高考化学一轮基础训练：物质结构与性质

物质结构与性质【原卷】

大题训练(共10题)

1.现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表

的前四周期。已知B元素L层电子数为K层上的2倍，D的原子核外存8种运动

状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差

3,且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题：

(1)写出D原子基态的价层电子排布图：。

(2)下列说法错误的是(填序号)。

A.二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点：SiO2>CO2

B.电负性：C<N<CKF

C.$与CO互为等电子体，结构相似，化学性质相似

D.稳定性：H2O>H2S,是因为水分子间存在氢键的缘故

(3)F离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。向元素F

的硫酸盐溶液中通入过量的气体X(X由C、A两种元素形成的含有10个电子的微

粒)可生成［F(X)J+，该离子的结构式为(用相关元素符号表示)。

(4)某化合物与F(1)(1表示元素F的化合价为+1价)结合形成如图所示的离子,

该离子中碳原子的杂化方式是o

1

NH

(5)已知(BC),是直线型分子，并有对称性，且分子中每个原子最外层都达到8电

子稳定结构，贝!J(BC)2中。键和n键的个数比为—0

(6)C元素最高价含氧酸与硫酸酸性强度相近，原因是o

(7)B单质的一种同素异形体的晶胞如图所示：

则一个晶胞中所含B原子个数为;其中原子坐标参数为:a(0,0,0),,

则C点原子的坐标参数为。(坐标系如图)

(8)D与F形成离子个数比为1:1的化合物晶胞与NaCl类似，D离子的配位数是

;设该晶胞的棱长为apm,则该晶体的密度为gem，(用相关

2

字母表示，已知阿伏加德罗常数为NA)

2.A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有

两种常见化合物DA?和DA3；工业上电解熔融CA制取单质C；B、E除最外层均只

有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区。回答下列问题：

(1)B、C中第一电离能较大的是基态D原子价电子的轨道表达式为

DA2分子的VSEPR模型是—o

(2)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2c16,其球棍模型如图1所

示。已知C2c卜在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)」。

图I

①C2c16属于—晶体(填晶体类型)，其中C原子的杂化轨道类型为—杂化。

②[C(OH)J中存在的化学键有

③C2c16与过量的NaOH溶液反应的化学方程式为—o

(3)B、C的氟化物晶格能分别是29574・010广、5492kJ-mor1,二者相差很大的

原因是一。

(4)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。

3

①在该晶胞中，E的配位数为—。

②已知该晶胞的密度为Pg/cnf,则其中两个D原子之间的距离为_pm(列出计

算式即可)。

3.X、Y、Z、W为元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L层电子数是K

层电子数的两倍，Y的内层电子数是最外层电子数的9倍。Z在元素周期表的各

元素中电负性最大。W原子的第三电子层处于全充满状态且第四电子层只有2个

电子。请回答下列问题：

(DW元素属于_______区元素。其基态原子的电子排布式为

(2)vr能与氨气分子形成配离子［WINK，］。其中配体分子的空间构为,

写出该配离子的结构简式(标明配位键)

(3)X能与氢、氮、氧三种元素构成化合物XO(NH2)2,其中X原子的杂化方式为

Imol该分子中。键的数目为

(4)X的某种晶体为层状结构可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间形成

间隙化合物，其常见结构的平面投影如图所示，则其化学式可表示为

4

(5)元素Y与元素Z形成的晶体结构如图所示。设晶胞中最近的Y的离子与Z的

距离为apm。该化合物的摩尔质量为bg/mol,则该晶胞密度的计算式为

_________g/cm3

4.离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂，其中的EMIM*由H、C、

N三种元素组成，结构如图甲所示。回答下列问题：

(1)碳原子价层电子的轨道表达式为，基态碳原子中，核外电子占据的最

高能级的电子云轮廓图为形。

5

(2)根据价层电子对互斥理论，NH3>N03\NO2一中，中心原子价层电子对数不同

于其他两种粒子的是oNB比PA的沸点高，原因是o氮元素的第一电

离能比同周期相邻元素都大的原因是o

(3)EMIT中，碳原子的杂化轨道类型为o

(4)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

图所示。立方氮化硼属于晶体，其中硼原子的配位数为o已知：立

方氮化硼密度为dg/cm。B原子半径为xpm,N原子半径为ypm,阿伏伽德罗常数

的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为(列出化简后的计算式)。

5.英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫。共同工作多

年的二人因“突破性地”用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。

制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如

下：

(1)下列有关石墨烯的说法正确的是

6

A.12g石墨烯含化学键数为NA

B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

D.石墨烯中每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有6个C原子

(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钻等

金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙焕、苯、乙醇或配菁等中的一种或任意组合。

①基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是;第四周期元素中，

最外层电子数与铜原子相同的元素还有o

②下列分子属于非极性分子的是。

a.甲烷b.二氯甲烷c.苯d.乙醇

③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因

_______________________________________________________________________________O

④歆菁与酸菁铜染料分子结构(如图),献菁分子中碳原子采用的杂化方式是—

7

⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图)，它的化学式可表示为;在

Au周围最近并距离相等的Cu有个,若2个Cu原子核的最小距离为dpm,

该晶体的密度可以表示为g/cm)(阿伏伽德罗常数用NA表示).

6.铜、镁、金等的相关物质在生产生活中具有重要的作用。回答下列问题：

(D铜元素在周期表中的位置是，基态铜原子中，核外电子占据最高

能层的符号是，占据该最高能层的电子数为o

(2)在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9AL、Cu5Zn8

等。某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互

化物属于(填“晶体”或“非晶体”)

(3)铜能与类卤素［(SCN)］反应生成CU(SCN)2,lmol(SCN)2分子中含有。键的数

目为o(SCN)2对应的酸有硫氨酸(H-S-C三N)、异硫氨酸(H-N=C=S)

两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是

(4)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图1所示，其晶胞边长为anm,该金

属互化物的密度为(用含a、NA的代数式表示)g-cmT

8

■t

(6)某金属晶体中原子的堆积方式为六方最密堆积如图2所示，晶胞可用图3表

示。已知该金属的原子半径为acm,该金属晶胞的高为bcm：若以晶胞中A点原

子为原点建立空间直角坐标系。-xyz,则A点原子的坐标为(0,0,0),C点原子

的坐标为(2a,0,0),D点原子的坐标为(0,0,b),则B点原子的坐标为

7.大型客机燃油用四乙基铅［Pb(CH2cHJJ)做抗震添加剂，但皮肤长期接触四乙

基铅对身体健康有害，可用硫基乙胺(HSCH2cH螃2)和KMiA清除四乙基铅。

(1)碳原子核外电子的空间运动状态有种，基态镒原子的外围电子排布式

为该原子能量最高的电子的电子云轮廓图形状为o

(2)N、C和Mn电负性由大到小的顺序为o

(3)HSCH2cH2NH2中C的杂化方式为,其中NHz一空间构型为；N和P的价

电子相同，但磷酸的组成为H3PO,，而硝酸的组成不是H3NO4,其原因是o

(4)Pb(CH2cH，是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，其晶体类型属于

晶体。已知Pb(CH2cH3)4晶体的堆积方式如下。

9

z

Pb(CH2cHJ」在xy平面上的二维堆积中的配位数是—,A分子的坐标参数为

设阿伏加德罗常数为NA/IDOI,Pb(CH2cH3)1的摩尔质量为乂8/11101,则Pb(CH2cH3)j

晶体的密度是g/cn?(列出计算式即可)。

8.铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe*的电子排布式为。

(2)实验室用KSCN溶液、苯酚(C-OH)检验Fe：N、0、S的第一电离能由大到

小的顺序为(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为o

(3)FeCL的熔点为306℃,沸点为315℃。FeCL的晶体类型是。FeS04

常作补铁剂，S0广的立体构型是。

(4)埃基铁［Fe(CO)J可用作催化剂、汽油抗暴剂等。1molFe(C0”分子中含

mol。键，与CO互为等电子体的离子是(填化学式,写一种)。

(5)氮化铁晶体的晶体结构示意图如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比

为。

10

图2

(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为Pg-cml

M代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与Fe?+紧邻且等距离的Fe?+数目为

Fe"与-的最短核间距为pmo

9.碳是地球上组成生命的最基本的元素之一。按要求回答:

(1)碳原子核外有种不同空间运动状态的电子，第一电离能介于B和

C之间的元素的名称为

(2)碳元素能形成多种无机物。

①C(V的立体构型是

②MgCOs分解温度比CaC03低的原因是

③石墨与钾可形成石墨夹层离子晶体C8K(如图)，其结构为每隔一层碳原子插入

一层钾原子，与钾原子层相邻的上下两层碳原子排列方式相同，则与钾最近等距

的配位碳原子有.个。

11

(3)碳也可形成多种有机化合物，下图所示是一种噂吟和一种毗咤的结构，两

种分子中所有原子都在一个平面上。

嚓吟毗吃

①1mol口比咤分子中含有。键数目是o

②喋吟结构中N原子的杂化方式为o

③嗯吟中轨道之间的夹角N1比N2大，解释原因

(4)将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单

元取代可形成碳的一种新型三维立方晶体结构一一T-碳。已知T-碳密度为P

g/cm,阿伏加德罗常数为NA,则T-碳的晶胞参数a=pm(写出表达式即

可)。

(图中的。表示碳形成的正四面体结构)

10.碳、氮、铜形成的单质及它们形成的化合物有重要研究和应用价值，回答下

列问题：

12

(1)邻氨基口比咤的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导效应，其结简式如图

所示。

①基态Cu原子的价电子排布式为,在元素周期表中铜位于

_________区(填“s”“p”“d”或“ds”)0

②C、N、0三种元素的第一电离能由大到小的顺序为o

③邻氨基瞰咤的铜配合物中，Cu"的配位数是,N原子的杂化类型为

_________________________O

(2)C6。是富勒烯族分子中稳定性最高的一种，％是未来的火箭燃料，二者结构相

似。

①有关C6。和％的说法中正确的是。

A.C6。和%均属于分子晶体B.g的稳定性强于N2

C.C60中碳原子是sp3杂化D.Ceo易溶于CS2、苯

②近年来，科学家合成了一种具有“二重结构”的球形分子，它是把足球形分子

C6。容纳在足球形分子Si6。中，则该分子中含有的化学键类型为(填

“极性键”“非极性键”)o

13

(3)原子坐标参数和晶胞参数是晶胞的两个基本参数。

①图中原子坐标参数分别为：A(0,0,0),B(l/2,1/2,0),C(l/2,0,1/2),

则D的原子坐标参数为o

②图为铜的晶胞，铜原子半径为Rnm,凡是阿伏加德罗常数的值，则铜晶体的密

度为g•cuT"用含R、NA的式子表示)

14

物质结构与性质

大题训练(共10题)

1.现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素，它们位于元素周期表

的前四周期。已知B元素L层电子数为K层上的2倍，D的原子核外存8种运动

状态不同的电子；E元素与F元素处于同一周期相邻的族，它们的原子序数相差

3,且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题：

(1)写出D原子基态的价层电子排布图：。

(2)下列说法错误的是(填序号)。

A.二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大，所以沸点：SiO2>CO2

B.电负性：C<N<CKF

C.$与CO互为等电子体，结构相似，化学性质相似

D.稳定性：H2O>H2S,是因为水分子间存在氢键的缘故

(3)F离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。向元素F

的硫酸盐溶液中通入过量的气体X(X由C、A两种元素形成的含有10个电子的微

粒)可生成［F(X)J+，该离子的结构式为(用相关元素符号表示)。

(4)某化合物与F(1)(1表示元素F的化合价为+1价)结合形成如图所示的离子,

该离子中碳原子的杂化方式是o

15

NH

(5)已知(BC),是直线型分子，并有对称性，且分子中每个原子最外层都达到8电

子稳定结构，贝!J(BC)2中。键和n键的个数比为—0

(6)C元素最高价含氧酸与硫酸酸性强度相近，原因是o

(7)B单质的一种同素异形体的晶胞如图所示：

则一个晶胞中所含B原子个数为;其中原子坐标参数为:a(0,0,0),,

则C点原子的坐标参数为。(坐标系如图)

(8)D与F形成离子个数比为1:1的化合物晶胞与NaCl类似，D离子的配位数是

;设该晶胞的棱长为apm,则该晶体的密度为gem，(用相关

16

字母表示，已知阿伏加德罗常数为NA)

NH3

2s2P「iI2*

【答案】(1)向|小；”|(2)ACD(3)H3N-Cu-NH3(4)sp?和sp3

Lf-

NH3

(5)3:4(6)二者的非金属性相近(或者从非羟基氧数目的角度来作答，只要

11Q70x1030

合理即可)⑺8(1，Y)(8)6二；十g/cm3

【解析】B元素的L层电子是K层上的2倍，K层只能填2个电子，则L层填4

个电子，B元素是碳，D的原子核外存在8种运动状态不同的电子，则D只能是

氧，C为二者中间的氮，E和F为什么相邻的族序数却差3呢？很简单，因为第

VIII族有三种元素，所以要在第VHI族及其附近来考虑，结合E的4个未成对

电子可知E为铁，F为铜，再来分析选项即可。

(1)根据分析D为氧，其基态的价层电子排布图为回l；

|山；1t

(2)A.二氧化硅是原子晶体，二氧化碳是分子晶体，不能简单地根据相对

分子质量的大小来判断熔沸点大小，A项错误；B.同周期元素从左到右电负性

增强，B项正确；

C.二者确实互为等电子体，但是只是结构相似，化学性质是有很大差异的，C

项错误；

D.氢键是分子间作用力，一般只影响物质的熔沸点、溶解度，对稳定性无贡献，

D项错误；答案选ACD；

17

(3)既然X是一种含氮的气体，又是10个电子的微粒，那么只能是氨气了，因

NH3

-|-12+

此画出结构简式H3N-Cu-NH3即可；

,t-

NH3

(4)图中可以看出，杂环上的碳原子形成了3个◎键，没有孤对电子，因此是sp2

杂化，其它碳原子形成了4个共价键，因此为sp3杂化；

(5)根据描述，结合碳要形成4个共价键、氮要形成3个共价键的前提，不难

得出氟分子的结构为N=C——C=N,因此◎键和兀键的比例为3:4；

(6)元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，而氮的

非金属性与硫相近，且二者含有的非羟基氧的数目相同，因此酸性相近；

(7)顶点的原子按(算，面心的原子按:算，剩下的按1个算，因此一个晶胞内

o2

一共有8x!+6x1+4=8个原子；按照坐标轴来看，C原子位于晶胞右表面的面心位

o2

置，因此坐标为

(8)氯化钠中的配位数为6,既然cu。的结构与氯化钠类似，其配位数也为6,

我们知道1个氯化钠晶胞中有4个Na+和C1,因此1个氧化铜中应该也有4个Cu"

和炉，根据P=9,代入数据可得4X：4；6)X10，。,化简后得到用^g/cm\

2.A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有

两种常见化合物DA?和DA3；工业上电解熔融CA制取单质C；B、E除最外层均只

有2个电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区。回答下列问题：

(1)B、C中第一电离能较大的是—，基态D原子价电子的轨道表达式为—，

18

DA2分子的VSEPR模型是—o

(2)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2ck,其球棍模型如图1所

示。已知C2c卜在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(0H)」。

ffll

①C2c16属于—晶体(填晶体类型)，其中C原子的杂化轨道类型为—杂化。

②[c(OH)J中存在的化学键有

③C2cL与过量的NaOH溶液反应的化学方程式为—o

(3)B、C的氟化物晶格能分别是2957kJ・molT、5492kJ・mol\二者相差很大的

原因是O

(4)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图2所示。

①在该晶胞中，E的配位数为—o

②已知该晶胞的密度为Pg/cm3,则其中两个D原子之间的距离为—pm(列出计

19

算式即可)。

【答案】⑴镁(或Mg)扁印行]平面三角形⑵分子sp3极

性共价键、配位键(或共价键、配位键)

3

Al2C16+2Na0H+6H2()=2Na[Al(OH)4]+6HCl(3)A1UMgz+电荷高、半径小,AIF3的晶

叵3,4x97

格能比MgF2大得多4X1O10

【解析】由A、D同主族且有两种常见化合物DA?和DA3,可推出A为。，D为S；

由工业上电解熔融c2A3制取单质C,可推出C为Al；B、E除最外层均只有2个

电子外，其余各层全充满，E位于元素周期表的ds区，且A、B、C、D、E五种

元素原子序数依次增大，可推出B为Mg,E为Zn。

(1)根据上述分析,B为Mg元素,C为A1元素,镁的最外层s轨道上有2个电子，

处于全充满状态，比相邻元素的第一电离能大，则Mg、Al中第一电离能较大的

是Mg；D为S元素，基态原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P二则基态D原子价

电子的轨道表达式为f时?了；

DAz为SO”根据价层电子对互斥理论可知，S02中硫原子含有的孤电子对数是

(6-2x2)+2=l,成键电子对数为2,采用sp2杂化，贝Ijso?分子的VSEPR模型是平

面三角形；

⑵①G”是ALCk,根据题意，C2ck在加热时易升华，说明该分子的熔沸点较

低，则AL5属于分子晶体；根据图给球棍模型可知，A1原子形成4个共价单键，

则A1原子的杂化轨道类型为sp，杂化；

®[A1(OH)4]-中A1最外层有3个电子，与0原子形成三个极性共价键，A1原子还

20

有一个空轨道，与氧原子的孤对电子形成配位键，所以[A1(OH)J中存在的化学键

有极性共价键和配位键；

③c2ck与过量的NaOH溶液反应生成偏铝酸钠，化学方程式为

A12C16+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+6HC1；

(3)B、C的氟化物分别为MgF?、A1F3,因为Al"比Mg?+电荷高、半径小，所以A1F3

的晶格能比MgF?大得多。

(4)①根据如图所示晶胞，E原子位于顶点和面心，面心上的E原子，与它等距

离最近的D原子有4个，则在该晶胞中，E的配位数为4。

②根据如图所示晶胞，晶胞中有E原子8X：+6X：=4,D原子位于四分之一晶胞

oZ

中的4个小正方体的体心上，一共有4个，设该晶胞的边长为xcm,已知该晶胞

的密度为则晶胞的边长其观察晶胞图可知：4个Zn原子

分布于8个:晶胞的中心，并且这4个Zn原子呈正四面体结构，所以2个Zn

O

原子的距离为面对角线的一半，即为争产7

------------X10"'pm。

PNA

3.X、Y、Z、W为元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L层电子数是K

层电子数的两倍，Y的内层电子数是最外层电子数的9倍。Z在元素周期表的各

元素中电负性最大。W原子的第三电子层处于全充满状态且第四电子层只有2个

电子。请回答下列问题：

(DW元素属于______区元素。其基态原子的电子排布式为

21

(2)W"能与氨气分子形成配离子［W(NH3)1:其中配体分子的空间构为，

写出该配离子的结构简式(标明配位键)

(3)X能与氢、氮、氧三种元素构成化合物XO(NH2)2,其中X原子的杂化方式为

lmol该分子中。键的数目为

(4)X的某种晶体为层状结构可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间形成

间隙化合物，其常见结构的平面投影如图所示，则其化学式可表示为

O——K原子

(5)元素Y与元素Z形成的晶体结构如图所示。设晶胞中最近的Y的离子与Z的

距离为apmo该化合物的摩尔质量为bg/mol,则该晶胞密度的计算式为

_________g/cm3

【答案】(l)dsIs22s22P63s23P43dzs2(2)三角锥形>•((3)

IIXXH

22

sp27X6.02X1()23个⑷迎8(5)

16NAa

【解析】X、Y、Z、M为元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L层电子数是

K层电子数的两倍，则X有2个电子层，最外层电子数为4,故X为C元素；Y

的内层电子数是最外层电子数的9倍，Y只能处于第四周期，最外层电子数只能

为2,内层电子总数为18,核外电子总数为20,故Y为Ca元素；Z在元素周期

表的各元素中电负性最大，则Z为F元素，W元素的第三电子层处于全充满状态

且第四电子层只有2个电子，则W的质子数为2+8+18+2=30,即W为Zn。

⑴W为Zn,属ds区元素，其基态原子的电子排布式为Is22s22P63s23P43dzs2,

故答案为：ds；Is22s22P63s23P43dzs2；

(2)W为Zn,与氨气分子形成配离子为：［Zn(NH3)/。其中配体为氨气分子，

NB分子中N原子成3个N4I单键、含有1对孤对电子，杂化轨道数为4,采取

sp，杂化，故加3分子为三角锥形，［Zn(NH3)］+中Zr?+有空轨道，N有孤对电子，

j11.、xtllfllAXIL

则配离子的结构简式为>­(，故答案为：三角锥形，><；

IINXH-JLIIVXH*.

(3)X为C元素，则C0(NH，分子的结构简式为一?所以该分子中

H?N-C—NH2

碳原子的杂化方式为sp?杂化，每个分子中含有7个。键，所以Imol尿素中含有

7moi。键；故答案为：sp2；7X6.02X1023个;

(4)可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是

4,占有的钾原子数为l/6X3=l/2,故碳原子数和钾原子数之比是4:1/2=8:1,X

的某种晶则其化学式时表示为KC8；故答案为：KC8；

23

(5)设边长为xpm,上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中间4个蓝色球

构成的2个平面、4个面心球构成面,这5个面之间的距离相等为l/4xpm,同理，

左右方向形成的面间的距离相等为l/4xpm,故a球到晶胞右侧面的距离为l/4xpm,

从a球向晶胞下底面作垂线，垂足为o,再作。c垂直棱,

即oc为l/4xpm,be长为l/4xpm,ao长为l/4xpm,ab两球的距离

4Q

〃加=4,所以*=8^111,元素Ca与元素F形成晶体，晶胞

中蓝色球数目=8X1/8+6X1/2=4、蓝色球为8个，故化学式为CaF2,该化合物的

b

摩尔质量为bg/moL晶胞质量=4X^-g,晶胞边长为xpm,则晶胞体积=(xXl(T

ZA

10cm)3=x3X10Toem3=如衿、10-3。加，则晶胞密度为:

—77s-=3M；xl()30g/cm3,故答案为：3b81030

64a'63。163取口未内.163

X1v

9

4.离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂，其中的EMIM*由H、C、

N三种元素组成，结构如图甲所示。回答下列问题：

24

(1)碳原子价层电子的轨道表达式为，基态碳原子中，核外电子占据的最

高能级的电子云轮廓图为形。

(2)根据价层电子对互斥理论，NH3>NO八NO?一中，中心原子价层电子对数不同

于其他两种粒子的是oNH3比PH3的沸点高，原因是o氮元素的第一电

离能比同周期相邻元素都大的原因是o

(3)EMIT中，碳原子的杂化轨道类型为o

(4)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

图所示。立方氮化硼属于晶体，其中硼原子的配位数为o已知：立

方氮化硼密度为dg/cm。B原子半径为xpm,N原子半径为ypm,阿伏伽德罗常数

的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为(列出化简后的计算式)。

,7s。0

【答案】(1)曲||哑铃(2)NH3NIL分子间能形成氢键，而

PH3不能同周期第VA族的价电子排布式为ns2np3,np轨道上的电子为半充

满，比较稳定⑶sp\sp3(4)原子4坦正詈需叱'I。。％

/DX1U

【解析】(1)碳的原子原子序数是6,价电子数是4,价电子排布式为2s22P2,

2sD

故碳原子价层电子的轨道表达式为曲11II;基态碳原子占据的最高能

级为2p,p能级的电子云轮廓图为哑铃形；

25

(2)NH3中N原子价层电子对数为：3+(5-3)/2=4,N0)中N原子价层电子对数为：

3+(5+l-2X3)/2=3,NO/中N原子价层电子对数为：2+(5+1-2X2)=3,所以中心

原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是NB;NB分子间能形成氢键，而PL

不能，故比PA的沸点高；同周期第VA族的价电子排布式为ns2np3,np轨

道上的电子为半充满，体系比较稳定；

(3)根据EMIM*结构图甲，EMIM*离子中C原子的价层电子对数为3和4,故EMHT

中，碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3；

(4)立方氮化硼硬度仅次于金刚石，晶体类型与金刚石相似，故立方氮化硼晶

体类型是原子晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，晶胞中每个B原子连接

4个N原子，即硼原子的配位数为4；晶胞中N原子数是4,B原子数是4,令4

个N原子和4个B原子的体积为V1，晶胞的体积为V2,%=

产(“X吧)：,+.4"(二1吐》4=殍。3+丁3“10一3。。加，dXV2XNA=4X(11+14),V2=

333

粤(丁+网乂巾加

五F加，故该晶胞中原子的空间利用率为：7X1OO%=―100--------xl00%=

3A“2——cm?

dNA

W+y3WxlO-Qxioo%

75xlO30

5.英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫。共同工作多

年的二人因“突破性地”用撕裂的方法从石墨中成功获得超薄材料石墨烯而获奖。

制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如

下：

26

(1)下列有关石墨烯的说法正确的是

A.12g石墨烯含化学键数为NA

B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面

C.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力

D.石墨烯中每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有6个C原子

(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钻等

金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙焕、苯、乙醇或酰菁等中的一种或任意组合。

①基态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是;第四周期元素中，

最外层电子数与铜原子相同的元素还有。

②下列分子属于非极性分子的是o

a.甲烷b.二氯甲烷c.苯d.乙醇

③乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷,请解释原因

④献菁与献菁铜染料分子结构(如图),献菁分子中碳原子采用的杂化方式是

27

⑤金与铜可形成的金属互化物合金（如图），它的化学式可表示为;在

Au周围最近并距离相等的Cu有个,若2个Cu原子核的最小距离为dpm,

该晶体的密度可以表示为g/cm3o（阿伏伽德罗常数用NA表示）.

QA.U

*Cu

【答案】（1）BC（2）①3dK、Cr②a、c③乙醇分子间可形成氢键而

l

丁烷分子间不能形成氢键④sp?⑤CusAu或AUCU312389y

【解析】（1）A.石墨烯中一个碳原子具有1.5个。键，所以12g石墨烯含。键

数为1.5NA,选项A错误；B.碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致

石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，选项B正确；C.石墨结构中，石墨

层与层之间存在分子间作用力，所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间

的分子间作用力，选项C正确；D、石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原

子连接3个C-C化学健，则每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原

子数为6X^=2,选项D错误；答案选BC；

28

(2)①铜是29号元素，其基态原子的电子排布式为：Is22s22P63s23P63dzs)基

态铜原子能量最高的电子占据的能级符号是3d；第四周期元素中,最外层电子数

与铜原子相同的元素还有K、Cr;

②a.甲烷为正四面体结构，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子,

选项a正确；b.二氯甲烷为四面体分子，结构不对称，正负电荷的中心不重合,

属于极性分子，选项b错误；c.苯为平面正六边形，结构对称，正负电荷的中心

重合，属于非极性分子，选项c正确；d.乙醇结构不对称，正负电荷的中心不重

合，属于极性分子，选项d错误；

答案选ac；

③乙醇分子间存在氢键，使得其熔、沸点升高,而丁烷分子间不存在氢键；

④献菁分子中碳原子形成3个。键和1个兀键，所以采取sp2杂化；酬菁铜分子

中能提供孤电子对的氮原子才是配位原子，所以酣菁铜分子中心原子的配位数为

2；

⑤该晶胞中含铜原子个数为6X1=3,含有金原子数为8x1=l,所以其化学式为

CiMu或AuCih,根据图示，铜原子周围最近并距离相等的金原子有4个。根据化

学式，在Au周围最近并距离相等的Cu有12个；若2个铜原子核的最小距离为

389,

dpm,则晶胞的棱长为五dpm=V2dx10H0cm,该晶体的密度=----"------=

389x72xlO30

6.铜、镁、金等的相关物质在生产生活中具有重要的作用。回答下列问题：

29

(1)铜元素在周期表中的位置是，基态铜原子中，核外电子占据最高

能层的符号是，占据该最高能层的电子数为O

(2)在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如Cu9AL、Cu5Zn8

等。某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互

化物属于(填“晶体”或“非晶体”)

(3)铜能与类卤素［(SCN)21反应生成CU(SCN)2,lmol(SCN)2分子中含有。键的数

目为-(SCN)2对应的酸有硫氟酸(H-S-C三N)、异硫氨酸(H-N=C=S)

两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是

(4)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图1所示，其晶胞边长为anm,该金

属互化物的密度为(用含a、NA的代数式表示)g-cinr

(6)某金属晶体中原子的堆积方式为六方最密堆积如图2所示，晶胞可用图3表

示。已知该金属的原子半径为acm,该金属晶胞的高为bcm：若以晶胞中A点原

子为原点建立空间直角坐标系。-xyz,则A点原子的坐标为(0,0,0),C点原子

的坐标为(2a,0,0),D点原子的坐标为(0,0,b),则B点原子的坐标为

30

【答案】(1)第四周期第IB族N1(2)晶体(3)5NA异硫

233

氟酸分子间可形成氢键,而硫禽＜酸分子间不能形成氢键(4)3.89X10/(aNA)

(a,华，”

【解析】(1)铜元素位于周期表中第四周期IB族；铜元素核外电子占据最高能

层的符号是N；铜元素价电子排布式为3dZs1则铜元素中占据该最高能层的电

子数为1;

(2)该金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，这是晶

体的特点，即该金属互化物属于晶体；

(3)(SCN)2的结构式为N三C—S—S—C三N,成键原子之间只能形成1个。键，

因此Imol(SCN)2中含有。键的个数为5NA；根据形成分子间氢键的条件，异硫鼠

酸能形成分子间氢键，硫氨酸不能形成分子间氢键，因此异硫氨酸的沸点高于硫

粗酸;

(4)根据图1,Au位于顶点，个数为8义1/8=1,Cu为面心，个数为6Xl/2=3,

该晶胞的化学式为ClMu,晶胞的质量为小(64x3+197)g,晶胞的体积为4X10-

2132333

cm,则晶胞的密度为3.89X10/(aNA)g/cm；

(6)根据图2和图3,B处于正四面体顶角原子处，根据立体几何知识，不难求

出B原子的原子坐标为(a,孕)o

7.大型客机燃油用四乙基铅［Pb(CH2cH3D做抗震添加剂，但皮肤长期接触四乙

基铅对身体健康有害，可用硫基乙胺(HSCH2cH朋2)和KMnO4清除四乙基铅。

31

(1)碳原子核外电子的空间运动状态有种，基态镒原子的外围电子排布式

为—，该原子能量最高的电子的电子云轮廓图形状为O

(2)N、C和Mn电负性由大到小的顺序为o

(3)HSCH2cH2NH2中C的杂化方式为,其中阳2-空间构型为;N和P的价

电子相同，但磷酸的组成为H3P而硝酸的组成不是ANO”其原因是o

(4)Pb(CH2cH，是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，其晶体类型属于

晶体。已知Pb(CH2cH3浦晶体的堆积方式如下。

Pb(CH2cH3)」在xy平面上的二维堆积中的配位数是—,A分子的坐标参数为

设阿伏加德罗常数为N/mol,Pb(CH2cH3)1的摩尔质量为Mg/moL则Pb(CH2cH3)J

晶体的密度是g/cn?(列出计算式即可)。

【答案】(1)63d54s2球形(2)N>C>Mn(3)s/V型N原子半

径较小，不能容纳较多的原子轨道，故不能形成H3NO4(4)分子6I，；，

4Mxi()21

2

abNA^

【解析】(1)碳原子核外电子排布为Is22s22P2,核外电子的空间运动状态有6种，

原子序数为27的镒元素基态原子的外围电子排布式为3d54s2,据此可以得出镒

32

元素在周期表中的位置是第四周期第VIIB族，能量最高的电子是4s2电子，值

得注意的是，教材上提供的构造原理是原子填充顺序规则，并不代表电子的能量

高低，在金属元素的原子中，最易失去的电子才是该原子能量最高的电子，4s

电子的电子云轮廓图为球形，故答案为：6；3d54s2；球形；

(2)电负性是金属性与非金属性定量描述的一个物理量，元素的非金属性越强，

往往其电负性越大，根据元素周期表中元素非金属性(或电负性)的递变规律,

同周期从左到右元素电负性增大，可以得到电负性大小为N大于C,而Mn为金

属元素，其电负性小于非金属性，N、C和Mn三种元素的电负性由大到小的顺序

为：N、C、Mn,故答案为：N、C、Mn；

(3)HSCH2cH朋2分子中，C形成4个共价键，它们价层电子对数为4对，其杂化

方式为sp:在-ML中N有两个单键，一对孤对电子和一个单电子，因为单电子

也需要占用一个轨道，所以N的价层电子对数依然可以视为4对，其杂化方式也

为sp)考虑配位原子只有两个H,所以其空间构型为平面三角形，N和P为同族

元素，其价层电子数相同，通常情况下其成键方式相同，但是由于N原子半径小

于P,N原子周围空间无法容纳4个氧原子成键，所以在其最高价含氧酸中，前

者为一元酸后者为三元酸，或说LN。,分子会因为N原子半径小，无法容纳4个

氧原子成键，要脱去一个水分子，以HN03形式存在，故答案为：sp3；平面三角

形；N和P为同族元素，其价层电子数相同，通常情况下其成键方式相同，但是

由于N原子半径小于P,N原子周围空间无法容纳4个氧原子成键，所以在其最

高价含氧酸中，前者为一元酸后者为三元酸，或说H3NO4分子会因为N原子半径

小，无法容纳4个氧原子成键，要脱去一个水分子，以HN03形式存在；

33

(4)题目信息，Pb(CH2cH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，可知

其晶体类型为分子晶体,这一点也可以从Pb(CH2cH3)4晶体的堆积方式得到结论,

Pb(CH2cH3)4晶体堆积方式为六方密堆积，所以在xy平面上的二维堆积中也采

取二维最密堆积即配位数为6,A分子的坐标参数为(|，；］)由堆积图可知每

2M

个晶胞中包含2个Pb(CH2cH3)4分子，所以每一个晶胞的质量为▽g,再结合

A

晶胞参数,可以得到晶胞的体积为舞cd,则出2cHJ,晶体的密度是

4Mxi

4Mxi0"_3六研-2tL..―门

而不方g-cm,故答案为：分子；6；2

abNAV3

8.铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。

(1)基态Fe”的电子排布式为o

⑵实验室用KSCN溶液、苯酚(。-。。检验Fe：N、0、S的第一电离能由大到

小的顺序为(用元素符号表示)，苯酚中碳原子的杂化轨道类型为。

(3)FeCL的熔点为306℃,沸点为315℃。FeCL的晶体类型是。FeS04

常作补铁剂，S(V的立体构型是o

(4)埃基铁［Fe(CO)J可用作催化剂、汽油抗暴剂等。1molFe(CO”分子中含

mol。键，与CO互为等电子体的离子是(填化学式,写一种)。

(5)氮化铁晶体的晶体结构示意图如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比

为O

34

图2

(6)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为Pg-cml

M代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与Fe?+紧邻且等距离的Fe?+数目为

Fe"与-的最短核间距为pmo

【答案】(1)Is22s22P63s23P63d$或[Ar]3d$(2)N>O>Ssp2(3)分子

晶体正四面体形(4)10CN一或Cz"(5)3:1(6)12x

IO10

【解析】(1)铁原子失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子后形成

Fe3+,因此基态Fe，+的电