_，该配离子包含的作用力为_(填选项字母)。A离子键B极性键C配位键D氢键E金属键(6)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 g/cm3，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、NA的代数式表示)。解析：(1)Te与O是同一主族元素，属于元素周期表中p区元素，Te为第五周期第A族元素，其基态原子的价电子排布式为5s25p4；(2)基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1，核外电子占据的原子轨道总数为6，最高能层电子为3s电子，电子云轮廓图为球形；(3)元素的非金属性越强，电负性数值越大，氧气与氯化氢能够反应生成氯气和水，氧元素的非金属性最强，故C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为O>Cl>C；(4)CO中C的价层电子对数3×(423×2)3，几何构型为平面三角形；根据碳酸丙烯酯的结构简式可知，其碳原子有两种，不饱和的碳氧双键中的C原子采用sp2杂化，饱和的碳原子采用sp3杂化；1 mol碳酸丙烯酯中含有6 mol CH，4 mol CO，2 mol CC和1 mol C=O，其中1 mol双键中含有1 mol 键和1 mol 键，故共13 mol 键，即键的数目为13×6.02×1023；(5)Co(H2O)63的几何构型为正八面体形，配体是H2O，该配离子包含的作用力有HO极性键、配位键；(6)晶胞中Na数目为8，O2数目为8×6×4，Na、O2数目之比为21，故该晶体化学式为Na2O，由图可知，距一个O2周围最近的Na有8个，则O的配位数为8；晶胞质量为 g，该晶胞的密度为 g/cm3，而晶胞体积为 g÷ g/cm3 cm3，晶胞棱长为 cm，则Na与O之间的最短距离为立方体对角线的，即× cm。答案：(1)p5s25p4(2)6球形(3)O>Cl>C(4)平面三角形sp2、sp313NA(或13×6.02×1023)(5)H2OBC(6)8× 7原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。自然界中存在多种A的化合物，B 原子核外电子有6 种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子。D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：(1)这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为_，第一电离能最小的元素是_(填元素符号)。(2)C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是_(填化学式)，呈现如此递变规律的原因是_。(3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为_；另一种的晶胞如图二所示，若此晶胞中的棱长为356.6 pm，则此晶胞的密度为_g·cm3(保留两位有效数字)。(4)D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为_；D的醋酸盐晶体局部结构如图三所示，该晶体中含有的化学键是_(填选项序号)。极性键非极性键配位键金属键解析：原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为H元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为C元素；D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子价电子排布为3d104s1，则D为Cu元素；结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则C为Cl元素。(1)四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布式为3s23p5，价电子排布图为四种元素中只有Cu为金属，其他为非金属，故Cu的第一电离能最小；(2)HF分子之间形成氢键，使其沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF>HI>HBr>HCl；(3)图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子采取sp2杂化；图二晶胞中含碳原子数为8×1/86×1/248，晶胞质量为(8×12)/NA g，所以晶胞密度(8×12)÷6.02×1023g÷(356.6×1010cm)33.5 g·cm3；(4)晶体Cu为面心立方最密堆积，结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键，故选。答案：(1) Cu(2)HFHIHBrHClHF分子之间形成氢键使其沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高(3)sp23.5(4)面心立方最密堆积8.钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：请回答下列问题：(1)基态钛原子的价层电子排布图为_，其原子核外共有_种运动状态不同的电子，Ti形成的4价化合物最稳定，原因是_。金属钛晶胞如图1所示，为_(填堆积方式)堆积。 (2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为37 ，沸点为136 ，可知TiCl4为_晶体。Ti3可形成两种不同的TiCl3·6H2O晶体：Ti(H2O)6Cl3(紫色)、TiCl(H2O)5Cl2·H2O(绿色)。两者配位数_(填“相同”或“不同”)，绿色晶体中的配体是_。(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲的沸点，主要原因是_。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为_。(4)硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图3所示。该阳离子为_。(5)钙钛矿晶体的结构如图4所示。钛离子位于立方晶胞的顶点，被_个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被_个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为_。解析：(1)由图1可知，金属钛采取六方最密堆积。(2)因TiCl4的熔、沸点较低，故TiCl4为分子晶体。(3)氢键的存在导致物质熔、沸点升高，乙分子间含有氢键、甲分子间不含氢键，则化合物乙的沸点高于化合物甲的沸点。化合物乙中采取sp3杂化的原子有C、N、O，同一周期元素，元素原子的第一电离能随着原子序数的递增而呈增大趋势，但第A族、第A族元素原子的第一电离能大于其相邻元素原子的第一电离能，所以第一电离能由大到小的关系为N>O>C。(4)由图3可知，每个O原子被2个Ti原子共用，每个Ti原子被2个O原子共用，利用均摊法计算二者原子个数之比为11，Ti元素为4价，O元素为2价，据此可知该阳离子为TiO2或TiO。(5)钛离子位于立方晶胞的顶角，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被12个紧邻且距离相等的氧离子包围，每个晶胞中钛离子和钙离子均为1个，晶胞的12个边上各有1个氧离子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧离子数为12×3，则晶胞的化学式为CaTiO3。答案：(1) 22最外层达到8电子稳定结构六方最密(2)分子相同H2O、Cl(3)化合物乙分子间形成氢键N>O>C(4)TiO2(或TiO)(5)612CaTiO39近期央视以王者归“铼”为专题报道了中国金属铼加工领域的最新成就，即用金属铼造出了航空发动机核心部件，打破了西方国家的技术封锁。已知铼在元素周期表中呈现的信息为，回答下列问题：(1)铼元素位于元素周期表的第_周期_族。(2)基态Re原子核外有_种不同运动状态的电子，其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_。(3)已知Ba与Re位于同一周期，且核外最外层电子数相同，但金属Ba的熔点、沸点都比金属Re的低，原因是_。(4)铼的许多有机配合物是电致发光材料，已知配合物具有MLCT发射性质，该配合物中，与N原子直接相连的苯环上的C原子的杂化类型为_，写出与配体CO互为等电子体的两种微粒(一种离子、一种分子)：_。(5)已知金属Re的一种晶胞结构如图所示，则该晶胞堆积方式为_堆积，Re原子的配位数为_，若Re原子的半径为r nm，则晶体的密度是_g·cm3(用含r的代数式表示)。解析：(1)根据Re的价电子排布式为5d56s2可知铼为过渡金属元素，位于元素周期表第六周期B族(注意过渡元素的价电子与主族元素的价电子的区别，若价电子为6s2，则位于第六周期A族)。(2)根据提供的信息可知Re的质子数为75，核外电子数为75，所以基态Re原子核外共有75种不同运动状态的电子；核外电子占据的最高能层为第6层，其符号为P；处于P能层上的2个电子位于6s轨道，其电子云轮廓图形状为球形。(3)根据金属键影响金属晶体的熔、沸点规律，可以得出答案。(4)根据配合物的结构可知，与N原子相连的苯环上的C原子的杂化类型为sp2；等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的微粒，与CO互为等电子体的分子有N2，离子有CN。(5)根据图示可知金属Re的晶胞为六方最密堆积；与Re最紧邻且距离相等的原子为同层的6个原子和上下层各3个原子，所以配位数是12；Re原子的半径为r nm，则晶胞底面六边形的边长为2r nm，六棱柱晶胞的棱高为×2r nm，体积为24r3 nm3，每个晶胞中实际占有的原子数为12×32×6，可得密度(g·cm3)。答案：(1)六B(2)75P球形(3)Ba为A族元素，原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱，熔沸点较低(4)sp2N2、CN(其他答案合理也可)(5)六方最密1210核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘­131和铯­137。碘­131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺肿大等疾病。(1)与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表：元素代号XYZ第一电离能/(kJ·mol1)520496419基态Z原子的核外电子排布式为_。X、Y、Z三种元素形成的单质熔点由高到低的顺序为_(用元素符号表示)，其原因为_。(2)F与I同主族，BeF2是由三个原子构成的共价化合物分子，分子中中心原子Be的杂化类型为_，BeF2分子的空间构型是_。(3)Cl与I同主族，Cl具有很强的活泼性，可以形成很多含氯化合物，其中含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4的酸性由强到弱的顺序为_