1、1课练 33 物质结构与性质12018全国卷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_；ZnF 2不溶于有机溶剂而 ZnCl2、ZnBr 2、ZnI 2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(ZnCO 3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO 3中，阴离子空间构型为_，C 原子的杂化形式为_。(5
2、)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_ gcm 3 (列出计算式)。答案：(1)Ar3d104s2(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 ZnF 2为离子化合物，ZnCl 2、ZnBr 2、ZnI 2的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形 sp 2(5)六方最密堆积(A 3型) 656NA634 a2c解析：(1)Zn 原子核外有 30 个电子，其电子排布式为Ar3d 104s2。(2)Cu 原子的外围电子排布式为 3d104s1,4s 能级处于
3、半充满状态，而 Zn 原子的 4s 能级处于全充满状态，Zn原子更不易失去 1 个电子，所以 Zn 原子的第一电离能较大。(3)根据 ZnF2晶体的熔点较高2可知，ZnF 2为离子晶体，含有离子键，而 ZnCl2、ZnBr 2、ZnI 2的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。(4)CO 中碳原子的价层电子对数为 3，中心碳原子23采取 sp2杂化，故 CO 的空间构型为平面三角形。(5)题图中原子的堆积方式为六方最密23堆积。六棱柱底部正六边形的面积6 a2 cm2，六棱柱的体积6 a2c cm3，该晶胞34 34中 Zn 原子个数为 12 2 36，已知 Zn 的相对原子质
4、量为 65，阿伏加德罗常数的16 12值为 NA，则 Zn 的密度 gcm3 。mV 656NA634a2c22018全国卷硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4熔点/ 85.5 115.2 75.5 16.8 10.3沸点/ 60.3 444.6600(分解)10.0 45.0 337.0回答下列问题：(1)基态 Fe 原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_，基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(2)根据价层电子对互斥理论，H 2S、SO 2、SO 3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。
5、(3)图(a)为 S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_形，其中共价键的类型有_种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为_。(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为 a nm，FeS 2相对式量为 M，阿伏加德罗常数的值为 NA ，其晶体密度的计算表达式为_gcm 3 ；晶胞中 Fe2 位于 S 所22形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为_ nm。答案：3(1) 哑铃(纺锤)(2)H2S(3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强(4)平面三角 2 sp
6、 3(5) 1021 a4MNAa3 22解析：(1)基态 Fe 原子核外有 26 个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为Ar3d 64s2，按照洪特规则，价层电子 3d 上 6 个电子优先占据 5 个不同轨道，故价层电子的电子排布图为 。基态 S 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为 3p，p 能级的电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。(2)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，H 2S 中 S 的成键电子对数为 2，孤电子对数为 2，故价层电子对数为 4(或价层电子对数为 4)，同理，6 122 6 122SO2中 S 的价层电子对数为 3，SO 3中
7、 S 的价层电子对数为 3，H 2S6 022 6 032中 S 的价层电子对数不同于 SO2、SO 3。(3)S8和 SO2均为分子晶体，分子间存在的作用力均为范德华力，S 8的相对分子质量大，分子间范德华力强，故熔点和沸点高。(4)气态 SO3为单分子，分子中 S 无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形，S 和O 之间形成双键，故共价键有 键和 键两种。固态 SO3为三聚分子，分子中每个 S 与 4个 O 成键，S 无孤电子对，故原子的杂化轨道类型为 sp3。(5)该晶胞中 Fe2 位于棱上和体心，个数为 12 14，S 位于顶点和面心，个14 22数为 8 6 4，故晶体密度为 4 g
8、(a107 cm)3 1021 gcm3 。根据18 12 MNA 4MNAa3晶胞结构，S 所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为22晶胞边长的 ，故该正八面体的边长为 a nm。22 2232018全国卷Li 是最轻的固体金属，采用 Li 作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：(1)下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_、_。(填标号)4(2)Li 与 H 具有相同的电子构型， r(Li )小于 r(H )，原因是_。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH 4中的阴离子空间构型是_
9、、中心原子的杂化形式为_。LiAlH 4中，存在_(填标号)。A离子键B 键C 键D氢键(4)Li2O 是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的 BornHaber 循环计算得到。可知，Li 原子的第一电离能为_kJmol 1 ，OO 键键能为_kJmol1 ，Li 2O 晶格能为_kJmol 1 。(5)Li2O 具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为 0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为 NA，则 Li2O 的密度为 _ gcm 3 (列出计算式)。答案：(1)D C(2)Li 核电荷数较大(3)正四面体 sp 3 AB(4)520 498 2 908(5)87 416NA
10、0.466 510 7 3解析：(1)根据能级能量 E(1s)CH3OHCO2H2 H2O 与 CH3OH 均为极性分子，H2O 中氢键比甲醇多；CO2 与 H2均为非极性分子，CO2 分子量较大，范德华力较大(4)离子键和 键( 4 键)6(5)0.148 0.076解析：12(1)Co 是 27 号元素，其基态原子核外电子排布式为Ar3d 74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素 Mn 与 O 中，由于 O 是非金属元素而 Mn 是金属元素，所以 O 的第一电离能大于 Mn 的。O 基态原子核外电子排布式为 1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而 Mn 基态原子核
11、外电子排布式为Ar3d 54s2，其核外未成对电子数是 5，因此 Mn 的基态原子核外未成对电子数比 O 的多。(2)CO2 和 CH3OH 的中心原子 C 的价层电子对数分别为 2 和 4，所以 CO2 和 CH3OH 分子中 C 原子的杂化形式分别为 sp 和 sp3。(3)由于水和甲醇均为极性分子，二氧化碳和氢气均为非极性分子，所以水和甲醇的沸点高于二氧化碳和氢气的沸点；由于水分子中两个氢原子都可以参与形成分子间氢键，而甲醇分子中只有一个羟基上的氢原子可用于形成分子间氢键，所以水的沸点高于甲醇的沸点；由于二氧化碳的相对分子质量比氢气大，所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。(4)硝酸锰
12、是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中 N 原子与 3 个氧原子形成 3 个 键，硝酸根中存在氮氧双键，所以还存在 键。(5)因为 O2 采用面心立方最密堆积方式，面对角线是 O2 半径的 4 倍，即 4r(O2 )a，解得 r(O2 )0.148 nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切，因此 2r(Mn2 )22 r(O2 )0.448 nm，所以 r(Mn2 ) 0.076 nm。10锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：(1)基态 Ge 原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。(2)Ge 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成
13、双键、叁键，但 Ge 原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是_。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。GeCl4 GeBr4 GeI4熔点/ 49.5 26 146沸点/ 83.1 186 约 400(4)光催化还原 CO2制备 CH4反应中，带状纳米 Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是_。(5)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是13_。(6)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数 A 为(0,0,0)
14、；B 为( ，0， )；C 为( ，0)。则 D 原子的坐标参数为_。12 12 1212晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 Ge 单晶的晶胞参数 a565.76 pm，其密度为_ gcm 3 (列出计算式即可)。答案：(1)3d104s24p2 2(2)Ge 原子半径大，原子间形成的 单键较长，pp 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 键(3)GeCl4、GeBr 4、GeI 4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn (5)sp 3 共价键(6) 107(14， 14， 14) 8736.02565.763解析：(1)锗
15、元素在周期表的第四周期、第A 族，因此核外电子排布式为Ar3d 104s24p2，p轨道上的 2 个电子是未成对电子。(2)锗虽然与碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子半径大，原子间形成的 单键较长，pp 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 键。(3)由锗卤化物的熔沸点由 Cl 到 I 呈增大的趋势且它们的熔沸点较低，可判断它们均为分子晶体，而相同类型的分子晶体，其熔沸点取决于分子量的大小，因为分子量越大，分子间的作用力就越大，熔沸点就越高。(4)Zn 和 Ge 为同周期元素，Ge 在 Zn 的右边，因此 Ge 的电负性比 Zn 的强；O 为活泼的非金属元素，电负性强于
16、 Ge 和 Zn，因此三者电负性由大至小的顺序为 O、Ge、Zn。(5)Ge 单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为 sp3，因此 Ge 原子的杂化方式也为 sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。(6)根据题给图示可知，D 原子的坐标参数为( ， )。1414 1414每个晶胞中含有锗原子 81/861/248(个)，每个晶胞的质量为，晶胞的体积为(565.7610 10 cm)3，所以晶胞的密度为873 gmol 1NA107 gcm3 。8736.02565.76311东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。
17、回答下列问题：(1)镍元素基态原子的电子排布式为_，3d 能级上的未成对电子数为_。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH 3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH 3)6SO4中阴离子的立体构型是_。在Ni(NH 3)62 中 Ni2 与 NH3之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH 3)，原因是_；氨是_分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为_。(3)单质铜及镍都是由_键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu1 958 kJmol1 、 INi1 753 kJmol1 ， ICuINi的原因是_。(4)某镍白铜合金的立
18、方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。若合金的密度为 d gcm3 ，晶胞参数 a_nm。答案：(1)1s 22s22p63s23p63d84s2或Ar3d 84s2 2(2)正四面体 配位键 N 高于 NH 3分子间可形成氢键 极性 sp 3(3)金属 铜失去的是全充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子(4)3：1 1072516.021023d13解析：本题主要考查物质结构与性质，意在考查考生对原子、分子、晶体结构和性质的理解能力。(1)Ni 元素原子核外有 28 个电子，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。3d 能级上有 2
19、个未成对电子。(2)SO 中 S 无孤电子对，立体构型为正四面体。2415Ni(NH 3)62 为配离子，Ni 2 与 NH3之间为配位键。配体 NH3中提供孤电子对的为N。NH 3分子间存在氢键，故沸点比 PH3高。NH 3中 N 有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此 NH3为极性分子，N 的杂化轨道数为 314，杂化类型为 sp3。(3)单质铜及镍都是由金属键形成的晶体，Cu，Ni 失去一个电子后电子排布式分别为Ar3d 10、Ar3d84s1，铜的 3d 轨道全充满，达到稳定状态，所以 Cu 的第二电离能相对较大。(4)Cu 原子位于面心，个数为 6 3，Ni 原子位于顶点，个数为
20、8 1，铜原子与镍原子的数12 18量比为 3：1。以该晶胞为研究对象，则 g d gcm3 (a107 cm)3，解643 59NA得 a 107。3 2516.021023d12随着科学的发展，许多新物质被发现或被合成出来，为新能源开发和新材料研制开拓出更大的空间。中科院科学家最近合成了一种新型材料，其结构简式为。请回答下列问题。(1)基态氟原子的最高能级的电子云有_种空间伸展方向，基态硒原子的价层电子排布式是_，用元素符号表示出氟、氧、氮、氢四种元素的第一电离能由大到小的顺序：_。(2)该物质结构简式中的氮原子共形成_个 键；该物质中氮原子的轨道杂化类型为_，该分子中含有氮、氧、氟三种电
21、负性很大的原子，也含有氢原子，它_(填“能”或“不能”)形成分子内或者分子间氢键。(3)硒能形成两种常见的氧化物，属于 V 形分子的物质的分子式为_，沸点较高的物质是_。(4)常压下，氨气在 300 时约有 10%分解，水蒸气在 2 000 时约有 5%分解，从物质结构的角度看，其原因是_。(5)硒化锌的晶胞结构如图所示，硒离子的配位数是_，若晶胞参数为 d pm，则硒化锌的密度为_ gcm 3 (不需要化简，1 m10 9 nm10 12 pm)。16答案：(1)3 4s 24p4 FNOH(2)2 sp 2、sp 3 不能(3)SeO2 SeO 3(4)HN 键的键长大于 HO 键的键长，
22、键能：NHNOH。(2)该分子中的氮原子共形成 2 个 键。该分子中有的氮原子形成了 3 个 键，有的氮原子形成了 2 个 键和 1 个 键，它们均还有一个孤电子对，故该物质中氮原子的轨道杂化类型有 sp2、sp 3杂化；由于分子中没有 HF键、HO 键、HN 键，故无法形成相应的氢键。(3)硒的两种氧化物分别为SeO3、SeO 2，SeO 2中硒的价层电子对数为 3，分子构型为 V 形。SeO 3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，沸点较高。(4)HN 键的键长大于 HO 键的键长，键能：NHOH，故 NH3比 H2O 更易分解。(5)观察硒化锌的晶胞结构知，每个锌离子与四个硒离子成键，因此锌离子的配位数为 4,1 个晶胞中硒离子数为 8 6 4，锌离子数为 4，则硒化锌18 12的化学式为 ZnSe，故硒离子的配位数也为 4；一个晶胞中含有 4 个“ZnSe” ，其质量 mg，体积为( d1010 cm)3，密度为 gcm3 。4144NA 57610 30d3NA17
