1、第15讲物质结构与性质1(2022四川理综,8)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:(1)Y基态原子的电子排布式是_;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_。(2)XY 离子的立体构型是_;R2的水合离子中,供应孤电子对的原子是_。(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是_。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是_。解析由XY2是红棕色气体,且X与氢元素可形成X
2、H3,可知X为N,Y为O;由Z基态原子的M层与K层电子数相等,可知Z为Mg;依据R2离子的3d轨道中有9个电子,即R的价电子排布式为3d104s1,故R为Cu,(1)O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4;Mg在第三周期,该周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)NO离子的中心原子N的价层电子对数为3对,故氮原子发生的是sp2杂化,有一对弧电子对,故其立体构型为V形;Cu2的水合离子中,Cu2有空轨道,H2O分子O原子有2对孤原子对,故供应孤电子对的是H2O分子中的O原子。(3)如图,晶胞中阴离子数为:244,阳离子数为812,其阴离子与阳离子的个数比4221。(4)Cu与浓氨水和
3、O2反应,生成深蓝色Cu(NH3)42的离子方程式为2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O。答案(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)21(4)2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O2有A、B、C、D、E五种元素,其相关信息如下:元素相关信息AA原子的1s轨道上只有1个电子BB是电负性最大的元素CC基态原子的2p轨道中有3个未成对电子DD是主族元素且与E同周期,其最外能层上有2个运动状态不同的电子EE能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物请回答下列问题:(1)写出E元素原子基态时的电子排布式_。(2)C元素的第一电离能比氧元素的
4、第一电离能_(填“大”或“小”)。(3)CA3分子中C原子的杂化类型是_。(4)A、C、E三种元素可形成E(CA3)42,其中存在的化学键类型有_(填序号);配位键金属键极性共价键非极性共价键离子键氢键若E(CA3)42具有对称的空间构型,且当E(CA3)42中的两个CA3被两个Cl取代时,能得到两种不同结构的产物,则E(CA3)42的空间构型为_(填序号)。a平面正方形 b正四周体 c三角锥形 dV形(5)B与D可形成离子化合物,其晶胞结构如图所示。其中D离子的配位数为_,若该晶体的密度为a gcm3,则该晶胞的体积是_ cm3(写出表达式即可)。解析由题意知A为H、B为F、C为N、E为Cu
5、,D为第4周期的主族元素,最外能层上有2个电子,所以为Ca。(1)见答案。(2)N的2p轨道半布满比较稳定,其第一电离能大于O的。(3)NH3中N的最外层有5个电子,其中3个与H形成3个键,还有一对孤电子对,所以价层电子对数为4,为sp3杂化。(4)Cu(NH3)42中存在铜离子与氨分子之间的配位键,还有氮、氢原子之间的极性共价键;由该分子中有4个配体,从而排解c、d,由E(CA3)42中的两个CA3被两个Cl取代时,能得到两种不同结构的产物,排解b,只有a正确。(5)选择右面面心的D离子(Ca2),在此晶胞中有4个B离子(F)与之配位,同理与此晶胞右面紧连的晶胞中也有4个F,所以其配位数为8
6、;此晶胞中含有Ca2的个数为864,F的个数为8,所以1 mol晶胞的质量为(40219)4 g(784)g,一个晶胞的质量为 g,除以密度即得体积。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(2)大(3)sp3杂化(4)a(5)83随着全球经济的高速进展,目前海洋已成为世界的重要资源。请回答下列问题:(1)“可燃冰”是隐藏于海底的一种潜在能源,它由含有甲烷、氮气、氧气和硫化氢等分子的水分子笼构成。水分子间通过_形成水分子笼。N、O、S元素第一电离能由大到小的挨次为_(填元素符号)。(2)“蛟龙”号潜水器通过机械手成功地从海底取得“多金属结核”样本,样本中含铁、
7、铜、铬等多种金属。铬元素基态原子的电子排布式为_。金属铁的晶体在不同温度下有两种积累方式,其晶胞结构如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为_。Cu2O的熔点比Cu2S的_(填“高”或“低”),请解释缘由:_。(3)海水中含有丰富的碘元素。F与I同主族,BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物,二者中的中心原子Be和O的杂化类型分别是_、_。与I同主族的另一元素Cl具有较强的活泼性,能够形成大量的含氯化合物,如金属氯化物、非金属氯化物等。其中,BCl3是一种非金属氯化物,该物质分子中BCl键的键角为_。解析(1)水分子之间通过氢键形成水分子笼,N的第一电离能比O
8、元素的大,是由于N的2p轨道为半布满,比较稳定;同主族元素O的第一电离能大于S。(2)金属铁晶体的面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数为4,体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数为2,故二者中实际含有的Fe原子个数之比为21。离子晶体中,离子键的键长越短,离子键的键能越强,离子化合物的熔点越高,由于O2的半径小于S2的半径,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。(3)BeF2分子中的中心原子为Be,其价电子数为2,F供应2个电子,所以Be原子的价层电子对数为2,Be原子的杂化类型为sp杂化;H2O分子中的中心原子为O,其价电子数为6,H供应2个电子,所以O原子的价层电子对数为4,O原子的杂化类型为s
9、p3杂化。硼原子的价电子数为3,氯原子供应3个电子,硼原子的价层电子对数为3,因价层电子对中没有电子孤对,故BCl3为平面正三角形结构,则分子中BCl键的键角为120。答案(1)氢键NOS(2)1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s121高Cu2O与Cu2S相比,阳离子相同、阴离子所带的电荷也相同,但O2的半径比S2的小,所以Cu2O的晶格能较大,熔点较高(3)sp杂化sp3杂化1204铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(1)锰元素位于第四周期第B族。基态Mn2的核外电子排布式为_。NO的空间构型为_(用文字描述)。(2)HC
10、HO中含有的键和键数目之比为_。(3)火山喷出的岩浆中含有多种硫化物,冷却时ZnS比HgS先析出,缘由是_。(4)Cu3N形成的晶体结构如图所示。则与同一个N3相连的Cu有_个,Cu的半径为a pm,N3的半径为b pm,则Cu3N的密度为_ gcm3。(阿伏加德罗常数用NA表示,1 pm1010 cm)解析(1)Mn2核外有23个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。NO中N无孤电子对,空间构型为平面三角形。(2)HCHO的结构式为,1个双键中含有1个键和1个键,则HCHO中含有3个键和1个键。(3)ZnS、HgS均为离子晶体,ZnS的晶格能大于HgS,因
11、此ZnS先析出。(4)与1个N3相连的Cu有6个。该晶胞的边长为(2a2b)pm,1个晶胞中含有3个Cu,1个N,则Cu3N的密度为 g(2a2b)1010 cm3 gcm3。答案(1)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)平面三角形(2)31(3)二者均为离子晶体,ZnS的晶格能大于HgS,故ZnS先析出(4)65(2022河南郑州模拟)原子序数依次增大的X、Y、Z、G、Q、R、T七种元素,核电荷数均小于36。已知X的一种12型氢化物分子中既有键又有键,且全部原子共平面;Z的L层上有2个未成对电子;Q原子的s能级与p能级电子数相等;R单质是制造各种计算机、微电子产品的核心材料;
12、T处于周期表的ds区,原子中只有一个未成对电子。(1)Y原子核外共有_种不同运动状态的电子,T原子有_种不同能级的电子。(2)X、Y、Z的第一电离能由小到大的挨次为_(用元素符号表示)。(3)由X、Y、Z形成的离子ZXY与XZ2互为等电子体,则ZXY中X原子的杂化轨道类型为_。(4)Z与R能形成化合物甲,1 mol甲中含_ mol化学键,甲与氢氟酸反应,生成物的分子空间构型分别为_。(5)G、Q、R氟化物的熔点如下表,造成熔点差异的缘由为_。氟化物G的氟化物Q的氟化物R的氟化物熔点/K9931 539183(6)向T的硫酸盐溶液中逐滴加入Y的氢化物的水溶液至过量,反应的离子方程式为_。(7)X
13、单质的晶胞如右图所示,一个X晶胞中有_个X原子;若X晶体的密度为 gcm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个X原子之间的距离为_ cm(用代数式表示)。解析依据信息推断出X为C、Y为N、Z为O、G可能为F也可能为Na、Q为Mg、R为Si、T为Cu,而结合(5)中信息可知G为Na。(1)原子中每个电子的运动状态都不相同,N原子有7个电子,故有7种运动状态不同的电子;Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7个不同的能级。(2)留意N元素第一电离能的反常性。(3)CO2中C实行sp杂化,故OCN中C也实行sp杂化
14、。(4)1 mol SiO2含4 mol SiO键,SiO2与HF反应生成的SiF4与CCl4的空间构型全都,均为正四周体形,而生成的H2O为V形。(6)氨水过量后,生成的是配离子Cu(NH3)42。(7)晶胞中原子数8648;两个C原子间最近距离是5个C构成的四周体体心到顶点的距离,即a(a为四周体棱长),依据上述思路可计算。答案(1)77(2)CON(3)sp杂化(4)4正四周体形、V形(5)NaF与MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点低;Mg2的半径比Na的半径小、电荷数高,晶格能:MgF2NaF,故MgF2的熔点比NaF高、(6)Cu22NH3H2O=Cu(OH)2
15、2NHCu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH(7)8或6(2022贵阳市联考)A、B、C、D是元素周期表中前36号元素,它们的核电荷数依次增大。其次周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍且有3个能级,B原子的最外层p轨道的电子为半布满结构,C是地壳中含量最多的元素。D是第四周期元素,其原子核外最外层电子数与氢原子相同,其余各层电子均布满。请回答下列问题:(1)A、B、C的第一电离能由小到大的挨次是_(用对应的元素符号表示);基态D原子的电子排布式为_。(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中,其中心原子实行_杂化;BC的空间构型为_(用文字描述)。(3)1 mol AB中
16、含有的键个数为_。(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和D的原子个数比是_。(5)镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢力量。已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.01023 cm3,储氢后形成LaNinH4.5合金(氢进入晶胞空隙,体积不变),则LaNin中n_(填数值);氢在合金中的密度为_。解析依据题中已知信息,其次周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍且有3个能级可知,A为碳元素。B、C、D元素的推断较简洁,B为氮元素,C为氧元素,D为铜元素。晶胞的原子个数的计算主要留意D原子个数的计算,在晶胞上、下两个面上共有
17、4个D原子,在前、后、左、右四个面上共有4个D原子,在晶胞的中心还有一个D原子。答案(1)COI(O)I(S);Cu的价层电子排布式为3d104s1,其价层电子轨道表示式为(2)H与N、O、S形成的二元化合物分别为NH3、N2H4、H2O、H2O2、H2S。其中NH3分子呈三角锥形;中心原子的杂化方式为sp3杂化;依据分子结构式可知,分子中只含极性共价键的有:NH3、H2O、H2S,既含极性键又含非极性键的分子有N2H4和H2O2。(3)这些元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO4、H2SO3,其中HNO2和HNO3分子中的中心原子的价层电子对数为3,H2SO4和H2SO3为4;SO呈四周体结构,SO呈三角锥结构。(4)晶胞中O原子的个数为812,Cu原子个数为4,两种原子个数比CuO21,其化学式为Cu2O。铜离子的电荷数为1。(5)H、N、O、S、Cu这五种元素形成离子个数比为11型离子化合物中,呈四周体结构的阴离子只有SO;由图2知该阳离子为Cu(NH3)4(H2O)22,其中存在的化学键类型有共价键和配位键,由于H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱,故该化合物加热时先失去H2O。答案(1)N (2)sp3H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)1(5)SO共价键和配位键H2OH2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
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