1、1题型五 物质结构与性质(选考)1.(2018韶关市高三 4 月模拟)硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有着重要应用。回答下列问题：(1)N 原子核外有_种不同运动状态的电子。基态 N 原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为_。(2)经测定发现，N 2O5固体由 NO 和 NO 两种离子组成，该固体中 N 原子杂化类型为 2 3_；与 NO 互为等电子体的微粒有_(写出一种)。 2(3)铵盐大多不稳定。NH 4F、NH 4I 中，较易分解的是_，原因是_。(4)第二周期中，第一电离能介于 B 元素和 N 元素间的元素为_(填元素符号)。(5)晶体硼有多种变体，但其基本结构单元都
2、是由硼原子组成的正二十面体(见图)，每个顶点为一个硼原子，每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由_个硼原子构成；若该结构单元中有 2 个原子为 10B(其余为 11B)，那么该结构单元有_种不同类型。(6)硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似，B、N 原子相互交替排列2(见图)，其晶胞结构如图所示。设层内 BN 核间距为 a pm，面间距为 b pm，则该氮化硼晶体的密度为_gcm 3 (用含 a、 b、 NA 的代数式表示)。答案 (1)7 哑铃形(2)sp、sp 2 SCN 、CO 2、CS 2、N 等中的任一种 3(3)NH4F F 原子半径比 I 原子小，H
3、F 键比 HI 键强(HF 键更易形成)，F 更易夺取 NH中的 H 4(4)Be、C、O(5)12 3(6) (或 、或 )2Ar(B) ArN33a2bNA10 30 2MrBN33a2bNA10 30 211 1433a2bNA10 30解析 (1)原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，N原子核外有 7 个电子，所以有 7 种不同运动状态的电子；基态 N 原子的电子排布式为1s22s22p3，能量由低到高，由里到外排布，则能量最高的电子所占据的原子轨道为 2p 轨道，呈哑铃形。(2)NO 中 N 的价电子数为 2，杂化轨道类型为 sp；NO 中 N 的价电子
4、数为 25 20 12 33，杂化类型为 sp2；含有相同原子数和相同价电子数的微粒互为等电子体，5 30 12与 NO 互为等电子体的微粒有 SCN 、CO 2、CS 2、N 等。 2 3(3)铵盐大多不稳定。NH 4F、NH 4I 中，较易分解的是 NH4F，原因是 F 原子半径比 I 原子小，HF 键比 HI 键强(HF 键更易形成)，F 更易夺取 NH 中的 H 。 4(4)同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第A 族、第A 族元素原子最外层电子处于该轨道的全充满、半充满的稳定状态，所以其第一电离能大于其相邻元素，故第一电离能介于 B、N 之间的第二周期元
5、素有 Be、C、O 三种元素。(5)顶点数： 12(个)(共 20 个面，每个面均为正三角形，有三个顶点，而每个顶点2035都同时属于 5 个面，所以有 12 个原子)。(6)根据图可知一个晶胞中含有 N 原子数为 4 2 2，B 原子数为 8 12，将14 12 18一个六边形切成相等的六个，每个的底为 a pm a10 10 cm，高为 pm，面a2 (a2)2 3a2积 为 6 a pm2 10 20 cm2， 晶 胞 的 体 积 为 10 20 cm2b12 3a2 3 3a22 3 3a22 3 3a2210 10 cm2 3 a2b10 30 cm3， 故 密 度 为 gcm 33
6、2Ar B Ar N 3 3a2bNA 10 303g2Mr BN3 3a2bNA 10 30cm3 gcm3 。211 1433a2bNA10 302.(2018珠海市高三 3 月质检)(1)固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类，可通过_方法区分晶体、非晶体和准晶体，以色列科学家丹尼尔谢赫特曼因发现锰的化合物准晶体而获得了 2011 年诺贝尔化学奖。基态 Mn 原子的电子排布式为_。(2)PCl3的立体构型为_，中心原子的杂化轨道类型为_。(3)硼的卤化物在工业中有重要作用，硼的四种卤化物的沸点如下表所示。BF3 BCl3 BBr3 BI3沸点/K 172 285 364 483四种卤化物沸
7、点依次升高的原因是_。B、C、N、O 四种元素第一电离能由小到大的顺序为_。用 BF3分子结构解释反应 BF3(g)NH 4F(s)=NH4BF4(s)能够发生的原因：_。(4)碳元素的单质有多种形式，下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142 pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm，其原因是金刚石中只存在 CC 间的_共价键，而石墨层内的 CC 间存在_键。金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为 r，金刚石晶胞的边长为 a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。答案 (1)X射线衍射 Ar3d 54s2(2)
8、三角锥形 sp 3(3)分子结构相似，相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增强 BCON BF 3分子中硼原子有空轨道，F 有孤对电子，能通过配位键形成 BF 4(4) 、 8 3164解析 (1)锰是 25 号元素，基态 Mn 原子的电子的排布式为Ar3d 54s2。(2)PCl3中 P 原子与 3 个氯原子相连，含有 1 个孤电子对，立体构型为三角锥形，中心原子的杂化轨道类型为 sp3杂化。(3)硼的四种卤化物均为分子晶体，且分子结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，沸点依次升高。同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但 N 原子的 2p 为半充满结构，较为稳定，第一
9、电离能最大，B、C、N、O 四种元素第一电离能由小到大的顺序为 BCON。BF 3分子中硼原子有空轨道，F 有孤对电子，能通过配位键形成 BF ，因此反应 BF3(g) 4NH 4F(s)=NH4BF4(s)能够发生。(4)金刚石中碳原子以 sp3杂化，形成四条杂化轨道，全部形成 键，石墨中碳原子以sp2杂化，形成三条杂化轨道，还有一条未杂化的 p 轨道，三条杂化轨道形成 键，而未杂化 p 轨道形成 键。晶胞中顶点微粒数为：8 1，面心微粒数为：6 3，体内微粒数为 4，共含有 8 个18 12碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即a 8r， r a；碳原子的
10、体积为：8 r3，晶胞体积为： a3，碳原子的空间利用338 43率为： 。碳 原 子 总 体 积晶 胞 体 积 843 r3a3 843 (38a)3a3 3163.(2018河南省六市高三联考)在照相底片的定影过程中，未曝光的溴化银(AgBr)常用硫代硫酸钠(Na 2S2O3)溶解，反应生成 Na3Ag(S2O3)2；在废定影液中加入 Na2S 使 Na3Ag(S2O3)2中的银转化为 Ag2S，并使定影液再生。将 Ag2S 在高温下转化为 Ag，就达到了回收银的目的。(1)铜、银、金在元素周期表中位于同一族相邻周期，基态银原子的最外层电子排布式为_。(2)Na、O、S 简单离子半径由大到
11、小的顺序为_。(3)S2O 离子结构如图所示，其中心硫原子的杂化轨道类型为_。23(4)写出 AgBr 溶于 Na2S2O3溶液的离子反应方程式：_。5Na3Ag(S2O3)2中存在的作用力有离子键、共价键、_。(5)在空气中灼烧 Ag2S 生成 Ag 和 SO2，SO 2分子中硫原子的价层电子对数为_，其分子空间构型为_。SO 2易溶于水，原因是_。(6)现在人们已经有多种方法来测定阿伏加德罗常数，X 射线衍射法就是其中的一种，通过对金晶体的 X 射线衍射图像的分析，可以得出金晶体的晶胞属于面心立方晶胞(与铜的晶胞相似)。若金原子的半径为 a m，金的密度为 gcm3 ，金的摩尔质量为 M
12、gmol 1 ，试通过这些数据列出计算阿伏加德罗常数的算式_。答案 (1)5s 1(2)S2 、O 2 、Na (3)sp3(4)AgBr2S 2O =Ag(S2O3)23 Br 配位键23(5)3 V 形 根据相似相溶原理，SO 2和水均为极性分子，且 SO2和水反应(6)NA mol1M42106a3解析 (1)铜、银、金在元素周期表中位于同一族相邻周期，基态铜原子的最外层电子排布式为 4s1，则基态银原子的最外层电子排布式为 5s1。(2)电子层数越多，离子半径越大，核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则 Na、O、S 简单离子半径由大到小的顺序为 S2 、O 2 、Na
13、 。(3)由 S2O 离子结构示意图可知，其中心硫原子形成 4 个 键，则中心硫原子的杂化轨23道类型为 sp3。(4)AgBr 与 Na2S2O3溶液反应生成 Na3Ag(S2O3)2和 NaBr，该反应的离子反应方程式为AgBr2S 2O =Ag(S2O3)23 Br ，Na 3Ag(S2O3)2中存在的作用力有离子键、共价键和23配位键。(5)SO2分子中硫原子的价层电子对数为 2 3，因 SO2分子中含有 1 个孤电子对，6 222所以其分子空间构型为 V 形，因 SO2和水均为极性分子，且 SO2可以和水发生反应，所以SO2易溶于水。(6)金晶体的晶胞属于面心立方晶胞，则 1 个晶胞
14、中含有金原子的个数为 8 6 4，18 12金原子的半径为 a102 cm，则金晶胞的边长为 2 a102 cm，所以金的密度为 2，解得 NA mol1 。4MNA22102a3 M42106a34.铁、钛、镍等过渡元素在工业生产和科学研究中具有重要作用，请回答下列问题。6(1)有机铁肥Fe(H 2NCONH2)6(NO3)3的名称叫三硝酸六尿素合铁，是一种配合物，它的中心离子 Fe3 的价电子排布式为_；该配合物中 N 原子的杂化方式有_；它所含非金属元素的电负性由小到大的顺序是_。(2)钛被称为继铁、铝之后的“第三金属” ，也叫“未来金属” 。钛位于周期表的_区，基态 Ti 原子的电子占
15、据了_个原子轨道。工业上可用 TiCl4(常温下呈液态)与 Mg 高温下反应制备钛单质，同时生成 MgCl2，详细解释 TiCl4熔点比 MgCl2低很多的原因：_。(3)镍与 CO 生成的配合物 Ni(CO)4中，易提供孤电子对的成键原子是_(填元素名称)；1 mol Ni(CO)4中含有的 键数目为_；写出与 CO 互为等电子体的一种阴离子的化学式_。(4)镍钛记忆合金用于飞机和宇宙飞船。已知一种镍钛合金的晶胞结构如图所示，其中 Ti 原子采用面心立方最密堆积方式，该合金中与 Ti 原子距离最近且相等的 Ni 原子个数为_；若合金的密度为 gcm3 ， NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞中
16、两个钛原子间的最近距离是_pm(用含 和 NA的计算式表示，不必化简)。答案 (1)3d 5 sp 3杂化和 sp2杂化 HCNO(2)d 12 TiCl 4属于分子晶体，熔融时破坏分子间作用力；而 MgCl2属于离子晶体，熔融时破坏离子键，分子间作用力比离子键弱得多，所以 TiCl4熔点低得多(3)碳 8 NA CN (或 C )22(4)6 101022 31074 NA解析 (1)Fe 元素为 26 号元素，原子核外有 26 个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子失去最外层 4s 能级上的 2 个电子，然后失去 3d 能级上的 1个电子形成 Fe
17、3 ，Fe 3 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5，所以基态 Fe3 的价电子排布式为 3d5；由尿素分子的结构式 H2NCONH2可知，尿素分子中 N 原子成 3 个单键，含有 1 对孤对电子，杂化轨道数为 4，N 原子采取 sp3杂化；NO 中含有 3 对价层电子对，其离子构型为 3平面三角形，N 原子采取 sp2杂化；元素非金属性越强电负性越大，故电负性：HCNO。(2)钛位于周期表的 d 区，Ti 原子核外电子数为 22，基态原子核外电子排布为71s22s22p63s23p63d24s2，电子占据的原子轨道数为 113132112 个；TiCl 4属于分子晶体，熔融时
18、破坏分子间作用力；而 MgCl2属于离子晶体，熔融时破坏离子键，分子间作用力比离子键弱得多，所以 TiCl4熔点低得多，工业上可用 TiCl4(常温下呈液态)与 Mg高温下反应制备钛单质，同时生成 MgCl2。(3)配合物 Ni(CO)4的中心原子 Ni 与 CO 之间的化学键称为配位键，提供孤电子对的成键原子是碳原子；Ni(CO) 4中的配离子中 Ni 原子和 C 原子之间有 4 个 键，CO 分子中 C 和 O 之间存在 1 个 键，1 个 键，1 个配位键，因此 4 个 CO 有 4 个 键，故 1 mol Ni(CO)4中含有 8 mol 键即 8NA；CO 分子中含有 2 个原子、价电子数是 10，与 CO 互为等电子体的阴离子微粒有 CN 或 C 。22(4)Ti 原子采用面心立方最密堆积方式，若以 Ti 在顶点，则合金中与 Ti 原子距离最近且相等的 Ni 原子在棱上，个数为 6；利用均摊法计算，每个晶胞中含有 Ti：8 6 4 个，18 12Ni：12 14 个，若合金的密度为 gcm3 ， NA代表阿伏加德罗常数的值，则晶胞体14积为 V cm3，边长为 cm，两个钛原子间的最近距离是m 1074NA 1074 NA 31074 NA边长的 ，为 cm 1010 pm。22 22 31074 NA 2231074 NA
