loading专题强化练习(十六) 物质结构与性质 [授课提示：对应学生用书第135页] 1．早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题： (1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。 (2)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe的电子排布式为________。可用硫氰化钾检验Fe，形成的配合物的颜色为________。 (3)新制的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol乙醛分子中含有的σ键数目为________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是________。Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。 (4)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________。列式表示Al单质的密度＝________g·cm。(不必计算出结果) 解析：(1)区分晶体、准晶体、非晶体的科学方法是X-射线衍射法。(2)基态Fe原子核外电子排布为1s2s2p3s3p3d4s，所以有4个未成对电子，失掉2个4s、1个3d电子形成Fe，其电子排布为1s2s2p3s3p3d；形成的硫氰合铁配离子为血红色。(3)乙醛分子中甲基碳原子采取sp杂化；醛基碳原子采取sp杂化；CH3CHO分子中的1个碳碳键、4个碳氢键都是σ键，碳氧双键中有1个σ键，所以1 mol乙醛分子中共有6 molσ键；由于乙酸分子羟基极性更强，形成分子间氢键，导致沸点升高；根据分摊原则，Cu2O晶胞中有8个氧原子，则应该有16个Cu原子。(4)面心立方最密堆积的配位数为12；面心立方最密堆积的晶胞内有4个Al原子，其质量＝4×4×27－74.05×10g·cm。 －3323＋2262652262662－33＋3＋27NAg，体积＝(4.05×10)cm，所以其密度＝－7333NA答案：(1)X-射线衍射法 (2)4 1s2s2p3s3p3d 血红色 (3)sp、sp 6NA 乙酸存在分子间氢键 16 (4)12 4×27－74.05×10332226265NA 2．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。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(NH3)6]SO4蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。 ②在[Ni(NH3)6]中Ni与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。 ③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，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：ICu＝1 958 kJ·mol、INi＝1 753 kJ·mol，ICu>INi的原因是____________________________。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 －1－12＋2＋ ①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 ②若合金的密度为d g·cm，晶胞参数a＝________nm。 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1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s。3d能级上有2个未成对电子。(2)①SO4中S无孤电子对，立体构型为正四面体。②[Ni(NH3)6]为配离子，Ni与NH3之间为配位键。配体NH3中提供孤电子对的为N。③NH3分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3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3＋1＝4，杂化类型为sp。(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[Ar]3d、[Ar]3d4s，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)①Cu原子位于面心，11个数为6×＝3，Ni原子位于顶点，个数为8×＝1，铜原子与镍原子的数量比为3∶1。②28364×3＋59－3－73以该晶胞为研究对象，则g＝d g·cm×(a×10cm)，解得a＝251236.02×10×d108132＋2＋822－2262682－3NA×10。 答案：(1)1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s 2 (2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp (3)金属 铜失去的是全充满的3d电子，镍失去的是4s电子 (4)①3∶1 ②?251??1×107 23??6.02×10×d?3101322626828273．砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题： (1)写出基态As原子的核外电子排布式________。 (2)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。 (4)GaF3的熔点高于1 000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是____________________。 (5)GaAs的熔点为1 238℃，密度为ρ g·cm，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol和MAsg·mol－1－1－3，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。 解析：本题考查物质结构与性质知识，意在考查考生对相关原理的应用能力。(1)根据构造原理可写出基态As原子的核外电子排布式。(2)同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈增大趋势。Ga的原子半径大于As，Ga的第一电离能小于As。(3)AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为(5＋1×3)/2＝4，所以是sp杂化。AsCl3的立体构型为三角锥形。(4)根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。 (5)根据晶胞结构示意图可以看出，As原子与Ga原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs的熔点知GaAs是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga原子。4个As原子和4个Ga44－303－3033原子的总体积V1＝4×(π×10×rAs＋π×10×rGa)cm；1个晶胞的质量为4个As原334MAs4MGa43子和4个Ga原子的质量之和，即(＋)g，所以1个晶胞的体积V2＝(MAs＋MGa)cm。3NANAρNA最后V1/V2即得结果。 答案：(1)[Ar]3d4s4p (2)大于 小于 (3)三角锥形 sp (4)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体 4π×10NAρrGa＋rAs(5)原子晶体 共价 3MGa＋MAs－303331023×100% 4．碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题： (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。 (2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________。 (3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。 (4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。 (5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 14 ①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。 ②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。 解析：本题主要考查物质结构知识，意在考查考生的抽象思维能力、空间想象能力以及知识迁移能力。(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用“电子云”形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知，自旋相反的电子有2对。(2)碳原子有4个价电子，且碳原子半径小，很难通过得或失电子达到稳定电子结构，所以碳在形成化合物时，其键型以共价键为主。(3)CS2中C为中心原子，采用sp杂化，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有CO2、SCN等。(4)Fe(CO)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。(5)①由石墨烯晶体结构图可知，每个C原子连接31个六元环，每个六元环占有的C原子数为×6＝2。②观察金刚石晶体的空间构型，以1个3C原子为标准计算，1个C原子和4个C原子相连，则它必然在4个六元环上，这4个C原子中每个C原子又和另外3个C原子相连，必然又在另外3个六元环上，3×4＝12，所以每个C原子连接12个六元环；六元环中最多有4个C原子在同一平面。 答案：(1)电子云 2 (2)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 (3)σ键和π键 sp CO2、SCN(或COS等) (4)分子 (5)①3 2 ②12 4 5．已知X、Y、Z、W、K五种元素均位于元素周期表的前四周期，且原子序数依次增大。元素X是周期表中原子半径最小的元素；Y的基态原子中电子占据了三种能量不同的原子轨道，且这三种轨道中的电子数相同；W位于第二周期，其原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍；K位于ds区且原子的最外层电子数与X的相同。 －－请回答下列问题(答题时，X、Y、Z、W、K用所对应的元素符号表示)： (1)Y、Z、W元素的第一电离能由大到小的顺序是______________。 (2)K的电子排布式是______________。 (3)Y、Z元素的某些氢化物的分子中均含有18个电子，则Y的这种氢化物的化学式是__________；Y、Z的这些氢化物的沸点相差较大的主要原因是________________________________________________________________________。 (4)若X、Y、W形成的某化合物(相对分子质量为46)呈酸性，则该化合物分子中Y原子轨道的杂化类型是________；1 mol该分子中含有σ键的数目是________。 (5)Z、K两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是________，Z原子的配位数是________。 解析：X、Y、Z、W、K分别为H、C、N、O、Cu。(1)同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族最外层电子为全满和半满的相对稳定结构，能量低，第一电离能大于相邻元素，故为N>O>C。(3)碳的18电子的氢化物在有机物中寻找，故为C2H6；含有N、O、F三种元素的氢化物中含有氢键，氢键的存在显著影响物质的物理性质如熔点、沸点、溶解性等。(4)该化合物为甲酸HCOOH，碳原子的价电子对数为4＋22＝3，为sp2杂化；甲酸结构式为,1 mol该分子中含有4 mol σ键。(5)晶胞中11黑球在棱上，12×＝3，白球在顶点，8×＝1，所以化学式为Cu3N；白球为氮原子，配位48数是6个。 答案：(1)N>O>C (2)1s2s2p3s3p3d4s(或[Ar]3d4s) (3)C2H6 氮的氢化物(N2H4)分子间存在氢键 (4)sp 4NA (5)Cu3N 6 6．超细铜粉主要应用于导电材料、催化剂等领域中。超细铜粉的某制备方法如下： 222626101101
试回答下列问题： (1)下列关于[Cu(NH3)4]SO4的说法中，正确的有________。(填字母序号) A．[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键 B．[Cu(NH3)4]SO4难溶于水，易溶于乙醇 C．[Cu(NH3)4]SO4是离子化合物 D．[Cu(NH3)4]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素 (2)NH4CuSO3中的金属阳离子的核外电子排布式为________。 (3)SO4中S的杂化方式为________，与其互为等电子体的一种分子的分子式是________。 (4)NH3极易溶于水的原因是______________________，NH3的空间构型为________。 2－ (5)如图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，由此可确定该氧化物的化学式为________。晶胞中氧离子的配位数为________，若该晶体的密度为a g/cm，则晶胞中两个氧离子的最近距离为________ pm。 (6)NH4CuSO3与硫酸微热，溶液变为蓝色。该反应的离子方程式为______________________。 答案：(1)AC (2)1s2s2p3s3p3d或[Ar]3d (3)sp CCl4(或CF4、SiCl4、SiF4等) (4)NH3分子和H2O分子间可形成氢键(多答出“相似相溶原理”或“氨与水易反应”不扣分，但只答“相似相溶原理”或“氨与水易反应”扣分) 三角锥形 (5)CuO 4 340×10 1032262610103aNA＋微热(6)2NH4CuSO3＋4H=====2NH4＋Cu＋Cu＋2SO2↑＋2H2O ＋2＋