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题型检测（十二） 物质结构与性质综合题
1.(2024·昆明模拟)根据第三周期元素的原子结构和性质,回答下列问题：
(1)基态硫原子的价电子排布式为________,含有______个未成对电子,未成对电子所处的轨道形状是________。
(2)磷的氯化物有两种：PCl3和PCl5,PCl3中磷原子的杂化类型为________,PCl3的立体构型为________,其中PCl3的熔点________(填“大于”或“小于”)PCl5。
(3)已知第一电离能的大小顺序为
Cl>P>S,请说明原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)氯有多种含氧酸,其电离平衡常数如下：
化学式 Ka
从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因_________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)NaCl晶胞如图所示。
HClO4 1×1010 HClO3 1×10 HClO2 1×102 －HClO 4×108 －
①氯离子采取的堆积方式为________。 A.简单立方堆积 C.面心立方最密堆积
B.体心立方堆积 D.六方最密堆积
②若氯离子的半径用r表示,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶胞密度的表达式为________(用含r、NA的代数式表示)。
解析：(1)基态硫原子核外有16个电子,由构造原理可写出其价电子排布式为3s23p4；其3p能级上含有2个未成对电子,未成对电子所处的轨道呈哑铃形或纺锤形。(2)PCl3中心原子P含3个共用电子对和1对孤对电子,即中心原子P采取sp3杂化,其立体构型为三角锥形；PCl3与PCl5均为分子晶体,其熔点随相对分子质量增大而升高,即PCl3的熔点小于PCl5的熔点。(3)P原子3p能级处于半充满状态,较难失去电子；而Cl原子半径小,核电荷数较大,故第一电离能：Cl>P>S。(4)从表格数据可以看出,中心原子价态越高(或非羟基氧个数越多),其酸
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性越强,对应的Ka越大。(5)①由NaCl的晶胞图可知,Cl－采取面心立方最密堆积。②根据晶胞图可知,面对角线长度为4r,由勾股定理可知晶胞的边长为
4r
,由均摊法可知,该晶胞中含2
1114
Na＋个数为×12＋1＝4,含Cl－个数为×8＋×6＝4,设晶胞的密度为ρ(g·cm－3),则
482NA×58.5＝ρ×
?4r?3,解得ρ＝4×58.5。
4r?2?
NA×??3
?2?
答案：(1)3s23p4 2 哑铃形或纺锤形 (2)sp3 三角锥形 小于
(3)磷的3p能级处于半充满状态,导致磷原子较难失去电子,氯的原子半径小,核电荷数较大
(4)中心原子的价态不同或非羟基氧的个数不同 (5)①C ②
4×58.5
4r?3?NA×
?2?
2.(2024·广州调研)FeSe、MgB2等超导材料具有广阔的应用前景。
(1)基态Fe原子价电子的电子排布图(轨道表达式)为____________________,基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类
型为________；该分子内存在________(填标号)。
A.σ键 C.配位键
B.π键 D.氢键
(3)将金属锂直接溶于液氨,得到具有很高反应活性的金属电子溶液,再通过系列反应可制得FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2。
①NH2的空间构型为________。
②液氨是氨气液化的产物,氨气易液化的原因是____________________。
③金属锂溶于液氨时发生反应：Li＋(m＋n)NH3===__X__＋e(NH3)n。X的化学式为________。
(4)MgB2的晶体结构如图所示。B原子独立为一层,具有类似于石墨的结构,每个B原子周围都有________个与之等距离且最近的B原子；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,该晶体的密度为________g·cm3(列出计算式)。
解析：(1)基态Fe原子核外有26个电子,电子排布式为[Ar]3d64s2,价电子的电子排布图
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为。Se为第四周期ⅥA族元素,价电子排布式为4s24p4,电子占据的最高
能级为4p,电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形。(2)吡啶中氮原子有一对孤对电子,杂化轨道数为
－中N的孤电2＋1＝3,故氮原子的杂化类型为sp2杂化。该分子内存在σ键、π键。(3)①NH2
5＋1－1×2
－的空间构型为V形。②氨气易液化,是因为NH分子间存在氢子对数为＝2,NH23
2键,其沸点较高。③根据得失电子守恒和原子守恒知,X的化学式为Li(NH3)＋(4)根据题图知,m。11每个B原子周围有3个与之等距离且最近的B原子。该晶胞中Mg的个数为12×＋2×＝
623,B的个数为6,该晶胞的体积为3个相同的平行四面体的体积之和,每个平行四面体的体积为?24＋11×2?×33 32332
3
a cm×a cm×c cm＝ac cm,故该晶体的密度为 g÷ac cm3＝
22NA246×3
g·cm－3。
332
NA××ac
2
答案：(1)(2)sp2杂化 AB
哑铃(或纺锤)
(3)①V形 ②氨分子间存在氢键,分子间作用力较强,容易液化 ③Li(NH3)m (4)3
46×3
33NA××a2c
2
＋
3.(2024·石家庄模拟)卤族元素形成的单质及其化合物有广泛的应用。请回答： (1)基态Br原子的核外电子排布式为____________________________________；与其位于同周期且基态原子未成对电子数相同的过渡元素为________(填元素符号)。
(2)F、Cl、Br形成的简单氢化物的沸点由高到低的顺序为________,分析其原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)F、H可分别与N形成NF3和NH3。NH3可与Cu2形成配离子,但NF3却不易形成,其原因为__________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)氯元素可形成ClO2、ClO3和ClO4等多种含氧酸根离子,上述三种离子中键角由大到小的顺序为____________________________________________。
(5)Cl和Na可形成多种化合物。
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－
＋
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①NaCl与CsCl的晶体结构不同,主要原因为________________________________。 ②Cl和Na在高压下形成的一种晶体的晶胞如图所示(大球代表氯,小球代表钠)。该晶体的化学式为__________；已知阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为________g·cm
3
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(列出计算式)。
解析：(1)基态Br原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5,其未成对电子数为1,第四周期过渡元素中基态原子未成对电子数为1的是Sc、Cu两种元素。(2)因为HF分子间有氢键,所以沸点最高；HCl、HBr结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高。(3)F的电负性比N大,导致NF3中F原子核对N原子孤电子对的吸引
－－能力增强,不易提供孤电子对给Cu2＋的空轨道,难以形成配位键。(4)ClO－2、ClO3、ClO4中
价层电子对数都是4,都采取sp3杂化,且孤电子对数分别为2、1、0,则离子中相邻两个Cl—O键间键角依次增大。(5)①晶体中阴阳离子的半径比不同,结构也不相同；②根据均摊法,8个1
Cl均在棱上,一个晶胞中Cl的个数为8×＝2；4个Na在棱上,2个Na在面上,2个Na在立
411
方体内,则一个晶胞中Na的个数为4×＋2×＋2＝4,化学式为Na2Cl；1个晶胞质量为
4223×4＋35.5×2163
g＝ g,体积为a2b nm3＝a2b×10－21 cm3,则该晶体密度ρ＝
NANA163
g·cm－3。 221
NA×ab×10－
答案：(1)[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5 Sc、Cu
(2)HF>HBr>HCl HF可形成分子间氢键,沸点最高；HBr相对分子质量比HCl大,分子间作用力大,因而HBr的沸点比HCl高
(3)F的电负性比N大,导致NF3中F原子核对N原子孤电子对的吸引能力增强,不易提供孤电子对给Cu2空轨道,难以形成配位键
(4)ClO4>ClO3>ClO2
(5)①晶体中阴、阳离子的半径比不同(或几何因素不同、半径不同)
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＋
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②Na2Cl
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NA×a2b×1021
4.(2024·大庆模拟)我国钒钛磁铁矿储量较大。钒(23V)可添加在钢铁中,并以钛-铝-钒合金的形式用于航天领域；钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。
请完成下列问题：
(1)钒的基态原子的电子排布式为________________________；钒元素的最高化合价为________。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示,则该氧化物的化学式为____________。
(3)V2O5是一种常见的催化剂,在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中,均使用五氧化二钒作催化剂。
①五氧化二钒的结构简式如图2所示,则该结构中含有________个σ键、________个π键。
②在丙烯(CH3CH===CH2)分子中碳原子的杂化方式为________。 ③下列关于丙烯分子结构的说法,正确的是________(填序号)。 A.分子中所有原子共面
B.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键 C.分子中含有两种类型的共价键
D.sp3杂化轨道形成C—H键,sp2杂化轨道形成C===C键
④邻苯二甲酸酐的结构简式如图3所示,其分子中共面的碳原子共有________个。 ⑤V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4)。写出与VO34空间构型相同的一种阳离子__________________(填离子符号)。
(4)已知单质钒的晶胞结构如图4所示,假设晶胞的棱长为d nm,密度为ρ g·cm3,则钒的相对原子质量为______。(设阿伏加德罗常数的值为NA)
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解析：(1)钒原子核外电子数为23,根据构造原理可知,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2{或[Ar]3d34s2},价电子排布式为3d34s2,则钒元素的最高正化合价为＋5。11
(2)根据均摊法,该晶胞中V的个数为8×＋1＝2,O的个数为4×＋2＝4,则该氧化物的化学
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高2024届高2017级高三化学高考复习三维设计题型检测(十二) 物质结构与性质综合题
