1、(五)物质结构与性质(选考)1铁被誉为“第一金属” ，铁及其化合物在生活中有广泛应用。(1)基态 Fe3 的简化电子排布式为_。(2)实验室用 KSCN、苯酚(OH)检验 Fe3 。N、O、S 的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为_。(3)FeCl3的熔点为 306 ，沸点为 315 。FeCl 3的晶体类型是_。FeSO 4常作净水剂和补铁剂，SO 的立体构型是_。24(4)羰基铁Fe(CO) 5可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含_ mol 键，与 CO 互为等电子体的离子是_(填化学式，写一种)。(5)氮化铁晶体的晶胞结
2、构如图 1 所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为_。(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图 2 所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为 gcm3 ， NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与 Fe2 紧邻且等距离的 Fe2 数目为_；Fe 2 与 O2 最短核间距为_ pm。解析：(1)铁离子的简化电子排布式为Ar3d 5。(2)N、O、S 的第一电离能：NOS。苯酚中碳原子的杂化轨道类型为 sp2杂化。(3)氯化铁晶体的熔点、沸点较低，它是分子晶体。SO 中硫的价层有 4 个成键电子对，无孤电子对，SO 的立体构型为正24 24四面体形。(4)CO 与 N2互为等电子体，1 个 CO 分子中有 1 个 键
3、，1 个 CO 分子与 Fe 形成1 个配位键，配位键也是 键，所以 1 mol Fe(CO)5含 10 mol 键。与 CO 互为等电子体的离子有 CN 、C 。(5)氮化铁晶胞为六棱柱，顶点贡献率为 ，棱点贡献率为 ，面点贡2216 13献率为 。观察晶胞知，12 个铁位于顶点，2 个铁位于面心，3 个铁位于体内；2 个氮位于12体内。1 个晶胞含铁微粒数为 12 2 36，含氮微粒数为 2，故铁、氮微粒数之比16 12为 6231。(6)氧化亚铁晶胞类似氯化钠晶胞。棱上 3 个离子相切，晶胞参数等于相邻两个离子核间距的 2 倍。观察题图 2 知，上、中、下三层各 4 个氧离子(共 12
4、个氧离子)与中心的氧离子紧邻且等距离，而氧化亚铁中氧离子、亚铁离子个数比为 11，所以，有12 个 Fe2 与 Fe2 紧邻且等距离。1 个氧化亚铁晶胞含 Fe2 数为 8 6 4，含 O2 数18 12为 12 14，所以，1 个氧化亚铁晶胞含 4 个“FeO” 。设 Fe2 与 O2 的最短核间距为 d 14pm，有 ，解得 d 1010 pm。472NA（ 2d10 10） 3 3 36NA答案：(1)Ar3d 5(2)NOS sp 2杂化(3)分子晶体 正四面体形(4)10 CN 或 C (合理即可)22(5)31(6)12 10103 36NA2锡是大名鼎鼎的“五金”金、银、铜、铁、
5、锡之一，早在远古时代，人们便发现并使用了锡。回答下列问题：(1)锡是 50 号元素，在元素周期表中位于_区。(2)SnO2是一种重要的半导体传感器材料，用来制备灵敏度高的气敏传感器，SnO 2与熔融 NaOH 反应生成 Na2SnO3，Na 2SnO3中阴离子的空间构型为_。(3)比较下列卤化锡的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。SnCl4 SnBr4 SnI4熔点/ 33 31 144.5沸点/ 114.1 202 364(4)汽车废气中常含有有毒的一氧化碳气体，但在二氧化锡的催化下，在 300 时，一氧化碳可大部分转化为二氧化碳。C、O、Sn 电负性由大至小的顺序是_。(5)灰锡具有金刚
6、石型结构，其中 Sn 原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(6)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为灰锡的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0，0，0)，B 为 ，则 D 为 。锡的配位数为(12， 0， 12) (14， ， )_。已知灰锡的晶胞参数 a0.648 9 nm，其密度为_ gcm3 (NA为 6.021023 mol1 ，不必算出结果，写出简化后的计算式即可)。解析：(1)Sn 是 50 号元素，价电子排布式为 5s25p2，在元素周期表中位于 p 区。(2)SnO 中 Sn 原子为 sp2杂化，无孤电子对，所以空间构型为平面三角形。(3)锡元素的卤23化
7、物都为分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。对于组成类型相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。由于相对分子质量：SnCl4SnBr 4SnI 4，所以它们的熔沸点由低到高的顺序：SnCl 4SnBr 4SnI 4。(4)C、O、Sn 电负性由大至小的顺序是 OCSn。(5)灰锡具有金刚石型结构，其中 Sn 原子的杂化方式为 sp3杂化。灰锡是同一元素的原子通过共用电子对形成的单质，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键(或共价键)。(6)根据各个原子的相对位置可知，D 在体对角线的 1/4 处，所以其坐标参数是 。根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的 Sn(14， 14
8、， 14)原子个数是 81/861/248，所以晶胞的密度为gcm3 107 gcm3 。8118.76.021023（ 0.648 910 7） 3 8118.76.02648.93答案：(1)p (2)平面三角形(3)SnCl4、SnBr 4、SnI 4熔沸点依次升高；原因是它们分子结构相似，随相对分子质量增大，分子间相互作用力逐渐增强 (4)OCSn (5)sp 3杂化 非极性共价键(或共价键) (6) 4 10714 14 8118.76.02648.933X、Y、M、Z、R 为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY 2是红棕色气体；X 与氢元素可形成 XH3；M 是周期表中电负性最大
9、的元素；Z 基态原子的 M 层电子数是 K 层电子数的 3 倍；R 2 的 3d 轨道中有 9 个电子。请回答下列问题：(1)基态 Y 原子的价电子排布图是_；Z 所在周期中第一电离能最大的主族元素是_(写元素名称)。(2)离子 XY 的立体构型是_；R 2 的水合离子R(H 2O)42 中，提供孤电子对 2的原子是_(填元素符号)。(3)已知 XH3易与 R2 形成配离子，但 XM3不易与 R2 形成配离子，其原因是_。(4)X 与 R 所形成的化合物晶体晶胞如图所示，该晶体的化学式为_；晶胞参数如图所示，则该晶胞密度是_ gcm3 (列式并计算结果，保留小数点后一位)。(5)图 1 表示某
10、种含氮有机化合物的结构，其分子内 4 个氮原子分别位于正四面体的 4个顶点(见图 2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成 4 个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_(填字母)。aCF 4 bCH 4 cNH dH 2O 4解析：X、Y、M、Z、R 是原子序数依次增大的前四周期元素，XY 2是红棕色气体，X 与氢元素可形成 XH3，则 X 为氮元素、Y 为氧元素；M 是周期表中电负性最大的元素，则 M 为氟元素；Z 基态原子的 M 层电子数是 K 层电子数的 3 倍，则 Z 原子 M 层电子数为 6，故 Z 为硫元素；R 2 的 3d 轨道中有 9 个电子，R 原子
11、外围电子排布为 3d104s1，故 R 为铜元素。(1)基态 Y 原子的价电子排布式为 2s22p4，价电子排布图为；Z 所在周期为第三周期，第三周期中 Cl 的第一电离能最大。(2)NO 中氮原子孤电子对数为 1，价层电子对数为 213， 25 1 222故其空间构型为 V 形；Cu 2 提供空轨道，H 2O 中氧原子提供孤电子对，形成配离子。(3)由于电负性 FNH，NF 3分子中共用电子对偏向氟原子，使得氮原子上的孤电子对难与 Cu2形成配合物。(4)由晶胞结构可知，晶胞中白色球数目为 12 4 8 4，黑色12 14 18球数目为 4，故化学式为 CuO，晶胞质量为 80 g，晶胞密度
12、为 80 g(6001010 4NA 4NAcm6001010 cm7001010 cm)2.1 gcm3 。(5)F 、O、N 电负性很大，与氢元素形成的微粒之间可以形成氢键，正四面体顶点氮原子与嵌入空腔的微粒形成 4 个氢键，该微粒应含有 4 个氢原子，选项中只有 NH 符合。 4答案：(1) 氯(2)V 形 O(3)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，所以 NH3中共用电子对偏向 N，而在 NF3中，共用电子对偏向 F，偏离 N(4)CuO 2.1 (5)c4南京理工大学化工学院胡炳成教授团队于 2017 年 1 月成功合成世界首个全氮阴离子盐，使氮原子簇化合物的研究又有了新的突破。请
13、根据材料回答以下问题：(1)N、O、F 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(填元素符号)；与 N2互为等电子体的全氧离子化学式为_；具有空间网状结构的高聚氮结构如图 1 所示，则 N70的沸点_(填“” “”或“”)高聚氮的沸点，原因是_；N70和高聚氮属于_(选填序号)。A同素异形体 B同分异构体C同位素 D同系物(2)叠氮化物是研究较早的含全氮阴离子的化合物，如氢叠氮酸(HN 3)、叠氮化钠(NaN 3)等。叠氮化物能形成多种配合物，在Co(N 3)(NH3)5SO4中钴显_价，它的配体是_，SO 的立体构型为_。24(3)HN3是一种全氮阴离子酸，可由肼(N 2H4)被 HNO2氧化
14、制得。下列说法正确的是_。A酸性：HNO 2HNO 3BN 2H4分子中氮原子均采取 sp3杂化CNaN 3的晶格能小于 KN3的晶格能D上述生成氢叠氮酸的化学方程式为 N2H4HNO 2=2H2OHN 3(4)N8是一种由全氮阳离子和全氮阴离子构成的特殊物质，已知阳离子由 5 个氮原子排列成 V 形，每个氮原子均达到八电子稳定结构，则阳离子的电子式为_。(5)一种氮铁化合物的结构如图 2 所示，若图中六棱柱的体积为 V cm3，用 NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为_。解析：(1)N、O、F 三种元素均为第二周期元素，通常第一电离能随核电荷数增大呈递增的趋势，但 N 的 3p 轨道
15、为半充满结构相对稳定，则三种元素第一电离能由大到小的顺序为 FNO；等电子体应具有相同的原子数目且价电子数相等，则与 N2互为等电子体的全氧离子化学式为 O ；N 70是分子晶体，而高聚氮为原子晶体，则高聚氮的沸点大于 N70的22沸点；N 70和高聚氮均为氮元素的不同单质，两者属于同素异形体。(2)配合物Co(N 3)(NH3)5SO4中存在 SO 、N 、NH 3，根据元素正负化合价代数和为 0，可知 Co 为3 价，其中24 3Co 的配体为 N 、NH 3，硫酸根中心原子的价层电子对为孤对电子数 0，成 36 2 242键电子对数为 4，所以为正四面体结构，中心原子为 sp3杂化。(3
16、)酸性：HNO 2HNO 3，A 错误；N 2H4分子中氮原子均采取 sp3杂化，B 正确；NaN 3与 KN3结构相似，钠离子半径小于钾离子，NaN 3的晶格能大于 KN3的晶格能，C 错误；肼(N 2H4)被 HNO2氧化制得 HN3，化学方程式为 N2H4HNO 2=2H2OHN 3，D 正确。(4)全氮阳离子由 5 个氮原子排列成 V 形，每个氮原子均达到八电子稳定结构，可知阳离子的电子式为 。(5)该晶体中 Fe 的原子个数为 12 2 36，氮原子数为 2，则 1 mol 晶胞的质16 12量为(566142) g364 g，则该晶体的密度为 gcm3 。364 gVNA cm3 364VNA答案：(1)FNO O N 70是分子晶体，高聚氮是原子晶体 A22(2)3 N 、NH 3 正四面体 3(3)BD(4)(5) gcm3364VNA
