专题测试(十) 物质结构与性质
1.短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,c和d位于同主族且原子序数相差8;基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,c原子s能级电子总数与p能级电子数相等,基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道。
(1)在a、b、c中,第一电离能由大到小排序为________(用元素符号表示);基态e原子的价层电子排布式为________。
(2)配合物e(ac)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂。固态e(ac)4的晶体类型是________。已知(dab)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构,1 mol(dab)2分子含σ键的数目为________。
(3)写出一种与dab互为等电子体的分子________(填化学式)。ac3的中心原子杂化类型为________;dc3的空间构型为________。
(4)ec晶胞结构如图所示,其晶胞参数为a pm,列式计算该晶胞的密度为________g·cm
-3
2-
-
2-
(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA),晶胞中e粒子的配位数为________。
(5)人工合成的ec晶胞存在缺陷,即阳离子有+3、+2价两种。某人工合成的晶体样品组成为e0.96c,则该晶体中+3价、+2价两种离子的个数之比为________。
答案 (1)N>O>C 3d4s (2)分子晶体 5×6.02×10 (3)CO2(或N2O) sp 三角锥形 3×10
(4)3 6
32
2
23
8
2
NAa(5)1∶11
解析 短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,基态a原子核外有3个能级上容纳电子且每个能级上电子数相等,a为C元素;c原子s能级电子总数与p能级电子数相等,c和d位于同主族且原子序数相差8,则c为O元素,d为S元素;则b为N元素;基态e原子的M层上有2个未成对电子且无空轨道,价电子排布为3s3p或3d4s,价电子排布为3s3p时,为S元素,不符合题意,则e为Ni元素。
(1)N原子的2p轨道为半充满状态,较为稳定,第一电离能由大到小排序为N>O>C,基
2
4
8
2
2
4
态e原子的价层电子排布式为3d4s。
(2)配合物Ni(CO)4在常温下呈液态,易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂,固态时构成分子晶体。已知(SCN)2分子中含非极性键,分子中每个原子最外层都达到8个电子稳定结构,(SCN)2的结构为N≡C—S—S—C≡N,1 mol (SCN)2分子含σ键的数目为5×6.02×10。
1-2-
(3)与SCN互为等电子体的分子有CO2(或N2O),CO3中C的价层电子对数=3+(4+2-
2122-
2×3)=3,杂化类型为sp,SO3中S的价层电子对数=3+(6+2-2×3)=4,孤电子对数为
21,空间构型为三角锥形。
1112-2+
(4)晶胞中O离子数目为1+12×=4,Ni数目为8×+6×=4,故晶胞质量为
48259+16-103
4× g,晶胞体积为(a×10cm),故晶胞密度为
59+16
×4
23
82
NA
NAa×10-10
2+
3×10
3 g·cm=3 g·cm
-3
32
NAa-3
,以顶点Ni研究,与之最近的O位于棱中间且关于Ni对称,故Ni的配位数为6。 (5)设1 mol Ni0.96O中含Nix mol,Ni为(0.96-x) mol,晶体呈电中性,可知3x+
3+
2+
2+2-2+
2×(0.96-x)=2×1,解得x=0.08 mol,故Ni为(0.96-x) mol=0.88 mol,Ni、Ni的数目之比=0.08∶0.88=1∶11。
2+3+2+
2.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的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
(1)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________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为________;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是______________(填化学式,写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是__________;酸根呈三角锥结构的酸是________________(填化学式)。
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中,阴离子为________,阳离子中存在的化学键类型有________;该化合物加热时首先失去的组分是________,判断理由是_________________。
答案 (1)N
(2)sp H2O2、N2H4(合理即可) (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)+1
3
(5)SO4 共价键和配位键 H2O H2O与Cu的配位键比NH3与Cu的弱
解析 根据题意知,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电子层数相同,则a为氢元素;b的价电子层中的未成对电子有3个,则b为氮元素;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,则c为氧元素;d与c同主族,则d为硫元素;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子,则e为铜元素。
(1)根据上述分析,b、c、d分别为N、O、S,同周期主族元素由左向右第一电离能呈递增趋势,但当元素的原子轨道呈全满、全空、半充满状态时,较稳定;同主族元素由上到下第一电离能逐渐减小,氮原子2p轨道为半充满状态,较稳定,则N、O、S中第一电离能最大的是N。
(2)a为氢元素,和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子为氨分子,中心原子的杂化方式为sp;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。
(4)根据O和Cu形成的离子化合物的晶胞结构判断,该化合物的化学式为Cu2O,e离子的电荷为+1。
(5)根据题给信息知,这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,为硫酸根离子;阳离子呈轴向狭长的八面体结构,结合图2知,该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4。
3.现有某第四周期过渡金属元素A,其基态原子有四个未成对电子,由此元素可构成固体X。
(1)区分固体X为晶体或非晶体的方法为________。若此固体结构如图甲、乙所示,则按甲虚线方向切乙得到的A~D图中正确的是________。
3
2-2+2+
(2)写出A的基态原子的电子排布式:____________,A______________________。
(3)A可与CO反应生成A(CO)5,常压下熔点为-20.3 ℃,沸点为103.6 ℃,试推测,该晶体类型是______________。
2+
的价层电子排布图是
(4)A可与另两种元素B、C构成某种化合物,B、C的外围电子排布分别为3d4s、3s3p,其晶胞如图所示,则其化学式为____________。该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据如图中所示的数据列式计算该晶体的密度d=____________g·cm(小数点后保留两位数字)。
答案
(1)X
射线衍射
A
(2)1s2s2p3s3p3d4s(或[Ar]3d4s)
2
2
6
2
6
6
2
6
2
-3
10
1
2
4
(3)分子晶体
(4)CuFeS2 4.32
解析 (1)根据题干信息可知元素A为Fe。甲中Fe位于顶点和体心,乙由8个甲组成,按甲虚线方向切乙形成的截面是长方形,则排除B、D,由于甲的体心含有1个Fe原子,则A图符合题意。
(4)根据B、C的外围电子排布分别为3d4s、3s3p可判断B为Cu、C为S。该晶胞中,
10
1
2
4
11
Fe原子有6个位于面上、4个位于棱上,个数为4×+6×=4,Cu原子有4个位于面上、1
4211
个位于体内、8个位于顶点,个数为8×+4×+1=4,S原子数为8。晶体中
82
N(Cu)∶N(Fe)∶N(S)=4∶4∶8=1∶1∶2,故该晶体的化学式为CuFeS2。晶胞质量=
64+56+32×2 g·mol×4-102-10
,晶胞体积=(524×10 cm)×1030×10 cm,故该晶体23-1
6.02×10 mol64+56+32×2 g·mol×4
23-1
6.02×10 mol-3
的密度d=≈4.32 g·cm。 -102-10
524×10 cm×1030×10 cm
4. 已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A的周期数等于其主族序数,B原子的价电子排布为nsnp,D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期p区的元素且最外层只有2对成对电子,F是29号元素。
(1)B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 (2)BD3中心原子杂化轨道的类型为________杂化;CA4的空间构型为________。 (3)基态E原子的价电子排布图:______________。 (4)1 mol BC中含有π键的数目为________。
(5)比较D、E元素最简单氢化物的沸点高低:__________________(用化学式表示)。 (6)C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示,顶点为C原子。则该化合物的化学式是________________,C原子的配位数是________。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体的密度为________g/cm(用含a、NA的符号表示)。
3
-
2-
+
-1
-1
nn
答案 (1)N>O>C (2)sp 正四面体
2
(3)(6)Cu3N 6
(4)2NA (5)H2O>H2Se 1033 4aNA
解析 根据题给信息, A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A的周期数等于其主族序数,B原子的价电子排布为nsnp,D是地壳中含量最多的元素,则A为H,B为碳,D为氧,则C为氮元素,E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子,则E为Se,F元素的原子序数为29,F为铜。则
(1)同周期主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势,但N元素的2p轨道电子处于半充
nn
2021高考化学一轮复习第一部分专题测试十物质结构与性质含解析
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