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
