1、专题限时集训(二十) 物质结构与性质(对应学生用书第 149页)(限时：40 分钟)1(2017四川成都一诊)已知反应 3NaHFe 2O3 2Fe3NaOH。 = = = = = = =一 定 条 件 【导学号：97184284】(1)基态 Fe原子核外共有_种运动状态不相同的电子；Fe 3 的价电子排布图为_。(2)NaH的电子式为_；1 mol NaOH含有 键数目为_，其中 O原子的杂化类型为_；Fe 3 可以和 SCN 形成配合物，该反应是典型的可逆反应，说明配位原子配位能力_(填“强”或“弱”)。(3)上述反应中含 Na的化合物晶体类型均为_晶体；NaH 的熔点显著高于 NaOH，
2、主要原因是_。(4)某种单质铁的晶体为体心立方堆积，则铁原子的配位数为_；若 r(Fe)表示 Fe原子的半径，单质铁的原子空间利用率为_列出含 r(Fe)的计算表达式。【解析】 (1)基态 Fe原子核外有 26个电子，每个电子的运动状态均不相同，故基态 Fe原子核外有 26种运动状态不相同的电子；基态 Fe原子的核外电子排布式为Ar3d 64s2，则Fe3 的核外电子排布式为Ar3d 5，其价电子排布图为(2)NaH是离子化合物，由 Na 和 H 构成，其电子式为 Na H 。NaOH 由 Na 和 OH 构成，其中 OH 含有极性键(OH 键)，故 1 mol NaOH含有的 键数目为 NA
3、。OH 中 O原子形成 1个 键，且 O原子有 3对孤对电子，故 O原子采取 sp3杂化。Fe 3 与 SCN 形成配合物的反应为典型的可逆反应，说明生成的配合物稳定性较弱，易分解生成 Fe3 、SCN ，据此推知配位原子的配位能力较弱。(3)NaH和 NaOH均由离子构成，均属于离子晶体；离子晶体的熔点与晶格能的大小有关，晶格能越大，晶体的熔点越高，而晶格能的大小与离子半径、所带电荷数有关。H 的半径小于OH 的半径，则 NaH的晶格能大于 NaOH，因此 NaH的熔点高于 NaOH的熔点。(4)某单质铁的晶体为体心立方堆积，则 Fe原子的配位数为 8；每个晶胞中含有 Fe原子个数为 18
4、2，结合球体的体积公式“ V r3”可知，2 个 Fe原子的总体积为18 43 r3(Fe)；设晶胞的棱长为 a，由4 r(Fe)23 a2可得 a ，则晶胞的体积为83 4r Fe33，故单质铁的原子空间利用率为 4r Fe3 V 球 V 晶 胞 83 r3 Fe4r Fe3 3。【答案】 (1)26 (2)Na H NA sp 3 弱(3)离子 H 半径小，NaH 的晶格能大于 NaOH的晶格能(4)8 83 r3 Fe4r Fe3 32(2017山西名校联考)2014 年 7月和 12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学 LaiSheng Wan
5、g教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”硼球烯 B40。B 40是继 C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。 【导学号：97184285】(1)基态硼原子的外围电子排布式为_，碳 60中碳原子杂化方式为_。(2)构成碳 60晶体的作用力是_。(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有_种。(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP 晶胞中 B采用面心立方堆积，P 原子填入四面体空隙中。写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：三溴化硼_；三溴化磷_。磷化硼晶体内微粒间的
6、作用力有_。计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为 478 pm)_。【解析】 (1)碳 60又叫足球烯，其分子中每个 C原子与其他 3个 C原子相连，分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以碳原子的杂化方式为 sp2。(2)碳 60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有 Be、C、N、O、F、Ne 共 6种。(4)BBr 3中 B原子的价层电子对数是 3，孤电子对数是 0，所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形；PBr 3中 P原子的价层电子对数是 4，孤电子对数是 1，所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。磷化硼的空间结构与金刚石类
7、似，应属于原子晶体，B 原子与 P原子间通过共价键相结合，但 B原子最外层只有 3个电子，P 原子最外层有 5个电子，而磷化硼晶体中每个 B原子与 4个 P原子相连，每个 P原子也与 4个 B原子相连，这说明 B原子和 P原子间还存在一个配位键，其中 P原子提供孤电子对，B 原子提供空轨道。BP 晶胞中 P原子位于立方体的体对角线的 处，则硼原子和磷原子之间的最近距离 pm pm207 14 47834 23932pm。【答案】 (1)2s 22p1 sp 2 (2)范德华力、非极性共价键 (3)6 (4)平面正三角形 三角锥形 共价键、配位键 207pm 或 pm239323(2017湖南衡
8、阳十校冲刺模拟)核安全与放射性污染防治已引起世界各国的广泛重视。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘131 和铯137。碘131 一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。 【导学号：97184286】(1)Cs(铯)的价电子排布式为 6s1，与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z 的第一电离能如下表：元素代号 X Y Z第一电离能/(kJmol 1 ) 520 496 419上述三种元素 X、Y、Z 的元素符号分别为_，基态 Z原子的核外电子排布式为_，X 形成的单质晶体中含有的化学键类型是_。(2)F与 I同主族，BeF 2与 H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子，二者分子
9、中的中心原子 Be和 O的杂化方式分别为_、_，BeF 2分子的立体构型是_，H 2O分子的立体构型是_。(3)与碘同主族的氯具有很强的活泼性，能形成大量的含氯化合物。BCl 3分子中 BCl键的键角为_。(4)131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有_个 131I2分子；KI 的晶胞结构如图乙所示，每个 K 紧邻_个 I 。甲 乙(5)KI晶体的密度为 gcm3 ，K 和 I的摩尔质量分别为 MK gmol1 和MIgmol1 ，原子半径分别为 rKpm和 rIpm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 KI晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。【解析】 (1)由铯的最外层电子排布式为
10、6s1，可知 X、Y、Z 为第A 族元素，第A 族前四周期的元素分别为 H、Li、Na、K，由第一电离能数据可知，X、Y 的第一电离能的差值与Y、Z 的第一电离能的差值相差不大，所以 X、Y、Z 中不可能有 H元素，而同主族元素电子层数越多，第一电离能越小，故 X、Y、Z 分别为 Li、Na、K。基态 K原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p64s1；锂晶体属于金属晶体，微粒间均以金属键结合。(2)BeF2中 Be的价层电子对数是 2 (22)2，所以 Be是 sp杂化，分子空间构型为直12线形；H 2O中 O的价层电子对数是 2 (62)4，所以 O是 sp3杂化，分子空间构型
11、为 V12形。(3)硼原子的最外层电子数为 3，Cl 提供 3个电子，硼原子的价层电子对数为 3，没有3 32孤对电子，故 BCl3为平面正三角形结构，分子中 BCl键的键角为 120。(4)由 131I2晶胞结构图可知，碘分子位于晶胞的 8个顶点和 6个面上，故一个晶胞中含有 4个 131I2分子；KI 晶胞与 NaCl晶胞结构相似，每个 K 紧邻 6个 I ，同层有 4个，上下各 1个。(5)KI晶胞中 K 和 I 各有 4个，晶胞中原子所占的体积V1 1030 cm3，晶胞的体积 V2 4 cm3，故 KI晶胞(43 r3K4 43 r3I4) m MK MINA中原子的体积占晶胞体积的
12、百分率为 100% 100%。V1V2 4 10 30NA r3K r3I3 MK MI【答案】 (1)Li、Na、K 1s 22s22p63s23p64s1 金属键(2)sp sp 3 直线形 V 形 (3)120 (4)4 6(5) 100%4 10 30NA r3K r3I3 MK MI4(2017河北张家口期末质量监测)铁和铜都是生产、生活中应用广泛的金属，能形成很多种合金和化合物。请回答： 【导学号：97184287】(1)基态 Cu 的价层电子排布图为_。基态 Fe3 中有_种运动状态不同的电子。(2)铁单质能形成 Fe(CO)5，其熔点为21 ，沸点为 102.8 。则 Fe(C
13、O)5晶体的类型为_。与 CO互为等电子体的离子的符号为_(任写一种)。(3)铜元素的焰色反应呈绿色，很多金属元素能发生焰色反应的微观原因为_。(4)Cu(NH3)4SO4中，N、S、O 三种非金属元素的第一电离能由小到大的顺序为_，阴离子的空间构型为_，其中心原子的杂化轨道类型为_。(5)铁单质的一种晶体的堆积模型为体心立方堆积，晶胞参数为 a pm；铜单质的一种晶体的堆积模型为面心立方最密堆积，晶胞参数为 b pm。则两种晶体中，铁原子和铜原子的配位数之比为_，晶体的密度之比为_(用代数式表示)。【解析】 (1)铜元素的原子序数为 29，则基态 Cu 的价层电子排布式为 3d10,3d轨道
14、有 5对成对电子。铁元素的原子序数为 26，基态 Fe3 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5，则其含有 23种运动状态不同的电子。(2)Fe(CO)5的熔、沸点相对较低，故为分子晶体。根据等电子体的含义，可写出与 CO互为等电子体的离子。(3)某些金属元素的焰色反应的微观原因是电子跃迁释放的光能，使灼烧时的火焰呈特殊颜色。(4)根据其基态原子的非金属性和各能级轨道的电子排布特点可比较其第一电离能的大小。SO 中 S原子的价层电子对数为 4，则其轨道杂化类型为 sp3，SO 的空间构型为正四面24 24体形。(5)体心立方堆积的晶胞中，铁原子的配位数为 8，面心立方最密堆积的晶
15、胞中，铜原子的配位数为 12，故二者配位数之比为 23，铁单质的晶体的密度为gcm3 ，铜单质的晶体密度为 gcm3 ，二者密562 a10 10 3NA 644 b10 10 3NA度之比为 。7b316a3【答案】 (1) 23(2)分子晶体 CN (或 C 等)22(3)电子由较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时，会以光的形式释放能量，形成焰色反应(4)SNCH；CH 3COONa中甲基中的 C原子采取 sp3杂化，羧基中的 C原子采取 sp2杂化。(3)氨和联氨分子间均存在氢键，但联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键数目，故联氨的沸点明显高于氨。(4)由图示可知，
16、晶体中的氧离子构成面心立方最密堆积，该立方体中氧离子数目为12 14，Fe 3 的数目为 4 3 2，Fe 2 的数目为 1，则 Fe和 O的原子数目比为14 18 1234，是 Fe3O4的晶胞；立方体中三价铁离子周围有 6个氧离子，故 Fe3 处于 O2 围成的正八面体空隙。(5)晶体中电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，则 Fe3O4晶体能导电；晶胞的体积为 a3(0.4210 7 cm)3，每摩尔晶胞的质量为(563164)g232 g，则 Fe3O4晶体的密度为 5.2 gcm 3 。232 g 0.4210 7cm 3NA【答案】 (1)1s 22s22p63s23p63d
17、64s2或Ar3d 64s2 (2)ONCH sp 3杂化、sp 2杂化(3)联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键数目(4)是 是 正八面体(5)电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移 5.26(2017吉林大学附中模拟七)周期表中前四周期的元素 A、B、C、D，原子序数依次增大，且A、B、C 同周期。A 共有两个原子轨道上有电子，且电子数目相同。B、C 相邻，且 C中的未成对电子数为 3个，D 是人类最早使用的元素，并以这种元素命名了一个时代。请回答下面的问题：(1)A、B、C 第一电离能从小到大的顺序为：_(填元素符号)，D 的价层电子排布图为：_。(2)在不同的温度下，A
18、以 ACl2和二聚体 A 2Cl4两种形式存在，二聚体的结构式如下图所示：ACl 2中 A的杂化方式为_。1 mol A 2Cl4中含配位键的数目为_。(3)B元素能形成多种同素异形体，其中一种同素异形体 X的晶体结构和晶胞结构如图所示。已知 X的密度是 a g/cm3，BB 键的键长为 r cm，阿伏加德罗常数的值为 NA。X的晶体结构 X 的晶体晶胞X 中含有的化学键为_。X 晶体的层间距离为_。(4)C元素可以形成两种含氧酸 HCO2和 HCO3，酸性是 HCO3_HCO2(填“强于”或者“弱于”)，原因为_。(5)将二维密置层在三维空间内堆积，可以得到两种金属晶体的最密堆积方式。一种是
19、按照XYXYXYXY方式堆积，我们称这种堆积方式为“甲”方式。另外一种是按照XYZXYZXYZXYZ方式堆积，我们称这种堆积方式为“乙”方式。则金属 D的堆积方式为_(填“甲”或“乙”)。【解析】 根据题意，A 共有两个原子轨道上有电子，且电子数目相同，则 A的电子排布式为 1s22s2，A 为 4号铍元素，根据“B、C 相邻，且 C中未成对电子数为 3个” ，推出 C为 7号 N元素，则 B是 6号 C元素，D 是 29号元素 Cu。(1)A、B、C 第一电离能从小到大的顺序为：BeCN，D 的价层电子排布图为：(2)BeCl 2中心原子 Be形成 2个 键且没有孤电子对，价层电子对数为 2
20、对，所以 Be的杂化方式为 sp杂化。1 个氯化铍二聚体分子中有 2个配位键，所以 1 mol Be2Cl4中含配位键的数目为1.2041024或 2NA。(3)由 X的晶体及晶胞结构特点可知，X 为石墨。石墨是混合晶体，碳原子采用 sp2杂化与周围 3个碳原子形成共价键，每个碳原子还有一个电子在 2p轨道上，同一片层所有碳原子的未参与形成 键的 2p轨道相互平行并形成了大 键，这些 2p轨道中的电子可以在整个层内自由运动，所以石墨具有导电性，因此石墨中含有的化学键为共价键、金属键。每个晶胞中占有的 C原子数8 4 2 14，则 NA个该晶胞的质量为 48 g，18 14 12该晶胞是四棱柱，
21、底面是边长为 r cm 的菱形，高为 2d，所以该晶胞的体积3V r22d， NA个该晶胞的体积为 r22dNA，由上面两个数据可以表示出晶胞的密332 332度为 a g/cm3，解之得 d (单位是 cm)，即 X晶体的层mV 48332r22dNA 1633NAr2a间距离为 cm。1633NAr2a(4)N元素可以形成两种含氧酸 HNO2和 HNO3，酸性是 HNO3强于 HNO2，原因为 HNO3中含有更多的非羟基氧，N 的正电性高，导致 NOH中的电子向 N偏移，因而在水分子的作用下就越容易电离出 H ，即酸性越强。(5)根据信息，甲方式的晶胞是六方最密堆积，乙方式的晶胞是面心最密堆积。因为金属铜的晶胞是面心立方，所以金属 Cu的堆积方式为乙。【答案】 (1)BeCN (2)sp 杂化 1.20410 24或 2NA(3)共价键、金属键 cm1633NAr2a(4)强于 HNO 3中含有更多的非羟基氧，N 的正电性高，导致 NOH中的电子向 N偏移，因而在水分子的作用下就越容易电离出 H ，即酸性越强(5)乙
