化学 第1部分 第15讲 物质结构与性质课后热点强化

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE8-学必求其心得，业必贵于专精第一部分专题五第15讲1．（2017·武昌调研)氧元素和卤族元素都能形成多种物质,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。(1）COCl2的空间构型为__平面三角形__；溴的基态原子价电子排布式为__4s24p5__。（2）已知CsICl2不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，则它按下列__A__式发生，（填字母代号，下同）A．CsICl2=CsCl＋ICl B．CsICl2=CsI＋Cl2(3）根据下表提供的第一电离能数据判断，最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是__碘（或I）__。元素氟氯溴碘第一电离能(kJ·mol－1）1681125111401008(4）下列分子既不存在“s－p"σ键，也不存在“p－p”π键的是__D__。A．HCl B．HFC．SO2 D．SCl2(5)已知ClOeq\o\al（－，2)为三角形,中心氯原子周围有四对价层电子。ClOeq\o\al（－,2)中心氯原子的杂化轨道类型为__sp3杂化__，写出一个与CN－互为等电子体的物质的分子式__N2（或CO）__.（6)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其结构如图所示,由此可判断钙的氧化物的化学式为__CaO2__。已知该氧化物的密度是ρg·cm－3，则晶胞内离得最近的两个钙离子的间距为__eq\a\vs4\al（\r（3，\f(72×4,ρNA))×\f(\r(2),2））__cm。（只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)eq\x（导学号43864504）［解析](1)COCl2分子中中心原子C的杂化轨道类型为sp2杂化,故其空间构型为平面三角形;溴的基态原子的核外电子排布式为［Ar］3d104s24p5，故其价电子排布式为4s24p5；（2）因CsCl的晶格能大于CsI的晶格能，故按A方式发生；(3)第一电离能越小，越容易形成较稳定的单核阳离子，故最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子为碘（或I）;（4）HCl、HF分子中均存在“s－p”σ键，SO2中存在“p－p"π键，SCl2存在“p－p”σ键,故D项符合题意。（6)由图可知晶胞中含有Ca2＋个数为8×eq\f(1,8）＋6×eq\f(1，2）＝4个，Oeq\o\al(2－,2）个数为12×eq\f(1，4)＋1＝4个，故钙的氧化物的化学式为CaO2；设晶胞内离得最近的两个钙离子的间距为xcm,则晶胞的边长为eq\r（2)xcm，eq\f(\r（2)x3·ρ,4）＝eq\f（72,NA），(eq\r（2)x)3＝eq\f(72×4，NAρ)，x＝eq\f（\r(2），2)eq\r（3，\f（72×4，Naρ))。2．（2017·河北保定第二次模拟·11)硼（B）、铝(Al)、镓（Ga）均属于硼族元素(第ⅢA族）,它们的化合物或单质都有重要用途，请回答下列问题：(1)写出基态镓原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1__。(2)已知：无水氯化铝在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分子（Al2Cl6)，结构如图.缔合双分子（Al2Cl6）中Al原子的杂化轨道类型是__sp3__。（3）B原子的电子有__3__个不同的能级；晶体硼熔点为2300℃，则其为__原子__晶体。（4)磷化硼（BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是通过在高温氢气氛围中(>750℃)三溴化硼和三溴化磷反应制得。BP晶胞如图所示。①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式：三溴化硼____；三溴化磷__(每个1分，体现平面三角形和三角锥形）__②在BP晶胞中B的堆积方式为__面心立方堆积__。③计算当晶胞晶格参数为apm(即图中立方体的每条边长为apm)时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离__eq\f（a，\r（2，1－cos109°28′)）__pm或eq\f（a\r（2）,4sin\f（109°28′,2）)__pm或aeq\r（3）/4__pm__eq\x(导学号43864505)[解析］（1）镓是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理知道其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。(2)氯化铝中每个铝原子含有3个共价键,且不含孤对电子对,为平面三角形结构，缔合分子Al2Cl6中铝原子的轨道杂化类型为sp3。（3)B原子核外电子排布式为1s22s22p1，有3个不同的能级，晶体硼熔点为2300℃，熔点很高，属于原子晶体。(4）①溴化硼中硼原子的价层电子对数位3＋(3－1×3）/2＝3,没有孤对电子对，所以分子空间构型为平面三角形，结构式为，溴化磷中磷原子价层电子对数位3＋（5－1×3）/2＝4，磷原子有个孤对电子，所对分子空间构型为三角锥形，结构式为.②由晶胞结构可知,B原子处于晶胞顶点与面心，在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积。③P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上，是体对角线的1/4，立方体的每条边长为apm，则晶胞体对角线长为eq\r（3)apm，则P原子与B原子最近距离为aeq\r（3）/4pm。考点：原子核外电子排布,判断简单分子或离子的构型，晶胞的计算，不同晶体的结果微粒及微粒间作用力的区别。3．(河北衡水中学2017届全国高三大联考·11）砷,镓和铜均为重要的合金材料，在工业生产和科研领域均有重要应用。请回答下列问题：(1）基态Ga原子中有__8__种能量不同的电子，其未成对电子数目为__1__。(2）GaAs的晶胞与金刚石相似，其中As原子位于晶胞的顶点和面心，则Ga原子的配位数为__4__.Ga、Ge、As、Se四种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为__As〉Se〉Ge>Ga__。(3)Cu3(AsO4）2是一种木材防腐剂，其阴离子中As原子的杂化轨道类型为__sp3__，H3AsO4的酸性强于H3AsO3的原因为__H3AsO4的非羟基氧原子多，As的正电性更高，羟基中的O原子的电子向As偏移程度大,更容易电离出H＋__.（4）[Cu（NH3)4］SO4是一种重要的配合物，与SOeq\o\al（2－,4)互为等电子体的分子的化学式为__CCl4或（SiCl4或CBr4或SiF4)__（任写种)，一定压强下，将NH3和PH3的混合气体降温，首先液化的为__NH3__。(5)晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数：表示晶胞内部各原子的相对位置,一种钇钡铜氧晶体的晶胞结构如图所示，其中原子坐标参数A为(0,0，0)，B为（0，1,1），C为（1，1,0)；则D原子的坐标参数为__（1/2，1/2,/1/2)__。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知：该钇钡铜氧晶体的晶饱参数分别为anm、bnm,阿伏加德罗常数的值为NA，其密度为__eq\f（6.67×103，a2bNA)__g·cm－3(列出计算式即可)。eq\x（导学号43864506)［解析](1）基态Ga原子的电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p1有8种轨道，所以有8种能量不同的电子,其未成对电子在4p轨道，数目为1.（2)GaAs的晶胞与金刚石相似，两者为等电子体,金刚石中C原子的配位数也为4，所以Ga原子的配位数也为4。第ⅤA(np3半充满)元素的价电子排布比较特殊，所以第一电离能也是比较特殊的,它们高于邻近的元素,所以Ga、Ge、As、Se四种基态原子的第一电离能由大到小的顺序为As〉Se>Ge>Ga。（3）Cu3（AsO4）2是一种木材防腐剂，其阴离子中As原子的杂化轨道类型为sp3，H3AsO4的酸性强于H3AsO3的原因为H3AsO4的非羟基氧原子多，As的正电性更高,羟基中的O原子的电子向As偏移程度大，更容易电离出H＋.(4）［Cu(NH3）4］SO4是一种重要的配合物,与SOeq\o\al(2－，4)互为等电子体的分子的化学式为CCl4（或SiCl4或CBr4或SiF4），一定压强下，将NH3和PH3的混合气体降温，因为氨分子间为可以形成氢键，所以首先液化的是NH3。(5)①由原子坐标参数A为（0,0，0)、B为(0，1，1）、C为（1,1,0)可知,该晶胞底部为一正方体，所以D原子的坐标参数为(1/2，1/2,1/2）。②由图可知,该晶胞中有1个Y原子、2个Ba原子、12×eq\f(1，4)＋8×eq\f（1，2)＝7个O原子、8×eq\f（1，8)＋8×eq\f（1，4)＝3个Cu原子，所以该晶体的化学式为YBa2Cu3O7、摩尔质量为667g/mol,则1mol该晶胞的质量为667g、体积为NA（a×10－7)2×(b×10－7）cm3＝a2bNA×10－21cm3，所以该钇钡铜氧晶体密度为ρ＝eq\f（m，V)＝eq\f(667,a2bNA×10－21)＝eq\f(6。67×1023，a2bNA）g·cm－3.4．第四周期中的18种元素具有重要的用途,在现代工业中备受青睐。（1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢.基态Cr原子中，电子占据最主能层的符号为__N__，该能层上具有的原子轨道数为__16__，电子数为__1__。(2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律？__否__(填“是”或“否”）,原因是__30Zn的4s能级有2个电子，处于全满状态，较稳定__(如果前一问填“是"，此问可以不答）。（3)镓与第ⅤA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓（GaAs）就是其中一种,其晶胞结构如图所示（白色球代表As原子）。在GaAs晶体中,每个Ga原子与__4__个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为__正四面体__.(4）与As同主族的短周期元素是N、P.AsH3中心原子的杂化类型为__sp3__;一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是__NH3__,理由是__NH3分子之间有氢键，沸点较高__.(5）铁的多种化合物均为磁性材料,氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为__Fe4N__；设晶胞边长为acm,阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为__eq\f(238,NAa3)__g·cm－3。（用含a和NA的式子表示）。eq\x（导学号43864507)[解析]（1）基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,则最高能层为N，该能层具有4s4p4d4f轨道，轨道数为16，电子数为1.（5)由图可得晶胞中含有Fe的个数为8×eq\f(1，8）＋6×eq\f（1，2）＝4个，含有N的个数为1个，则氮化铁的化学式为Fe4N；a3ρ＝eq\f（56×4＋14，NA)＝eq\f（238，NA），故ρ＝eq\f(238,NAa3)。5．(2017·佛山模拟）有些食物中铁元素含量非常丰富，其中非血红素铁是其存在形式之一,主要是三价铁与蛋白质和羧酸结合成络合物。（1)Fe3＋的电子排布式为__1s22s2p63s23p63d5或［Ar］3d5__.(2）配合物Fe(CO)5的配位体是__CO__；常温下，Fe（CO）5为黄色液体，易溶于非极性溶剂，熔点为251K，沸点为376K,据此，可判断Fe(CO）5晶体属于__分子__晶体。（填“离子"、“原子”、“分子"或“金属")（3)金属晶体可看成金属原子在三维空间中堆积而成，单质铁中铁原子采用钾型模式堆积，原子空间利用率为68%，铁原子的配位数为__8__。(4）乙醛能被氧化剂氧化为乙酸,乙醛中碳原子的轨道杂化类型是__sp2、sp3__；1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为__6×6.02×1023或6NA__。(5)FeO晶体结构如图所示，FeO晶体中Fe2＋的配位数为__6__，若该晶胞边长为bcm，则该晶体的密度为__eq\f(288，b3NA）__g·cm－3.eq\x（导学号43864508)[解析］（1)Fe的原子序数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或［Ar］3d5。（2)Fe(CO)5的配位体为CO，Fe(CO）5的熔沸点低，易溶于非极性溶剂，故其为分子晶体。(3)钾型堆积为体心立方堆积,故Fe的配位数为8。(4)CH3CHO中甲基碳原子为sp3杂化，而醛基碳原子为sp2杂化。CH3CHO的结构式为，单键为σ键，1个双键中含1个σ键、1个π键,故1molCH3CHO中含有6molσ键.(5)该晶胞中有Fe2＋周围最近等距离的O2－有6个，则Fe2＋的配位数为6。该晶胞中含有4个Fe2＋、4个O2－，则晶体密度为eq\f（\f(56＋16×4，NA)，bcm3)＝eq\f（288，b3·NA）g·cm－3。6．（2017·太原模拟）前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A的最简单气态氢化物分子中含5个原子和10个电子；基态B原子有3个未成对电子，在短周期元素中C的第一电离能最小，D的最高价氧化物对应的水化物是二元强酸。E＋核外3个电子层均排满电子。回答下列问题：（1)基态E原子的外围电子排布图为____。（2)1mol（AB）2中含σ键数目为__3NA__；在A、B、D的含氧酸根离子中，呈平面三角形结构的是__COeq\o\al（2－,3)、NOeq\o\al(－，3）__（填离子符号).(3）在A、B、D的气态氢化物中，属于极性分子的是__NH3、H2S__；CB3的晶体类型是__离子晶体__，它的阴离子的等电子体分子有__CO2（或N2O）__（填一种）。(4)B、E两种元素形成某种化合物晶胞结构如图(白色球代表B原子）。已知B、E的原子半径分别为apm、bpm.在该晶胞中，B原子的配位数为__6__.该晶胞的空间利用率φ为__eq\f（πa3＋3b3,6a＋b3)×100％__.eq\x(导学号43864509）[解析］含5个原子、10个电子的分子是CH4,则A为碳元素;基态N原子有3个未成对电子，B为氮元素。短周期元素中钠元素的第一电离能最小，C为钠元素.硫酸是强酸，又是二元酸，D为硫元素，3个电子层排满电子，依次为2、8、18，所以E的原子序数为29，E为铜元素.（1)基态铜原子的外围电子排布图为。(2)1个NCCN分子中含3个σ键。1mol(CN)2中含σ键数目为3NA;C、N、S的含氧酸根离子分别为COeq\o\al（2－，3）、NOeq\o\al(－，3）、NOeq\o\al（－,2)、SOeq\o\al(2－,3）、SOeq\o\al(2－，4）等，其中中心原子价层电子对数为3、成键电子对数为3的有COeq\o\al(2－，3）、NOeq\o\al（－,3），二者均呈平面三角形。（3)CH4、NH3、H2S分子中,极性分子有NH3、H2S。NaN3是离子晶体，与Neq\o\al(－，3）互为等电子体的分子有CO2、N2O。（4)该晶胞由氮、铜原子构成，从图看出，N原子的配位数为6。1个晶胞中,氮原子个数为8×eq\f（1,8)＝1，铜原子个数：12×eq\f（1,4）＝3，它的化学式为Cu3N。观察晶胞知，设晶胞边长为L，L＝2(a＋b）pm。该晶胞的空间利用率φ＝eq\f(\f(4,3)πa3＋\f(4，3）πb3×3,2a＋2b3)×100％＝eq\f(πa3＋3b3，6a＋b3）×100%。7．T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关信息如下表。eq\x（导学号43864140)元素相关信息TT元素可形成自然界硬度最大的单质WW与T同周期，核外有一个未成对电子XX原子的第一电离能至第四电离能分别是I1＝578kJ·mol－1,I2＝1817kJ·mol－1，I3＝2745kJ·mol－1，I4＝11575kJ·mol－1Y常温常压下，Y单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质ZZ的一种同位素的质量数为63，中子数为34（1）TY2是一种常用的溶剂，是__非极性分子__(填“极性分子”或“非极性分子”)，分子中存在__2__个σ键.W的最简单氢化物容易液化，理由是__分子间形成氢键__。(2）在25℃、101kPa下,已知13。5g的X固体单质在O2中完全燃烧后恢复至原状态，放热419kJ，该反应的热化学方程式为__4Al（s)＋3O2（g）=2Al2O3(s）__ΔH＝－3__352__kJ·mol－1__。(3)基态Y原子中,电子占据的最高能层符号为__M__，该能层具有的原子轨道数为__9__、电子数为__6__。Y、氧、W元素的电负性由大到小的顺序为__F〉O〉S__（写元素符号)。（4)已知Z的晶胞结构如图所示，又知Z的