1、专题 27 物质结构与性质1.A、B、C、D、E 代表 5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有 3个未成对电子，次外层有 2个电子，其元素名称为_。(2)B元素的负一价离子和 C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的元素符号为_，C 的元素符号为_。(3)D元素的正三价离子的 3d能级为半充满，D 的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。(4)E元素基态原子的 M层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，E 的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。【答案】(1)氮 (2)Cl K (3)Fe 1s 22s22p63s23p63d64s2(4)Cu 1s 22s
2、22p63s23p63d104s12.C、N、O、Al、Si、Cu 是常见的六种元素。Si 位于元素周期表第_周期第_族。N 的基态原子核外电子排布式为_；Cu 的基态原子最外层有_个电子。用“”或“”填空：原子半径 电负性 熔点 沸点Al_Si N_O 金刚石_晶体硅 CH4_SiH4(2)O、Na、P、Cl 四种元素中电负性最大的是_(填元素符号)，其中 P原子的核外电子排布式为_。(3)周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b 的价电子层中的未成对电子有 3个，c 的最外层电子数为其内层电子数的 3倍，d 与 c同族；e 的最外层只
3、有1个电子，但次外层有 18个电子。b、c、d 中第一电离能最大的是_(填元素符号)，e 的价层电子轨道示意图为_。(4)N、Al、Si、Zn 四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能 I1 I2 I3 I4 In/(kJmol1 ) 578 1 817 2 745 11 578 则该元素是_(填写元素符号)。基态锗(Ge)原子的电子排布式是_。Ge 的最高价氯化物的分子式是_。Ge 元素可能的性质或应用有_。A是一种活泼的金属元素B其电负性大于硫C其单质可作为半导体材料D其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点【答案】(1)三 A 1s 22s22p3 1 (2)O 1s 22s22p6
4、3s23p3(或Ne3s 23p3)(3)N (4)Al 1s 22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl 4 CD3.Na、Cu、O、Si、S、Cl 是常见的六种元素。(1)Na位于元素周期表第_周期第_族；S 的基态原子核外有_个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为_。(2)用“”或“ OC (3)4 FHF(或 FHO或 OHF或 OHO)(4)SiO2CO2 平面三角形 sp 2 SO 3(或 BF3)(其他合理答案均可)【解析】由表中信息可知 a、b、c、d、e 分别 C、N、F、Ti、Cu 元素。(1)Ti的基态原子价电子排布式为 3d24s2，属于 d区元素，
5、其基态原子的价电子排布图为5.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)写出基态 As原子的核外电子排布式_。(2)根据元素周期律，原子半径 Ga_As，第一电离能 Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立体构型为_，其中 As的杂化轨道类型为_。【答案】(1)1s 22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d 104s24p3(2)大于 小于 (3)三角锥形 sp 3【解析】(1)As 元素在周期表中处于第A 族，位于 P元素的下一周期，则基态 As原子核外有 33个电子，根据核外电子排布规律写出其核外
6、电子排布式：1s 22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d 104s24p3。(2)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，Ga 与 As在周期表中同位于第四周期，Ga 位于第A 族，则原子半径：GaAs。Ga、As 原子的价电子排布式分别为 4s24p1、4s 24p3，其中 As原子的 4p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能较大，则第一电离能：GaAs。(3)As 原子的价电子排布式为 4s24p3，最外层有 5个电子，则 AsCl3分子中 As原子形成 3个 AsCl键，且含有 1对未成键的孤对电子，则 As的杂化轨道类型为 sp3杂化，AsCl 3分子的
7、立体构型为三角锥形。 6.下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O 3CH 3CH2OH16H 13H 2O 274Cr(H2O)63 3CH 3COOH(1)Cr3 基态核外电子排布式为_；配合物Cr(H 2O)63 中，与 Cr3 形成配位键的原子是_(填元素符号)。(2)CH3COOH中 C原子轨道杂化类型为_；1 mol CH 3COOH分子含有 键的数目为_。(3)与 H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)；H 2O与 CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。【答案】(1)1s 22s22p63s23p63d3或Ar3d 3 O(2)sp3
8、和 sp2 7 NA(或 76.021023)(3)H2F H 2O与 CH3CH2OH之间可以形成氢键7.B、C、N 是几种常见的非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。(1)基态硼原子的电子排布式为_；C、N 元素的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)BF3与一定量的水可形成如图 1的晶体 R。晶体 R中各种微粒间的作用力涉及_(填字母)；a离子键 b共价键 c配位键 d金属键R 中阴离子的空间构型为_。(3)乙二胺(H 2NCH2CH2NH2)与 CaCl2溶液可形成配离子(结构如图 2)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为_；乙二胺和三甲胺N(CH 3)3均属于铵，但乙二胺比三甲
9、胺的沸点高得多，原因是_。(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，其结构与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；它的晶体结构如图 3所示，六方相氮化硼质地软的原因是_。【答案】(1)1s 22s22p1 NC (2)abc 四面体(3)sp3杂化 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 (4)层与层之间通过范德华力结合在一起，作用力小，导致其质地软【解析】(1)硼原子核外有 5个电子，其核外电子排布式为 1s22s22p1，C、N 两种元素的第一电离能由大到小的顺序为 NC。8.M是第四周期元素，最外层只有 1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电
10、子。元素 Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：(1)单质 M的晶体类型为_，晶体中原子间通过_作用形成面心立方密堆积，其中 M原子的配位数为_。(2)元素 Y基态原子的核外电子排布式为_，其同周期元素中，第一电离能最大的是_(写元素符号)。元素 Y的含氧酸中，酸性最强的是_(写化学式)，该酸根离子的立体构型为_。(3)M与 Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。该化合物的化学式为_，已知晶胞参数 a0.542 nm，此晶体的密度为_gcm 3 。(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为 NA)该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是_。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧
11、化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为_。【答案】(1)金属晶体 金属键 12(2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO 4 正四面体(3)CuCl 或499.5NA 0.542 310 21 4M CuClNAa310 21Cu 可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子) Cu(NH 3)42【解析】(1)根据题给信息推断 M为铜元素，Y 为氯元素。单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为 12。(2)氯元素为 17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，同周期元素由左向右元
12、素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是 Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最强的是 HClO4，该酸根离子中氯原子为 sp3杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形。(3)每个晶胞中含有铜原子个数为 81/861/24，氯原子个数为 4，该化合物的化学式为 CuCl，则1 mol晶胞中含有 4 mol CuCl,1 mol晶胞的质量为 499.5 g，又晶胞参数 a0.542 nm，此晶体的密度为 或 gcm3 。该化合物难溶于水但易溶于氨水，其499.5NA 0.542 310 21 4M CuClNAa310 21原因是 Cu 可与氨形成易溶于水的配位化合物。该溶液在空
13、气中 Cu 被氧化为 Cu2 ，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为Cu(NH 3)42 。 9.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：(1)GaF3的熔点高于 1 000 ， GaCl3的熔点为 77.9 ，其原因是_。(2)GaAs的熔点为 1 238 ，密度为 gcm3 ，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与As以_键键合。Ga 和 As的摩尔质量分别为 MGa gmol1 和 MAs gmol1 ，原子半径分别为 rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。【答案】
14、(1)GaF 3为离子晶体，GaCl 3为分子晶体(2)原子晶体 共价 100%4 10 30NA r3Ga r3As3 MGa MAs10.在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如 Cu9Al4、Cu 5Zn8等。(1)某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于_(填“晶体”或“非晶体”)。(2)基态铜原子有_个未成对电子；Cu 2 的电子排布式为_；在 CuSO4溶液中加入过量氨水，充分反应后加入少量乙醇，析出一种深蓝色晶体，该晶体的化学式为_，其所含化学键有_，乙醇分子中 C原子的杂化轨道类型为_。(3)铜能与类卤素(SCN) 2反应生成
15、Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2分子中含有 键的数目为_。(SCN) 2对应的酸有硫氰酸(HSCN)、异硫氰酸(HNCS)两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是_。(4)ZnS的晶胞结构如图 1所示，在 ZnS晶胞中，S 2 的配位数为_。(5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图 2所示，其晶胞边长为 a nm，该金属互化物的密度为_gcm3 。(用含 a、 NA的代数式表示)【答案】(1)晶体 (2)1 1s 22s22p63s23p63d9或Ar3d 9 Cu(NH 3)4SO4 共价键、离子键、配位键 sp 3 (3)5NA异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能 (4)4(5) (或其他合理答案)3.891023a3NA
