1、1物质结构与性质1.2017 全国卷,35,15 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)。 A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5(2)基态 K 原子中,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 。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,I 3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为 ,中心原I+3 I+3子的杂化形式
2、为 。 (4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为 a=0.446 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 。 (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。 2.2017 江苏,21A,12 分铁氮化合物(Fe xNy)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 键
3、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。Fe xNy转化为两种 Cu 替代型产物的能量变化如图-2 所示,其中更稳定的 Cu 替代型产物的化学式为 。 图-1 Fe xNy晶胞结构示意图图-2 转化过程的能量变化23.2016 四川理综,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
4、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
5、式是 。 4.2014 新课标全国卷,37,15 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)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 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,Fe 3+的电子排布式为 。可用硫氰化钾检验 Fe3+,形成的配合物的颜色为 。 (3)新制备的 Cu(OH)2可将乙醛(CH 3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成 Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1 mol 乙醛分子中含有的 键的数目为 ,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu 2O 为半导体材料,在其
6、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 a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 ,列式表示 Al 单质的密度 gcm -3(不必计算出结果)。 5.2014 海南,19,20 分(1)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX 4),下列叙述正确的是( )A.SiX4难水解 B.SiX 4是共价化合物C.NaX 易水解 D.NaX 的熔点一般高于 SiX4(2)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:C 60 石墨 金刚石晶胞回答下列问题:3金刚石、石墨、C 60、碳纳米管等
7、都是碳元素的单质形式,它们互为 。 金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为 、 。 C 60属于 晶体,石墨属于 晶体。 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 间不仅存在 共价键,还有 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,根据硬球接触模型,则 r= 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)。 6.2014 山东理综,33,12 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
8、被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。图甲 石墨烯结构 图乙 氧化石墨烯结构图丙(1)图甲中,1 号 C 与相邻 C 形成 键的个数为 。 (2)图乙中,1 号 C 的杂化方式是 ,该 C 与相邻 C 形成的键角 (填“”“”或 “”“CO 键、SiO 键SiH 键,故 SiH4的稳定性小于 CH4的,更易生成氧化物。(6)因硅与四个氧原子形成四个 键,故硅原子为 sp3杂化。在题图 a 中,硅、氧原子数目之比为 14,但题图 b 中每个硅氧四面体中有两个氧原子是与其他四面体共用的,故依据均摊原则可确定题图 b 中硅、氧原子数之比为 13,化学式为SiO 3 或 Si2n-
9、n。O2-3198.(1)3d (2 分) (2)K(2 分) F(2 分) (3)K 2NiF4(2 分) 6(1 分) 3.4(2 分) (4)离子键、配位键(2 分) FeF 63-(1 分) F -394+592+1986.0210234002130810-30(1 分)【解析】 由元素 C 的价电子层中未成对电子数为 4 知,其不可能位于短周期,结合题意知,元素 C 位于第四周期,进一步可推出元素 A 为 F,元素 B 为 K,元素 C 为 Fe,元素 D 为 Ni。(1)见答案。(2)K 原子易失去电子,第一电离能最小,F 的非金属性最强,电负性最大。(3)根据分摊法,可以求得化合
10、物的化学式为 K2NiF4,晶胞中含有 2 个 K2NiF4分子,晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。(4)Fe 3+提供空轨道,F -提供孤对电子,两种离子间形成配位键。1. (1)Ar3d54s1(或 1s22s22p63s23p63d54s1) 7 (2)第四周期族 分子 (3)sp 3 NOC 4 (4)12 面心立方最密堆积 22 3456 NA【解析】 (3)根据题图 1 可知,N 原子采取 sp3杂化。同一周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 N 原子具有半充满的 2p3结构,所以其第一电离能大于 O 的,故第一电离能:NOC。Mg 2+的配位数是 4。(4)
11、题图 2 中铁单质晶胞属于面心立方最密堆积,铁原子的配位数是 12。运用均摊法可求出该晶胞中含有铁原子的个数是 8 +6 =4。设晶胞18 12参数为 a cm,则有 gcm-3(a cm)3= 4,解得 a= ,晶胞中两个最近的铁56gmol-1NAmol-1 3456 NA原子之间的距离等于晶胞面对角线长度的一半,故 l= cm。22 3456 NA2.(1)3s23p3 (2)7 sp 2、sp 3 (3)ONC NOC (4)NaCl 3 Na 3Cl Na 2Cl (5) dBP= = 478 pm 或 dBP=( a)2+( a)2 = =207 pm3a4 34 14 2 14
12、12 3a4【解析】 有 1 个电子层和 1 个未成对电子的原子,其核外电子排布式为 1s1,为 H;有 2 个电子层和 2 个未成对电子的原子,其核外电子排布式为 1s22s22p2、1s 22s22p4,分别为 C、O;有 3 个电子层和 3 个未成对电子的原子,其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3,为 P。根据题意可知,A 为 H,B 为 C(碳),C 为 O,D 为 P。(2)该化合物为 CH3COOH,其结构式为,1 mol CH3COOH 中含有 7 mol 键,CH 3中碳原子杂化类型为 sp3,COOH中碳原子杂化类型为 sp2。(3)F 为 N,C、N、O 同周
13、期,同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,故电负性:ONC。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 N 原子 2p轨道为半充满的稳定结构,其第一电离能大于 O 的第一电离能,故第一电离能:NOC。(4)晶胞 X 中 8 个 Na 原子位于顶点,1 个 Na 原子位于体心,该晶胞中 Na 原子的个数为8 +1=2,12 个 Cl 原子均位于面上,个数为 12 =6,X 晶胞中 Na 原子、Cl 原子个数比为18 1226=13,故 X 对应晶体的化学式为 NaCl3。Y 晶胞中 4 个 Na 原子位于棱上,2 个 Na 原子20位于晶胞内部,Na 原子的个数为 4 +2=3,8 个
14、Cl 原子位于顶点,Cl 原子的个数为 8 =1,Y14 18晶胞中 Na 原子、Cl 原子个数比为 31,故 Y 对应晶体的化学式为 Na3Cl。Z 晶胞中 4 个 Na原子位于棱上,2 个 Na 原子位于面心,2 个 Na 原子位于晶胞内部,Na 原子的个数为 4 +214+2=4,8 个 Cl 原子位于棱上,Cl 原子的个数为 8 =2,Z 晶胞中 Na 原子、Cl 原子个数比为12 1442=21,故 Z 对应晶体的化学式为 Na2Cl。(5)BBr 3中 B 无孤电子对,空间构型为平面三角形;而 PBr3中 P 有一对孤电子对,空间构型为三角锥形。BP 为原子晶体,其晶胞结构类似于金
15、刚石,P 原子位于晶胞的顶点和面心,若将该晶胞切割成 8 个小立方体,在其中 4 个互不相邻的立方体体心各有一个 B 原子。因此晶体中 B 原子与 P 原子的最小核间距为晶胞体对角线长度的 ,而晶胞体对角线长度为晶胞边长的 倍,故 dBP= = 478 pm。14 3 3a4 343.(1)Ar3d9(或 1s22s22p63s23p63d9) NOC (2)2 NA(或 1.2041024) CO(或 N2) (3)四面体 sp 3 (4)氧化镁晶体所含离子半径小,电荷多,晶格能大 (5)无隙并置 Mg 2Fe 4104d3NA10-21【解析】 (1)基态 Cu 原子的核外电子排布式为Ar
16、3d 104s1,故 Cu2+的核外电子排布式为Ar3d9。C、N、O 同周期,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 N 的 2p轨道半充满,为稳定结构,则第一电离能:NO,故第一电离能:NOC。(2)CN -中 C、N 之间为叁键,1 个叁键中含有 1 个 键、2 个 键,故 1 mol CN-中含有的 键数目为 2NA。与CN-互为等电子体的分子为 CO 或 N2。(5)该晶胞中 Fe 的个数为 8 +6 =4,Mg 的个数为 8,18 12故铁镁合金的化学式为 Mg2Fe。该合金的密度为 g(d10-7 cm)3=248+564NAgcm-3。4104d3NA10-214.
17、(1)Ar 3d104s2(或 1s22s22p63s23p63d104s2) (2)sp 3 P (或 Cl ) 配位键 O3-4 O-4N (3)锌失去的是全充满的 4s2电子,铜失去的是 4s1电子 (4)OCZn 平面三角形 (5)974NA(a10-10)3【解析】 (1)Zn 为 30 号元素,基态 Zn 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2或Ar 3d104s2。(2)S 中中心原子 S 采取 sp3杂化,P 、Cl 与 S 均互为等电O2-4 O3-4 O-4 O2-4子体。Zn(NH 3)42+中 Zn2+与 NH3之间形成配位键,其中 N 原
18、子提供孤电子对。(5)利用均摊法可确定该晶胞中含 4 个 Zn2+和 4 个 S2-,设晶体密度为 gcm-3,则有:97= (a10-10)3,解得 = 。4NA 974NA(a10-10)35.(1)abc (2)直线形 sp N 2O (3)F 2s 22p5 (4)Na +(5)4 gcm-3Mr42d3NA21【解析】 (1)由冰晶石晶体熔融时能导电可知该晶体中含有离子键,F 和 Al 之间形成极性共价键和配位键;离子化合物中不存在范德华力。(4)冰晶石的化学式为 Na3AlF6,由题图甲知,冰晶石晶胞中黑球的个数为 8 +6 =4,白球的个数为 12 +8=11,所以黑球代表 Al
19、18 12 14,白球代表 Na+,大立方体的体心处所代表的微粒为 Na+。(5)由题图丙可知一个晶胞中F3-6含有的铝原子的个数为 8 +6 =4,设该晶胞的边长为 x cm,则 x=2 d,故铝晶体的密度18 12 2为 g(2 d)3 cm3= gcm-3。4MrNA 2 Mr42d3NA6.(1)sp2 ONCH 32 (2)第四 B +4 (3)12 (4)面心立方最密 (5) 10103 M NA 22【解析】 (1)由异氰酸的结构式可知异氰酸中 N 原子的杂化方式为 sp2;电负性:HOC (2)3d 104s1 K、Cr (3)CO 平面三角形 (4)CH 4NH3H2O CH
20、4、NH 3、H 2O 的中心原子价层电子对数均为 4,VSEPR 模型均为四面体形,但中心原子的孤电子对数依次增加,导致键角变小 (5)AlN 原子 sp 3 (6)面心立方最密堆积【解析】 根据 Y 的原子核外有 7 种运动状态不同的电子,知 Y 为 N;U 是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素,则 U 为 Al;X、Z 中未成对电子数均为 2,X 的原子序数小于 N,而Z 的原子序数介于 N、Al 之间,则 X 为 C,Z 为 O;W 的内层电子全充满,最外层只有 1 个电子,且原子序数大于 Al,则 W 为 Cu。(1)C、N、O 同周期,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大
21、趋势,但由于 N 的 2p 轨道半充满,为稳定结构,第一电离能:NO,故第一电离能:NOC。(5)由题图可知,该晶胞中含有 Al 原子的个数为 8 +6 =4,含有 N 原子的个数为18 124,故化合物 A 的化学式为 AlN。该物质硬度大,推测该物质为原子晶体。由题图可知,1 个 N原子周围连有 4 个 Al 原子,故 N 原子的杂化方式为 sp3。(6)设 Al 的晶胞中含有 Al 原子的个数为 N,则一个晶胞的质量为 g=2.70 gcm-3(40510-10 cm)3,解得 N=4,故铝27N6.021023的晶胞类型为面心立方最密堆积。228.(1)Ar3d104s24p2(或 1
22、s22s22p63s23p63d104s24p2) AsSeGe 哑铃形 (2)不同 4 SiBr4SiCl4Si2H6SiH4 111 (3)分子晶体 sp 2 正四面体形 (4) cm3580 NA【解析】 (1)锗为 32 号元素,则基态 Ge 原子的电子排布式为Ar3d 104s24p2(或1s22s22p63s23p63d104s24p2 )。Ge、As、Se 同周期,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 As 的 2p 轨道半充满,为稳定结构,故第一电离能:AsSeGe。基态硅原子的最高能级为 3p 能级,3p 能级的电子云呈哑铃形。(2)由于水晶导热性的各向异性,实
23、验中不同方向石蜡熔化的快慢不同;水晶中 Si 原子的配位数为 4。该四种物质均为共价化合物,根据其相对分子质量大小关系可确定其沸点:SiBr 4SiCl4Si2H6SiH4。丁硅烯的结构类似于丁烯,1 个 Si4H8分子中含有 1 个 Si Si 键(含 1 个 键和 1 个 键)、2 个 SiSi 键和8 个 SiH 键,故该分子中 键与 键个数之比为 111。(3)由 GaCl3的熔点和沸点相对较低,可知 GaCl3为分子晶体,GaCl 3中 Ga 采取 sp2杂化,GeCl 4中 Ge 采取 sp3杂化,GeCl 4的空间构型为正四面体形。(4)利用均摊法可知该晶胞中含有 4 个 As
24、和 4 个 Ga,设晶胞参数为 a cm,则 145=a 3,解得 a= 。4NA 3580 NA9.(1)1 正四面体形 sp 3 Mg 第三电离能比第二电离能大很多,说明最外层有 2个电子 (2)面心立方最密堆积 (3)CuCl Cu +可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子) Cu(NH 3)42+ 1010343499.5 NA【解析】 (1)基态 Ti3+的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s1,未成对电子数为 1。B中 B 无孤电子对,空间构型为正四面体形,B 原子的杂化轨道类型为 sp3。(3)根据 A 原子H-4的价电子排布式,可知 A 为 Cl。该晶胞中 Cu
25、原子的个数为 4,Cl 原子的个数为8 +6 =4,故该晶体的化学式为 CuCl。设晶胞边长为 a pm,则 Cu 原子和 Cl 原子之间18 12的最短距离为 a pm。以该晶胞为研究对象,存在: 4 g= gcm-3(a10-10 cm)34 64+35.5NA3,解得 a= 1010,则该晶体中 Cu 原子和 Cl 原子之间的最短距离为3499.5 NA 1010 pm。34 3499.5 NA10.(1)晶体 (2)1 Ar3d 9(或 1s22s22p63s23p63d9) Cu(NH 3)4SO4 离子键、共价键、配位键 sp 3 (3)5 NA(或 56.021023) 异硫氰酸
26、分子间可形成氢键,而硫氰酸不能 (4)4 (5)3.891023a3NA【解析】 (1)晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性,而非晶体中原子排列相对无序,无自范性,题述金属互化物属于晶体。(2)基态铜原子的电子排布式为Ar3d 104s1,有 1 个未成对电子;Cu 2+的电子排布式为Ar3d 9(或 1s22s22p63s23p63d9);得到的深蓝色晶体为 Cu(NH3)4SO4,Cu(NH3)4SO4中含有离子键、共价键、配位键。乙醇分子中 C 原子的杂化轨道类型为sp3。(3)类卤素(SCN) 2的结构式为 ,1 mol(SCN)2中含 键的数目为 5NA或 56.021023。异硫氰
27、酸( )分子中 N 原子上连接有 H 原子,分子间能形成氢23键,故沸点高。(4)根据题图 1 知,距离 Zn2+最近的 S2-有 4 个,即 Zn2+的配位数为 4,而 ZnS中 Zn2+与 S2-个数比为 11,故 S2-的配位数也为 4。(5)根据均摊法,铜与金形成的金属互化物晶胞中 Cu 的个数为 6 =3,Au 的个数为 8 =1,该金属互化物的化学式为 Cu3Au,该金属12 18互化物的密度为 gcm-3= gcm-3。1NA(364+1197)(a10-7)3 3.891023a3NA1.(1)4s24p5 F、Cl (2) (3)34 直线 sp 配位 (4)12312a3N
28、A【解析】 (1)基态溴原子的价电子排布式为 4s24p5,由 IF7、ICl 3、ClF 3可知,BrX n中 X 的电负性应比 Br 的强,则 X 可能为 F、Cl。(2)因为离子半径:Cl -CsBr。(3)(CN) 2的结构式是 ,1 个叁键中含 1 个 键和 2 个 键,所以(CN)2中 键和 键的个数比是 34。SCN -与 CO2互为等电子体,空间构型为直线形,中心C 原子采取 sp 杂化。SCN -与 Fe3+间形成配位键。(4)由题给的晶胞结构示意图可知,黑球代表 Ca2+,白球代表 F-,则与每个 Ca2+距离最近的 Ca2+有 12 个,该晶胞中含有 4 个 Ca2+,8
29、 个 F-,则该晶体的密度为 g(a cm)3= gcm-3。440+819NA 312a3NA2.(1)第四周期B 族 (2)NOC H 2ONH3CH4 (3)Ti(H 2O)5ClCl2H2O 共价键、离子键、配位键 6 (4)sp 2 三角锥 极性 原子 作耐磨材料(合理即可) 442NA(43a10-10)3【解析】 根据提供的信息,可以推断出 X 元素原子的质子数为 5,则 X 为 B;Y 元素基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p2,则 Y 为 C;Q 的一种同素异形体可吸收紫外线,则 Q 为 O;从而推出 Z 为 N,M 为 P;R 原子的外围电子排布式为 3dn4sn,
30、则 n=2,R 为 Ti。(2)C、N、O 同周期,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 N 的 2p 轨道半充满,为稳定结构,其第一电离能大于 O 的第一电离能,故第一电离能:NOC。由于 NH3、H 2O 分子间均能形成氢键,且 H2O 常温下为液体,而 NH3常温下为气体,故沸点:H 2ONH3CH4。(3)1 mol TiCl36H2O 受热易失去 1 mol H2O,则该化合物中有 5 个 H2O 为配体,其水溶液中阴、阳离子个数比为 21,则阳离子为Ti(H 2O)5Cl2+,故 TiCl36H2O 的实际化学式为Ti(H 2O)5ClCl2H2O。Ti(H 2O)5
31、Cl2+、Cl -之间为离子键,Ti(H 2O)5Cl2+中 Ti3+与 H2O、Cl -之间均为配位键,H 2O 中 H、O 之间为共价键。(4)BBr 3中 B 无孤电子对,杂化轨道数为 3,故 B 的杂化类型为 sp2。PBr 3中 P 有一对孤电子对,故 PBr3的结构为三角锥形,是极性分子。BP 为原子晶体,可作耐磨材料。根据 BP 晶胞结构可知,B 原子与 P 原子的最小核间距为晶胞体对角线的 ,则晶胞边长为 a pm,该晶胞中含有 4 个 B 原子、4 个 P 原子,则晶体的密度为14 434 g( a10-10 cm)3= gcm-3。11+31NA 43 442NA(43a1
32、0-10)3243.(1)d (2)共价键和配位键 (3)sp 3 3.0110 24(或 5NA) 1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高 (4)8 (5)12 4140NA(51610-10)3【解析】 (3)ICH 2CH2I 中碳原子为饱和碳原子,杂化轨道类型为 sp3。1 个 CH2 CH2中含有4 个 CH 键,1 个 C C 键,共 5 个 键,故 1 mol CH2 CH2中含有的 键数目为 5NA。1,2-二碘乙烷的相对分子质量较大,分子间作用力较强,沸点相对较高,因此常温下 1,2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体。(4)晶胞中 Pr 原子位于面心和顶
33、点,其个数为 8 +6 =4,根据化18 12学式 PrO2,则 PrO2的晶胞中氧原子个数为 8。(5)Ce 单质为面心立方晶体,则晶胞中 Ce 原子的配位数为 12;该晶胞中含有的 Ce 原子的个数为 8 +6 =4,故 Ce 单质的密度为18 12g(51610-10cm)3= gcm-3。4140NA 4140NA(51610-10)34.(1) 第四周期族 (2)43 4 (3)分子晶体 (4)3d 5 562NA(4r310-10)3sp 2、sp 3 CDEGH【解析】 (1)Fe 元素在元素周期表中的位置为第四周期族。(2)、 两种晶体的晶胞中铁原子的配位数分别为 8、6,则二
34、者中铁原子的配位数之比为 86=43。 晶体晶胞中所含有的铁原子数为 8 +6 =4。-Fe 单质的晶胞为体心立方堆积,一个晶胞18 12中含有的铁原子数为 1+8 =2,体对角线的长度为 4r pm,晶胞边长为 r pm,晶胞体积为(18 43r10-10)3 cm3,因此密度是 gcm-3。(3)三氯化铁的熔、沸点较低,易溶43 562NA(4r310-10)3于有机溶剂,是分子晶体。(4)铁元素是 26 号元素,核外有 26 个电子,铁原子失去 3 个电子变为铁离子,铁离子核外有 23 个电子,根据构造原理知铁离子的价电子排布式为 3d5。该配合物中碳原子采取 sp2、sp 3杂化。相同
35、非金属元素原子之间存在非极性键,不同非金属元素原子之间存在极性键,含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间存在配位键,共价单键为 键,共价双键中含有一个 键和一个 键,所以该配合物中碳原子和碳原子之间存在非极性键,碳原子或氧原子和氢原子之间存在极性键,铁离子和氧原子之间存在配位键,且该配合物中存在碳氧双键和碳碳双键,则该配合物中含有配位键、极性键、非极性键、 键和 键,故选 CDEGH。5.(1)电子云 (2)紫 电子由较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量 (3)非极性键 直线形 (4)3d 54s2 (5)( , , ) (6) 121212 3a4 239(a10-10)3NA【解
36、析】 (1)电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述。(2)钾的焰色反应为紫色。发生焰色反应,是由于电子从较高能级跃迁到较低能级时释放能量,释放的能量以光的形式呈现。(3)叠氮化钾晶体中含有的共价键类型为非极性键。 的空间构型为N-3直线形。(4)Mn 元素基态原子核外有 25 个电子,电子排布式为Ar3d 54s2,故其价电子排布25式为 3d54s2。(5)C 原子处于晶胞体心,其所处位置在 x、 y、 z 轴上对应的数值均为 ,故其坐12标参数为( , , )。(6)设钾原子的半径为 r pm,体对角线上的三个球相切,则体对角线长度121212为钾原子半径的 4 倍,而钾晶胞
37、的体对角线长度为 a pm,故 a=4r,解得 r= a。1 个钾3 334晶胞中含有钾原子个数为 8 +1=2,则晶体钾的密度为 g(a10-10 cm)3=18 392NAgcm-3。392(a10-10)3NA6.(1)Mg (2)平面三角形 (3)分子 sp 3 极性共价键、配位键 (4)Al3+比 Mg2+电荷多,半径小 (5) 4(1, , ) 10101212 22 3(65+32)4NA【解析】 由 A、D 同主族且有两种常见化合物 DA2和 DA3,可推出 A 为 O,D 为 S;由工业上电解熔融 C2A3制取单质 C,可推出 C 为 Al;B、E 均除最外层只有 2 个电子
38、外,其余各层全充满,E 位于元素周期表的 ds 区,且 A、B、C、D、E 五种元素原子序数依次增大,可推出 B 为Mg,E 为 Zn。(1)同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势,但A 族、A 族元素的第一电离能大于其相邻元素的,故 Mg、Al 中第一电离能较大的是 Mg。基态 S 原子价电子排布图为 。(2)SO 2分子的 VSEPR 模型是平面三角形。(3)Al 2Cl6在加热时易升华,说明其熔沸点比较低,属于分子晶体;结合 Al2Cl6的球棍模型可得 Al 原子与 Cl 原子形成 4 个共价键,其杂化轨道类型为 sp3杂化。Al(OH) 4-中存在的化学键有极性共价键、配位键。(4
39、)由于 Al3+比 Mg2+电荷多,半径小,所以 AlF3的晶格能比 MgF2的晶格能大得多。(5)在该晶胞中,1 个 Zn 原子与 4 个 S 原子相连,其配位数为 4。根据晶胞结构可知 d 原子的坐标参数为(1, , )。该晶胞中 S 和 Zn 的个数均是 4,又该晶体的密度为 gc ,则晶胞1212 m-3边长 a= 1010 pm,两个 S 原子之间的最近距离为面对角线长度的一半,即为3(65+32)4NApm。223(65+32)4NA 10107.(1)sp3 3s 23p4 (2)Ge 原子半径大,难以形成稳定的 键,故不易形成双键或叁键 GeCl 4、GeBr 4、GeI 4的
40、熔沸点依次升高,因为组成和结构相似的分子晶体,随相对分子质量增大,范德华力增强,熔沸点升高 (3)配位键 N NH 3分子间可形成氢键 极性 (4)gcm-3 540.0497NA(540.010-10)3 34【解析】 (1)S 8为环状结构,一个 S 原子有 2 对孤电子对且与其他 S 原子形成 2 个单键,故 S 原子采取 sp3杂化,S 原子的 M 层即为最外层,有 6 个电子,故 S 原子的 M 层电子的排布式为 3s23p4。(2)Ge 原子半径大,原子间形成的 键较长,p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,故难以形成双键或叁键。由表中数据可知,GeCl 4、GeBr 4、
41、GeI 4的熔沸点依次升高,它们均为分子晶体,不存在氢键,因此熔沸点的大小由范德华力的强弱决定。对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越强,熔沸点越高。(3)在26Ni(NH3)62+中 Ni2+与 NH3之间形成的化学键为配位键,N 原子提供孤电子对,Ni 2+提供空轨道。NH 3分子间可形成氢键,故 NH3的沸点高于 PH3的。NH 3是三角锥形结构,为极性分子。(4)该晶胞中 S2-的个数为 8 +6 =4,该晶胞内含有 4 个 Zn2+,所以 1 个晶胞中含有 4 个 ZnS,118 12个晶胞的质量为 g,故密度 = gcm-3。a 位置 S2-与 b 位置 Zn2
42、+497NA 497NA(540.010-10)3之间的距离为体对角线长度的 ,即为 540.0 pm。14 348.(1)3d24s2 8 (2)+4 F - (3)sp 2、sp 3 Cl CO 2 (4)TiCl 4、TiBr 4、TiI 4都是分子晶体,而且组成和结构相似,其相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增强,因而三者的熔点和沸点依次升高 (5)648332(2.9510-8)24.6910-8NA【解析】 (1)基态 Ti 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d 24s2,其中s 轨道上总共有 8 个电子。(2)TiF 62- 配离子中
43、F 显-1 价,Ti 显+4 价,配位体是 F-,配位数是 6。(3)该反应涉及的物质中碳原子的杂化轨道类型是 sp3、sp 2。非金属性越强,电负性越大,故该反应涉及的元素中电负性最大的是 Cl。CO 2为直线形分子。(4)TiCl4、TiBr 4、TiI 4的熔沸点较低,都是分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高。(5)该晶胞中含有的钛原子的数目为2 +3+12 =6,则该晶胞的质量为 6 g,又该晶胞的体积为 a10-7a10-12 16 48NA 327 6c10-7,所以该钛晶体的密度为 gcm-3。12 648332(2.9510-8
44、)24.6910-8NA9.(1)3d64s2 铁(或 Fe) (2)三角锥形 sp 3 (3)分子 配位键、共价键 (4) 带相同电荷的离子,半径越小,离子间的静电作用力越大,离子晶体的晶格能越大 (5)21 50 10103 82325.186.021023【解析】 (1)铁为 26 号元素,位于第四周期族,基态铁原子的价电子排布式为 3d64s2。铁、钴、镍均位于第四周期族,原子序数分别为 26、27、28,故基态原子核外未成对电子数最多的是铁。(2)该配合物中配体分子为 NH3,其中心原子的价层电子对数为 =4,5+312杂化轨道类型为 sp3,孤电子对数为 4-3=1,所以 NH3的
45、立体构型是三角锥形。(3)由题意知羰基配合物 Fe(CO)5的熔点为 253 K,沸点为 376 K,熔沸点比较低,则其晶体类型为分子晶体,所以 Ni(CO)4固体也属于分子晶体,其中存在的化学键类型为配位键和共价键。(4)由题意知,NiO、FeO 的晶体结构类型与氯化钠的相同,且 Ni2+的半径小于 Fe2+的半径,Ni 2+和 Fe2+所带电荷相同,则半径越小,离子间的静电作用力越大,离子晶体的晶格能越大,所以熔点:NiOFeO。(5)题给结构单元可看作 8 个小正方体,每个小正方体中有一个正四面体空隙,则该结构单元中共有 8 个正四面体空隙,又该结构单元中含有 4 个 O2-,因此正四面
46、体空隙数与O2-数之比为 21。该结构单元中含有 2 个 Fe3+、1 个 Fe2+,又该结构单元中正八面体空隙共有 4 个,一个填充 Fe3+,一个填充 Fe2+,因此有 50%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe 3O4晶27胞中有 8 个图示结构单元,晶体密度为 5.18 gcm-3,M(总)=8 M(Fe3O4)=8232 gmol-1,则该晶胞参数 a= 1010 pm 或者 a= 1010 pm。3 82325.18NA 3 82325.186.02102310.(1) Cu2O (2)Cu(OH) 2+2OH- Cu(OH)42- (3)3 V 形 (4)sp 3 a (5)8 1
47、074184524210486.02【解析】 (3)SO 2中心原子 S 上有 1 对孤电子对,故其价层电子对数目为 1+2=3,SO2的分子构型为 V 形。(4)根据题图,知固态 SO3中 S 原子无孤电子对,1 个 S 原子与 4 个 O 原子形成 SO 键,故其杂化轨道类型为 sp3。SO 键 a 中 O 原子不被共用,而 SO 键 b 中 O 原子被两个 S 原子共用,故 a 的键长较短。(5)根据题图,知距离 Fe 原子最近且相等的 Cu 原子有 8 个,故距离 Cu 原子最近且相等的 Fe 原子有 8 个。该晶胞中 Cu 原子的个数为8 +4 +1=4,Fe 原子的个数为 6 +4 =4,S 原子的个数为 8,其晶体密度 =18 12 12 14g(52410-10cm52410-10 cm1 04810-10 cm)=564+644+3286.021023107 gcm-3。1844524210486.0228
