1、1第 6 课时 模块考法“物质结构与性质”题型专攻1钛( 22Ti)铝合金在航空领域应用广泛，回答下列问题：(1)基态 Ti 原子的核外电子排布式为Ar_，其中 s 轨道上总共有_个电子。(2)六氟合钛酸钾(K 2TiF6)中存在TiF 62 配离子，则钛元素的化合价是_，配位体是_。(3)TiCl3可用作烯烃定向聚合的催化剂，例如，丙烯用三乙基铝和三氯化钛作催化剂时，可以发生聚合反应： nCH3CH=CH2 CH(CH 3)CH2 ，该反应涉及的 Al(C2H5)3 TiCl3 物质中碳原子的杂化轨道类型有_；该反应涉及的元素中电负性最大的是_。三乙基铝是一种易燃物质，在氧气中三乙基铝完全燃
2、烧所得产物中分子的立体构型是直线形的是_。(4)钛与卤素形成的化合物的熔沸点如表所示：熔点/ 沸点/TiCl4 25 136.5TiBr4 39 230TiI4 150 377分析 TiCl4、TiBr 4、TiI 4的熔点和沸点呈现一定规律的原因是_。(5)金属钛有两种同素异形体，常温下是六方堆积，高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞，晶胞参数 a0.295 nm， c0.469 nm，则该钛晶体的密度为_gcm 3 (用 NA表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。解析：(1)基态 Ti 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d 24s2，
3、其中s 轨道上总共有 8 个电子。(2)TiF 62 配离子中 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2 312 6，则该晶胞的质量为 6 g，又该晶胞的体积为12 16 48NAa107 a107 6c107 ，所以该钛晶体的密度为32
4、122gcm3 。 648332 (2.9510 8)24.6910 8NA答案：(1)3d 24s2 8 (2)4 F (3)sp 2、sp 3 Cl CO 2(4)TiCl4、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 8NA2铁、钴、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题：(1)铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是_。(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示，中心离子为钴离子，酞钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子
5、的编号是_(填 1、2、3、4)，三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为_(用相应的元素符号表示)；氮原子的杂化轨道类型为_。(3)Fe(CO)x，常温下呈液态，熔点为20.5 ，沸点为 103 ，易溶于非极性溶剂，据此可判断 Fe(CO)x晶体属于_(填晶体类型)，若配合物 Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为 18，则 x_。(4)NiO、FeO 的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni 2 和 Fe2 的离子半径分别为 69 pm和 78 pm，则熔点 NiO_FeO(填“” “CH；分子中 N 原子有 2 种，一种形成 3 个 键，没有孤对电子，杂化轨道数目为 3，杂化轨道
6、类型为 sp2，一种形成 3 个 键，含有 1 个孤对电子，杂化轨道数目为 4，杂化轨道类型为 sp3。(3)根据题给信息知，该物质的熔沸点较低，为分子晶体，配合物 Fe(CO)x的中心原子是铁原子，其价电子数是 8，每个配体提供的电子数是 2,82 x18， x5。(4)NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，熔点越高，由于 Ni2 的离子半径小于 Fe2 的离子半径，熔点：NiOFeO。(5)根据图示，砷离子周围有 4 个镍离子，构成正四面体，配位数为 4，晶体中 Ni 和 As
7、的数目比为 11，因此镍离子周围也有 4 个砷离子，配位数为 4；根据图示，晶胞中含有的砷离子为 4 个，镍离子数目为 8 6 4，晶胞的质量 g，晶18 12 4(59 75)NA 536NA体密度为 gcm3 ，则晶胞的边长 cm，晶胞中最近的 Ni2 之间的距离为面对角3536 NA线的一半，为 cm。22 3536 NA答案：(1)铁 (2)2、4 NCH sp 2、sp 3 (3)分子晶体 5 (4) 相同电荷的离子半径越小，晶格能越大(5)4 22 3536 NA3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
8、 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 1 所示，其原子的杂化类型为_，另一种的晶胞如图 2 所示，若此晶胞中的棱长为 356.6 pm，则此晶胞的密度为_gcm 3 (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
9、为_，D 的醋酸盐晶体局部结构如图 3，该晶体中含有的化学键是_(填序号)。4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 原子外围电子排布为 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 B 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
10、排布图为四种元素中只有 Cu 为金属，其他为非金属，Cu 的第一电离能最小。(2)HF 分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，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 HFHIHBrHCl。(3)图 1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 2 一个晶胞中含碳原子数为 8 6 48，晶胞质量为 18 12 812NAg，所以晶胞密度(812)(6.0210 23)g(356.61010 cm)33.5 gcm3 。(4)晶体 Cu 为面心立方最密堆积，结合图 3
11、 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，故是。答案：(1) Cu(2)HFHIHBrHCl HF 分子之间形成氢键使其熔沸点较高，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(3)sp2 3.5 (4)面心立方最密堆积 4钒和镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂，其储氢合金可作为一种新型锌离子电池的负极材料，该电池以 Zn(CF3SO3)2为电解质，以有缺陷的阳离子型 ZnMn2O4为电极，成功获得了稳定的大功率电流。(1)基态钒原子的价电子排布式为_，其排布时能量最高的电子所占据能级的原子轨道有_个伸展方向。(2)VO2 与 可形成配合
12、物。 中三种非金属元素的电负性由大到小的顺序为_ (用元素符号表示)。(3)镍形成的配离子Ni(NH 3)62 、Ni(CN) 42 中，NH 3分子的空间构型为_。与 CN 互为等电子体的一种分子的化学式为_。(4)三氟甲磺酸(CF 3SO3H)是一种有机强酸，结构式如图 1 所示，通常以 CS2、IF 5、H 2O2等为主要原料来制取。H 2O2分子中 O 原子的杂化方式为_。5三氟甲磺酸能与碘苯反应生成三氟甲磺酸苯酯和碘化氢。1 个三氟甲磺酸苯酯分子中含有 键的数目为_。(5)硫化锌晶体的构型有多种，其中一种硫化锌的晶胞如图 2 所示，该晶胞中 S2 的配位数为_。(6)镧镍合金是重要的
13、储氢材料，其储氢后的晶胞如图 3 所示。储氢前该镧镍合金的化学式为_。该镧镍合金储氢后氢的密度为_(用 NA表示阿伏加德罗常数的值)gcm3 。解析：(1)钒为 23 号元素，基态钒原子的价电子排布式为 3d34s2，其排布时能量最高的电子所占据能级为 3d,3d 原子轨道有 5 个伸展方向。(2)C、H、O 三种元素的电负性大小顺序是 OCH。(3)NH 3分子中 N 原子的价层电子对数目3 (513)4，采用 sp3杂12化，空间构型为三角锥形；与 CN 互为等电子体的分子为 N2(或 CO)。(4)H 2O2分子中 O原子与 2 个原子相连，含有 2 个孤电子对，价层电子对数目224，采
14、用 sp3杂化；根据三氟甲磺酸的结构，三氟甲磺酸苯酯的结构为 ，1 个三氟甲磺酸苯酯分子中含有 键有 3 个 CF 键、1 个 CS 键、2 个 S=O 键、1 个 SO 键、1 个 CO 键，苯环上含有 5 个 CH 和 6 个 CC 键， 键数目为 19 个。(5)在硫化锌的晶胞中 S2 和 Zn2配位数相等，晶体中与 Zn2 距离最近且相等的 S2 有 4 个，配位数为 4。(6)储氢前，晶胞中含有镧原子数8 1，含镍原子数8 15，合金的化学式为 LaNi5。储氢18 12后的晶胞中 H2数目为 8 2 3，储氢后的化学式为 LaNi5H6，储氢后 1 mol 晶胞的体14 12积为(
15、 a1010 cm)3NA a31030 NA cm3，1 mol 晶胞中含有的氢气质量为 6 g，则该镧镍合金储氢后氢的密度为 gcm3 。6 ga310 30NA cm3 6a310 30NA答案：(1)3d 34s2 5 (2)OCH(3)三角锥形 N 2(或 CO) (4)sp 3 19(5)4 (6)LaNi 5 6a3NA10 305X、Y、Z、W、R、M 六种元素，位于元素周期表的前四周期，它们的核电荷数依次6增大，相关信息如下：元素 相关信息X 其单质为固体，常作电极材料Y 原子核外有 6 种不同运动状态的电子Z 非金属元素，基态原子的 s 轨道的电子总数与 p 轨道的电子总数
16、相同W 主族元素，与 Z 原子的价电子数相同R 价层电子排布为 3d64s2M B 族，其单质常用作导线请回答下列问题(答题时，X、Y、Z、W、R、M 用所对应的元素符号表示)：(1)X 的单质与 Z 的单质反应的产物为_(填化学式)。(2)Z、W 相比，第一电离能较大的是_，M 2 的核外电子排布式为_。(3)M2Z 的熔点比 M2W 的_(填“高”或“低”)，请解释原因_。(4)Y 和 Z 形成的化合物 YZ2的 VSEPR 模型为_，其中 Y 原子的杂化轨道类型为_；N 和 YZ2互为等电子体，则 N 的结构式为_。 3 3(5)MRW2的晶胞如图所示，晶胞参数 a0.524 nm， c
17、1.032 nm；MRW 2的晶胞中每个 M 原子与_个 W 原子相连，晶体密度 _ gcm3 (只要求列算式，不必计算出数值， NA6.0210 23 mol1 )。解析：根据题意推出 X、Y、Z、W、R、M 六种元素依次为：Li、C、O、S、Fe、Cu。(1)Li 与 O2反应只能生成 Li2O。(2)同主族元素，第一电离能自上而下逐渐减小，所以第一电离能较大的是 O。Cu 的核外电子排布式为Ar3d 104s1，Cu 2 的核外电子排布式为Ar3d 9或 1s22s22p63s23p63d9。(3)Cu 2O 与 Cu2S 都为离子晶体，离子半径越小，晶格能越大，对应的熔点越高，因 O2
18、 半径比 S2 半径小，Cu 2O 比 Cu2S 的晶格能大，所以 Cu2O 的熔点高。(4)O和 C 形成的化合物 CO2中，C 原子价层电子对数为 2，不含孤电子对，故 VSEPR 模型为直线形，其中 C 原子的杂化轨道类型为 sp 杂化；N 和 CO2互为等电子体，则 N 的结构与 3 3CO2相似，则结构式为N= =N=N 。(5)由面心上 1 个 Cu 与 2 个 S 相连，晶胞内每个 Cu原子与 4 个 S 相连；8 个 S 均在体内，由该晶体的化学式为 CuFeS2，则晶胞质量为g，晶胞参数 a0.524 nm， c1.032 nm，体积为(0.52410 7 cm)4184NA
19、21.032107 cm， mV 41846.021023(0.52410 7)2(1.03210 7)gcm3 。7答案：(1)Li 2O(2)O Ar3d 9或 1s22s22p63s23p63d9(3)高 O 2 半径比 S2 半径小，Cu 2O 比 Cu2S 的晶格能大，所以 Cu2O 的熔点高(4)直线形 sp 杂化 N= =N=N(5)4 41846.021023(0.52410 7)2(1.03210 7)6(2018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：H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4熔点/ 85.5 115.2 75.5 16.8 1
20、0.3沸点/ 60.3 444.6600(分解) 10.0 45.0 337.0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，H 2S、SO 2、SO 3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
21、如图(c)所示。晶胞边长为 a nm、FeS 2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_gcm 3 ；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。22解析：(1)基态 Fe 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，因此其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，最高能级为 3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。(2)根据价层电子对互斥理论可知，H 2S、SO 2、SO 3三种分子中 S 原子的价层电子对数分别为 4、3、3，因此 H2S 中 S 原子价层电子
22、对数不同于其他两种分子。8(3)S8和 SO2均为分子晶体，S 8的相对分子质量大于 SO2，因此 S8的分子间作用力大，熔沸点比 SO2的高。(4)SO3的中心原子为 S，中心原子的孤电子对数(623)/20，中心原子结合 3个氧原子，结合每个 O 原子有且只能有一个 键，所以 S 形成 3 个 键，S 的价层电子对数为 033，S 为 sp2杂化，根据 sp2杂化轨道构型可知，SO 3为平面形分子，符合形成大 键条件，可形成 4 中心 6 电子大 键，因此有两种共价键类型。如题图(b)所示的三聚分子中每个 S 原子与 4 个 O 原子结合，形成正四面体结构，S 原子的杂化轨道类型为sp3。
23、(5)分析晶胞结构可知，Fe 2 位于棱边和体心，S 位于顶点和面心，因此每个晶胞22中含有的 Fe2 个数12 14，每个晶胞中含有的 S 个数6 8 4，即每14 22 12 18个晶胞中含有 4 个 FeS2。一个晶胞的质量 g，晶胞的体积( a107 )3 cm3，该晶体4MNA密度 gcm3 1021 gcm3 。正八面体的边长即为两个面心点4MNA(a10 7)3 4MNAa3的距离，因此正八面体的边长为 a nm。22答案：(1) 哑铃(纺锤)(2)H2S (3)S 8相对分子质量大，分子间范德华力强(4)平面三角 2 sp 3 (5) 1021 a4MNAa3 227自然界中存
24、在大量金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。(1)请写出 Fe 的基态原子核外电子排布式_。(2)金属 A 的原子只有 3 个电子层，其第一至第四电离能如下：I1 I2 I3 I4电离能/(kJmol 1 ) 932 1 821 15 390 21 771则 A 原子的价电子排布式为_。(3)合成氨工业中，原料气(N 2、H 2及少量 CO、NH 3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收原料气中的 CO，其反应是(Ac代表 CH3COO)：Cu(NH 3)2AcCONH 3Cu(NH 3)3COAc醋酸羰基三氨合铜()。C、N、O 三种元素的第一电离能
25、由小到大的顺序为_。配合物Cu(NH 3)3COAc 中心原子的配位数为_。9在一定条件下 NH3与 CO2能合成尿素CO(NH 2)2，尿素中 C 原子和 N 原子轨道的杂化类型分别为_、_；1 mol 尿素分子中， 键的数目为_ NA。(4)NaCl 和 MgO 都属于离子晶体，NaCl 的熔点为 801.3 ，MgO 的熔点高达 2 800 。造成两种晶体熔点差距的主要原因是_。(5)(NH4)2SO4、NH 4NO3等颗粒物及扬尘等易引起雾霾。其中 NH 的空间构型是_， 4与 NO 互为等电子体的分子是_(填化学式)。 3(6)铜的化合物种类很多，如图是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的
26、棱长为 a cm，则氯化亚铜密度的计算式为 _ gcm3 。(用 NA表示阿伏加德罗常数的值)解析：(2)观察金属 A 的第一至第四电离能知其在失去第 3 个电子时需要的能量非常大，所以此元素很容易失去最外层 2 个电子，且 A 有 3 个电子层，所以 A 是 Mg，Mg 的价电子排布式为 3s2。(3)配合物Cu(NH 3)3COAc 的中心原子 Cu 原子附近有 3 个 NH3和 1 个 CO，所以其配位数为 4。尿素CO(NH 2)2的结构式为 ，尿素中 C 原子和 N 原子轨道的杂化类型分别为 sp2杂化、sp 3杂化；1 mol 尿素分子中 键的数目为 7NA。(6)根据CuCl 晶
27、胞结构可知，一个晶胞中含有 Cu 的数目为 8 6 4，含 Cl 的数目为 4，18 12所以一个晶胞中含有 4 个 CuCl，则 gcm3 gcm3 。mV 499.5NAa3 499.5a3NA答案：(1)Ar3d 64s2或 1s22s22p63s23p63d64s2 (2)3s 2 (3)CON 4 sp 2 sp3 7(4)MgO 晶体所含离子半径小，电荷数多，晶格能大 (5)正四面体 SO 3(或 BF3等其他合理答案) (6)499.5a3NA8已知 A、B、C、D、E 五种元素是周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。其中 A、B、C 为同周期的非金属元素，且 B、C 原子中
28、均有两个未成对电子。D、E 为同周期元素且分别位于 s 区和 d 区。五种元素所有的 s 能级电子均为全充满。E 的 d 能级电子数等于 A、B、C 最高能层的 p 能级电子数之和。回答下列问题：(1)五种元素中，电负性最大的是_(填元素符号)。(2)E 常有2、3 两种价态，画出 E2 的价电子排布图：_。(3)与 BC 互为等电子体的分子、离子分别是_(各举 1 例)，BC的结构式为_(若有配位键，须用“”表示出来)，实验测得该分子的极性10极弱，试从结构方面进行解释：_。(4)自然界中，含 A 的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作 Na2A4O710H2O，实际上它的结构单元是由 2 个
29、H3AO3和 2 个A(OH) 4 缩合而成的双六元环，应该写成 Na2A4O5(OH)48H2O，其结构式如图 1 所示，它的阴离子可形成链状结构。A 原子的杂化方式为_。Na 2A4O5(OH)48H2O 的阴离子由极性键和配位键构成，请在图中用“”标出其中的配位键。该阴离子通过_相互结合形成链状结构。已知 H3AO3为一元弱酸，根据上述信息，用离子方程式解释分析 H3AO3为一元酸的原因：_。(5)E2 在水溶液中以E(H 2O)62 形式存在，向含 E2 的溶液中加入氨水，可生成E(NH3)62 ，E(NH 3)62 更稳定，原因是_。(6)由元素 B、D 组成的某离子化合物的晶胞结构
30、如图 2 所示，则该物质的电子式为_。若晶胞的长、宽、高分别为 520 pm、520 pm 和 690 pm，该晶体的密度为_(保留小数点后两位数字)gcm 3 。解析：(1)根据题目信息推断可知，A、B、C、D、E 分别为 B(硼元素)、C(碳元素)、O、Ca、Co，电负性最大的是 O 元素。(2)Co 2 的价电子排布式为 3d7，其价电子排布图为(3)与 CO 互为等电子体的分子是 N2，离子是 CN ，CO 的结构式为C O，CO 分子的极性因配位键与共价键的极性相反几乎完全抵消，故分子极性很小。(4)A 为 B(硼)元素，结构中 B 原子形成 3 个单键和 4 个单键，可知其有 sp
31、2和 sp3两种杂化类型；形成 4 个单键的 B 原子，其中有一个是配位键，即形成 HO B 配位键；从图示可知，阴离子中含OH，OH 与OH 之间可形成氢键，即阴离子通过氢键相互结合形成链状结构；因 H3BO3与水电离出的 OH 以配位键结合，促进水电离出H ，H 3BO3H 2OB(OH) 4 H ，故 H3BO3为一元酸。(5)因氮的电负性比氧的小，故氮原子提供孤对电子的能力更强，形成的配位键更强，配离子更稳定。(6)B 是 C 元素，D 是Ca 元素，二者形成的离子化合物为 CaC2，其电子式为 Ca2 2 ，1 个 CaC2的晶胞中，Ca 2 、C 的数目均为 4，该晶胞的密度为224M(CaC2)NA52052069010 30 cm3112.28 gcm 3 。464 gmol 16.021023 mol 152052069010 30 cm3答案：(1)O (2) (3)N2、CN (其他合理答案均可) C O 分子中氧原子提供孤对电子形成配位键抵消了共价键的共用电子对偏向氧原子产生的极性(4)sp 2和 sp3 氢键H 3BO3H 2OB(OH) 4 H 或 B(OH)3H 2OB(OH) 4 H (5)N 的电负性小于 O，N 原子更易提供孤对电子形成配位键(6)Ca2 2 2.2812
