板块四物质结构与性质(选修选考)

板块四物质结构与性质(选修选考)NO.4“测”限时检测——测速度,测准度,查漏补缺!1.(2021·黑龙江大庆一模)微量元素硼(B)对人体健康有着十分重要的作用,其化合物也应用广泛。请回答下列问题:(1)B的核外电子排布式为,其第一电离能比Be(填“大”或“小”)。

(2)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。NH3BH3分子中,N—B键是配位键,其空轨道由(填元素符号)提供。写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子:(填分子式)。

(3)硼酸晶体是片层结构,图甲中表示的是其中一层的结构,每一层内存在的作用力有。

(4)①乙硼烷(B2H6)具有强还原性,它和氢化锂反应生成硼氢化锂(LiBH4),硼氢化锂常用于有机合成。LiBH4由Li+和BH4-构成,BH4-中B原子的杂化轨道类型为,B②B的三卤化物熔点如表所示,自BF3至BI3熔点依次升高的原因是

。

化合物BF3BCl3BBr3BI3熔点/℃126.8107.34644.9(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图乙所示。立方氮化硼属于晶体,其中氮原子的配位数为。已知:立方氮化硼密度为ρg·cm3,B原子半径为anm,N原子半径为bnm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为

(用含字母的代数式表示)。(1)B为5号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p1,Be的核外电子排布式为1s22s2,Be的2s轨道全充满,较稳定,第一电离能更大,所以B的第一电离能比Be小。(2)NH3分子中N含有一对孤电子对,BH3中B含有空轨道,所以在N—B形成的配位键中,空轨道由B提供。等电子体价电子数和原子数相等,C2H6与氨硼烷都有8个原子,价电子都为14个,互为等电子体。(3)由图可知,分子内存在共价键,分子间存在氢键,所以每一层内存在的作用力有共价键、氢键。(4)①BH4-中B原子有4个σ键,无孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化,空间构型为正四面体;②BF3、BCl3、BBr3、BI(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,晶体类型类似于金刚石,是原子晶体,晶胞中每个N原子连接4个B原子,氮化硼化学式为BN,所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子,即硼原子的配位数为4,晶胞中N原子数为4,B原子数为8×18+6×12=4。立方氮化硼晶胞的质量为25×4NAg,密度为ρg·cm3,晶胞的体积V=100NAρcm3=100ρNAcm3;因为B原子半径为anm,N原子半径为bnm,B、N原子总体积V′=4×[4π(a×10-7)33+4π(b×10-7)(1)1s22s22p1小(2)BC2H6(3)共价键、氢键(4)①sp3杂化正四面体②BF3、BCl3、BBr3、BI3都是分子晶体,随着相对分子质量的增大,范德华力(分子间作用力)也增大,熔点逐渐升高(5)原子44π(a2.(2021·河南郑州三模)某研究团队设计了一系列稳定的由超碱PnH4+和超卤素MX4-组成的PnH(1)基态铁原子价电子排布中未成对电子数与成对电子对数之比为。

(2)第二周期元素中,第一电离能介于元素B和N之间的元素有种。

(3)超碱PnH4+中PH4+与PH3的键角:PH4+(4)写出与超卤素AlCl4-互为等电子体的两种分子的化学式:(5)六方相氮化硼晶体结构与石墨相似(如图1),晶体中氮原子的杂化方式为。氮化硼晶体不导电的原因是。

(6)磷化硼晶胞结构如图2所示,晶胞中P原子空间堆积方式为;已知晶体中硼和磷原子半径分别为r1pm和r2pm,距离最近的硼原子和磷原子核间距为两原子半径之和。则磷化硼晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为(写出计算式)。

(1)基态铁原子价电子排布式为3d64s2,则未成对电子数与成对电子对数之比为4∶2=2∶1。(2)同一周期从左到右,元素第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族反常,则第二周期元素中,第一电离能介于元素B和N之间的元素有Be、C、O3种。(3)超碱PnH4+中PH4+的键角大于PH(4)原子总数相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体,则与超卤素AlCl4-互为等电子体的两种分子的化学式为CCl4、SiCl4(或SiF(5)六方相氮化硼晶体结构与石墨相似,石墨中碳原子的杂化方式是sp2,则晶体中氮原子的杂化方式为sp2。氮化硼晶体不导电的原因是层状结构中没有自由移动的电子。(6)磷化硼晶胞中P原子在正六面体的面心,则其空间堆积方式为面心立方最密堆积(或A1堆积),P原子个数是8×18+6×12=4,B原子个数是4,设晶胞的边长为apm,体对角线长是3apm,B原子与P原子最近距离等于体对角线长度的四分之一,则a=4(r(1)2∶1(2)3(3)大于PH3分子中磷原子上孤对电子对共价键的排斥作用大于共价键之间的斥力(4)CCl4、SiCl4(或SiF4等)(5)sp2层状结构中没有自由移动的电子(6)面心立方最密堆积(或A1堆积)43π3.(2021·江西南昌二模)已知元素镓(Ga)与Al、N与As分别是同主族的元素。请回答下列问题:(1)基态Ga原子的核外电子排布式为[Ar]。

(2)根据元素周期律,元素的电负性Ga(填“大于”或“小于”)As。

(3)超高导热绝缘耐高温纳米氮化铝在绝缘材料中应用广泛,氮化铝晶体与金刚石类似,每个铝原子与个氮原子相连,氮化铝晶体属于晶体。

(4)NH3是氮的氢化物,中心原子的杂化方式是,NH3的沸点比AsH3高的原因是。

(5)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的三甲基镓为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为。

(6)原子晶体GaAs的晶胞参数y=xpm,它的晶胞结构如图所示,该晶胞内部存在的共价键数为;紧邻的As原子之间的距离为a,紧邻的As、Ga原子之间的距离为b,则ab=。该晶胞的密度为g·cm3(用NA(1)Ga为31号元素,其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1。(2)同周期元素,从左到右电负性逐渐增大,因此元素的电负性Ga小于As。(3)氮化铝晶体与金刚石类似,金刚石是每个碳原子与周围4个碳原子相连,因此氮化铝晶体中每个铝原子与4个氮原子相连,属于原子晶体。(4)NH3是氮的氢化物,中心原子价层电子对数为3+1=4,其中心原子的杂化方式是sp3,NH3的沸点比AsH3高的原因是氨气分子间有氢键。(5)三甲基镓与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,根据元素守恒推断另一种产物为甲烷,因此该过程的化学方程式为Ga(CH3)3+NH33CH4+GaN。(6)根据晶胞结构知,该晶胞内部每个Ga与周围4个As连接,因此晶胞内部存在的共价键数为16;紧邻的As原子之间的距离为a,即面对角线的12,紧邻的As、Ga原子之间的距离为b,即体对角线的14,原子晶体GaAs的晶胞参数y=xpm,因此ab=22x145NA×4(x×10-10)3g·cm(1)3d104s24p1(2)小于(3)4原子(4)sp3氨气分子间有氢键(5)Ga(CH3)3+NH33CH4+GaN(6)162634.(2021·山西阳泉三模)钛(Ti)及其化合物的应用研究是目前前沿科学之一。请回答下列问题:(1)基态钛原子的电子排布式为,核外电子占据的轨道数为。

(2)与钛位于同一周期且基态原子单电子数与钛相同的元素,第一电离能由大到小的顺序为

(用元素符号填空)。(3)TiCl4常温下为无色液体,熔点为250K,沸点为409K,则TiCl4属于晶体。TiCl4在水中或空气中极易水解,露置于空气中形成白色烟雾,烟雾中的固体成分可用TiO2·nH2O表示,请写出TiCl4在空气中产生烟雾的化学方程式:。

(4)TiO2作光催化剂可将甲醛、苯等有害气体转化为CO2和H2O。①上述含碳原子的分子中,碳原子的杂化方式为sp2的是(填名称,下同),属于极性分子的是。

②下列各组微粒互为等电子体的是(填字母)。

A.H2O与SO2 B.CO2与N2OC.CH2O与BF3 D.C6H6与B3N3H6(5)金红石(TiO2)的晶胞结构如图所示,晶胞内均摊的氧原子数为;设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为g·cm3

(用含相关字母和符号的代数式表示)。(1)钛为22号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2,故占据1s(1)、2s(1)、2p(3)、3s(1)、3p(3)、3d(2)、4s(1)共12个轨道。(2)Ti的单电子数为2(即3d上的2个),与Ti同周期且含有2个单电子的是Ni、Ge、Se;同一周期元素,核电荷数越大,第一电离能越大,第一电离能大小顺序为Se>Ge>Ni。(3)TiCl4熔、沸点较低,为分子晶体;TiCl4在空气中产生烟雾的化学方程式为TiCl4+(2+n)H2OTiO2·nH2O+4HCl。(4)①含C原子的分子有甲醛、苯、二氧化碳,其中C原子为sp2杂化的分子为甲醛和苯;极性分子正、负电中心不重合,故属于极性分子的为甲醛。②水的价电子数为8,二氧化硫的价电子数为18,不属于等电子体,A错误;二氧化碳和N2O价电子数均为16,原子数均为3,属于等电子体,B正确;CH2O的价电子数为12,BF3的价电子数为24,不属于等电子体,C错误;C6H6与B3N3H6中价电子数均为30,原子数均为12,属于等电子体,D正确。(5)由题图可知,黑色球代表O,共有4×12+2=4(个),Ti共8×18+1=2(个),则晶胞中含有2个TiO2,晶胞质量为80×2NAg,晶胞体积为V=a2c×(107)3cm3,则晶胞密度为mV=80×2(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)12(2)Se>Ge>Ni(3)分子TiCl4+(2+n)H2OTiO2·nH2O+4HCl(4)①甲醛、苯甲醛②BD(5)480×25.(2021·陕西咸阳三模)磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率,科学家最近研发了黑磷——石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。回答下列问题:(1)Li、C、P三种元素中,电负性最小的是(填元素符号)。

(2)基态磷原子的电子排布式为。

(3)图2中,黑磷区P原子的杂化方式为,石墨区C原子的杂化方式为。

(4)氢化物PH3、CH4、NH3的沸点最高的是,原因是。

(5)根据图1和图2的信息,下列说法正确的有(填字母)。

A.黑磷区P—P键的键能不完全相同B.黑磷与石墨都属于混合晶体C.由石墨与黑磷制备该复合材料的过程,发生了化学反应D.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属于范德华力(6)贵金属磷化物Rh2P(相对分子质量为237)可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图3所示。已知晶胞参数为anm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为,晶体的密度为g·cm3

(设NA为阿伏加德罗常数的值,列出计算式)。(1)非金属性越强,电负性越大,三种元素中Li的非金属性最弱,所以电负性最小。(2)P为15号元素,核外电子排布式为[Ne]3s23p3或1s22s22p63s23p3。(3)晶体中六元环不是平面结构,P原子形成3个P—P键,有1对孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化;石墨中C原子的杂化方式为sp2杂化。(4)NH3分子间存在氢键,沸点最高。(5)黑磷区中P—P键的键长不完全相等,所以键能不完全相同,故A正确;黑磷与石墨,每一层原子之间由共价键组成六元环结构,层与层之间靠范德华力维系,所以为混合晶体,故B正确;由石墨与黑磷制备该复合材料的过程中,P—P键和C—C键断裂,形成P—C键,发生了化学反应,故C正确;复合材料单层中,P原子与C原子之