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2022届高考化学一轮复习 专题十二 物质结构与性质2检测

2022届高考化学一轮复习 专题十二 物质结构与性质2检测

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专题十二　物质结构与性质

考点1 原子结构与元素的性质　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子的价层电子排布式不可能是 (　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.3p64s1 B.4s1 C.3d54s1 D.3d104s1
2.[2021天津耀华中学模拟]下列说法正确的是 (　　)
A.第一电离能:As>Se>Br
B.电负性:S>Se>As
C.还原性:S2->As3->Cl-
D.原子半径:As>Cl>P
3.(1)[2021广东广州阶段训练,2分]基态Ti原子的未成对电子数是　　　　,基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,写出该激发态的价层电子排布式:　　　　　　　　。 
(2)[2021河南鹤壁联考,2分]基态As原子核外电子排布式为[Ar]　　　　　　。下列状态的铝中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是　　　　(填标号)。 

(3)[2021安徽示范高中联考,5分]基态Co原子的价层电子轨道表达式为　; 
第四周期中基态原子未成对电子数与基态Ni原子相同的元素有　　　　种;铁、钴、镍三种元素中,铁元素的常见化合价有+2和+3两种价态,而钴元素和镍元素的常见化合价为+2,请从原子结构的角度解释铁的常见化合价中有+3的原因:　　　　　　　　　。 
4.(1)[2021重庆八中阶段性检测,4分]基态镍原子的价层电子排布式为　　　　,能量最高的电子所占能级的原子轨道有　　　　个伸展方向。 
(2)[2021江苏扬州中学月考,2分]下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是　　　　　(填字母)。 

(3)[4分]钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为　　　　;基态镝(Dy)原子的核外电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为　　　　。 
(4)[2分]铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是　　　　(填“吸收光谱”或“发射光谱”)。 
考点2 分子结构与性质
5.[2021山东德州一中月考]下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述错误的是 (　　)
A.金属键是金属离子与自由电子之间的相互作用,金属键无方向性和饱和性
B.共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键,共价键有方向性和饱和性
C.范德华力是分子间存在的一种作用力,相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力越大
D.氢键不是化学键而是分子间的一种作用力,只存在于分子与分子之间
6.[原创]由四种短周期主族元素形成的某有机物甲的结构如图所示,X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y、Z、W、X的原子半径依次减小。下列说法错误的是 (　　)

A.通常状况下,由于甲分子间形成氢键使甲呈固态
B.(YZ)2为直线形分子,分子中存在极性键和非极性键
C.甲分子中Z的杂化方式为sp3
D.简单离子半径Z>W,第一电离能Y>Z>W
7.[2021山东德州一中月考]碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构为。下列有关该分子的说法错误的是 (　　)
A.分子式为C3H4O3
B.分子中σ键与π键个数之比为6∶1
C.分子中既有极性键也有非极性键
D.分子中碳原子的杂化方式为sp3、sp2
8.(1)[2021河北衡水调研改编,6分]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、Cu5Zn8等。
①Cu5Zn8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”);在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,其中氮原子的杂化方式为　　　　。 
②铜能与拟卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸(H—NCS)两种,理论上前者沸点低于后者,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　;(SCN)2分子中σ键与π键数目之比为　　　　　　　　　　　　。 
(2)[5分]8-羟基喹啉铝(分子式为C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与(8-羟基喹啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为　　　　;所含元素中电负性最大的是　　(填元素符号),C、N、O的杂化方式依次为　　　　　　、　　　　　　和　　　　　。 
(3)[8分]镍易形成配合物。
①Ni(CO)4的熔点为-19.3 ℃,沸点为43 ℃ ,则其晶体类型是　　　　　,其分子中σ键与π键数目之比为　　　　　。 
②Ni的一种配合物的分子结构如图所示,该配合物中碳原子的杂化方式是　　　　,配合物分子内不含有　　　　(填字母)。 

A.共价键 　　B.离子键C.配位键 　　D.金属键
③向FeCl3溶液中加入KSCN溶液形成红色含K3[Fe(SCN)6]的溶液。C、N两种元素的电负性大小关系为　　　　　　,与SCN-互为等电子体的分子为　　　　　(写一种即可)。 
9.[2020江苏,21A节选,10分]以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。
(1)Fe基态核外电子排布式为　　　　;[Fe(H2O)6]2+中与Fe2+配位的原子是　　　　(填元素符号)。 
(2)NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是　　　　。 
(3)与N互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。 
(4)柠檬酸的结构简式如图所示。1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为　　　　mol。 

10.[15分]《自然》报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题:
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物,NaN3中阴离子的空间构型为　　　　;NH4NO3中阳、阴离子中的中心原子杂化方式依次为　　　　、　　　　;1个亚硝基胍分子中含　　　　个σ键。 
(2)N、P位于同一主族,NH3、PH3分子结构如图所示:

①NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长短,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
②NH3和PH3中,N、P原子的杂化方式相同,但H—N—H间的夹角比H—P—H间的大,其主要原因是　。 
③NH3比PH3易液化,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
考点3 晶体结构与性质
11.下列可用于判断某物质为晶体的方法是 (　　)
A.质谱法 B.红外光谱法
C.核磁共振法 D.X射线衍射法
12.(1)[2021广东广州阶段训练,3分]金红石具有较高催化活性,其晶胞结构如图1所示,其化学式为　　　　;已知该晶体的密度为ρ g/cm-3,Ti、 O原子半径分别为a pm和b pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则金红石晶体的空间利用率为　　　　(列出计算式)。 

图1
(2)[4分]某种钛酸钴(CoTiO3)晶胞沿x、y或z轴任意一个方向的投影如图2所示。晶胞中Co处于各顶角位置,则O处于　　　　位置,与Co紧邻的O的个数为　　　　。若晶胞中Co与O之间的最短距离为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为　　　　g/cm3(列出计算式即可)。 

　　　　　图2　　　　　　　　　图3
(3)[4分]MgH2晶体属四方晶系,其晶胞结构如图3所示,晶胞参数a=b=450 pm,c=301 pm,原子坐标为A(0,0,0)、B(0.305,0.305,0)、C(1,1,0.67)、D(0.195,0.805,0.5)。
①Mg2+的半径为72 pm,则H-的半径为　　　　pm(列出计算式即可)。 
②用NA表示阿伏加德罗常数的值,MgH2晶体中H-的密度是标准状况下氢气密度的　　　　倍(列出计算式即可,标准状况下氢气的密度为0.089 g/L)。 
13.[2021江苏淮阴中学开学考改编,15分]海洋是生命的摇篮,海水中含有大量的卤族元素。NaCl晶胞结构如图所示,晶胞参数为a nm。请回答下列问题:

(1)Na的价电子被激发到相邻的高能级后可形成激发态的Na,其价电子轨道表达式为　　　　　　　。 
(2)Cl能形成多种无机含氧酸,其酸性由弱到强的顺序为HClO<HClO2<HClO3<HClO4,试解释原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)一定条件下电解NaCl溶液可制得NaClO3。
①NaCl溶液中存在的微粒间作用力有　　　　　　(填标号)。 
A.离子键　　B.极性键　　C.配位键　　D.氢键
②根据价层电子对互斥理论可知,Cl的空间构型为　　　　,与Cl互为等电子体的离子为　　　　(写一种)。 
(4)在NaCl晶体中,Na+位于Cl-所围成的正　　　　面体的体心,该多面体的棱长是　　　　nm。 
(5)r(Na+)与r(Cl-)的比值为　　　　(计算结果保留3位有效数字)。 

1.[2021江苏南京调研,12分]化合物Z是合成靶向治疗药Nilotinib的一种中间体,可由X、Y通过以下反应制得。

(1)X分子中,碳原子的杂化类型为　　　　　。 
(2)Y与W()互为同分异构体,但Y的沸点比W的沸点高,其主要原因是 　。 
(3)Z中电负性最大的元素为　　　　　(填元素符号)。 
(4)C的空间构型为　。 
(5)CuI的晶胞如图所示。Cu+基态电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。一个CuI晶胞中I-的数目为　　　　　。 

2.[模块融合][2021北京海淀区期中,13分]A、B、D、E、X是原子序数依次增大的五种短周期元素。A是周期表中相对原子质量最小的元素,A、B能形成两种液态化合物A2B和A2B2。D是短周期中原子半径最大的主族元素,E的周期序数和族序数相等,D、X的原子最外层电子数之和为8。
(1)A2B2的电子式为　　　　　　　　;E在周期表中的位置是　　　　　　　　　　　。 
(2)如图所示,将X单质的水溶液分别滴入盛有不同试剂的试管中。

①试管a中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应可用于制备漂白液。 
②试管b中的实验现象为　　　　　　　　　　　　,说明X的非金属性强于I,从原子结构的角度解释其原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)镓(31Ga)与E为同主族元素,氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有耐高温、耐高电压等特性,随着5G技术的发展,GaN商用进入“快车道”。下列相关说法正确的是　　　　(填字母)。 
a.Ga位于元素周期表的第四周期
b.GaN中Ga的化合价为+3
c.Ga3+的离子半径小于E3+的离子半径
(4)XB2是一种高效消毒剂,工业上用其处理中性废水中的锰,使Mn2+转化为MnO2沉淀除去,X被还原至最低价,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 
3.[新情境][15分]中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展,该研究中涉及的物质有Ni-BaH2/Al2O3、Fe-K2O-Al2O3、Cs-Ru/MgO等,相关研究成果发表于《自然》上。
请回答下列问题:
(1)基态Fe原子核外电子占据最高能层的符号为　　　　,Ni位于周期表中的　　　　区。 
(2)元素的第一电离能:Mg　　　　(填“>”或“<”)Al。H、N、O的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　(用元素符号表示)。 
(3)NH3分子中中心原子的杂化方式为　　　　　　,与NH3互为等电子体的粒子是　　　　　　(填粒子符号,任写一种)。 
(4)已知MgO的熔点为2 852 ℃,CaO的熔点为2 614 ℃,二者的晶体类型为　　　　,MgO的熔点高于CaO的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)研究发现,只含Ni、Mg和C三种元素的晶体竟然也具有超导性,该晶体的晶胞结构如图所示:

①与C原子紧邻的Ni原子有　　　　个。 
②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1,0,0),b原子的坐标参数为(,,0),则c原子的坐标参数为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为　　　　　　　　pm(用含d、NA的代数式表示)。 
4.[2020全国卷Ⅲ,35,15分]氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:
(1)H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　的相似。 
(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为　　　　键,其电子对由　　　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气: 
3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2
B3的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由　　　　变为　　　　。 
(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是　　　　。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是　　　　(写分子式),其熔点比NH3BH3　　　　(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在　　　　,也称“双氢键”。 
(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度ρ=　　　　g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

1.[2020湖北武汉部分学校质量监测,15分]铁被称为“第一金属”,铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。
(1)铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用　　　　　　摄取铁元素的原子光谱。 
(2)FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。由此可知 FeCl3属于　　　　　晶体。 FeSO4常作补铁剂,S的立体构型是　　　　　　。  
(3)铁氰化钾 {K3[Fe(CN)6]}是检验 Fe2+的重要试剂。
①基态N原子的轨道表达式为　。  
②写出一种与铁氰化钾中配体互为等电子体的极性分子的化学式　　　　　　　　 。 
③铁氰化钾中,所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为　。  
④铁氰化钾中,不存在　　　　　　(填标号)。  
A.离子键　B.σ键　C.π键　D.氢键　E.金属键
(4)有机金属配位化合物二茂铁[(C5H5)2Fe]是汽油中的抗震剂。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则1中的大π键应表示为　　　　　,其中1号碳原子的杂化方式为　　　　　　。 
(5)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 配位键。 
(6)某种磁性氮化铁的结构如图所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近的铁原子个数为　　　　　　;六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁的晶体密度为　　　　　g·cm-3(列出计算式)。 

2.[2021河南名校一联,13分]1797年法国化学家沃克兰从矿石中发现了铬,后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。
(1)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同,两种元素原子第一电离能的大小关系为K　　　 (填“>”或“<”)Cr。 
(2)氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的耐磨性能,Cr3+基态核外电子排布式为　　　　　。 
(3)Cr3+可与很多分子或离子形成配合物, 如图1所示配合物中的配位键数为　　　,其中采取sp3杂化的元素是　　　　。 

图1
(4)铬的一种氧化物的晶胞结构如图2所示,其中氧离子与晶体镁的堆积方式一致,铬离子在其八面体空隙中(如CrA在O1、O2、O3、O4、O5、O6 构成的八面体空隙中)。

图2
①该氧化物的化学式为　　　　　。 
②该晶胞有　　　　　%八面体空隙未填充阳离子(计算结果保留3位有效数字)。 
③已知氧离子半径为a cm,晶胞的高为b cm,NA代表阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为　　　g·cm-3(用含a、b和NA的代数式表示)。 
3.[2021湖北部分重点中学联考,10分]工业上合成氨,CO易与铁触媒作用导致铁触媒失去催化活性:Fe+5CO Fe(CO)5。为了防止催化剂铁触媒中毒,要除去CO,发生的反应为[Cu(NH3)2]OOCCH3+CO+NH3 Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。设阿伏加德罗常数的值为NA,回答下列问题:
(1)写出CO的一种常见等电子体分子的结构式:　　　　　。 
(2)与O同族的元素还有S、Se、Te,它们氢化物的沸点大小顺序为H2O>H2Te>H2Se>H2S,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中,铜显+1价,则其含有化学键的类型有　　　　　　　　　;1 mol该配合物中含有的σ键数目为　　　　　　　　,NH3分子的价电子对互斥理论模型是　　　　　　　　　　　　。 
(4)一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4,其单层平面结构如图1所示,晶胞结构如图2所示。

①g-C3N4中氮原子的杂化方式是　　　　　　　　。 
②已知该晶胞的体积为V cm3,中间层原子均在晶胞内部,则g-C3N4的密度为　　　　　　　　　g·cm-3。 
答案
专题十二　物质结构与性质

1.A　由题给已知信息可知,该元素可能是K、Cr或Cu,基态K原子的价层电子排布式为4s1,基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1,基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1。综上可知A项符合题意。
2.B　同周期主族元素从左到右第一电离能整体呈逐渐增大趋势,第ⅡA族元素(ns2)全充满、ⅤA族元素(np3)半充满,比较稳定,其第一电离能分别大于同周期相邻的第ⅢA、ⅥA族元素,故第一电离能:Br>As>Se,A错误。同周期主族元素从左向右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,则电负性:S>Se>As,B正确。元素的非金属性越强,对应离子的还原性越弱,非金属性Cl>S>As,则还原性As3->S2->Cl-,C错误。同周期主族元素随着核电荷数的增加,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径:As>P>Cl,D错误。
3.(1)2(1分)　3d24s14p1(1分)　(2)3d104s24p3(1分)　D(1分)　(3)(1分)　3(2分)　Fe2+失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构(2分)
【解析】　(1)基态Ti原子核外有22个电子,核外电子排布式为[Ar]3d24s2,3d轨道上的2个电子为单电子,即未成对电子数是2。基态Ti原子4s轨道上的1个电子激发到4p轨道上形成激发态,该激发态的价层电子排布式为3d24s14p1。(2)As为33号元素,基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3;依据铝的第三电离能>第二电离能>第一电离能,失去电子所需能量:基态>激发态,可知D所需的能量最低。(3)Co是27号元素,Co原子的价层电子排布式为3d74s2,价层电子轨道表达式为。Ni是28号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,Ni有2个未成对电子,第四周期中基态原子未成对电子数为2的元素还有Ti(价层电子排布式为3d24s2)、Ge(价层电子排布式为4s24p2)、Se(价层电子排布式为4s24p4),共3种;Fe是26号元素,Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,F失去1个电子变成Fe3+时,价层电子排布式为3d5,为半充满较稳定结构,故铁的常见化合价还有+3。
4.(1)3d84s2(2分)　5(2分)　(2)A<C<B<D(2分)　(3)9(2分)　4(2分)　(4)发射光谱(2分)
【解析】　(1)Ni为28号元素,价层电子排布式为3d84s2,排布时能量最高的电子所占的能级为3d,3d能级的原子轨道有5个伸展方向。(2)基态氮原子具有的能量最低,激发态氮原子具有的能量较高,且较高能级轨道排布的电子越多,原子具有的能量越高,故氮原子能量由低到高的顺序是A<C<B<D。(3)钪(Sc)为21号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,M能层电子数为2+6+1=9;f能级有7个轨道,基态镝原子4f能级上填充了10个电子,则未成对电子数为2×7-10=4。(4)基态原子的电子吸收能量跃迁到较高能级,电子又从较高能级跃迁到较低能级,以光的形式释放能量。
5.D　氢键是一种分子间作用力,既可以存在于分子间,又可以存在于分子内,D错误。
6.D　有机物中含有C,C能形成1个双键和2个单键,则Y是C;Z能形成3个单键且原子序数大于C、原子半径小于C,可推出Z是N;W形成1个双键且原子序数大于N、原子半径小于N,可推知W是O;X形成1个单键且原子序数、原子半径都最小,可推知X是H。有机物甲是尿素,尿素分子间形成氢键使其熔点增大,通常状况下呈固态,A正确。(CN)2的结构式为,为直线形分子,氮碳三键是极性键,碳碳单键是非极性键,B正确。甲分子中N形成3个单键,且孤电子对数为=1,则N的杂化方式为sp3,C正确。当简单离子核外电子排布相同时,核电荷数越大,对应离子半径越小,则简单离子半径N3->O2-;同周期主族元素从左到右第一电离能整体呈增大趋势,但是第ⅤA族元素原子核外电子排布呈半充满状态,其第一电离能大于相邻的第ⅥA族元素,则第一电离能N>O>C,D错误。
7.B　根据题给结构知,其分子式为C3H4O3,A正确;共价双键中有1个σ键和1个π键,共价单键是σ键,所以该分子中含有10个σ键(不要忽略C—H键)、1个π键,B错误;同种非金属元素之间形成非极性键,不同种非金属元素之间形成极性键,C正确;O—CH2—CH2—O中碳原子价层电子对数是4且不含孤电子对,碳原子为sp3杂化;中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对,碳原子为sp2杂化,D正确。
8.(1)①晶体(1分)　sp3(1分)　②异硫氰酸分子间可形成氢键(2分)　 5∶4(2分)　(2)正四面体形(1分)　O(1分)　sp2(1分)
sp2(1分)　sp3(1分)　(3)①分子晶体(1分)　1∶1(1分)　②sp2、sp3(2分)　BD(2分)　③N>C(1分)　CO2(合理即可)(1分)
【解析】　(1)①晶体具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,根据Cu5Zn8的特点知该金属互化物属于晶体。根据VSEPR模型可以计算N的价层电子对数=3+=4,所以N采用sp3杂化。②异硫氰酸分子中N上连接有H,分子间能形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键,故异硫氰酸的沸点高。拟卤素(SCN)2的结构式为,含有5个σ键,4个π键,σ键与π键数目之比为5∶4。(2)LiAlH4中阴离子为Al,Al的价层电子对数为4+=4,无孤电子对,故Al的空间构型为正四面体形;8-羟基喹啉的组成元素有H、C、N、O,电负性最大的是O;8-羟基喹啉中环上的C、N均为sp2杂化,羟基氧原子为sp3杂化。(3)①由Ni(CO)4的熔、沸点较低,知其为分子晶体。CO与N2互为等电子体,故1个CO分子中含2个π键和1个σ键,且每个CO与Ni形成1个配位键(σ键),故该分子中σ键数为8,π键数为2×4=8,σ键和π键数目之比为1∶1。②该配合物中有饱和碳原子和形成双键的不饱和碳原子,故碳原子的杂化方式为sp3、sp2。该配合物中,N与Ni之间为配位键,其他化学键均为共价键,故不存在离子键和金属键。③同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增强,故电负性C<N,SCN-为3原子微粒,价电子数之和为16,故其等电子体有CO2、N2O等。
9.(每空2分)(1)[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2　O　(2)sp3
(3)CH4或SiH4　(4)7
【解析】　(1)Fe是26号元素,其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2;[Fe(H2O)6]2+中,H2O是配体,H2O分子中的O原子有孤电子对,是配位原子。(2)NH3分子中N原子有1对孤电子对,3对成键电子对,所以N原子以sp3方式杂化。(3)价电子总数相同,原子总数相同的微粒互为等电子体,考虑与N元素相邻主族的元素,可知与N互为等电子体的分子是CH4或SiH4。(4)单键是σ键,双键中有1个σ键,则1 mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成7 mol σ键。
10.(除标明外,每空2分)(1)直线形　sp3　sp2　9　(2)①N的半径比P的小　②中心原子N的电负性大于P,NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子,成键电子对间的斥力更大,键角更大　③NH3分子间存在氢键(3分)
【解析】　(1)与CO2互为等电子体,等电子体具有相同的结构,则可以判断的空间构型为直线形。NH4NO3中N的中心原子价层电子对数为4,孤电子对数为0,杂化方式为sp3;N的中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,杂化方式为sp2。1个单键为1个σ键,1个双键含有1个σ键,所以1个亚硝基胍分子中含有9个σ键。(2)①N的原子序数比P的小,原子半径也比P的小,使NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长短。②NH3和PH3中,N、P的杂化方式相同,但中心原子N的电负性大于P,NH3分子中的成键电子对更靠近中心原子,成键电子对间的斥力更大,键角更大,所以H—N—H间的夹角比H—P—H间的大。③NH3分子间存在氢键,沸点更高,NH3比PH3易液化。
11.D　判断晶体可以采用X射线衍射法,晶体是晶胞规则排列而成的,会有相应的衍射图谱,而非晶体没有。
12.(1)TiO2(1分)　×10-30×100%(2分)　(2)面心(1分)　12(1分)　(2分)　(3)①0.305×450-72(2分)　②(2分)
【解析】　(1)该晶胞中Ti原子数目=1+8×=2,O原子数目=2+4×=4,故该晶胞中Ti、O原子数目之比为2∶4=1∶2,则该晶体的化学式为TiO2。一个晶胞中含有2个“TiO2”,一个晶胞的质量为 g,体积为 cm3,其中原子的总体积为(2×+4×) pm3=[×10-30] cm3,则金红石晶体的空间利用率为×10-30×100%。(2)CoTiO3晶胞中Co处于各顶角位置,则Co的数目为1,由晶体的化学式CoTiO3可知晶胞中O的数目为3,Ti的数目为1,结合题图2可知O处于面心位置,Ti处于体心位置,与Co紧邻的O的个数为12。若晶胞中Co与O之间的最短距离(面对角线长度的一半)为a nm,则晶胞参数为a×10-7 cm,该晶体的密度ρ=== g/cm3= g/cm3。(3)①由题图3可知A与B之间的距离=0.305×450 pm=r(Mg2+)+r(H-),则r(H-)=(0.305×450-72) pm。②由题图3可知晶胞中H-的个数为4×+2=4,则晶胞中H-的密度ρ== g/cm3,故 MgH2晶体中H-的密度÷标准状况下氢气的密度==。
13.(除标明外,每空2分)(1)　(2)HClO、HClO2、HClO3、HClO4中非羟基氧原子数逐渐增多,无机含氧酸分子中非羟基氧原子数越多,其酸性越强　(3)①BCD　②三角锥形　S(合理即可)　(4)八(1分)　a　(5)0.414
【解析】　(1)Na的价电子由3s能级跃迁到3p能级,变为激发态,故激发态的Na的价电子轨道表达式为。(2)HClO、HClO2、HClO3、HClO4中非羟基氧原子数分别为0、1、2、3,非羟基氧原子数越多,其酸性越强。(3)①NaCl溶液中,NaCl完全电离为Na+和Cl-,离子键被破坏,A项不符合题意;水分子中存在极性键,B项符合题意;溶液中含有H2O电离出的H+,H+提供空轨道,H2O中的O提供孤电子对,可以形成配位键,C项符合题意;水分子间存在氢键,D项符合题意。②Cl中Cl的价层电子对数为3+=4,为sp3杂化,含有1对孤电子对,所以Cl的空间构型为三角锥形。利用“横换法”可将Cl中的Cl向前换成S,并添加1个单位的负电荷,即S,或者利用“竖换法”可将Cl中的Cl换成Br,即Br。(4)以顶角处的Na+为研究对象,在它的上下、前后、左右共有6个Cl-,则Na+位于Cl-所围成的正八面体的体心,如图所示,设此多面体的棱长为x nm,则有()2+()2=x2,解得x=a。(5)由题图知,NaCl晶体中阴、阳离子间的最短距离为,Cl-的半径为面对角线长度的,即r(Cl-)=a,r(Na+)=-a,所以=≈0.414。

1.(1)sp2、sp3(2分)　(2)Y分子间可以形成氢键,而W分子间不能形成氢键(2分)　(3)F(2分)　(4)平面三角形(2分)
(5)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(2分)　4(2分)
【解析】　(1)X分子中苯环上的碳原子的杂化类型为sp2,取代基—CF3中碳原子的杂化类型为sp3。(2)由Y与W的结构简式可知,Y分子间可以形成氢键,而W分子间不能形成氢键,故Y的沸点比W的沸点高。(3)元素的非金属性越强,电负性越大,H、C、N、F中非金属性最强的是F,则F的电负性最大。(4)C的中心碳原子形成3个σ键,孤电子对数==0,所以C的空间构型是平面三角形。(5)Cu的原子序数为29,基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,故Cu+基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。由CuI的晶胞图可知,灰球数目为8×+6×=4,黑球数目为4,则I-的数目为4。
2.(除标明外,每空2分)(1)(1分)　第三周期ⅢA族
(2)①Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O 　②溶液由无色变成蓝色　Cl和I是同主族元素,最外层电子数均为7,电子层数I>Cl,原子半径I>Cl,原子得电子能力I<Cl,故元素非金属性I<Cl　(3)ab　(4)2ClO2+5Mn2++6H2O 2Cl-+5MnO2↓+12H+
【解析】　A是周期表中相对原子质量最小的元素,则A为H;A、B能形成两种液态化合物A2B和A2B2,则B为O;D是短周期中原子半径最大的主族元素,则D为Na;根据E的周期序数和族序数相同,结合五种元素的原子序数依次增大,知E为Al;D、X的原子最外层电子数之和为8,则X为Cl。(1)H2O2的结构式为,则电子式为。E为Al,原子结构示意图为,在元素周期表中位于第三周期ⅢA族。(2)①试管a中Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水,化学方程式为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。②试管b中发生反应2KI+Cl22KCl+I2,淀粉遇单质碘变蓝,因此溶液由无色变为蓝色。Cl和I是同主族元素,最外层电子数均为7,电子层数I>Cl,原子半径I>Cl,原子核对电子的吸引能力I<Cl,原子得电子能力I<Cl,故元素非金属性I<Cl。(3)Ga和Al同主族,Ga位于元素周期表第四周期ⅢA族,a正确;非金属性N>Ga,GaN中N为-3价,Ga为+3价,b正确;Ga、Al同主族,原子序数Ga>Al,故离子半径Ga3+>Al3+,c错误。(4)由Mn2+→MnO2失2e-、ClO2→Cl-得5e-,根据得失电子守恒,Mn2+、ClO2的化学计量数分别为5、2,可得5Mn2++2ClO25MnO2+2Cl-,再根据电荷守恒和原子守恒,配平离子方程式为2ClO2+5Mn2++6H2O2Cl-+5MnO2↓+12H+。
3.(1)N(1分)　d(1分)　(2)>(1分)　O>N>H(1分)　(3)sp3(1分)　H3O+(其他合理答案也可)(1分)　(4)离子晶体(1分)　Mg2+的半径小于Ca2+,MgO的晶格能大于CaO(2分)　(5)①6(1分)　②(,0,)(2分)　③××1010(3分)
【解析】　(1)基态Fe原子核外电子占据的最高能层的符号为N;Ni位于周期表中的d区。(2)同一周期主族元素第一电离能随着原子序数的增大而整体呈增大的趋势,但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能分别大于其相邻的第ⅢA、ⅥA族元素,Mg、Al位于同一周期,且Mg、Al分别位于第ⅡA、ⅢA族,所以第一电离能Mg>Al。电负性O>N>H。(3)NH3分子中N原子价层电子对数=3+=4,N原子的杂化方式为sp3;与NH3互为等电子体的粒子有PH3、H3O+等。(4)MgO、CaO都是离子晶体;离子晶体的熔沸点与晶格能有关,离子所带电荷数越大,离子半径越小,晶格能越大,对应物质的熔沸点越高,Ca2+的半径大于Mg2+,MgO的晶格能大于CaO,则MgO的熔点高于CaO。(5)①由题图可知,与C原子紧邻的Ni原子有6个。②c原子的坐标参数为(,0,)。③设晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为a pm,则晶胞棱长为a pm,晶胞体积=(a×1)3 cm3,该晶胞中Mg原子个数=8×=1、Ni原子个数=6×=3、C原子个数是1,晶体的密度d g·cm-3= g·cm-3,所以a=××1010。
4.(除标明外,每空1分)(1)B　Si(硅)　(2)配位　N　sp3　sp2　(3)N>H>B(2分)　CH3CH3(2分)　低　Hδ+与Hδ-的静电引力
(4)(3分)
【解析】　(1)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小,可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上,二者化学性质相似。(2)NH3BH3中N有孤电子对,B有空轨道,N和B形成配位键,电子对由N提供。NH3BH3中B形成四个σ键,为sp3杂化,B3中B形成3个σ键,为sp2杂化。(3)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。与N原子相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,故电负性N>H>B。原子数相同、价电子总数相同的微粒互称为等电子体,与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。带相反电荷的微粒能形成静电引力,NH3BH3分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力,也称为“双氢键”,“双氢键”能改变物质的熔沸点,而CH3CH3分子间不存在“双氢键”,熔沸点较低。(4)氨硼烷的相对分子质量为31,一个氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16个氨硼烷,该超晶胞的质量为 g,体积为2a×10-10 cm×2b×10-10 cm×2c×10-10 cm=8abc×10-30 cm3,则氨硼烷晶体的密度为 g·cm-3。

1.(1)光谱仪(1分)　(2)分子(1分)　正四面体形(1分)
(3)①(1分)　②CO(1分)　 ③N>C>Fe>K(1分)　④DE(1分)　(4) (2分)　sp2(2分)　(5)10(1分)　(6)12(1分)　(2分)
【解析】　(1)可以用光谱仪摄取铁元素的原子光谱。(2)FeCl3的熔沸点不高,属于分子晶体,S中心原子价层电子对数为4,且不含孤电子对,故其立体构型是正四面体形。(3)①N为7号元素,基态N原子的轨道表达式为。②等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团,铁氰化钾中的配体为CN-,其价电子数为10,原子数为2,与CN-互