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章末验收评估(十二) 物质结构与性质
满分：100分 时间：45分钟
1．(12分)元素H、C、N、O、F都是重要的非金属元素，Fe、Cu是应用格外广泛的金属。
(1)Fe元素基态原子的核外电子排布式为______________________________________。
(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，该分子中σ键与π键的个数比为
________________________________________________________________________
(3)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的挨次为(用元素符号表示)________。
(3)在测定HF的相对分子质量时，试验测得值一般高于理论值，其主要缘由是________
(5)C、N两元素形成的化合物C3N4形成的原子晶体，结构类似金刚石，甚至硬度超过金刚石，其缘由是______________________________。
(6)右图为石墨晶胞结构示意图，该晶胞中含有C原子的个数为________。
2．(15分)下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
(1)请写出元素N的基态原子电子排布式_______________________________________。
(2)元素B、G形成的单质熔点更高的是________(填化学式)，缘由是_______________。
(3)ME2L2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可推断ME2L2是________(填“极性”或“非极性”)分子。依据等电子原理：NO中氮原子的杂化类型是________________________________________________________________________，
1 mol O中含有π键的数目为_______________________________________________。
(4)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子实行sp2杂化的分子有________(填序号)，CS2分子的空间构型是________。
(5)元素N可以形成分子式为Co(NH3)5BrSO4，配位数均为6的两种协作物，若往其中一种协作物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则该协作物的化学式为________。
3．(15分)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
电离能(kJ/mol)
I1
I2
I3
I4
A
932
1 821
15 390
21 771
B
738
1 451
7 733
10 540
(1)某同学依据上述信息，推断B的核外电子排布如右图所示，该同学所画的电子排布图违反了____________________________________。
(2)ACl2分子中A的杂化类型为________________________________
_________________________________________________________。
(3)氢气作为一种清洁能源，必需解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm，C60中C—C键长为145～140 pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确________，并阐述理由______________。
(4)科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物， 其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式________，该物质的K原子和C60分子的个数比为________。
(5)继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的挨次是________，NCl3分子的空间构型为________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为_______________。
4．(14分)T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，其相关信息如下表：
元素
相关信息
T
T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等
X
X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同
Z
Z的基态原子价电子排布为 ns2npn＋2
Q
在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小
R
3p能级上有1个电子
W
W的一种核素的质量数为65，中子数为36
(1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的挨次是________(用元素符号表示)。
(2)X与Y原子结合形成的X3Y4晶体，其硬度比金刚石大，则X3Y4晶体中含有________键(填“共价”、“离子”、“金属”)，属于________晶体(填“分子”、“原子”、“离子”)。
(3)W的基态原子的核外电子排布式为______。利用电解可提纯W物质，在该电解反应中阳极物质是______，阴极物质是________，电解质溶液是________。
(4)T、X两种元素组成的一种化合物M是重要的化工原料，常把它的产量作为衡量石油化工进展水平的标志，则M分子中σ键和π键的个数比为________。在T—Y、T—Z两种共价键中，键长较长的是________。
(5)已知25℃、101 kPa条件下：
4R(s)＋3Z2(g)===2R2Z3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ/mol
4R(s)＋2Z3(g)===2R2Z3(s) ΔH＝－3 119.1 kJ/mol
则16 g Z2(g)完全转化为Z3(g)的ΔH＝________。
5．(13分)已知：A、B、C、D、E、F五种元素核电荷数依次增大，属周期表中前四周期的元素。其中A原子核外有三个未成对电子；化合物B2E的晶体为离子晶体，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的；F原子核外最外层电子数与B相同，其余各层均布满。请依据以上信息，回答下列问题：
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的挨次为________(用元素符号表示)。
(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点________(填高或低)，理由是____________。
(3)E与D的同族短周期元素可形成一种化合物X，X是常见的有机溶剂，X分子的空间构型是________。
(4)F的核外电子排布式是________，F的高价离子与A的简洁氢化物形成的配离子的化学式为________。
(5)A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示，则其化学式为________；(黑色球表示F原子)。
(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，其晶体中所含的化学键类型为________。
6．(15分)叠氮化钠(NaN3)是一种无色晶体，常见的两种制备方法为2NaNH2＋N2O===NaN3＋NaOH＋NH3,3NaNH2＋NaNO3===NaN3＋3NaOH＋NH3↑。
回答下列问题：
(1)氮所在的周期中，电负性最大的元素是__________，第一电离能最小的元素是________。
(2)基态氮原子的L层电子排布图为________。
(3)与N互为等电子体的分子为_______________________________________________
(写出一种)。依据价层电子对互斥理论，NO的空间构型为_______________________。
(4)氨基化钠(NaNH2)和叠氮化钠(NaN3)的晶体类型为________。叠氮化钠的水溶液呈碱性，用离子方程式表示其缘由：_______________________________________________。
(5)N2O沸点(－88.49℃)比NH3沸点(－33.34℃)低，其主要缘由是__________________。
(6)平安气囊的设计原理为6NaN3＋Fe2O33Na2O＋2Fe＋9N2↑。
①氮分子中σ键和π键数目之比为________。
②铁晶体中存在的化学键类型为________。
③铁晶体为体心立方积累，其晶胞如图所示，晶胞边长为a cm，该铁晶体密度为________(用含a、NA)的表达式表示，其中NA为阿伏加德罗常数。
7．(16分)有A、B、C、D、E、F六种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于36)。A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E的d能级有一对成对电子；D元素与E同周期，价电子数为2；F元素与B同主族。则：
(1)写出与F元素同族，比F元素多两个周期的元素的基态原子的价电子排布式________，A的单质分子中π键的个数为________。
(2)A、B、C三元素第一电离能由大到小的挨次为______(用元素符号表示)。
(3)A元素的一种氢化物为A2H4，其中A原子的杂化类型是________，A2H4的水溶液呈碱性，用离子方程式表示A2H4溶液呈碱性的缘由____________________________________。
(4)AB离子的空间构型为___________________________________________________，
写出由短周期元素形成的两种与AB互为等电子体的分子的化学式________、________。
(5)E元素有δ、γ、α三种同素异形体，晶胞结构如下左图所示。三种晶体的晶胞中所含有的E原子数之比为________，等质量的E晶体，δ与γ两种积累方式的体积比＝1∶________。
(6)C和D形成的离子化合物DC2的晶胞结构如上右图所示，已知晶体的摩尔质量为M，密度为ρ g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，晶胞中阴阳离子的核间距＝________cm(用含M、ρ、NA的计算式表示)。
答 案
1．解析：(1)铁元素为26号元素，原子核外有26个电子，其基态原子的核外电子排布式为(1)1s22s22p63s23p63d64s2
(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子，每个碳原子含有6个电子，每个氢原子含有1个电子，所以该化合物是CH2===CH2，乙烯分子中含有5个σ键与1个π键，个数比是5∶1。
(3)同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族，所以C、N、O三种元素的第一电离能的大小挨次是N>O>C。
(4)HF分子间存在氢键，易形成缔合分子(HF)n。
(5)氮原子半径小于碳原子半径，N—C键键长比C—C键长短，键能更大。
(6) ×8＋2×＋4×＋1＝4
答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)5∶1 (3)N>O>C
(4)HF分子间存在氢键，易形成缔合分子(HF)n
(5)氮原子半径小于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比碳碳键长短，键能更大。
(6)4
2．解析：依据元素周期表，可推断出A是H，B是Li，C是C，D是N，E是O，F是F，G是Na，H是Mg，I是Al，J是Si，K是S, L是Cl, M是Cr，N是Co，然后依据具体要求解答即可。N为Co元素，Co是27号元素，原子核外有27个电子，核外电子排布式为(1)1s22s22p63s23p63d74s2。
(2)Li、Na都是金属晶体，在价电子相同的状况下，原子半径越小，金属键越强，熔点越高。(3)CrO2Cl2能溶于非极性溶剂CCl4、CS2，依据相像相溶原理，则CrO2Cl2为非极性分子；NO与CO2为等电子体，结构类似，N原子接受sp杂化；O类似于N2,1 mol O 中含有π键的数目2NA。
(4)实行sp2杂化的分子为平面型，苯、HCHO的分子构型为平面型；CS2的构型类似于CO2，为直线型。
(5)往其中一种协作物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，说明SO属于内界，加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，说明Cl－属于外界，又因Co(NH3)5BrSO4的配位数为6，故NH3分子也属于内界，故其化学式为Br。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d74s2或3d74s2
(2)Li Li和Na的价电子数相同，但Li的原子半径小于Na的原子半径，所以Li的金属键更强，熔点更高
(3)非极性 sp 2NA (4)①③ 直线型
(5)Br
3．解析：(1)依据电离能可知，A、B均是第ⅡA族元素，由于金属性越强，电离能越小，所以A是Be，B是镁。B的电子排布图违反了能量最低原理。
(2)BeCl2属于直线型结构，Be原子是sp杂化。
(3)金刚石是原子晶体，熔化原子晶体需要破坏共价键，但C60为分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，无需破坏共价键，所以C60的沸点低于金刚石。
(4)钾原子的价电子排布式为4s1，晶胞中，钾原子共计有12×1/2＝6，C60为8×1/8＋1＝2，二者的个数之比是3∶1。
(5)非金属性越强，电负性越大，所以电负性大小挨次是N>C>Si。NCl3分子氮原子为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形。由于每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，所以每个硅原子形成2个单键和1个双键，则分子中含有的双键数目是2×60÷4＝30。由于双键中含有1个σ键和1个π键，所以Si60分子中共含有π键数目为30。
答案：(1)能量最低原理 sp杂化
(3)否 C60为分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，无需破坏共价键
(4)4s1 3∶1 (5)N>C>Si 三角锥形 30
4．解析：T、X、Y、Z、Q、R、W依次为H、C、N、O、Na、Al、Cu。同一周期元素的电负性递增，同一主族元素的电负性减弱，电负性：N＞C＞Na；C3N4晶体硬度比金刚石大，说明C3N4晶体为共价键形成的原子晶体；Cu的基态原子核外电子排布式为3d104s1，电解精炼可提纯Cu，即是从粗铜中精炼铜，故该电解反应中阳极物质是粗铜，阴极物质是精铜，电解质溶液则是可溶性的铜盐的水溶液(如CuSO4溶液)；H2C===CH2分子中5个σ键和1个π键，原子半径：N＞O ，因此键长较长的是H—N；上式减下式得
3O2(g)===2O3(g) ΔH＝284.2 kJ/mol，可知，0.5mol O2(g)完全转化为O3(g)的ΔH＝47.4 kJ/mol。
答案：(1)N＞C＞Na (2)共价 原子
(3)3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 粗铜 精铜
CuSO4溶液(或可溶性的铜盐)
(4)5∶1 H—N
(5)47.4 kJ/mol
5．解析：由信息知，A、B、C、D、E、F分别为N、Na、Al、Si、S、Cu，可回答(1)、(4)。
(2)B的氯化物NaCl为离子晶体，D的氯化物SiCl4为分子晶体，故NaCl熔点高于SiCl4。
(3)X为CS2，其分子的空间构型为直线型。
(5)晶胞中，N原子位于晶胞的8个顶点上，N原子有：8×1/8＝1，Cu原子位于晶胞的12个棱上，Cu原子有：12×1/4＝3，则其化学式为Cu3N 。
(6)N、Al形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种原子晶体，所含的化学键类型为共价键。
答案：(1)Na＜Al＜Si＜N (2)高 NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体
(3)直线型 (4)1s22s22p63s23p63d104s1(或 3d104s1)
2＋
(5)Cu3N (6)共价键
6．解析：(1)氮处于其次周期，同一周期从左到右电负性依次增大，电离能呈增大趋势，则电负性最大的是氟，电离能最小的是锂。(2)氮原子的L层有5个电子，排布图为。(3)与N互为等电子体的分子有N2O、CO2、CS2、BeF2、BeCl2等；依据价层电子对互斥理论，NO的空间构型为平面三角形。(4)氨基化钠(NaNH2)和叠氮化钠(NaN3)都是离子晶体，叠氮化钠的水溶液呈碱性，是由N的水解造成的，N＋H2OHN3＋OH－。(5)氨分子之间存在氢键，N2O分子间只存在范德华力，氢键作用较强，所以N2O沸点(－88.49℃)比NH3沸点(－33.34℃)低。(6)①1个氮分子中有1个σ键和2个π键，数目之比为1∶2。②铁属于金属晶体，存在金属键。③由铁的晶胞可知，一个晶胞中含有两个铁，则铁晶体的密度＝ g·cm－3＝ g·cm－3。
答案：(1)氟(或F) 锂(或Li)
(2)
(3)N2O、CO2、CS2、BeF2、BeCl2等 平面三角形
(4)离子晶体 N＋H2OHN3＋OH－
(5)氨分子之间存在氢键，N2O分子间只存在范德华力，氢键作用较强
(6)①1∶2 ②金属键 ③ g·cm－3
7．解析：基态原子2p能级有3个单电子的A为N元素，基态原子2p能级有1个单电子且原子序数比N元素大的C为F元素，由A、C可知B为氧元素。d能级有一对成对电子的E为Fe，D元素与Fe同周期，价电子数为2，则其为Ca。F元素与氧元素同主族，且原子序数比Fe元素大，则其为Se。
(1)与氧元素同族，比Se元素多两个周期的元素为第6周期第ⅥA族元素，基态原子的价电子排布式为6s26p4，N2分子中π键的个数为2。
(2)A、B、C三元素第一电离能由大到小的挨次为F>N>O
(3)N2H4中N原子的杂化类型为sp3杂化，N2H4溶液呈碱性的缘由为N2H4＋2H2ON2H＋2OH－。
(4)NO离子的空间构型为“V”形，与AB互为等电子体且由短周期元素形成的分子有O3 、SO2等。
(5)δ、γ、α晶体的晶胞中所含有的E原子数分别为：2、4、1，等质量的E晶体，δ与γ两种积累方式的体积比＝2∶1。
(6)晶胞中阴阳离子的核间距为·。
答案：(1)6s26p4 2 (2)F>N>O
(3)sp3 N2H4＋2H2ON2H＋2OH－
(4)V O3 SO2 (5)2∶4∶1 0.5
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