1、- 1 -考点 94 原子结构与性质1钛呈银白色，因它坚硬、强度大、耐热、密度小，被称为高技术金属。目前生产钛采用氯化法，即将金红石或钛铁矿与焦炭混合，通入氯气并加热制得 TiCl4：2FeTiO 3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO； TiO2+2Cl2+2C TiCl4+2CO。将 TiCl4蒸馏并提纯，在氩气保护下与镁共热得到钛：TiCl 4+2Mg Ti+2MgCl2，MgCl 2和过量 Mg 用稀盐酸溶解后得海绵状钛，再在真空熔化铸成钛锭。请回答下列问题：（1）基态钛原子的价电子排布式为_。（2）与 CO 互为等电子体的离子为_（填化学式） 。（3）在 CH2Cl2、
2、C 6H6、CO 2、C 2H4中，碳原子采取 sp 杂化的分子有_ 。（4）TiCl 4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟。则 TiCl4属于_(填“原子” 、 “分子”或“离子”)晶体。（5）与钛同周期的另一种元素钴(Co)可形成分子式均为 Co(NH3)5BrSO4的两种配合物，其中一种化学式为Co(NH 3)5BrSO4，往其溶液中加 BaCl2溶液时，现象是_；往另一种配合物的溶液中加入 BaCl2溶液时，无明显现象，若加入 AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为 _。（6）在自然界中 TiO2有金红石、板钛矿、锐钛矿三种晶型，其中金红石的晶胞如右
3、图所示，则其中 Ti4+的配位数为_。【答案】3d 24s2CN-（或 NO+、C 22-）CO 2分子产生白色沉淀Co (NH 3)5SO4Br6- 2 -2东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：（1）镍元素基态原子的电子排布式为_，3d 能级上的未成对的电子数为_。（2）硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH 3)6 SO4蓝色溶液。Ni(NH 3)6SO4中阴离子的立体构型是_。在Ni(NH 3)62+中 Ni2+与 NH3之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点_（填“高于”或“低于”
4、）膦（PH 3） ，原因是_；氨是_分子（填“极性”或“非极性” ） ，中心原子的轨道杂化类型为_。（3）单质铜及镍都是由_键形成的晶体：元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu=1959kJ/mol， INi=1753kJ/mol， ICuINi的原因是_。（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为 dg/cm3，晶胞参数 a=_nm。【答案】1s 22s22p63s23p63d84s2或Ar 3d84s2 2 正四面体 配位键 N 高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 金属 金属铜失去的是全充满的 3d10电子，镍- 3 -失去的是 4s1
5、电子 3:1 107 3砷化镓是继硅之后研究最深入、应用最广泛的半导体材料。回答下列问题：(1)Ga 基态原子核外电子排布式为 _，As 基态原子核外有_个未成对电子。(2)Ga、As、Se 的第一电离能中大到小的顺序是 _，Ga、As、Se 的电负性由大到小的顺序是 _。(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_。镓的卤化物 GaCl3 GaBr3 GaI3熔点/ 77.75 122.3 211.5- 4 -沸点/ 201.2 279 346GaF3 的熔点超过 1000 ，可能的原因是 _。(4)二水合草酸镓的结构如图 1 所示，其中镓原子的配位数为_，草酸根中碳原子的
6、杂化轨道类型为 _。(5)砷化镓的立方晶胞结构如图 2 所示，晶胞参数为 a=0.565nm，砷化镓晶体的密度为_g/ cm3(设 N A为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。【答案】Ar3d 104s24p1（或 1s22s22p63s23p63d104s24p1）3AsSeGaSeAsGaGaCl3、GaBr 3、GaI 3均为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增强 GaF3 是离子晶体 4sp2- 5 -cm） 3= g/cm3，故答案为： 。4含 卤 族 元 素 的 化 合 物 在 科研 和 生 产 中 有 许 多 重 要 用 途。如 ： 2 m o l S b ( C H
7、 3 ) 3 、 2 m o lSb(CH3)2Br 和 2molSb(CH3)Br2 进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物：Sb 2(CH3)52 Sb2(CH3)2Br6，已知 Sb 与 N 同主族。请回答：（1） 中，H、C、Br 的电负性由小到大的顺序为_，溴原子的价电子排布式 为_。（2）Sb 2(CH3)5 +的结构式为 ，Sb 原子的杂化轨道类型为_。写出一种与 CH3 -互为等电子体的分子_。（3）X 射线衍射测定等发现，I 3AsF6 中存在 I 3+ 离子。I 3+ 离子的几何构型为_。（4）一定条件下 SbCl3 与 GaCl3 以物质的量之比为 l：l 混合得到一
8、种固态离子化合物，其结构组成可能 为：(a) GaCl2+ SbCl4- 或(b) SbCl2+ GaCl4- ，该离子化合物最可能的结构组成为_ (填“a”或“b”)，理由是_。（5）固态 PCl 5 结构中存在 PCl 4 和 PCl 6 -两种离子，其晶胞如图所示。已知晶胞的边长为 a pm ，阿伏加德罗常数值用 NA表示。则 PCl4 和 PCl6 - 之间的最短距离为_pm，固态 PCl 5 的密度为_gcm -3。【答案】HCH；溴5周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a 和 b 是组成物质种类最多的元素，c 是地壳中含量最多的元素，d 与 b 同族，e 2
9、+离子的 3d 轨道中有 9 个电子。回答下列问题：（1）c、d 两种元素形成的化合物统称硅石，可通过_方法区分其结晶形和无定形的两种存在形态，c 的电子排布图为_。（2）A 和 B 是生活中两种常见的有机物，A 能与 CaCO3反应，可用于厨房除水垢；B 分子中的碳原子数目与 A 中相同，可发生银镜反应。A 中存在化学键的类型是_；- 7 -A离子键 B极性键 C非极性键 D 键 E. 键B 分子官能团中碳原子的轨道杂化类型是_。（3）用“”或“16dsCu(NH3)42+SO42-+H2O Cu(NH3)4 SO4H2Op= 100%- 8 -6(1) 写出镍原子的电子排布式_。(2) 丙
10、酮( )分子中 2 号碳原子的杂化方式为_；与 CS2互为等电子体的阴离子是_(写一种)。- 9 -(3)含 0.1molCr(H2O)ClCl2H2O 的水溶液与足量硝酸银溶液反应生成_molAgCl 沉淀。(4)H2O 分子的键角比 H2S 分子的键角大，原因是_ 。(5)N,P 属于同族元素，但是它们的简单氢化物 NH3,PH3在水中溶解度差异很大，其原因是 _(6) 由铜与氯形成的一种化合物的晶胞结构如图所示(黑点代表铜原子)。该晶体的化学式为_。将晶胞内的 4 个黑点相互连接所形成的立体构型是_。晶体中与一个氯原子距离最近的氯原子有_个。已知该晶体的密度为 g.cm -3，阿伏加德罗
11、常数的值为 NA，则该晶体中铜原子和氯原子之间的最短距离为_pm(列出计算式即可)。【答案】1s 22s22p63s23p63d84s2 或Ar3d 84s2sp2杂化 SCN （或 OCN 、CNO 、N 3-等）0.2 氧的原子半径比硫小，电负性比硫大，水分子中成键电子对更靠近中心原子，相互排斥作用大，键角大 NH3分子能和水分子之间形成氢键 CuCl 正四面体形 12 - 10 -面心的 Cl 原子间的距离应为 a，由余弦定理，cos 解得 x a，由于 a cm，所以 x pm。7选修 3：物质结构与性质东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要
12、用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：- 11 -(1)镍元素基态原子的电子排布式为_3d 能级上的未成对电子数为_。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH 3)6SO4蓝色溶液。氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH 3)，原因是_氨是_分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为_。(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为 ICu1 958 kJmol1、 INi1 753 kJmol 1 ， ICuINi的原因是_。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。【答案】1s 22s22p63s23p63d84s2
13、(或Ar3d 84s2)2 高于氨气分子间可形成氢键极性 sp3金属铜失去的是全充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子 31充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子；（4）根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为 61/2=3，镍原子的个数为 81/8=1，则铜和镍的数量比为 3:1；故答案为：3:1。8磷的单质和化合物在科研与生产中有许多重要用途。请回答下列问题：（1）白磷是磷的一种单质，其分子结构如图所示，则一个分子中有_对成键电子对和_对孤电子对。- 12 -（2）N 和 P 都有+5 价，PCl 5能形成离子型晶体，晶格中含有PCl 4+和PCl 6 ，则PCl 4+空间构型为_。
14、但 NCl5不存在，其原因是_；（3）电负性比较：P_S（填“” “=”“NCCO 或 N2126.021023个或 12mol 分子晶体 AlFe3- 16 -11已知 A、B、C、D、E、F 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数ABCDEF。其中 A 原子核外有三个未成对电子；化合物 B2E 为离子晶体，E 原子核外的 M 层中只有两对成对电子；C 元素是地壳中含量最高的金属元素；D 单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的；F 原子最外层电子数与 B 的相同，其余各层均充满电子。请根据以上信息，回答下列问题(答题时，A、B、C、D、E、F 用所对应的元素符号表示)：（1）A、B、C
15、、D 的第一电离能由小到大的顺序为_(用元素符号表示)。（2）B 的氯化物的熔点比 D 的氯化物的熔点_(填“高”或“低”)，理由是_。（3）A 的氢化物分子中的中心原子采取_杂化，E 的低价氧化物分子的空间构型是_。（4）F 的核外电子排布式是_，F 的高价离子与 A 的简单氢化物形成的配离子的化学式为_，颜色为_。（5）A、F 形成某种化合物的晶胞结构如图所示(其中 A 显3 价)，则其化学式为_(每个球均表示 1 个原子)。（6）A、C 形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，则其化学式为_，其晶体中所含的化学键类型为_。【答案】NaAlSiN 高 NaCl 为离子晶体
16、，而 SiCl4为分子晶体 sp3V 形1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d 104s1Cu(NH3)42 深蓝色 Cu3NAlN 共价键- 17 -12A、B、C、D、E 为原子序数依次增大的五种前四周期元素。A 的核外电子总数与其周期数相同；B 的价电子排布式为 nsnnpn+2；C、D 为同周期元素，C 是同周期元素中离子半径最小的元素，D 元素最外层有一个未成对电子；E 位于元素周期表的第四周期第 IVB 族，常用加热 ED4溶液的方法制备纳米材料。回答下列问题，(1)D 原子的价电子排布图为_，E 原子核外有_个未成对电子，五种元素中电负性最大的是_(填元素符号)。
17、- 18 -(2)化合物 D2B 的中心原子的杂化方式为_，分子的立体构型为_。(3)由 A、B、D 三种元素所形成的一系列化合物中氧化性最强的是_(填化学式，下同)，酸性最强的是_。(4)C 与 D 能形成化合物 Q。在 1.01105Pa、T1时，气体摩尔体积为 53.4L/mol，实验测得 Q 的气态密度为 5.00g/L，则此时 Q 的化学式为_。(5)E 单质有两种同素异形体，高温下是体心立方堆积，但在常温下的晶体结构为如图所示的六方最密堆积。已知晶胞参数分别为 acm 和 ccm，则该晶体的密度可表示为_gcm -3。(用含 a 和 c 的式子表示，用 NA表示阿伏伽德罗常数的值)
18、。【答案】) 2Osp3杂化 V 形 HClOHClO4Al2Cl6- 19 -13氮及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：（1）写出 N 原子的电子排布式_。在基态 14N 原子中，核外存在_个未成对电子。（2）原子第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，C、N、O 原子的第一电离能由大到小的顺序为_。（3）氮气和氢气在一定条件下可合成氨，氨分子中氮原子的杂化方式为_杂化。（4）纯叠氮酸 HN3在常温下是一种液体，沸点较高，为 308.8K，主要原因是_。（5）X 的+1 价阳离子中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层，它与 N3 形成的晶
19、体结构如图所示。X 的元素符号是_，X 离子与 N3 形成的化合物化学式为_。 - 20 -（6）假设 X+的半径为 a cm,N3-的半径为 b cm，且 X+与 N3-都是紧密接触的刚性小球，则该氮化物的密度为_g.cm -3。【答案】1s 22s22p3 3NOCsp 3HN3分子间存在氢键 CuCu3N103/4NA(a+b)3(或 206/8NA(a+b)314A、B、C、D、E 五种常见元素的基本信息如下表所示:元素 相关信息A A 元素的一种原子没有中子，只有一个质子B B 是电负性最大的元素- 21 -C C 的基态原子 2p 轨道有三个未成对电子D D 为主族元素，且与 E
20、同周期，其最外层上有两个运动状态不同的电子E E 能形成砖红色（红色）的 E2O 和 EO 两种氧化物请回答下列问题:（1）写出 E 元素原子基态时的电子排布式:_（2）C 元素的第一电离能比氧元素的第一电离能_(填“大”或“小”)。（3）与 D 元素同周期且未成对电子数最多的元素是_。（4）A、C、E 三种元素可形成E(CA 3)42+配离子,其中存在的化学键类型有_(填字母)。配位键 金属键 极性共价键 非极性共价键 离子键 氢键 若E(CA 3)42+配离子具有对称的空间构型, 且当E(CA 3)42+中的两个 CA3被两个 Cl-取代时,能得到两种不同结构的产物,则E(CA 3)4 2
21、+的空间构型为_(填字母)。a.平面正方形 b.正四面体形 c.三角锥形 d.V 形【答案】1s 22s22p63s23p63d104s1大 Cra15A、B、C、D、E、F、G、W 是原子序数依次增大的 8 种元素,A 元素原子的 2p 原子轨道上有 2 个未成对的电子,B 元素在同周期中原子半径最大,与 A 可形成原子个数比为 1 : 1 和2 : 1 的两种化合物,C 单质是一种常见的半导体材料,F 有 9 个原子轨道,G 的单质是一种常见金属,W 能形成红色(或砖红色)的 W2A 和黑色的 WA 两种氧化物。（1）A 元素在元素周期表中的位置是_。- 22 -（2）G 3+比 G2+稳
22、定,原因是_ ,G 位于元素周期表的_区。（3）晶体 BF 的熔点低于 MgO 晶体的熔点,原因是_（4）D、E、F 三者电负性从大到小的顺序是_(用元素符号及“ ”表示)。（5）写出 W+基态时的价电子排布式:_【答案】第二周期、第A 族铁元素的价电子排布式为 3d64s2,Fe2+的价电子排布式为 3d6 ,Fe3+的价电子排布式为 3d5,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则,3d 5处于半充满的状态,结构更稳定,故 Fe3+比 Fe2+稳定 dNaCl 和 MgO 均为离子晶体,由于 MgO 中阴、阳离子的半径分别小于 NaCl 中阴、阳离子的半径,且离子电荷
23、数大,则晶格能NaClSP3d 1016含有 的 浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米 。（1） 基态核外电子排布式为_。（2）与 互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。- 23 -（3）醛基中碳原子的轨道杂化类型是_;1 乙醛分子中含有的 键的数目为_。（4）含有 的 悬浊液与乙醛反应的化学方程式为_。（5） 在稀硫酸中生成 和 。铜晶胞结构如图所示 ,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为_。【答案】 (或 ) 6NA (或 个)12171911 年，科学家发现汞在 4.2K 以下时电阻突然趋近于零即低温超导性。1986 年，科学家又发现了 Nb3Ge 在 23K 下具
24、有超导性。1987 年 2 月，赵忠贤及合作者独立发现了在液氮温区(沸点 77 K)的高温超导体，其晶胞如图所示，元素组成为 Ba-Y-Cu-O(临界温度 93 K)，推动了国际高温超导研究。赵忠贤院士获得 2016 年度国家最高科学技术奖。回答下列问题：（1）铌 Nb 位于第五周期，Nb 的外围电子排布式为 4d45s1，Nb 位于_族（2）下列关于 Ge 元素叙述正确的是_(从下列选项中选择)AGe 晶体属于准金属，且为共价晶体 BGe 属于 p 区的过渡金属 CGe 的第一电离能比 As、Se 均要小 DGe 的电负性比 C 大（3）Ge(CH 3)2Cl2分子的中心原子 Ge 的杂化方
25、式是_（4）NH 3也常作致冷剂，其键角_(填“大于”或“小于”)10928，NH 3的沸点(239.6 K)高于 N2沸点的主要原因是_- 24 -（5）图示材料的理想化学式(无空位时)为_，若 Y(钇)元素的化合价为+3，则 Cu 的平均化合价为_（6）金属铜属于面心立方最密堆积，其晶胞中 Cu 原子的最近距离为 a cm，金属铜的晶体密度为 g/cm3，阿伏伽德罗常数为 NA，则铜的相对原子质量为_ (只含一个系数，用a、N A表示)。【答案】VBA Csp3小于 NH3分子间有氢键，N 2分子间无氢键，致使 NH3的沸点更高Ba2YCu3O9+11/3 a3N A或 0.707a3N AY(钇)元素的化合价为+3，则 Cu 的平均化合价为 ；（6）金属铜属于面心立方最密堆积，其晶胞中含有 4 个铜原子，Cu 原子的最近距离为 a cm，则晶胞边长为 ，金属铜的晶- 25 -体密度为 g/cm3，阿伏伽德罗常数为 NA，则有 ，故铜的相对原子质量为a3N A。
