1、1物质结构与性质(时间：60 分钟；满分：90 分)1(15 分)一定条件下， Ni 2 与丁二酮肟生成鲜红色沉淀 A。(1)基态 Ni2 的核外电子排布式为_。(2)丁二酮肟分子中 C原子的杂化轨道类型是_。(3)元素 Ni的一种碲(Te)化物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为_。(4)Ni(CO)4是一种无色液体，沸点为 42.1 ，熔点为19.3 。Ni(CO) 4的晶体类型是_。请写出 1种由第 2周期主族元素组成的且与 CO互为等电子体的阴离子的电子式：_。解析：(1)Ni 的原子序数为 28，根据能量最低原理可写出 Ni2 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6
2、3d8或Ar3d 8。(2)丁二酮肟分子中有形成双键和四条单键的两类碳原子，即碳原子的杂化类型是 sp2和 sp3。(3)晶胞为长方体结构，Ni 处于晶胞的八个顶点，两个 Te处于晶胞内，故该化合物的化学式为 NiTe2。(4)Ni(CO)4的熔、沸点低，应为分子晶体。根据等电子体的概念可知，与 CO互为等电子体的有 CN 和 C 。22答案：(1)1s 22s22p63s23p63d8(或Ar3d 8)(2)sp3和 sp2 (3)NiTe 2(4)分子晶体 C N 或C C 2 2(15 分)(2016高考全国卷)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，
3、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_，23d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。Ni(NH 3)6SO4中阴离子的空间构型是_。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”)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 kJ/mol、 INi1 753 kJ/mol， ICu IN
4、i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 d g/cm3，晶胞参数 a_nm。解析：(1)Ni 元素原子核外有 28个电子，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。3d 能级上有 2个未成对电子。(2)SO 中 S无孤电子对，空间构型为正四面体。24Ni(NH 3)62 为配离子，Ni 2 与 NH3之间形成化学键为配位键。配体 NH3中提供孤电子对的为 N。NH 3分子间存在氢键，故沸点比 PH3高。NH 3中 N有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，因此 NH3为极性分子，N 的杂化轨道数为
5、314，杂化类型为 sp3。(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu、Ni 失去一个电子后简化电子排布式分别为Ar3d 10、Ar3d84s1，铜的 3d轨道全充满，达到稳定状态，所以 Cu的第二电离能相对较大。(4)Cu 原子位于面心，个数为 6 3，Ni 原子位于顶点，个数为 8 1，铜原子与镍原子的数量12 18比为 31。以该晶胞为研究对象，则 g d g/cm3(a107 cm)3，解得643 59NAa 107。3 2516.021023d答案：(1)1s 22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d 84s2) 2(2)正四面体 配位键 N 高于 NH 3分子间可形成氢
6、键 极性 sp 33(3)金属 铜失去的是全充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子(4)31 1072516.021023d13 3(15 分)(2017高考江苏卷)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(H 3CCOCH3)分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1 mol 丙酮分子中含有 键的数目为_。(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
7、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_。解析：(1)Fe 为 26号元素，Fe 3 基态核外电子排布式为Ar3d 5或1s22s22p63s23p63d5。(2)甲基上的碳原子为 sp3杂化，羰基上的碳原子为 sp2杂化。单键全为 键，1 个双键中含有 1个 键和 1个 键，故 1 mol丙酮中含有 9 mol 键。(3)非金属性：HCO，则电负性：HCO。(4)乙醇中的羟基之间可以形成分子间氢键，故沸点高于丙酮。(5)能量越低越稳定，从图 2知，Cu 替代 a
8、位置 Fe型会更稳定，其晶胞中 Cu位于 8个顶点， N(Cu)8 1，Fe 位于面心， N(Fe)6 3，N 位于体心， N(N)1，其18 12化学式为 Fe3CuN。答案：(1)Ar3d 5或 1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和 sp3 9 NA(3)HCO(4)乙醇分子间存在氢键(5)Fe3CuN4(15 分)(2018河南百校联盟联考)磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：(1)基态砷原子的核外价电子排布式为_。4(2)生产农药的原料 PSCl3中 P、S、Cl 的第一电离能由大到小的顺序为_，电负性由大到小的顺序为_。(3)COS(羰基硫)可用作粮食
9、的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型为_，所含共价键的类型为_，写出一种与 COS键合方式相同且空间构型也相同的微粒：_。(4)H2O与 H2S为同族元素的氢化物，H 2O可以形成 H9O 或 H3O ，而 H2S几乎不能形成4类似的 H9S 或 H3S ，其原因是_4_。(5)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知 AlP的熔点为 2 000 ，其晶胞结构如图所示。磷化铝的晶体类型为_。A、B 点的原子坐标如图所示，则 C点的原子坐标为_。磷化铝的晶胞参数 a546.35 pm，其密度为_gcm 3 (列出计算式即可，用 NA表示阿伏加德罗常数的值)。解析：(3)COS 中 C原子的孤
10、电子对数是 0，价层电子对数是 1102，所4 2 22以碳原子的杂化轨道类型是 sp，COS 的空间构型是直线形，结构式是 O=C=S，含有 2个 键和 2个 键；与 COS键合方式相同且空间构型也相同的微粒应与 COS互为等电子体，最容易想到的就是 CO2和 CS2。(4)H3O 是由 H2O和 H 通过配位键形成的，H 9O 是由(H 2O)4和 H 通过配位键形成的，4其中(H 2O)4是 H2O分子间通过氢键形成的缔合分子，因此应从氢键的形成条件去考虑 H2S不能形成 H9S 或 H3S 的原因。4(5)磷化铝的晶胞结构类似金刚石，且其熔点很高，因此磷化铝属于原子晶体。由磷化铝的晶胞
11、结构可以看出，Al 原子位于立方体的体对角线的 处，因此 C点的原子坐标为14。1 个 AlP晶胞中含有的 P原子数是 8 6 4，Al 原子数也是 4，因此一(14， 14， 34) 18 12个晶胞的质量 m g，而晶胞的体积 V( a1010 )3 cm3(5.463 5108 )3 cm3，584NA所以磷化铝的密度 gcm3 。mV 458（ 5.463 510 8） 3NA答案：(1)4s 24p3 (2)ClPS ClSP5(3)sp 键和 键(写“极性键”也可) CO 2(或 CS2、BeF 2等)(4)氧的电负性大且原子半径小，H 2O分子间及与 H 可形成氢键，而硫的电负性
12、较小且原子半径大，几乎不能形成氢键(5)原子晶体 (14， 14， 34)458（ 5.463 510 8） 3NA5(15 分)(2018商丘高三模拟)硼元素、钙元素、铜元素在化学中有很重要的地位，单质及其化合物在工农业生产和生活中有广泛应用。请回答下列问题：(1)已知 CaC2与水反应生成乙炔。CaC 2中 C 与 O 互为等电子体，1 mol O 中含有的 键数目为_。22 22 22乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H 2C=CHCN)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_，构成丙烯腈元素中第一电离能最大的元素是_。(2)硼酸(H 3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的 H3BO3分子间
13、通过氢键相连(如图1)。则 1 mol H3BO3的晶体中有_mol 氢键。硼酸溶于水生成弱电解质一水硼酸B(OH)3H2O，它电离生成少量B(OH) 4 和 H ，则B(OH) 4 的空间构型为_。(3)某 M原子的外围电子排布式为 3s23p5，铜与 M形成化合物的晶胞如图 2所示(黑点代表铜原子，空心圆代表 M原子)。已知铜和 M的电负性分别为 1.9和 3.0，则铜与 M形成的化合物属于_(填“离子”或“共价”)化合物。(4)Cu3N的晶胞结构如图 3，N 3 的配位数为_，Cu 半径为 a pm，N 3 半径为 b pm，Cu 3N的密度为_gcm 3 。(阿伏加德罗常数用 NA表示
14、)解析：(1)互为等电子体的微粒结构相似，C 的结构为CC 2 ，1 mol C 含 2 22 22mol 键，故 1 mol O 含 2 mol 键。碳碳双键是平面结构，其中的 C采取 sp2杂化，22CN 是直线形，其中的 C采取 sp杂化；N 的 2p能级是半充满的稳定状态，C、N、H 元素中第一电离能最大的是 N。(2)1 个 H3BO3分子形成 6个氢键，而每个氢键为 2个分子共用，因此 1 mol H3BO3形成的氢键为 3 mol。B(OH) 4 的中心原子形成 4对电子对，即价电子对数是 4，空间构型是正四面体形。(3)二者的电负性之差是 1.1，小于 1.7，因此形成的是共价
15、键，是共价化合物。(4)根据 Cu3N的化学式及晶胞结构知大黑球是 Cu ，顶点是 N3 ，N 3的配位数是 326。晶胞边长为(2 a2 b)1010 cm，1 个晶胞含 1个 Cu3N，晶胞质量为1M/NA206/ NA，根据 V m， (2a2 b)1010 3206/ NA， 1.0310324NA（ a b） 36(gcm3 )。答案：(1)2 NA sp、sp 2 N (2)3 正四面体形(3)共价 (4)6 1.0310324NA（ a b） 36(15 分)(2018兰州高三模拟)已知 A、B、C、D、E、W 六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中 A、D 原子的最外
16、层电子数均等于其周期序数，且 D原子的电子层数是 A的 3倍；B 原子核外电子有 6种不同的运动状态，且 s轨道电子数是 p轨道电子数的两倍；C 原子 L层上有 2对成对电子；E 有“生物金属”之称，E 4 和氩原子的核外电子排布相同；W 位于周期表中第 8列。请回答：(1)BA2C分子中 B原子的杂化方式为_，BA 2C分子的空间构型为_。(2)写出与 BC2分子互为等电子体的一种分子的化学式：_。BC 2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图 1所示。则该晶体的类型属于_晶体(填“分子”“原子”“离子”或“金属”)。(3)经光谱测定证实单质 D与强碱溶液反应有D(OH) 4 生成，则D(OH)
17、4 中存在_。a共价键 b配位键c 键 d 键(4)“生物金属”E 内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图 2所示。则晶胞中 E原子的配位数为_；若该晶胞的密度为 gcm3 ，阿伏加德罗常数为 NA，E 原子的摩尔质量为 M gmol1 ，则该晶胞的棱长为_cm。(5)W元素应用非常广泛，如果人体内 W元素的含量偏低，则会影响 O2在体内的正常运输。已知 W2 与 KCN溶液反应得 W(CN)2沉淀，当加入过量 KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配合离子结构如图 3所示。W 元素基态原子外围电子排布式为_。写出 W(CN)2溶于过量 KCN溶液的化学方程式：7_。解析：A、B
18、、C、D、E、W 六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中 A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且 D原子的电子层数是 A的 3倍，只能是 A处于第1周期、D 处于第 3周期，则 A为 H元素，D 为 Al元素；B 原子核外电子有 6种不同的运动状态，则 B为碳元素；C 原子 L层上有 2对成对电子，核外电子排布为 1s22s22p4，故 C为 O元素；E 有“生物金属”之称，E 4 和氩原子的核外电子排布相同，原子核外电子数为18422，则 E为 Ti元素；W 位于周期表中第 8列，则 W为 Fe元素。(1)CH 2O分子为甲醛，分子中 C原子形成 3个 键，没有孤电子对，故
19、C原子采取 sp2杂化，杂化轨道全部用于成键，为平面三角形结构。(2)与 CO2分子互为等电子体的分子为 N2O或 CS2；CO 2在高温高压下形成晶体，由其晶胞结构可知晶胞中白色球数目为 48 6 8，黑色球数目为18 1216，故白色球为 C元素、黑色球为 O原子，晶体中不存在 CO2分子，故在高温高压下所形成的晶体为原子晶体。(3)Al(OH) 4 中铝离子与氢氧根离子之间存在配位键；氢氧根离子中氧原子与氢原子之间形成共价键，属于 键，离子中没有 键。(4)Ti 内部原子的堆积方式是面心立方堆积，以顶点原子研究，与之相邻的原子位于面心，每个顶点原子为 8个晶胞共用，故晶胞中 Ti原子的配位数为 12；晶胞中含 Ti原子数目为 8 6 4，晶胞质量18 12为 4 g，若该晶胞的密度为 gcm3 ，则晶胞棱长 cm。(5)MNA 34MNA g gcm 3 34M NAFe 元素的核外电子数为 26，基态原子外围电子排布式为 3d64s2。Fe(CN) 2溶于过量 KCN溶液生成Fe(CN) 64 配离子，化学方程式为 Fe(CN)24KCN= =K4Fe(CN)6。答案：(1)sp 2 平面三角形 (2)CS 2(或 N2O) 原子(3)abc (4)12 (5)3d 64s2 Fe(CN) 24KCN= =K4Fe(CN)634M NA
