2024版新高考版化學總復習專題八化學鍵分子和晶體的結構與性質(zhì)十年高考題分類

北京曲一線圖書策劃有限公司2024版《5年高考3年模擬》A版第第頁專題八化學鍵分子和晶體的結構與性質(zhì)考點一化學鍵分子間作用力1.(2022北京,7,3分)已知:H2+Cl22HCl。下列說法不正確的是()A.H2分子的共價鍵是s-sσ鍵,Cl2分子的共價鍵是s-pσ鍵H2在Cl2中燃燒B.燃燒生成的HCl氣體與空氣中的水蒸氣結合呈霧狀C.停止反應后,用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口產(chǎn)生白煙D.可通過原電池將H2與Cl2反應的化學能轉(zhuǎn)化為電能答案ACl2分子的共價鍵是p-pσ鍵,A不正確;HCl氣體與空氣中的水蒸氣形成鹽酸小液滴,呈霧狀,B正確;HCl與濃氨水揮發(fā)產(chǎn)生的NH3反應生成NH4Cl固體,產(chǎn)生白煙,C正確;H2與Cl2的反應為自發(fā)進行的氧化還原反應,可設計成原電池,D正確。2.(2022北京,9,3分)由鍵能數(shù)據(jù)大小,不能解釋下列事實的是()化學鍵C—HSi—HC—OSi—OC—CSi—Si鍵能/kJ·mol-1411318799358452346222A.穩(wěn)定性:CH4>SiH4B.鍵長:<C—OC.熔點:CO2<SiO2D.硬度:金剛石>晶體硅答案CC—H鍵鍵能大于Si—H鍵鍵能,CH4更穩(wěn)定;CO鍵鍵能大于C—O鍵鍵能,鍵鍵長更短;金剛石和晶體硅均屬共價晶體,C—C鍵鍵能大于Si—Si鍵鍵能,金剛石硬度更大;CO2屬于分子晶體,SiO2屬于共價晶體,CO2熔點較低,與鍵能大小無關,故選C。3.(2022海南,10,4分)(雙選)已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,ClCH2COOH的酸性比CH3COOH強。下列有關說法正確的是()A.HCl的電子式為H+[··Cl······B.Cl—Cl鍵的鍵長比I—I鍵短C.CH3COOH分子中只有σ鍵D.ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH強答案BDHCl為共價化合物,A不正確;氯原子半徑小于碘原子半徑,則鍵長:Cl—Cl<I—I,B正確;CH3COOH分子中含有碳氧雙鍵,雙鍵中含有π鍵,C不正確;Cl的電負性大于H,由題中信息可知ClCH2COOH的酸性比CH3COOH強,而Cl的電負性大于I,則ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH強,D正確。易錯警示書寫化合物的電子式時,先要判斷化合物為離子化合物還是共價化合物。4.(2022湖南,2,3分)下列說法錯誤的是()A.氫鍵、離子鍵和共價鍵都屬于化學鍵B.化學家門捷列夫編制了第一張元素周期表C.藥劑師和營養(yǎng)師必須具備化學相關專業(yè)知識D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一答案A氫鍵為分子間作用力,不屬于化學鍵,A項錯誤;制造玻璃的主要原料為石灰石、純堿、石英砂,制造水泥的主要原料為石灰石、黏土,D項正確。5.(2022浙江1月選考,5,2分)下列表示不正確的是()A.乙炔的結構簡式:B.KOH的電子式:K+[··O······HC.乙烷的球棍模型:D.氯離子的結構示意圖:答案CC項中所示模型是CH3CH3的比例(空間填充)模型,CH3CH3的球棍模型是。6.(2013課標Ⅰ,37,15分)硅是重要的半導體材料,構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎。回答下列問題:(1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為,該能層具有的原子軌道數(shù)為,電子數(shù)為。

(2)硅主要以硅酸鹽、等化合物的形式存在于地殼中。

(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻個原子。

(4)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為。

(5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實:化學鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/(kJ·mol-1)356413336226318452①硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是。

②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。

(6)在硅酸鹽中,SiO44-四面體[如圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根,其中Si原子的雜化形式為,Si與O的原子數(shù)之比為,化學式為答案(1)M94(2)二氧化硅(3)共價鍵3(4)Mg2Si+4NH4ClSiH4+4NH3+2MgCl2(5)①C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅烷難以生成②C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵(6)sp31∶3[SiO3]n2n-(解析(1)基態(tài)Si原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,電子占據(jù)的最高能層為第三層,符號為M,該能層原子軌道總數(shù)=1(3s軌道)+3(3p軌道)+5(3d軌道)=9,電子數(shù)為4。(3)6個面心位置貢獻的Si原子數(shù)=6×12=3。(4)由題給信息可寫出制備SiH4的化學方程式為Mg2Si+4NH4Cl2MgCl2+4NH3+SiH4。(5)可根據(jù)相關鍵能的數(shù)據(jù)解釋相關的兩個事實,詳見答案。(6)在SiO44-四面體結構中,處于四面體中心的硅原子的雜化方式為sp3;單鏈結構的多硅酸根中,重復出現(xiàn)的最小結構單元為,其中Si原子數(shù)目為2,1、4號氧原子為兩個單元所共有,2、3、5、6、7號氧原子完全屬于該單元,故每個最小單元的氧原子數(shù)目為5+2×12=6,Si與O原子數(shù)之比為2∶6=1∶3,故單鏈結構的多硅酸根的化學式為[SiO思路分析根據(jù)單質(zhì)硅的結構和性質(zhì)回答(1)、(2)、(3);由題目信息回答(4);通過比較碳和硅的有關化學鍵鍵能回答(5);分析題給圖像來回答(6)。7.(2013福建理綜,31,13分)(1)依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照下圖中B、F元素的位置,用小黑點標出C、N、O三種元素的相對位置。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應直接得到:4NH3+3F2NF3+3NH4F①上述化學方程式中的5種物質(zhì)所屬的晶體類型有(填序號)。

a.離子晶體b.分子晶體c.原子晶體d.金屬晶體②基態(tài)銅原子的核外電子排布式為。

(3)BF3與一定量的水形成(H2O)2·BF3晶體Q,Q在一定條件下可轉(zhuǎn)化為R:[H3O]+QR①晶體Q中各種微粒間的作用力不涉及(填序號)。

a.離子鍵 b.共價鍵c.配位鍵 d.金屬鍵e.氫鍵 f.范德華力②R中陽離子的空間構型為,陰離子的中心原子軌道采用雜化。

(4)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水楊酸第一級電離形成的離子能形成分子內(nèi)氫鍵。據(jù)此判斷,相同溫度下電離平衡常數(shù)Ka2(水楊酸)Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是

。

答案(1)(2)①a、b、d②1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(3)①a、d②三角錐形sp3(4)<中形成分子內(nèi)氫鍵,使其更難電離出H+解析(1)同一周期,從左到右,元素第一電離能的變化趨勢是增大的。但是,由于N(1s22s22p3)的p軌道為半滿狀態(tài),所以N的第一電離能大于O(1s22s22p4)的第一電離能。(2)NH3、F2和NF3為分子晶體,NH4F為離子晶體,Cu為金屬晶體。(3)①水分子和分子間存在氫鍵和范德華力,水分子和分子內(nèi)均存在共價鍵,B和O之間存在配位鍵。②在[H3O]+中,O原子采取sp3雜化,空間構型為三角錐形;由的結構知B原子與O、F原子形成4個σ鍵,需4個雜化軌道,故B原子為sp3雜化?？键c二分子結構與性質(zhì)1.(2022湖北,11,3分)磷酰三疊氮是一種高能分子,結構簡式為。下列關于該分子的說法正確的是()A.為非極性分子B.立體構型為正四面體形C.加熱條件下會分解并放出N2D.分解產(chǎn)物NPO的電子式為N??P··O··答案CA項,磷酰三疊氮分子中的正、負電荷中心不重合,不是對稱結構,是極性分子,錯誤;B項,磷酰三疊氮分子中含有三個P—N鍵及一個PO鍵,則立體構型(空間結構)為四面體形,錯誤;C項,疊氮化物一般不穩(wěn)定,加熱條件下會分解并放出N2,正確;D項,分解產(chǎn)物NPO為共價化合物,則電子式為··N??P··O······,2.(2022江蘇,2,3分)少量Na2O2與H2O反應生成H2O2和NaOH。下列說法正確的是()A.Na2O2的電子式為Na+[··O······]2-B.H2O的空間構型為直線形C.H2O2中O元素的化合價為-1D.NaOH僅含離子鍵答案CNa2O2的電子式為Na+[··O······O······]2-Na+,A錯誤;H2O分子中氧原子為sp3雜化,孤電子對數(shù)為2,則H2O的空間構型為V形,B錯誤;H2O2中氫、氧元素的化合價分別為+1、-1,C正確;NaOH中Na+與OH-之間為離子鍵,OH-3.(2022浙江6月選考,26,4分)(1)乙醇的揮發(fā)性比水的強,原因是

。

(2)金屬氫化物是應用廣泛的還原劑。KH的還原性比NaH的強,原因是

。

答案答案(1)乙醇分子間形成氫鍵的數(shù)量比水分子間形成氫鍵的數(shù)量少,分子間作用力小(2)Na+半徑小于K+,Na+與H-的離子鍵作用強,H-更難失電子,還原性更弱解析(1)分子間作用力越強,分子揮發(fā)性越弱。1molCH3CH2OH分子間形成1mol氫鍵,1molH2O分子間形成2mol氫鍵,分子間作用力:CH3CH2OH<H2O,故揮發(fā)性:CH3CH2OH>H2O。KH和NaH均為離子化合物,成鍵離子的半徑越小、帶電荷數(shù)越多,形成的離子鍵越強,則H-的還原性越弱。4.(2018江蘇單科,21A,12分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO42-和NO3-,NO(1)SO42-中心原子軌道的雜化類型為;NO3-的空間構型為(2)Fe2+基態(tài)核外電子排布式為。

(3)與O3分子互為等電子體的一種陰離子為(填化學式)。

(4)N2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比n(σ)∶n(π)=。

(5)[Fe(H2O)6]2+與NO反應生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子與Fe2+形成配位鍵。請在[Fe[Fe(NO)(H2O)5]2+結構示意圖答案(1)sp3平面(正)三角形(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)NO(4)1∶2(5)解析本題考查原子軌道雜化類型、微粒的立體構型、核外電子排布式、等電子體、σ鍵與π鍵、配位鍵等知識。(1)SO42-中心原子的價層電子對數(shù)為4,則中心原子的雜化類型為sp3;NO3-的中心原子雜化類型為sp2,且σ鍵數(shù)與雜化軌道數(shù)相等,故NO(2)Fe2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6。(3)等電子體具有相同的原子數(shù)和價電子數(shù),與O3分子互為等電子體的一種陰離子為NO2(4)N2的結構式為,故N2分子中n(σ)∶n(π)=1∶2。(5)H2O中的O原子、NO中的N原子與Fe2+形成配位鍵,故結構示意圖為。知識歸納對于ABm型分子或ABm價層電子對數(shù)中心原子A雜化類型配位原子數(shù)空間構型4sp34正四面體3三角錐形2V形3sp23平面三角形2V形2sp2直線形5.(2016江蘇單科,21A,12分)[Zn(CN)4]2-在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應:4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CNHOCH2CN的結構簡式(1)Zn2+基態(tài)核外電子排布式為。

(2)1molHCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為mol。

(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是。

(4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為。

(5)[Zn(CN)4]2-中Zn2+與CN-的C原子形成配位鍵。不考慮空間構型,[Zn(CN)4]2-的結構可用示意圖表示為。

答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NH(5)或解析(1)基態(tài)Zn原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2,Zn原子失去4s軌道上的2個電子形成Zn2+,由此可寫出Zn2+基態(tài)核外電子排布式。(2)HCHO的結構式為,則1molHCHO分子中含有3molσ鍵。(3)HOCH2CN的結構式為,中的C原子采取sp3雜化,—CN中的C原子采取sp雜化。(4)等電子體具有相同的原子數(shù)和相同的價電子數(shù),與H2O分子互為等電子體的陰離子為NH26.(2014天津理綜,7,14分)元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途,請根據(jù)周期表中第三周期元素相關知識回答下列問題:(1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外),以下說法正確的是。

a.原子半徑和離子半徑均減小b.金屬性減弱,非金屬性增強c.氧化物對應的水化物堿性減弱,酸性增強d.單質(zhì)的熔點降低(2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為,氧化性最弱的簡單陽離子是。

(3)已知:化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3類型離子化合物離子化合物離子化合物共價化合物熔點/℃28002050714191工業(yè)制鎂時,電解MgCl2而不電解MgO的原因是

;

制鋁時,電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是。

(4)晶體硅(熔點1410℃)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅過程如下:Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)寫出SiCl4的電子式:;在上述由SiCl4制純硅的反應中,測得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量,寫出該反應的熱化學方程式:。

(5)P2O5是非氧化性干燥劑,下列氣體不能用濃硫酸干燥,可用P2O5干燥的是。

a.NH3b.HIc.SO2d.CO2(6)KClO3可用于實驗室制O2,若不加催化劑,400℃時分解只生成兩種鹽,其中一種是無氧酸鹽,另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1∶1。寫出該反應的化學方程式:。

答案(1)b(2)氬Na+(或鈉離子)(3)MgO的熔點高,熔融時耗費更多能源,增加生產(chǎn)成本AlCl3是共價化合物,熔融態(tài)難導電(4)··Cl··SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)ΔH=+0.025akJ·mol-1(5)b(6)4KClO3KCl+3KClO4解析(1)a項,S2-、Cl-的半徑大于Na+、Mg2+、Al3+的半徑;c項,最高價氧化物對應的水化物才是按原子序數(shù)的遞增堿性減弱,酸性增強;d項,第三周期主族元素的單質(zhì)的熔點是中間高、兩頭低。(2)第三周期中,原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素為氬;金屬越活潑,其陽離子氧化性越弱。(3)MgO的熔點高,加熱時不易熔化;制鋁時是不能電解AlCl3的,因AlCl3是共價化合物,熔融態(tài)難導電。(4)1.12kg純硅的物質(zhì)的量為40mol,故每生成1molSi吸收的熱量為140×akJ=0.025akJP2O5、H2SO4(濃)都是酸性干燥劑,所以NH3既不能用濃H2SO4干燥,也不能用P2O5干燥。SO2雖然有還原性,但它不能被濃H2SO4氧化,故SO2既可以用濃H2SO4干燥,也可以用P2O5干燥。CO2是一種酸性氧化物,兩種干燥劑都能用來干燥它。HI氣體是能被濃H2SO4氧化的酸性氣體,可用P2O5干燥。7.(2014四川理綜,8,13分)X、Y、Z、R為前四周期元素,且原子序數(shù)依次增大。XY2是紅棕色氣體;X與氫元素可形成XH3;Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等;R2+離子的3d軌道中有9個電子。請回答下列問題:(1)Y基態(tài)原子的電子排布式是;Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是。

(2)XY2-離子的立體構型是;R2+的水合離子中,提供孤電子對的原子是(3)Z與某元素形成的化合物的晶胞如圖所示,晶胞中陰離子與陽離子的個數(shù)比是。

(4)將R單質(zhì)的粉末加入XH3的濃溶液中,通入Y2,充分反應后溶液呈深藍色,該反應的離子方程式是。

答案(13分)(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2∶1(4)2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O解析由題干信息可推出X、Y、Z、R分別為N、O、Mg、Cu。(1)氧元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p4;Mg所在第三周期中第一電離能最大的主族元素是Cl。(2)NO2-離子呈V形結構,Cu2+的水合離子中提供孤電子對的原子是O。(3)由晶胞示意圖可知,陽離子位于8個頂點和體心,N(陽離子)=1+8×18=2;陰離子在上、下兩個面共有4個,內(nèi)部有2個,N(陰離子)=4×12+2=4,陰離子和陽離子個數(shù)比為2∶1。(4)由已知信息可知生成物中有[Cu(NH3)4]2+,則離子方程式為2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H8.(2013山東理綜,32,8分)鹵族元素包括F、Cl、Br等。(1)下列曲線表示鹵族元素某種性質(zhì)隨核電荷數(shù)的變化趨勢,正確的是。

(2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,下圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為,該功能陶瓷的化學式為。

(3)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為和。第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有種。

(4)若BCl3與XYn通過B原子與X原子間的配位鍵結合形成配合物,則該配合物中提供孤對電子的原子是。

答案(1)a(2)2BN(3)sp2sp33(4)X解析(1)b項,氟元素無最高正價;c項,HF分子間存在氫鍵,導致沸點升高;d項,F2、Cl2、Br2的熔點隨相對分子質(zhì)量增大而升高。(2)根據(jù)題給晶胞,可以判斷大球代表B原子。則晶胞中B原子個數(shù)為8×18+1=2,N原子個數(shù)為4×14+1=2,則化學式為(3)判斷第一電離能時要注意洪特規(guī)則,其中O原子第一電離能小于N原子但大于B原子,Be原子第一電離能大于B原子,但小于N原子,故共有Be、C、O三種元素。(4)硼原子是缺電子體,故需要外界原子提供孤對電子。9.(2012山東理綜,32,8分)金屬鎳在電池、合金、催化劑等方面應用廣泛。(1)下列關于金屬及金屬鍵的說法正確的是。

a.金屬鍵具有方向性與飽和性b.金屬鍵是金屬陽離子與自由電子間的相互作用c.金屬導電是因為在外加電場作用下產(chǎn)生自由電子d.金屬具有光澤是因為金屬陽離子吸收并放出可見光(2)Ni是元素周期表中第28號元素,第二周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ni相同且電負性最小的元素是。

(3)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18,則n=。CO與N2結構相似,CO分子內(nèi)σ鍵與π鍵個數(shù)之比為。

(4)甲醛(H2CO)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子內(nèi)C原子的雜化方式為,甲醇分子內(nèi)的O—C—H鍵角(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子內(nèi)的O—C—H鍵角。

答案(1)b(2)C(碳)(3)41∶2(4)sp3小于解析(1)a項,金屬鍵是金屬陽離子與自由電子之間的強烈相互作用,自由電子屬于整個晶體,所以金屬鍵無方向性和飽和性;d項,金屬能反射照射到其表面的光,所以金屬具有光澤。(2)Ni的價電子排布式為3d84s2,3d軌道上有兩個未成對電子。第二周期有兩個未成對電子的元素有C、O,同周期主族元素從左到右電負性增強,故C的電負性小于O。(3)Ni有10個價電子,即配體CO提供8個電子(或4對孤對電子),故n=4。CO與N2互為等電子體,故CO中存在三鍵,包括一個σ鍵、兩個π鍵。(4)甲醇中碳原子形成四個σ鍵,為sp3雜化。甲醇分子內(nèi)O—C—H鍵角接近109°28',甲醛分子的空間構型為平面形,鍵角接近120°。考點三晶體結構與性質(zhì)1.(2022湖北,7,3分)C60在高溫高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▽щ娦?、高硬度的非晶態(tài)碳玻璃。下列關于該碳玻璃的說法錯誤的是()A.具有自范性B.與C60互為同素異形體C.含有sp3雜化的碳原子D.化學性質(zhì)與金剛石有差異答案AA項,自范性是晶體的性質(zhì),碳玻璃為非晶態(tài),沒有自范性,錯誤;B項,碳玻璃和C60是由碳元素形成的不同的單質(zhì),二者互為同素異形體,正確;C項,碳玻璃的硬度高,與金剛石類似,結構也應有一定的相似性,所以含有sp3雜化的碳原子,正確;D項,同素異形體性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)上,但化學性質(zhì)也存在差異,正確。2.(2022湖北,9,3分)某立方鹵化物可用于制作光電材料,其晶胞結構如圖所示。下列說法錯誤的是()A.Ca2+的配位數(shù)為6B.與F-距離最近的是K+C.該物質(zhì)的化學式為KCaF3D.若F-換為Cl-,則晶胞棱長將改變答案BA項,由題圖可知,Ca2+位于體心,F-位于面心,所以Ca2+的配位數(shù)為6,正確;B項,F-與K+的最近距離為棱長的22,F-與Ca2+的最近距離為棱長的12,與F-距離最近的是Ca2+,錯誤;C項,一個該晶胞中含K+個數(shù)為18×8=1,F-個數(shù)為12×6=3,Ca2+個數(shù)為1,故該物質(zhì)的化學式為KCaF3,正確;D項,F-的半徑小于K+,它位于四個K+圍成的空隙中,Cl-的半徑比K+大,Cl-替換F-后K+不再相切知識拓展離子晶體的“堆積—填隙”模型:按照金屬晶體中金屬原子的空間堆積方式,把金屬原子換成大的離子(通常是陰離子),然后把電性相反的小離子(通常是陽離子)填入堆積球的空隙中,就得到離子晶體的“堆積—填隙”模型。(1)離子晶體中的大離子先在空間盡可能密地堆積起來——球是相切的。(2)小離子填入堆積球之間的空隙——球不一定是相切的。3.(2022湖北,10,3分)Be2+和Al3+的電荷與半徑之比相近,導致兩元素性質(zhì)相似。下列說法錯誤的是()A.Be2+與Al3+都能在水中與氨形成配合物B.BeCl2和AlCl3的熔點都比MgCl2的低C.Be(OH)2和Al(OH)3均可表現(xiàn)出弱酸性D.Be和Al的氫化物都不能在酸中穩(wěn)定存在答案AA項,Al3+與氨水反應生成Al(OH)3沉淀而不是配合物,錯誤;B項,BeCl2和AlCl3屬于分子晶體,MgCl2屬于離子晶體,正確;C項,Al(OH)3為兩性氫氧化物,可表現(xiàn)出弱酸性,則Be(OH)2也可表現(xiàn)出弱酸性,正確;D項,Be和Al的氫化物中H元素顯-1價,與酸反應生成氫氣和鹽,都不能在酸中穩(wěn)定存在,正確。知識拓展對角線規(guī)則對角線規(guī)則是指某些主族元素與其相鄰右下方的主族元素的有些性質(zhì)相似的現(xiàn)象。在第二、三周期中,比較明顯地表現(xiàn)在Li和Mg、Be和Al、B和Si這三對元素之間。4.(2022山東,5,2分)AlN、GaN屬于第三代半導體材料,二者成鍵結構與金剛石相似,晶體中只存在N—Al鍵、N—Ga鍵。下列說法錯誤的是()A.GaN的熔點高于AlNB.晶體中所有化學鍵均為極性鍵C.晶體中所有原子均采取sp3雜化D.晶體中所有原子的配位數(shù)均相同答案AAlN、GaN均為共價晶體,原子半徑:Al<Ga,則N—Al鍵鍵長短,鍵能大,故GaN的熔點低于AlN,A項錯誤;晶體中只存在N—Al鍵、N—Ga鍵,故兩種晶體中所有化學鍵均為極性鍵,B項正確;金剛石中C原子采取sp3雜化,AlN、GaN與金剛石成鍵結構相似,故晶體中每個原子周圍形成四個共價鍵,配位數(shù)是4,所有原子均采取sp3雜化,C、D項正確。5.(2022山東,15,4分)(雙選)Cu2-xSe是一種鈉離子電池正極材料,充放電過程中正極材料立方晶胞(示意圖)的組成變化如圖所示,晶胞內(nèi)未標出因放電產(chǎn)生的0價Cu原子。下列說法正確的是()A.每個Cu2-xSe晶胞中Cu2+個數(shù)為xB.每個Na2Se晶胞完全轉(zhuǎn)化為Cu2-xSe晶胞,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8C.每個NaCuSe晶胞中0價Cu原子個數(shù)為1-xD.當NayCu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe時,每轉(zhuǎn)移(1-y)mol電子,產(chǎn)生(1-x)molCu原子答案BD由題給Cu2-xSe晶胞的結構可知,位于頂點和面心的Se2-的個數(shù)為8×18+6×12=4,設晶胞中Cu2+和Cu+的個數(shù)分別為a和b,得a+b=4×(2-x),由化合物中各元素正、負化合價代數(shù)和為0可得2a+b=4×2,解得a=4x,A項錯誤;Na2Se轉(zhuǎn)化為Cu2-xSe的電極反應式為Na2Se-2e-+(2-x)CuCu2-xSe+2Na+,由Na2Se晶胞結構可知,位于頂點和面心的Se2-個數(shù)為8×18+6×12=4,Na+個數(shù)為8,則每個晶胞中含有4個Na2Se,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8,B項正確;Cu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe的電極反應式為Cu2-xSe+e-+Na+NaCuSe+(1-x)Cu,由晶胞結構可知,每個晶胞中含有4個NaCuSe,則晶胞中0價Cu原子個數(shù)為4-4x,C項錯誤;NayCu2-xSe轉(zhuǎn)化為NaCuSe的電極反應式為NayCu2-xSe+(1-y)e-+(1-y)Na+NaCuSe+(1-x)Cu,所以每轉(zhuǎn)移(1-y)mol電子,產(chǎn)生(1-x)molCu原子,D疑難點撥(1)利用均攤法分析不同的晶胞結構;(2)利用電荷守恒和原子守恒配平充放電過程的總反應,注意帶有字母化學式的物質(zhì)的化學計量數(shù)。6.(2022江蘇,5,3分)下列說法正確的是()A.金剛石與石墨烯中的C—C—C夾角都為120°B.SiH4、SiCl4都是由極性鍵構成的非極性分子C.鍺原子(32Ge)基態(tài)核外電子排布式為4s24p2D.ⅣA族元素單質(zhì)的晶體類型相同答案B金剛石呈正四面體形結構,鍵角為109°28',石墨烯為平面形結構,鍵角為120°,A錯誤;SiH4、SiCl4分子中均為極性鍵,空間結構均為正四面體形,均為非極性分子,B正確;Ge原子基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d104s24p2,C錯誤;金剛石、Si為共價晶體,Pb為金屬晶體,D錯誤。易混易錯要注意原子基態(tài)核外電子排布式和價電子排布式的區(qū)別。7.(2022湖南,18,15分)鐵和硒(Se)都是人體所必需的微量元素,且在醫(yī)藥、催化、材料等領域有廣泛應用。回答下列問題:(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥,其結構式如下:①基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar];

②該新藥分子中有種不同化學環(huán)境的C原子;

③比較鍵角大小:氣態(tài)SeO3分子SeO32-離子(填“>”“<”或“=”),原因是(2)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。富馬酸分子的結構模型如圖所示:①富馬酸分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為;

②富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為。

(3)科學家近期合成了一種固氮酶模型配合物,該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2,將N3-轉(zhuǎn)化為NH2-,①產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類型為;

②與NH2-互為等電子體的一種分子為(填化學式)(4)鉀、鐵、硒可以形成一種超導材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示:①該超導材料的最簡化學式為;

②Fe原子的配位數(shù)為;

③該晶胞參數(shù)a=b=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度為g·cm-3(列出計算式)。

答案(1)①3d104s24p4②8③>SeO3中Se采取sp2雜化,SeO32-中Se采取sp(2)①11∶3②O>C>H>Fe(3)①sp3②H2O或H2S(4)①KFe2Se2②4③(39+56×2+79×2)×2解析(1)①Se位于元素周期表第四周期第ⅥA族,其基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4。②乙烷硒啉結構對稱,共有8種不同化學環(huán)境的C原子,如圖:。③氣態(tài)SeO3分子中Se的價層電子對數(shù)為3,無孤電子對,空間結構為平面三角形,鍵角為120°;SeO32-中Se的價層電子對數(shù)為4,孤電子對數(shù)為1,空間結構為三角錐形,鍵角小于120°。(2)①由富馬酸的結構模型可知,白球代表H原子、黑球代表O原子、灰球代表C原子,故其結構可表示為,σ鍵與π鍵的數(shù)目比為11∶3。②元素的非金屬性越強,電負性越大,故電負性由大到小的順序為O>C>H>Fe。(3)①產(chǎn)物中N原子形成4條價鍵,故N原子的雜化方式為sp3。②與NH2-互為等電子體的分子有H2O、H2S等。(4)①由平面投影圖可得晶胞的結構為。利用“均攤法”,晶胞所含K原子個數(shù)為8×18+1=2,所含F(xiàn)e原子個數(shù)為8×12=4,所含Se原子個數(shù)為8×14+2=4,故該超導材料的最簡化學式為KFe2Se2。②由晶胞可知,與鐵原子最近且等距離的Se有4個,故Fe原子的配位數(shù)為4。③1個晶胞中含有2個KFe2Se2,故1molKFe2Se2的體積為0.4×0.4×1.4×10-21cm32×NA,1molKFe2Se2的質(zhì)量為(39+56×2+79×28.(2022全國甲,35,15分)2008年北京奧運會的“水立方”,在2022年冬奧會上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”,實現(xiàn)了奧運場館的再利用,其美麗的透光氣囊材料由乙烯(CH2CH2)與四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列問題:(1)基態(tài)F原子的價電子排布圖(軌道表示式)為。

(2)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級電離能I變化趨勢(縱坐標的標度不同)。第一電離能的變化圖是(填標號),判斷的根據(jù)是;第三電離能的變化圖是(填標號)。

(3)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式,畫出(HF)3的鏈狀結構。

(4)CF2CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為和;聚四氟乙烯的化學穩(wěn)定性高于聚乙烯,從化學鍵的角度解釋原因。

(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結構如圖所示,X代表的離子是;若該立方晶胞參數(shù)為apm,正負離子的核間距最小為pm。

答案(1)↑↓2s↑↓↑↓↑(2)a同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢,N原子的價電子排布式為2s22p3,2p軌道是半充滿穩(wěn)定結構,第一電離能比O原子大b(3)H—F…H—F…H—F(4)sp2sp3F的電負性比H大,C—F鍵的鍵能比C—H鍵的大(5)Ca2+34解析(1)基態(tài)F原子的價電子排布式為2s22p5,故其價電子排布圖(軌道表示式)為↑↓2s↑↓↑↓↑2p(2)C、N、O、F均位于第二周期,原子半徑逐漸減小,原子核對最外層電子的吸引能力增強,第一電離能逐漸增大,但N原子的價電子排布式為2s22p3,2p軌道是半充滿穩(wěn)定結構,第一電離能比O原子大,故選a;C原子失去2個電子后達到2s2全滿穩(wěn)定結構,再失去1個電子較難,故第三電離能比N原子大,故選b。(3)固態(tài)氟化氫分子間存在氫鍵,故(HF)3的鏈狀結構為H—F…H—F…H—F。(4)CF2CF2分子中C原子形成碳碳雙鍵,故C原子為sp2雜化;ETFE是乙烯與四氟乙烯的共聚物,可表示為CH2—CH2—CF2—CF2,故在ETFE分子中碳原子為sp3雜化;由于F的電負性比H大,C—F鍵的鍵能比C—H鍵的大,故聚四氟乙烯比聚乙烯穩(wěn)定。(5)X離子位于頂點和面心,根據(jù)均攤法知,X離子數(shù)目為8×18+6×12=4,Y離子位于體內(nèi),故Y離子數(shù)目為8,結合CaF2的化學式知,X代表的離子是Ca2+;根據(jù)晶胞結構圖知,Ca2+與F-的最小核間距為正方體體對角線長度的14,即正負離子的核間距最小為3易錯警示比較電離能時,注意當核外電子排布達到全空、半充滿和全充滿時,結構穩(wěn)定,電離能就會反常得大。9.(2022全國乙,35,15分)鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。回答下列問題:(1)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有,其中能量較高的是。(填標號)

a.1s22s22p43s1b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5d.1s22s22p33p2(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一個雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Cl鍵,并且Cl的3pz軌道與C的2pz軌道形成3中心4電子的大π鍵(Π3②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl鍵長的順序是,理由:(ⅰ)C的雜化軌道中s成分越多,形成的C—Cl鍵越強;(ⅱ)。

(3)鹵化物CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應,生成無色晶體X和紅棕色液體Y。X為。解釋X的熔點比Y高的原因。

(4)α-AgI晶體中I-離子作體心立方堆積(如圖所示),Ag+主要分布在由I-構成的四面體、八面體等空隙中。在電場作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可發(fā)生遷移。因此,α-AgI晶體在電池中可作為。

已知阿伏加德羅常數(shù)為NA,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm=m3·mol-1(列出算式)。

答案(1)add(2)①sp2σ②C2H5Cl>C2H3Cl>C2HClCl參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl鍵越短(3)CsClCsCl是離子晶體,熔化時需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時只需要克服范德華力(4)固體電解質(zhì)12(5.04×10-10)3N解析(1)基態(tài)氟原子的核外電子排布式為1s22s22p5,有9個電子,排除b、c項;a項,相當于F原子的一個電子從2p能級躍遷到3s能級,屬于激發(fā)態(tài)氟原子,正確;d項,相當于F原子的兩個電子從2p能級躍遷到3p能級,屬于激發(fā)態(tài)氟原子,正確;在兩個激發(fā)態(tài)氟原子中,由于3p能級的能量高于3s能級,且d中發(fā)生躍遷的電子數(shù)目多于a,故d的能量較高。(2)①C2H3Cl分子中存在碳碳雙鍵,C原子為sp2雜化,雜化軌道只能形成σ鍵,故在C2H3Cl分子中,C的一個sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C—Clσ鍵。②C2H5Cl分子中只存在σ鍵,C原子為sp3雜化;C2H3Cl分子中存在一個Π34的大π鍵,C原子為sp2雜化;C2HCl分子中存在兩個Π34的大π鍵[一個是Cl(3pz)-C(2pz),一個是Cl(3py)-C(2py)],C原子為sp雜化。雜化軌道中s成分越多(sp3、sp2、sp雜化軌道中s成分依次增多),形成的C—Cl鍵越強;Cl參與形成的大π鍵越多,形成的C—Cl鍵越短,故C—Cl鍵長順序為C2H5Cl>C2H3Cl>C2HCl。(3)由CsICl2受熱發(fā)生非氧化還原反應知,CsICl2受熱分解生成CsCl和ICl,故無色晶體X為CsCl,紅棕色液體Y為ICl;由于CsCl是離子晶體,熔化時需要克服Cs+和Cl-之間的離子鍵,而ICl是分子晶體,熔化時只需要克服范德華力,離子鍵比范德華力強得多,故CsCl的熔點高于ICl。(4)在α-AgI晶體中,Ag+可以發(fā)生遷移,故α-AgI晶體在電池中可以作為固體電解質(zhì)。由于α-AgI晶體中I-作體心立方堆積,由“均攤法”知,1個晶胞中含有I-數(shù)目為8×18+1=2,即1個晶胞中含有2個α-AgI,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm=12(504×10-12m)3·NAmol-1=12(5.04×10-10)3方法歸納比較晶體熔點高低時,先看晶體類型。若晶體類型不同,一般情況下,晶體熔點:共價晶體>離子晶體>分子晶體;若晶體類型相同,共價晶體比較共價鍵的強弱(主要看原子半徑),離子晶體比較離子鍵的強弱(主要看離子半徑和離子所帶的電荷),分子晶體先看分子間能否形成氫鍵,再比較范德華力(主要看相對分子質(zhì)量)。10.(2022山東,16,12分)研究籠形包合物結構和性質(zhì)具有重要意義?；瘜W式為Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的籠形包合物四方晶胞結構如圖所示(H原子未畫出),每個苯環(huán)只有一半屬于該晶胞,晶胞參數(shù)為a=b≠c,α=β=γ=90°?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Ni原子的價電子排布式為,在元素周期表中位置為。

(2)晶胞中N原子均參與形成配位鍵,Ni2+與Zn2+的配位數(shù)之比為;x∶y∶z=;晶胞中有d軌道參與雜化的金屬離子是。

(3)吡啶()替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的Π66大π鍵,則吡啶中N原子的價層孤電子對占據(jù)(填標號)。A.2s軌道 B.2p軌道 C.sp雜化軌道 D.sp2雜化軌道在水中的溶解度,吡啶遠大于苯,主要原因是①,②。

、、的堿性隨N原子電子云密度的增大而增強,其中堿性最弱的是。

答案(1)3d84s2第四周期第Ⅷ族(2)2∶32∶1∶1Ni2+、Zn2+(3)D吡啶與H2O分子形成分子間氫鍵吡啶是極性分子比非極性分子苯更易溶于水解析(1)基態(tài)Ni原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,其價電子排布式為3d84s2,在周期表中位于第四周期第Ⅷ族。(2)由題給晶胞示意圖結合均攤法可知,一個晶胞中含Ni2+個數(shù)為2×12=1,Zn2+個數(shù)為8×18=1,CN-個數(shù)為8×12=4,NH3個數(shù)為8×14=2,苯環(huán)個數(shù)為4×12=2,故該晶胞的化學式為Ni(CN)4·Zn(NH3)2·2C6H6;因“晶胞中N原子均參與形成配位鍵”,故與Zn2+形成的配位鍵(配位原子為N)數(shù)目為6,與Ni2+形成的配位鍵(配位原子為C)數(shù)目為4,則Ni2+與Zn2+的配位數(shù)之比為4∶6=2∶3;由晶胞的化學式知,x∶y∶z=4∶2∶2=2∶1∶1;Ni2+的價電子排布式為3d8,Zn2+的價電子排布式為3d10,故晶胞中有d軌道參與雜化的金屬離子是Ni2+、Zn2+。(3)吡啶中含有與苯類似的大π鍵,說明其中的N原子也是采取sp2雜化,雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對,則吡啶中N原子的價層孤電子對占據(jù)sp2雜化軌道;苯為非極性分子,吡啶為極性分子,且吡啶中N原子能與H2O分子中H原子形成氫鍵,則吡啶在水中的溶解度遠大于苯;—CH3為推電子基團,—Cl是吸電子基團,則N原子電子云密度大小順序為>>,結合題干信息可知堿性最弱的為11.(2022浙江1月選考,26,4分)(1)兩種有機物的相關數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)HCON(CH3)2HCONH2相對分子質(zhì)量7345沸點/℃153220HCON(CH3)2的相對分子質(zhì)量比HCONH2的大,但其沸點反而比HCONH2的低,主要原因是

。

(2)四種晶體的熔點數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)CF4SiF4BF3AlF3熔點/℃-183-90-127>1000CF4和SiF4熔點相差較小,BF3和AlF3熔點相差較大,原因是

。

答案(1)HCON(CH3)2分子間只有一般的分子間作用力,HCONH2分子間存在氫鍵,破壞一般的分子間作用力更容易,所以沸點低(2)CF4和SiF4都是分子晶體,結構相似,分子間作用力相差較小,所以熔點相差較小;BF3通過分子間作用力形成分子晶體,AlF3通過離子鍵形成離子晶體,破壞離子鍵需要能量多得多,所以熔點相差較大解析(2)CF4、SiF4屬于分子晶體,熔點主要取決于分子間作用力,對于結構相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,熔點越高,因兩者相對分子質(zhì)量相差不大,故熔點相差較小;BF3屬于分子晶體而AlF3屬于離子晶體,后者熔化時破壞的是離子鍵,故熔點相差較大。12.(2022北京,15,9分)工業(yè)中可利用生產(chǎn)鈦白的副產(chǎn)物FeSO4·7H2O和硫鐵礦(FeS2)聯(lián)合制備鐵精粉(FexOy)和硫酸,實現(xiàn)能源及資源的有效利用。(1)FeSO4·7H2O結構示意圖如圖1。圖1①Fe2+的價層電子排布式為。

②H2O中O和SO42-中S均為sp3雜化,比較H2O中H—O—H鍵角和SO42-中O—S—O③FeSO4·7H2O中H2O與Fe2+、H2O與SO42-的作用力類型分別是(2)FeS2晶體的晶胞形狀為立方體,邊長為anm,結構如圖2。圖2①距離Fe2+最近的陰離子有個。

②FeS2的摩爾質(zhì)量為120g·mol-1,阿伏加德羅常數(shù)為NA。該晶體的密度為g·cm-3。(1nm=10-9m)

(3)FeSO4·7H2O加熱脫水后生成FeSO4·H2O,再與FeS2在氧氣中摻燒可聯(lián)合制備鐵精粉和硫酸。FeSO4·H2O分解和FeS2在氧氣中燃燒的能量示意圖如圖3。利用FeS2作為FeSO4·H2O分解的燃料,從能源及資源利用的角度說明該工藝的優(yōu)點。

圖3答案答案(1)①3d6②孤電子對有較大斥力,使鍵角小于鍵角③配位鍵、氫鍵(2)①6②480(3)FeS2燃燒放熱為FeSO4·H2O分解提供能量;反應產(chǎn)物是鐵精粉和制硫酸的原料解析(1)①由于Fe的核外電子排布式為[Ar]3d64s2,所以Fe2+的核外電子排布式為[Ar]3d6,Fe2+的價層電子排布式為3d6;②H2O中O和SO42-中S均為sp3雜化,但是H2O中O有兩個孤電子對,而SO42-中S無孤電子對,孤電子對與孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力,故H2O中鍵角<SO42-中鍵角;③由題圖1可得,Fe2+與H2O中的O成鍵,H2O中的H與SO42-中的O成鍵,由于Fe2+含有空軌道,H2O中O含有孤電子對,故FeSO4·7H2O中Fe2+與H2O之間的作用力為配位鍵,H(2)①由題圖2可知,8個Fe2+位于立方體的頂點、6個Fe2+位于立方體的面心,12個S22-位于立方體的棱上,1個S22-位于立方體的體心,1個晶胞中Fe2+的個數(shù)為8×18+6×12=4,S22-的個數(shù)為12×14+1=4,其中距離Fe2+最近的陰離子(S22-)有6個;②1mol晶胞的質(zhì)量為(a×10-7cm)3×ρ×NA=4mol×120g·mol-1,ρ=480(a×10-7)3×NAg·cm-3。(3)由題圖3可知FeSO4·H2O的分解反應為吸熱反應,FeS2在氧氣中的燃燒為放熱反應,13.(2022廣東,20,14分)硒(Se)是人體必需微量元素之一,含硒化合物在材料和藥物領域具有重要應用。自我國科學家發(fā)現(xiàn)聚集誘導發(fā)光(AIE)效應以來,AIE在發(fā)光材料、生物醫(yī)學等領域引起廣泛關注。一種含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路線如下:(1)Se與S同族,基態(tài)硒原子價電子排布式為。

(2)H2Se的沸點低于H2O,其原因是。

(3)關于Ⅰ~Ⅲ三種反應物,下列說法正確的有。

A.Ⅰ中僅有σ鍵B.Ⅰ中的Se—Se鍵為非極性共價鍵C.Ⅱ易溶于水D.Ⅱ中原子的雜化軌道類型只有sp與sp2E.Ⅰ~Ⅲ含有的元素中,O電負性最大(4)Ⅳ中具有孤對電子的原子有。

(5)硒的兩種含氧酸的酸性強弱為H2SeO4H2SeO3(填“>”或“<”)。研究發(fā)現(xiàn),給小鼠喂食適量硒酸鈉(Na2SeO4)可減輕重金屬鉈引起的中毒。SeO42-的立體構型為(6)我國科學家發(fā)展了一種理論計算方法,可利用材料的晶體結構數(shù)據(jù)預測其熱電性能,該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進程?；衔颴是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一,其晶胞結構如圖a,沿x、y、z軸方向的投影均為圖b。圖a圖b①X的化學式為。

②設X的最簡式的式量為Mr,晶體密度為ρg·cm-3,則X中相鄰K之間的最短距離為nm(列出計算式,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

答案(1)4s24p4(2)H2O分子間形成氫鍵,H2Se分子間只有范德華力(3)BDE(4)O、Se(5)>正四面體形(6)①K2SeBr6②12×34M解析(1)Se是34號元素,位于第四周期第ⅥA族,基態(tài)硒原子價電子排布式為4s24p4。(2)H2O和H2Se都是分子晶體,二者結構相似,H2O分子間形成氫鍵,H2Se分子間只有范德華力,故H2O的沸點高于H2Se。(3)A項,Ⅰ分子中不僅含有σ鍵,苯環(huán)中還含有大π鍵,錯誤;B項,Ⅰ中的Se—Se鍵是非極性共價鍵,正確;C項,Ⅱ?qū)儆跓N,烴難溶于水,錯誤;D項,Ⅱ中碳碳三鍵中C原子采用sp雜化,碳碳雙鍵和苯環(huán)中C原子采用sp2雜化,正確;E項,Ⅰ~Ⅲ中含有的元素為C、H、O、N、S、Se,其中電負性最大的元素是O,正確。(4)觀察Ⅳ的結構簡式可知,Ⅳ中具有孤對電子的原子有O和Se。(5)H2SeO4可寫成(HO)2SeO2,H2SeO3可寫成(HO)2SeO,H2SeO4分子中連接在中心原子Se上的非羥基氧原子數(shù)目比H2SeO3多,故H2SeO4的酸性強于H2SeO3;SeO42-中心原子的價層電子對數(shù)=4+12×(6+2-2×4)=4,無孤電子對,故SeO42-的立體構型為正四面體形。(6)①觀察晶胞結構圖和投影圖,結合“均攤法”知,X的一個晶胞中含有K的數(shù)目為8,含有“SeBr6”的數(shù)目為8×18+6×12=4,兩者數(shù)目之比為8∶4=2∶1,故X的化學式為K2SeBr6;②設晶胞的邊長為acm,一個晶胞中含有4個“K2SeBr6”,故ρ=4MrNAa3,則a=34MrρNA方法歸納判斷有機物中碳原子雜化類型的方法:一般看碳原子形成的共價鍵類型,碳碳單鍵中的C原子采用sp3雜化,碳碳雙鍵、碳氧雙鍵中的C原子采用sp2雜化,碳碳三鍵、碳氮三鍵中的C原子采用sp雜化。14.(2022海南,19,14分)以Cu2O、ZnO等半導體材料制作的傳感器和芯片具有能耗低、效率高的優(yōu)勢?；卮饐栴}:(1)基態(tài)O原子的電子排布式,其中未成對電子有個。

(2)Cu、Zn等金屬具有良好的導電性,從金屬鍵的理論看,原因是。

(3)酞菁的銅、鋅配合物在光電傳感器方面有著重要的應用價值。酞菁分子結構如下圖,分子中所有原子共平面,所有N原子的雜化軌道類型相同,均采取雜化。

鄰苯二甲酸酐()和鄰苯二甲酰亞胺()都是合成酞菁的原料,后者熔點高于前者,主要原因是

。

(4)金屬Zn能溶于氨水,生成以氨為配體,配位數(shù)為4的配離子。Zn與氨水反應的離子方程式為。

(5)ZnO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導體的性能。Zn—N鍵中離子鍵成分的百分數(shù)小于Zn—O鍵,原因是。

(6)左下圖為某ZnO晶胞示意圖,右下圖是若干晶胞無隙并置而成的底面O原子排列局部平面圖。

abcd為所取晶胞的下底面,為銳角等于60°的菱形。以此為參考,用給出的字母表示出與所取晶胞相鄰的兩個晶胞的底面、。

答案(1)1s22s22p4或[He]2s22p42(2)自由電子在外加電場中作定向移動(3)sp2兩者均為分子晶體,后者能形成分子間氫鍵,熔點更高(4)Zn+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-+2H2O(5)N的電負性小于O(6)

bcfe

dcih解析(1)基態(tài)O原子的電子排布式為1s22s22p4,有2個未成對電子。(2)金屬有導電性是因為其中的自由電子在外加電場中可作定向移動。(3)酞菁分子中所有原子共平面,則所有N原子的雜化方式是sp2;結構中含有N—H鍵,分子之間能形成氫鍵,使熔點更高。(4)由題目中信息可知生成了[Zn(NH3)4]2+,故離子方程式為Zn+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2++H2↑+2OH-+2H2O。(5)因為N的電負性小于O,故Zn—N鍵中離子鍵成分的百分數(shù)小于Zn—O鍵。(6)與

abcd有共用邊bc、dc且可表示晶胞底面的菱形分別是

bcfe、

dcih。15.(2022河北,17,15分)含Cu、Zn、Sn及S的四元半導體化合物(簡寫為CZTS),是一種低價、無污染的綠色環(huán)保型光伏材料,可應用于薄膜太陽能電池領域?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)S原子的價電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為。

(2)Cu與Zn相比,第二電離能與第一電離能差值更大的是,原因是。

(3)SnCl3-的幾何構型為,其中心離子雜化方式為(4)將含有未成對電子的物質(zhì)置于外磁場中,會使磁場強度增大,稱其為順磁性物質(zhì)。下列物質(zhì)中,屬于順磁性物質(zhì)的是(填標號)。

A.[Cu(NH3)2]Cl B.[Cu(NH3)4]SO4C.[Zn(NH3)4]SO4 D.Na2[Zn(OH)4](5)下圖是硫的四種含氧酸根的結構:根據(jù)組成和結構推斷,能在酸性溶液中將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO4-的是(填標號),理由是(6)下圖是CZTS四元半導體化合物的四方晶胞。①該物質(zhì)的化學式為。

②以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分數(shù)坐標,例如圖中A原子的坐標為(34,14,18),則B原子的坐標為答案(1)2∶1(或1∶2)(2)CuCu的第二電離能是失去3d10電子所需的最低能量,第一電離能是失去4s1電子所需的最低能量,Zn的第二電離能是失去4s1電子所需的最低能量,第一電離能是失去4s2電子所需的最低能量,3d10電子處于全充滿狀態(tài),其與4s1電子能量差值更大(3)三角錐形sp3(4)B(5)DD中含有-1價的O,具有強氧化性,能將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO(6)①Cu2ZnSnS4②(14,34,解析(1)基態(tài)S原子的價電子排布式是3s23p4,根據(jù)基態(tài)原子電子排布規(guī)則,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為2∶1(或1∶2)。(3)Sn是第ⅣA族元素,SnCl3-的中心離子Sn2+的σ鍵電子對數(shù)為3,孤電子對數(shù)為12×(4+1-1×3)=1,則價層電子對數(shù)為4,故SnCl3-的中心離子是sp3雜化,幾何構型是三角錐形。(4)根據(jù)題意,順磁性物質(zhì)含有未成對電子。A、C、D項中各原子核外電子均已成對,不符合題意;B項,[Cu(NH3)4]SO4中Cu2+的價電子排布式是3d9,有未成對電子,符合題意。(5)Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO4-需要氧化劑,且氧化性比MnO4-的強。由SO2能使KMnO4溶液褪色知SO42-的氧化性弱于MnO4-,而S2O72-中S的化合價也為+6,故A不符合題意;B、C中S的化合價比SO42-中S的低,氧化性更弱,不符合題意;D中含有-1價的O(結構式中位于中間的2個O),具有強氧化性,能將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO4-,D符合題意。(6)①根據(jù)晶胞結構,結合均攤法知,S原子位于體內(nèi),每個晶胞中含有的S原子數(shù)目為8,Sn原子位于面心和棱心,數(shù)目為2×12+4×14=2,Zn原子位于頂點和體心,數(shù)目為8×18+1=2,Cu原子位于面上,數(shù)目為8×1216.(2016課標Ⅱ,37,15分)東晉《華陽國志·南中志》卷四中已有關于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品。回答下列問題:(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為,3d能級上的未成對電子數(shù)為。

(2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構型是。

②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學鍵稱為,提供孤電子對的成鍵原子是。

③氨的沸點(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是;氨是分子(填“極性”或“非極性”),中心原子的軌道雜化類型為。

(3)單質(zhì)銅及鎳都是由鍵形成的晶體;元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是

。

(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為。

②若合金的密度為dg·cm-3,晶胞參數(shù)a=nm。

答案(15分)(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s22(2)①正四面體②配位鍵N③高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp3(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子(4)①3∶1②2516.02×解析(2)①SO42-中S原子的價層電子對數(shù)為4+12×(6+2-2×4)=4,采取sp3雜化,立體構型為正四面體;②Ni2+與NH3之間形成化學鍵時Ni提供空軌道,N提供孤電子對,形成配位鍵;③氨分子之間形成氫鍵,分子間作用力增大,故沸點高于膦(PH3);氨分子中N原子的價層電子對數(shù)為4,采取sp3雜化,四個雜化軌道中有三個軌道被共用電子對占據(jù)(3)金屬單質(zhì)形成的晶體均為金屬晶體,金屬晶體中只含有金屬鍵。(4)①1個晶胞中含Cu原子數(shù)為12×6=3,含Ni原子數(shù)為18×8=1,②由題意可得:d=3×64+59(a×10-7)易錯警示第(4)問②中要注意單位轉(zhuǎn)換(1nm=10-7cm)。17.(2016海南單科,19-Ⅱ,14分)M是第四周期元素,最外層只有1個電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的負一價離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同?；卮鹣铝袉栴}:(1)單質(zhì)M的晶體類型為,晶體中原子間通過作用形成面心立方密堆積,其中M原子的配位數(shù)為。

(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為,其同周期元素中,第一電離能最大的是(寫元素符號)。元素Y的含氧酸中,酸性最強的是(寫化學式),該酸根離子的立體構型為。

(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。①該化合物的化學式為,已知晶胞參數(shù)a=0.542nm,此晶體的密度為g·cm–3。(寫出計算式,不要求計算結果。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)

②該化合物難溶于水但易溶于氨水,其原因是。此化合物的氨水溶液遇到空氣則被氧化為深藍色,深藍色溶液中陽離子的化學式為。

答案(1)金屬晶體金屬鍵12(2)1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面體(3)①CuCl4×99.5②Cu+可與氨形成易溶于水的配位化合物(或配離子)[Cu(NH3)4]2+解析(1)根據(jù)題意,M的價電子排布式為3d104s1,M為Cu,單質(zhì)銅的晶體類型為金屬晶體,晶體中原子間通過金屬鍵作用形成面心立方密堆積,面心立方密堆積中Cu原子的配位數(shù)為12;(2)Y的負一價離子的最外層電子數(shù)與次外層相同,則Y為Cl,基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5,其同周期元素中,第一電離能最大的應該是稀有氣體元素Ar,Y的含氧酸中,酸性最強的是HClO4,該酸根離子的中心原子Cl采取等性的sp3雜化,立體構型為正四面體;(3)①運用均攤法,一個該晶胞中Cu的個數(shù)為8×18+6×12=4,Cl的個數(shù)為4,故該化合物的化學式為CuCl,晶胞參數(shù)a=0.542nm,則ρ=4NA×99.5(0.542×10-7)3g·cm-3=4×99.5NA×(0.542)3×10-21g·cm-3;②CuCl易溶于氨水的原因是發(fā)生了反應18.(2015課標Ⅱ,37,15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子構型;C、D為同周期元素,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}:(1)四種元素中電負性最大的是(填元素符號),其中C原子的核外電子排布式為。

(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點高的是(填分子式),原因是

;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為和。

(3)C和D反應可生成組成比為1∶3的化合物E,E的立體構型為,中心原子的雜化軌道類型為。

(4)化合物D2A的立體構型為,中心原子的價層電子對數(shù)為,單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A,其化學方程式為。

(5)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566nm,F的化學式為;晶胞中A原子的配位數(shù)為;列式計算晶體F的密度(g·cm-3)。

答案(15分)(1)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(每空1分,共2分)(2)O3O3相對分子質(zhì)量較大,范德華力大分子晶體離子晶體(每空1分,共4分)(3)三角錐形sp3(每空1分,共2分)(4)V形42Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分)(5)Na2O84×62g·mol-1(0.566×10-7cm)3×6.02解析由題意可知A為O、B為Na、C為P、D為Cl。(1)四種元素中O的非金屬性最強,電負性最大;P的原子序數(shù)為15,核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。(2)氧元素的兩種同素異形體為O2和O3,沸點較高的是O3,因為O3的相對分子質(zhì)量較大,范德華力大。O的氫化物可以是H2O、H2O2,二者所屬晶體類型均為分子晶體;Na的氫化物為NaH,屬于離子晶體。(3)PCl3中中心原子的價層電子對數(shù)是4,其中σ鍵數(shù)是3,孤電子對數(shù)為1,故PCl3中中心原子采用sp3雜化方式,分子構型為三角錐形。(4)Cl2O中中心原子為O,分子中σ鍵數(shù)為2,中心原子孤電子對數(shù)為2,故中心原子的價層電子對數(shù)為4,分子空間構型為V形。Cl2與濕潤的Na2CO3反應生成Cl2O的同時還應該生成NaCl和NaHCO3。(5)由晶胞結構可知,一個晶胞中小球個數(shù)為8,大球個數(shù)為4,小球代表離子半徑較小的Na+,大球代表離子半徑較大的O2-,故F的化學式為Na2O;晶胞中與每個氧原子距離最近且相等的鈉原子有8個;晶胞的質(zhì)量為62g·mol-16.02×1023mol-1×4,晶胞的體積為(0.566×10-7)319.(2014課標Ⅰ,37,15分)早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成。回答下列問題:(1)準晶是一種無平移周期序,但有嚴格準周期位置序的獨特晶體,可通過方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體。

(2)基態(tài)Fe原子有個未成對電子,Fe3+的電子排布式為?？捎昧蚯杌洐z驗Fe3+,形成的配合物的顏色為。

(3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為,1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為。乙酸的沸點明顯高于乙醛,其主要原因是。Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內(nèi)部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有個銅原子。

(4)Al單質(zhì)為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405nm,晶胞中鋁原子的配位數(shù)為。列式表示Al單質(zhì)的密度g·cm-3(不必計算出結果)。

答案(1)X-射線衍射(2)41s22s22p63s23p63d5血紅色(3)sp3、sp26NACH3COOH存在分子間氫鍵16(4)124解析(1)用一定波長的X-射線照射到晶體上,根據(jù)記錄儀上有無分離的斑點或明銳的譜線,可以鑒別晶體、準晶體和非晶體。(2)基態(tài)Fe原子的電子排布式為[Ar]3d64s2,價電子的軌道表示式為↑↓↑↓↑↑↑↑3d4s,故基態(tài)Fe原子的未成對電子數(shù)為4;Fe3+的電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5;Fe3+與SCN-形成的配合物呈血紅色。(3)CH3CHO分子中—CH3中碳原子為sp3雜化,—CHO中碳原子為sp2雜化。因乙酸分子間能形成氫鍵,故乙酸的沸點明顯比乙醛高。1個Cu2O晶胞中氧原子數(shù)=4+6×12+8×18=8,故銅原子數(shù)為2×8=16。(4)面心立方晶胞中,鋁原子的配位數(shù)為12;1個晶胞中Al原子數(shù)為8×18+6×12=4,故鋁單質(zhì)的密度ρ=mV=4NA×20.(2014山東理綜,33,12分)石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結構會發(fā)生改變,轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)。(1)圖甲中,1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為。

(2)圖乙中,1號C的雜化方式是,該C與相鄰C形成的鍵角(填“>”“<”或“=”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。

(3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有(填元素符號)。

(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60),某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料,晶胞如圖丙所示,M原子位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為,該材料的化學式為。

答案(1)3(2)sp3<(3)O、H(4)12M3C60解析(