资源描述
物质结构与性质〔选考〕
1、电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，其中锂离子电池与太阳能电池占有很大比重。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，其材料主要为单晶硅，还有铜、锗、镓、硒等的化合物。
〔1〕基态亚铜离子中电子占据的原子轨道数目为 。
〔2〕假设基态硒原子价电子排布式写成，那么其违背了 。
〔3〕以下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷元素的曲线是 〔填标号〕。
〔4〕元素X与硅同主族且原子半径最小，X形成最简单氢化物Q的电子式为 ，该分子的中心原子的杂化类型为 ，写出种与Q互为等电子体的离子: 。
〔5〕与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性。自然界中含硼元素的钠盐存在于天然矿藏中，其化学式写作。实际上它的结构单元是由两个和两个缩合而成的双六元环，应该写成，其结构如下图。它的阴离子可形成链状结构，那么该晶体中不存在的作用力是 〔填选项字母〕。
A.离子键
B.共价键
C.金属键
D范德华力
E.氢键
〔6〕GaAs的熔点为1238℃，密度为，其晶胞结构如下图。GaAs与GaN具有相同的晶胞结构，那么二者晶体的类型均为 ，GaAs的熔点 〔填“高于〞或“低于〞〕 GaN 。Ga和As的摩尔质量分别为和，原子半径分别为和，阿伏加德罗常数的值为，那么GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。
2、氮的化合物在生产、生活中有广泛应用。
(1)氮化镓(GaN)是新型的半导体材料。基态氮原子的核外电子排布图为 ;基态镓(Ga)原子的核外具有 种不同能量的电子。
(2)乙二胺的结构简式为(H2N—CH2—CH2—NH2, 简写为en)。
① 分子中氮原子轨道杂化类型为 ;
②乙二胺可与铜离子形成配离子[Cu(en)2]2+,其中提供孤电子对的原子是 ,配离子的结构简式为 ;
③乙二胺易溶于水的主要原因是
(3)氮化硼(BN)是一种性能优异、潜力巨大的新型材料,主要结构有立方氮化硼(如图1)和六方氮化硼(如图2),前者类似于金刚石,后者与石墨相似。
①图1中氮原子的配位数为 ,离硼原子最近且等距离的硼原子有 个;
②六方氮化硼同层中B与N之间的距离为a cm,密度为d g • cm-3,那么相邻层与层之间的距离为 pm(用NA表示阿伏加德罗常数的值,列出表达式)。
3、近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe−Sm−As−F−O组成的化合物。答复以下问题：
〔1〕元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______，其沸点比的_______〔填“高〞或“低〞〕，其判断理由是_________________________。
〔2〕Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子，Sm的价层电子排布式为，的价层电子排布式为______________________。
〔3〕比拟离子半径： __________〔填“大于〞等于〞或“小于〞〕。
〔4〕一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示，晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中和共同占据晶胞的上下底面位置，假设两者的比例依次用x和1−x代表，那么该化合物的化学式表示为____________，通过测定密度和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ=________。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为()，那么原子2和3的坐标分别为__________、__________。
4、磷酸亚铁锂〔〕可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、平安性高等特点，文献报道可采用、、LiCl和苯胺等作为原料制备。答复以下问题：
〔1〕在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_________〔填“相同〞或“相反〞〕。
〔2〕中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的的结构式为________，其中Fe的配位数为_____________。
〔3〕苯胺〕的晶体类型是__________。苯胺与甲苯〔〕的相对分子质量相近，但苯胺的熔点〔-5.9℃〕、沸点〔184.4℃〕分别高于甲苯的熔点〔-95.0℃〕、沸点〔110.6℃〕，原因是___________。
〔4〕中，电负性最高的元素是______；P的_______杂化轨道与O的2p轨道形成_______键。
〔5〕和属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐那么是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如以下图所示：
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为____________〔用n代表P原子数〕。
5、硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
熔点/℃
−85.5
115.2
>600(分解)
−75.5
16.8
10.3
沸点/℃
−60.3
444.6
−10.0
45.0
337.0
答复以下问题：
〔1〕基态Fe原子价层电子的电子排布图〔轨道表达式〕__________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。
〔2〕根据价层电子对互斥理论，、、的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_________。
〔3〕图(a)为的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________。
〔4〕气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为___ __形，其中共价键的类型有__ __种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
〔5〕晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为,其晶体密度的计算表达式为___________；晶胞中位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为______nm。
6、我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐 (用R代表)。答复以下问题:
〔1〕氮原子价层电子的轨道表达式为____________。
〔2〕元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能()。第二周期局部元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外,其他元素的自左而右依次增大的原因是___________________；氮元素的呈现异常的原因是__________________。
〔3〕经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。
① 从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_____,不同之处为_____。(填标号)
A.中心原子的杂化轨道类型
B.中心原子的价层电子对数
C.立体结构
D.共价键类型
② R中阴离子中的σ键总数为_____个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成的大π键的原子数,n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为),那么中的大π键应表示为______。
③ 图(b)中虚线代表氢键,其表示式为()N—H···Cl、______、______。
〔4〕R的晶体密度,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个单元,该单元的相对质量为M,那么y的计算表达式为__________。
7、铁氮化合物()在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
〔1〕基态核外电子排布方式为__________。
〔2〕丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是__________,1丙酮分子含有键的数目为__________。
〔3〕C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为__________。
〔4〕乙醇的沸点高于丙酮,这是因为__________。
〔5〕某的晶胞如图-1所示,可以完全替代该晶体a位置Fe或者b位置Fe,形成替代型产物。转化为两种替代型产物的能量变化如图-2所示,其中更稳定的替代型产物的化学式为__________。
8、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序数相同，B和 D位于同一周期且未成对电子数等于其周期序数，E为第四周期元素，最外层只有一个电子，次外层的所有轨道均充满电子。
〔1〕B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号〕，E的基态原子的价电子排布图为 。
〔2〕写出由以上元素组成的的等电子体的分子: 。
〔3〕D可形成，该离子中心原子杂化方式为 ，立体构 型 为 。
〔4〕温度接近沸点时，D的简单氢化物的实测相对分子质量明显高于用相对原子质量和化学式计算出来的相对分子质量，原因是 。
〔5〕无色的，在空气中不稳定，立即被氧化为深蓝色的，利用这个性质 可除去气体中的氧气，该反响的离子方程式为 。
〔6〕E和D形成的一种晶体晶胞结构如下图。晶胞边长为a nm,阿伏伽德罗常数的值为，那么该晶体的密度为 (列出计算表达式即可〕。
9、碳元素是形成单质及化合物种类最多的元素。答复以下问题：
〔1〕碳能与氢、氮、氧元素构成化合物，该分子中各元素电负性由大到小的顺序
为 ，其中C原子的杂化方式为 ，该物质易溶于水的主要原因是 。
〔2〕CO是碳元素的常见氧化物，与互为等电子体，那么CO的结构式为 ; CO可以和很多过渡金属形成配合物，如，写出基 态Ni原子的电子排布式: 。
〔3〕碳的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间，形成间隙化合 物，其常见结构的平面投影如图①所示，那么其 化学式可表示为 。
〔4〕图②为碳的一种同素异形体分子，每个分子中含有σ键的数目为 。
〔5〕图③为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞， 其中原子坐标参数A为〔0,0,0)，B为〔12,0, 12)，C为〔12，12，0 )；那么D原子的坐标参数为 。
〔6〕立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似，硬度与 金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞的密度是 〔列出计算式即可，阿伏加德罗常数的值为。
10、A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种元素，在周期表中A与B相邻且第一电离能A>B，B、D同主族，基 态C原子的M能层有3个电子，E原子核外电子有四个能层，最外层P轨道的每一个轨道空间都只有一个自旋方向相同的电子。请答复以下问题：
〔1〕基态E原子的核外电子排布式为 ，A、B、C的电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示〕。
〔2〕B离子半径>C离子半径，原因为 。C与氯气反响生成的化合物的空间构型为 。
〔3〕、、的沸点分别为100℃、158℃、-60.4℃，试解释此种象: 。〔4〕科学研究发现对白血病有明显的治疗效果，的结构如图1所示，那么在该化合物中
E的杂化方式是 。的晶体类型属于 。
〔5〕Fe与A元素可以形成化合物，晶 胞 如 图 2所示。Cu可以完全替代该晶胞中a位 置Fe或者b位置Fe，形成两种能量不同的Cu 替代型产物，其中更稳定的是Cu替代a位置
Fe型产物，其化学式为 ;假设替换后晶胞的棱长为m cm,晶体的密度为，那么 阿伏加德罗常数的值= (用代数式表示)。
答案以及解析
1答案及解析：
答案：〔1〕14
〔2〕洪特规那么
〔3〕b
〔4〕 ；；
〔5〕C
〔6〕原子晶体；低于；
解析：〔1〕基态亚铜离子核外电子排布式是，占据的原子轨道数是14
〔2〕根据洪特规那么，电子在相同能级的不同轨道上排布时，尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，因此基态硒原子价电子排布式写成违背了洪特规那么
〔3〕磷原子3p轨道上有3个电子，其第四电离能是失去3s轨道上1个电子形成气态基态正离子吸收的能量的3轨道为全满的稳定状态，所以磷的第四电离能与第三电离能相差较大，而碳、硅的第三电离能与第二电离能相差较大，所以曲线b表示磷元素的电离能变化趋势。
〔4〕根据题意可知X为C，C元素形成的最简单氢化物是，是共价化合物，电子式为，中心原子C的杂化类型为。原子总数相同、价电子总数也相同的微粒互为等电子体，的原子总数是5、价电子总数是8，与互为等电子体的离子是。
〔5〕根据题给结构可知，活泼金属和酸根离子之间存在离子键，非金属元素之间存在共价键，分子间存在范德华力，水分子之间存在氢键，所以不存在的作用力是金属键，选C。
〔6〕GaAs的熔点为1 238℃，熔点高，属于原子晶体。As原子的半径大于N原子，原子晶体中原子半径越小，熔点越高，所以GaAs的熔点低于GaN。1个GaAs晶胞中含有的Ga原子个数是4、As原子个数是，1个晶胞中原子的总体积是；根据晶体密度的计算公式可得晶胞的体积为，GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为.
2答案及解析：
答案：(1) ；8
〔2〕①sp3 ②③二胺分子与水分子可形成分子间氢键，乙二胺分子与水分子均为极 性分子
(3) ①4； 12 ②
解析：〔1〕氮原子核外有7个电子,基态氮原子的核外电子排布图为;镓为31号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1 有8个不同的能级，所以基态镓〔Ga)原子的核外 具有8种不同能量的电子。
(2) ①H2N—CH2—CH2—NH2中氮原子的价层电子对数为(5 +3)=4,所以氮原子轨道杂化类型为sp3。②配离子[Cu(en)2]2+的 中心离子Cu2+提供空轨道,乙二胺分子中N原子提供孤电子对，配离子的结构简式为③乙二胺分子与水分子间可形成氢键，乙二胺和水都是极性分子， 相似相溶，所以乙二胺易溶于水。
(3)①观察晶胞结构发现N原子周围距离最近的B原子数目为4, 即配位数为4;由题图1可知，晶胞中的原子采取面心立方堆积，以 顶点的N原子分析，位于面心的N原子与之相邻最近，1个顶点原 子为12个面共用，所以离N原子最近且等距离的N原子有12个， 同理，距离硼原子最近且等距离的硼原子有12个。②每个六棱柱平均含有一个N原子和一个B原子,设层与层之间距离为h cm,六棱柱体积为,六棱柱质量为,所以，即相邻层与层之间的距离
3答案及解析：
答案：〔1〕三角锥形；低；分子间存在氢键
〔2〕4s；
〔3〕小于
〔4〕；；() 、()
解析：
〔1〕As与N同族，那么分子的立体结构类似于，为三角锥形；由于分子间存在氢键使沸点升高，故的沸点较低，
〔2〕Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为，Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为，失去3个电子变成成为稳定状态，那么应先失去能量较高的4s电子，所以的价电子排布式为为，
〔3〕和的核外电子排布相同，核电荷数越大，那么半径越小，故半径：，
〔4〕由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：4=2，含Fe原子：4+1=2，含As原子：4=2，含O原子：〔8+2〕〔1-x〕=2〔1-x〕，含F原子：〔8+2〕x=2x，所以该化合物的化学式为；根据该化合物的化学式为，一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积为，那么密度=，根据原子1的坐标〔〕，可知原子2和3的坐标分别为〔〕，〔〕，
4答案及解析：
答案：〔1〕Mg；相反
〔2〕 ；4
〔3〕分子晶体;苯胺分子之间存在氢键
〔4〕O；；σ
〔5〕
解析：〔1〕根据元素周期表和对角线原那么可知与锂化学性质相似的是镁，镁的最外层电子数是2，占据s轨道，s轨道最多容纳2个电子，所以自旋方向相反。
〔2〕氯化铁的双聚体，就是两个氯化铁相连接在一起，氯化铁的化学键有明显的共价性所以仿照共价键的形式将俩个氯化铁连接在一起。配位数就等于原子的化合价的二倍。
〔3〕大多数有机物都是分子晶体，除了一局部有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔沸点都高，同一种晶体类型熔沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键，苯胺中存在电负性较强的N所以可以形成氢键，因此比甲苯的熔沸点高。
〔4〕电负性与非金属性的大小规律相似，从左到右依次增大，O就是最大的。计算出p的杂化类型是，与氧原子形成的是磷氧双键，其中p轨道是σ，与氢氧形成的是单键。
〔5〕可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导、、
磷原子的变化规律为：1，2,3,4，n
氧原子的变化规律为：4,7,10,3n+1
酸根的变化规律为：3,4，5，n+2；因此得出
5答案及解析：
答案：〔1〕；哑铃(纺锤);
〔2〕;
〔3〕相对分子质量大,分子间范德华力强;
〔4〕平面三角;2；；
〔5〕；
解析： 〔1〕基态Fe原子价层电子排布式为，排布图为；基态S原子电子排布式为,最高能级为3p,电子云轮廓图为哑铃形。
〔2〕中心原子价层电子对数：为；为；为。
〔3〕和均为分子晶体，的相对分子质量比的相对分子质量大很多，范德华力更强，所以的熔点和沸点要比的高很多。
〔4〕分子中中心原子价层电子对数为3,无孤电子对，故分子的立体构型为平面三角形；分子的结构式为，其中既有σ键又有键；由图〔b)可知三聚分子中每个S原子与4 个O原子形成4个σ键.故其杂化轨道类型为。
〔5〕由图〔C〕可知，一个晶胞中有个，有个，一个晶胞中有4个，晶胞的体积为，那么晶体密度的计算表达式为；正八面体的边长= 。
6答案及解析：
答案：〔1〕
〔2〕同周期主族元素随着核电荷数依次增大,原子半径逐渐减小，故结合一个电子释放的能量依次增大；N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,不易结合一个电子
〔3〕①ABD；C②5；③()N—H···N()、()O—H···N()
④与、之间既形成离子键,又形成了氢键
〔4〕 (或)
解析：〔1〕氮原子价层电子排布式为，价层电子排布图(轨道表达式)为。
〔3〕①中σ键数为3，中心原子孤电子对数为，价层电子对数为4，杂化轨道类型为，立体结构为三角锥形；中σ键数为4，中心原子孤电子对数为，价层电子对数为4，杂化轨道类型为立体结构为正四面体形；和中均含极性共价键和配位键，故两种阳离子的相同之处为A、B、D，不同之处为C。②由图〔b〕中的结构可知中的σ键数为5；中的5个原子参与形成大π键，每个原子中参与 形成大π键的电子数为1(孤电子对不参与〕，故参与形成大π键的电子数为5+l=6，中大π键应表示为。③由图〔b〕可知与、与；之间均存在氢键，
〔4〕晶体的密度为，晶胞的体积为，晶胞的质量为，那么，
7答案及解析：
答案：〔1〕或
〔2〕和; 9mol
〔3〕H<C<O
〔4〕乙醇分子间存在氢键
〔5〕
解析：〔1〕基态核外电子排布式为或。
〔2〕丙酮分子中有两种碳原子，其中一中碳原子为杂化， 中碳原子为杂化;单键均是σ键.一个双键中有一个σ键和一个键，故1 mol丙酮分子中含有9 mol σ键。
〔3〕依据同周期元素电负性变化规律可知，电负性:C<O再结合元 素非金属性强弱关系可知，电负性:H<C。
〔4〕乙醇分子间存在氢键，使得乙醇沸点较高。
〔5〕由图2可知更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型，利用均摊法可得晶胞中各原子数Cu：，Fe：，N：1，故化学式为。
8答案及解析：
答案：〔1〕N>O>C；
〔2〕
〔3〕杂化；V形
〔4〕接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合〞，形成 “缔合分子〞
〔5〕
〔6〕
解析：
〔1〕同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但N元素的2p轨道处于半充满的较稳定状态，第一电离能大于相邻元素，故C、N、O的第一电离能的大小顺序为N>O>C;Cu原子的价电子排布图为
〔2〕等电子体的原子总数相同、价电子总数也相同，那么由上述元素组成的与互为等电子体的分子为。
〔3〕中心O原子的成键电子对数为2,孤对电子数为,按2计算，故价层电子对数为4,中心O原子采取杂化, 的立体构型为V形。
〔4〕接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合〞，形成“缔合分子〞，从而造成接近水的 沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式计算出来的相对分子质量大一些。
〔6〕Cu原子全部在晶胞内部,每个晶胞中含有的铜原子个数为4,O原子有8个位于顶点，4个位于棱上，2个位于面心，1个位于体心，每个晶胞中含有的O原子数目为,
,该晶体的化学式为CuO，该晶体的密度为
9答案及解析：
答案：〔1〕O>N>C>H ；杂化；分子与水分子之间可形成氢键
〔2〕 C≡O 或
〔3〕
〔4〕90
〔5〕(6，6，6)
〔6〕
解析：
〔1〕同周期主族元素随原子序数递增电负性增大，C、N、O在它们的氢化物中均表现负价，说明它们的电负性均大于H,故电 负性:O>N>C>H;分子中碳原子形成3个σ键，没有孤电子对，故C原子采取杂化; 分子与水分子之间形成氢键，使其易溶于水。
〔2〕CO与互为等电子体，那么CO的结构式为C≡O;Ni是28号元素，基态原子核外电子排布式为或。
〔3〕可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是4,占有的钾原
子数为，故碳原子数和钾原子数之比是，化学式表示为。〔4〕每个碳原子形成3个σ键，每个σ键为2个碳原子共有，平均每个碳原子形成1.5个σ键,那么一个分子中含有σ键个数为。
〔6〕金刚石晶胞中碳原子数目为，立方氮化硼结构与金刚石相似，其晶胞与金刚石晶 胞含有相同原子总数，由氮化硼化学式BN可推知，一个晶胞中含
有4个B原子、4个N原子，晶胞质量为,晶胞的体积是，故立方氮化硼晶胞的密度为
10答案及解析：
答案：〔1〕或；O>N>A1
〔2〕、的电子层结构相同，核电荷数，离子半径；平面正三角形
〔3〕、分子间可以形成氢键，相对分子质量大，分子间不能形成氢键
〔4〕；分子晶体
〔5〕 ；
解析：
〔1〕基态As原子的核外电子排布式为或，Al电负性由大到小的顺序为O>N>A1。
〔2〕、的电子层结构相同，核电荷数，核电荷数越大， 离子半径越小，那么离子半径:; Al原子最外层有3个电子，属于共价化合物，A1原子的杂化方式为杂化，分子空间构型为平面正三角形。
〔3〕、分子间可以形成氢键，相对分子质量大，分子间不能形成氢键，所以沸点。
〔5〕晶胞中顶点Fe替换成Cu,数目为，面心Fe没有被替换，数目为,所以化学式为—个晶胞的体积为1mol晶体的质量为246 g晶体的密度
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