专题十六 物质结构与性质（选考）
专题强化练
1．(2024·全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为________________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能
I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是
_____________________________________________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是
________________________________________。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表
面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为______________。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm(列
－3
出计算式)。
解析：(1)Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d4s。
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(2)Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能，原因是，Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对
电子，而Cu的最外层是一个电子，Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对，额外吸收能量。(3)根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极
性较小，能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。
(4)碳酸锌中的阴离子为CO23－，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对为
4－3×2＋22
3＋＝3对，所以空间构型为正三角形，中心C为sp杂化。
2
(5)由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子1165
为12×＋2×＋3＝6个，所以该结构的质量为6× g。该六棱柱的底面为正六边形，边
62NA长为a cm，底面的面积为6个边长为a cm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算
公式，该底面的面积为6×
3223
a cm，高为c cm，所以体积为6×a2c cm3。所以密度为：44
6×65
NA6×
3a2c4
653
a2cNA4
＝g·cm。
－3
答案：(1)[Ar]3d4s
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(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(4)平面三角形 sp
65×6
2
(5)六方最密堆积(A3型)
NA×6×
3
×a2c4
2．硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态钒原子的外围电子轨道表达式为_________________。
钒有＋2、＋3、＋4、＋5等多种化合价，其中最稳定的化合价是______________，VO34－
的几何构型为__________。
(2)2-巯基烟酸氧钒配合物(图1) 是副作用较小的有效调节血糖的新型药物。
①该药物中S 原子的杂化方式是____________，所含第二周期元素第一电离能按由大
到小顺序的排列是__________________。
②2-巯基烟酸(图2)水溶性优于2-疏基烟酸氧钒配合物的原因是_____________________________________________________。
(3)多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子
间运动，形成“离域π键”，下列物质中存在“离域π键”的是________。
A．SO2B．SO24－C．H2SD．CS2
(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示，该晶胞的化学式为_______。图4 为该晶
胞的俯视图，该晶胞的密度为_____g·cm(列出计算式即可)。
－3
解析：(1) 钒为23号元素，电子排布式为[Ar]3d4s，所以外围电子排布式为3d4s，
3232
所以外围电子轨道表达式为
其最稳定的化合价是＋5，即失去所有的价电子，形成最外层8电子的稳定结构；根据价层电子对互斥原理，VO34－中的中心原子V的价电子为5，配位原子O不提供电子，带有三个单位负电荷，所以外层电子为8个，共4对，空间构型为正四面体。
(2) ①从图中得到S的配位数为2，所以此时S的外层有6＋2＝8个电子，电子对为4，所以S应该的杂化方式是sp杂化；其中含有的第二周期元素是C、N、O，同周期元素从左向右应该是第一电离能增大，因为N的2p能级上有3个电子，是p能级的半满稳定结构，所以N的第一电离能反常增大，所以第一电离能为N>O>C；②2-巯基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好。
(3)从题目表述来看，形成离域π键的要求是：①原子共平面；②有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，二氧化硫为平面三角形，硫酸根为正四面体，硫化氢为V型，二硫化碳为直线型。所以选项B一定错误；而硫化氢的H原子不存在p轨道。所以选项C错误。由上正确的是选项AD。
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(4)晶胞中有V为：8×＋4×＝2个，S为：2×1＝2个，所以化学式为VS；因为该晶
842×8332
胞中有2个VS，所以晶胞质量为g; 根据图4得到晶胞的面积为a×a nm，所以晶
NA2
3
a×b nm3，1 nm＝10－7cm，所以晶体密度为2
2×83NA
a×
3
a×b×10－212
3
胞的体积为：a×＝
2×833
a2bNA×10－212
g·cm。
－3
答案：(1)
3
＋5正四面体
(2)①spN>O>C②2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大 (3)AD(4) VSρ＝
2（32＋51）
3
×10－212
g·cm
－3
a2bNA×
3．据媒体报道，法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，预计从2024年开始实现工业生产。该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。
回答下列问题：
广东专版2024高考化学二轮复习第一部分专题十六物质结构与性质鸭专题强化练
