題型分組訓練12物質結構與性質(選考題)(A組)1．Li是最輕的固體金屬，采納Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應用。回答下列問題：(1)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為________、________。(填標號)(2)Li＋與H－具有相同的電子構型，r(Li＋)小于r(H－)，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構型是________、中心原子的雜化形式為________。LiAlH4中，存在________(填標號)。A．離子鍵B．σ鍵C．π鍵D．氫鍵(4)Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的Born－Haber循環(huán)計算得到。可知，Li原子的第一電離能為______kJ·mol－1，O=O鍵鍵能為________kJ·mol－1，Li2O晶格能為________kJ·mol－1。(5)Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖(b)所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則Li2O的密度為____________g·cm－3(列出計算式)。2．鈦(22Ti)鋁合金在航空領域應用廣泛。回答下列問題：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為[Ar]________，其中s軌道上總共有________個電子。(2)六氟合鈦酸鉀(K2TiF6)中存在[TiF6]2－配離子，則鈦元素的化合價是________，配體是________。(3)TiCl3可用作烯烴定向聚合的催化劑，例如丙烯用三乙基鋁和三氯化鈦作催化劑時，可以發(fā)生下列聚合反應：nCH3CH=CH2eq\o(→,\s\up7(Al(C2H5)3－TiCl3))CH(CH3)—CH2，該反應涉及的物質中碳原子的雜化軌道類型有____________，反應涉及的元素中電負性最大的是________。三乙基鋁是一種易燃物質，在氧氣中三乙基鋁完全燃燒所得產物中分子的立體構型是直線形的是________。(4)鈦與鹵素形成的化合物熔沸點如表所示：化合物熔點/℃沸點/℃TiCl4－25136.5TiBr439230TiI4150377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點和沸點呈現(xiàn)肯定規(guī)律的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)金屬鈦有兩種同素異形體，常溫下是六方積累，高溫下是體心立方積累。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞結構，晶胞參數(shù)a＝0.295nm，c＝0.469nm，則該鈦晶體的密度為______________g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計算式即可)。3．在元素周期表中，除稀有氣體元素外幾乎全部元素都能與氫形成氫化物。(1)氨氣是共價型氫化物。工業(yè)上常用氨氣和醋酸二氨合銅{[Cu(NH3)2]Ac}的混合液來汲取一氧化碳(醋酸根簡寫為Ac－)。反應方程式為[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3?[Cu(NH3)3CO]Ac。①請寫出基態(tài)Cu原子的電子排布式：________________。②氨水溶液中各元素原子的第一電離能從大到小的排列依次為________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。其中NH3應為________分子(填“極性”或“非極性”)。③醋酸分子中的兩個碳原子的雜化方式分別是____________。④生成物[Cu(NH3)3CO]Ac中所含化學鍵類型有________(填序號)。a．離子鍵b．金屬鍵c．共價鍵d．配位鍵(2)某離子型氫化物化學式為XY2，晶胞結構如圖所示，其中6個Y原子(○)用阿拉伯數(shù)字1～6標注。①已知1、2、3、4號Y原子在晶胞的上、下面上。則5、6號Y原子均在晶胞________(填“側面”或“內部”)。②依據(jù)以上信息可以推知，XY2晶體的熔、沸點________(填“>”“＝”或“<”)固態(tài)氨的沸點。③若該晶胞的邊長為anm，密度為ρg·cm－3，XY2的摩爾質量為Mg·mol－1，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________________________________(用含a、ρ、M的代數(shù)式表示)。4．秦兵馬俑呈現(xiàn)了我國古代科技文化的宏大成就。近年來人們探討發(fā)覺秦俑彩繪所用的原料的主要成分為BaCuSi2O6，含有微量硫元素等。回答下列問題：(1)原子軌道是指電子在原子核外的________________。Cu原子核外電子占據(jù)最高能級的符號是________，最外層電子的電子云輪廓圖形態(tài)為________。(2)硫化硅為白色晶體，分子式為SiS2，遇水分解為SiO2及H2S氣體，分解反應中所涉及的全部元素的電負性由大到小的依次為________________(填元素符號)；SiS2的結構與CS2類似，則SiS2分子的立體構型為____________________________。(3)一種含Cu、S元素的有機物的結構簡式如圖1所示，該有機物中存在的作用力類型有________(填字母)，N原子的雜化方式為________。a．極性鍵b．離子鍵c．非極性鍵d．配位鍵e．金屬鍵(4)TiO2與BaCO3一起熔融可制得鈦酸鋇(BaTiO3)，晶胞結構如圖2所示(O2－均與Ti4＋、Ba2＋相接觸)，已知O2－的半徑為xpm，晶胞邊長為ypm，則Ti4＋、Ba2＋的半徑分別為________pm、________pm。(B組)1．A、B、C、D是四種前三周期元素，且原子序數(shù)漸漸增大，這四種元素的基態(tài)原子的未成對電子數(shù)和電子層數(shù)相等。請回答下列問題：(1)D元素的基態(tài)原子的價電子排布式是：________________。(2)A、B、C三種元素可以形成化合物A4B2C2，它是廚房調味品之一。1molA4B2C2中含有________molσ鍵，其中B原子采納的雜化方式為：______________________________。(3)元素F的原子序數(shù)是介于B和C之間的，元素B、C、F的電負性的大小依次是：________；B、C、F的第一電離能的大小依次是：________________(由大到小，用元素符號填空)。(4)隨著科學的發(fā)展和大型試驗裝置(猶如步輻射和中子源)的建成，高壓技術在物質探討中發(fā)揮越來越重要的作用。高壓不僅會引發(fā)物質的相變，也會導致新類型化學鍵的形成。近年來就有多個關于超高壓下新型晶體的形成與結構的探討報道。NaCl晶體在50～300GPa的高壓下和Na或Cl2反應，可以形成不同組成、不同結構的晶體。如圖給出其中三種晶體的晶胞(大球為氯原子，小球為鈉原子)，寫出A、B、C對應晶體的化學式。A________；B________；C________。(5)磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料。它可用作金屬的表面愛護層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應合成。合成磷化硼的化學方程式為：BBr3＋PBr3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高溫))BP＋6HBr。①分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結構______________、______________。磷化硼晶體中磷原子作面心立方最密積累，硼原子填入部分四面體空隙中。磷化硼的晶胞示意圖如圖。②已知磷化硼的晶胞參數(shù)a＝478pm，計算晶體中硼原子和磷原子的最小核間距(dB－P)(寫出計算式，不要求計算結果)________________________。2．金屬互化物是指固相金屬間化合物擁有兩種或兩種以上的金屬元素，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。回答下列問題：(1)銅的第一電離能(I1)小于鋅的第一電離能，而銅的其次電離能(I2)大于鋅的其次電離能，其主要緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。電離能/kJ·mol－1I1I2銅7461958鋅9061733(2)金屬Na、Mg、Al的熔點由高到低的依次是________，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)銅能與類鹵素(SCN)2反應生成Cu(SCN)2，1mol(SCN)2分子中含有σ鍵的數(shù)目為________；SCN－中C原子實行的雜化方式為________，SCN－的空間構型為________。類鹵素(SCN)2對應的酸有兩種，理論推想硫氰酸(H—S—C≡N)的沸點低于異硫氰酸(H—N===C≡S)的沸點，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)銅與金形成的金屬互化物結構如圖所示，其晶胞棱長為apm，晶胞中Cu與Au原子個數(shù)比為__________，其中原子坐標參數(shù)A為(0，0，0)，B為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)，則C原子的坐標參數(shù)為____________，該金屬互化物的密度為________g·cm－3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。3．我國首艘國產航母的勝利下水，標記著我國自主設計建立航空母艦取得重大階段性成果。請回答下列問題：(1)航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成。①硅原子價層電子的軌道表示式(電子排布圖)為______________________________。②Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________。③FeO、NiO的晶體結構與NaCl的晶體結構相同。其中Fe2＋與Ni2＋的離子半徑分別為7.8×10－2nm、6.9×10－2nm。則熔點FeO________(填“>”“<”或“＝”)NiO，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)航母螺旋槳主要用銅合金制造。含銅廢液可以利用銅萃取劑M，通過如下反應實現(xiàn)銅離子的富集，進行回收。①M所含元素的電負性由大到小的依次為________(用元素符號表示)。②上述反應中斷裂和生成的化學鍵有________(填序號)。A．共價鍵B．配位鍵C．金屬鍵D．范德華力(3)航母艦艇底部涂有含Cu2O的防腐蝕涂料。已知Cu2O的晶胞結構如圖所示。①該晶胞結構中銅原子的配位數(shù)是________。②已知該晶體的密度為dg·cm－3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該立方晶胞的參數(shù)是________pm。4．硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應用于光電材料領域。回答下列問題：(1)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為______________，晶體硅和碳化硅熔點較高的是________(填化學式)；(2)硅和鹵素單質反應可以得到SiX4。SiX4的熔、沸點SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點/K183.0203.2278.6393.7沸點/K187.2330.8427.2560.7①0℃時，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是________(填化學式)，沸點依次上升的緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，氣態(tài)SiX4分子的空間構型是__________；②SiCl4與N－甲基咪唑()反應可以得到M2＋，其結構如圖所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為_________________________________，H、C、N的電負性由大到小的依次為____________，1個M2＋中含有________個σ鍵；(3)下圖是Mg、Ge、O三種元素形成的某化合物的晶胞示意圖。①已知化合物中Ge和O的原子個數(shù)比為1∶4，圖中Z表示________原子(填元素符號)，該化合物的化學式為__________；②已知該晶胞的晶胞參數(shù)分別為anm、bnm、cnm，α＝β＝γ＝90°，則該晶體的密度ρ＝________g·cm－3(設阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，用含a、b、c、NA的代數(shù)式表示)。題型分組訓練12物質結構與性質（選考題）（A組）1．解析：（1）依據(jù)能級能量E（1s）<E（2s）<E（2p）推斷，能量最低的為D，能量最高的為C。（2）Li＋和H－的電子層結構相同，而具有相同電子層結構的離子半徑大小與核電荷數(shù)有關，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小。（3）[AlH4]－中Al采納sp3雜化，呈正四面體結構。四氫鋁鋰中存在離子鍵、配位鍵和共價鍵，配位鍵也是σ鍵。（4）鋰原子的第一電離能是指1mol氣態(tài)鋰原子失去1mol電子變成1mol氣態(tài)鋰離子所汲取的能量，即為eq\f(1040kJ·mol－1,2)＝520kJ·mol－1。O=O鍵鍵能是指1mol氧氣分子斷裂生成氣態(tài)氧原子所汲取的能量，即為249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1。晶格能是指氣態(tài)離子結合生成1mol晶體所釋放的能量或1mol晶體斷裂離子鍵形成氣態(tài)離子所汲取的能量，則Li2O的晶格能為2908kJ·mol－1。（5）1個氧化鋰晶胞含O的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，含Li的個數(shù)為8，1cm＝107nm，代入密度公式計算可得Li2O的密度為eq\f(8×7＋4×16,NA（0.4665×10－7）3)g·cm－3。答案：（1）DC（2）Li＋核電荷數(shù)較大（3）正四面體sp3AB（4）5204982908（5）eq\f(8×7＋4×16,NA（0.4665×10－7）3)2．解析：（1）Ti為22號元素，基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為[Ar]3d24s2或1s22s22p63s23p63d24s2，其中s軌道上共有8個電子。（2）由化合物中正、負化合價的代數(shù)和為0，知鈦元素的化合價為＋4，配體是F－。（3）該反應涉及的物質中碳原子的雜化軌道類型有sp3雜化、sp2雜化。同一周期主族元素，從左到右元素的電負性遞增，同一主族元素，自上而下元素的電負性遞減，故涉及的元素中電負性最大的是Cl。三乙基鋁在O2中燃燒生成Al2O3、CO2和H2O，其中分子的立體構型是直線形的是CO2。（4）三者都是分子晶體，對于組成和結構相像的分子晶體，相對分子質量越大，分子間作用力越大，熔、沸點越高。（5）該晶胞的底面正六邊形的面積S＝eq\f(3\r(3),2)a2，則該晶胞的體積為eq\f(3\r(3),2)a2c＝eq\f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×（4.69×10－8）cm3，又該晶胞中含有的鈦原子的數(shù)目為2×eq\f(1,2)＋3＋12×eq\f(1,6)＝6，則該晶胞的質量為eq\f(6×48,NA)g，故該鈦晶體的密度為eq\f(6×48,\f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×4.69×10－8NA)g·cm－3。答案：（1）3d24s28（2）＋4F－（3）sp2、sp3ClCO2（4）TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結構相像，其相對分子質量依次增大，分子間作用力漸漸增大，因而三者的熔點和沸點依次上升（5）eq\f(6×48,\f(3\r(3),2)×（2.95×10－8）2×4.69×10－8NA)3．解析：（1）①銅元素為29號元素，原子核外有29個電子，所以其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。②氨水中含氫、氮、氧三種元素，同主族元素，從上至下第一電離能漸漸減小，同周期元素，從左至右第一電離能呈增大趨勢，但第ⅤA族元素的2p能級因為是半充溢狀態(tài)，結構穩(wěn)定，第一電離能反常，大于第ⅥA族元素的第一電離能，所以第一電離能從大到小的依次為N>O>H；氨分子是三角錐形結構，是極性分子。③甲基中碳原子形成4個σ鍵，雜化軌道數(shù)目為4，采納sp3雜化。④銅離子和氨分子有配位鍵，氨分子中有共價鍵，[Cu（NH3）3CO]＋和Ac－之間形成離子鍵，所以選acd。（2）①X在8個頂點和體心，晶胞中一共含有2個X，則由氫化物化學式XY2，可知該晶胞中含有4個Y，又1、2、3、4號Y原子在晶胞上、下面上，則實際為2個Y原子，則5、6號Y原子均在晶胞內部。②XY2晶體為離子晶體，固態(tài)氨為分子晶體，所以XY2晶體的熔、沸點高于固態(tài)氨的熔、沸點。③晶胞中含有2個XY2，所以有關系式：（a×10－7cm）3ρg·cm－3NAmol－1×eq\f(1,2)＝Mg·mol－1，則NA＝eq\f(2M×1021,ρa3)。答案：（1）①[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1②N>O>H同周期元素，從左至右第一電離能呈增大趨勢，但第ⅤA族元素的2p能級處于半充溢狀態(tài)，結構穩(wěn)定，第一電離能反常，大于第ⅥA族元素極性③sp3和sp2④acd（2）①內部②>③eq\f(2M×1021,ρa3)4．答案：（1）空間運動狀態(tài)4s球形（2）O＞S＞H＞Si直線形（3）acdsp2、sp3（4）eq\f(y－2x,2)eq\f(\r(2)y－2x,2)（B組）1．答案：（1）3s23p3（2）7sp2、sp3（3）O>N>CN>O>C（4）NaCl3Na3ClNa2Cl（5）①②dB－P＝eq\f(1,4)eq\r(3)a＝eq\f(1,4)eq\r(3)×478pm或dB－P＝[eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)\r(2)a))eq\s\up12(2)＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)a))eq\s\up12(2)]eq\s\up6(\f(1,2))＝eq\f(1,4)eq\r(3)a≈207pm2．解析：（1）Cu是29號元素，原子核外電子數(shù)為29，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，Zn的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，Cu比Zn更簡單失去一個電子，所以Cu第一電離能比Zn的小。Cu失去第一個電子變?yōu)镃u＋后，核外電子排布式為[Ar]3d10，其次個電子在3d全滿軌道上，Zn失去1個電子后，核外電子排布式為[Ar]3d104s1，3d全滿比4s半滿能量低，結構也更穩(wěn)定，所以銅的其次電離能較大。（2）金屬晶體中金屬陽離子半徑越小，所帶電荷數(shù)越多，金屬鍵越強。離子半徑：Na＋>Mg2＋>Al3＋，而電荷數(shù)：Na＋<Mg2＋<Al3＋，故熔點：Al>Mg>Na。（3）（SCN）2的結構式為N≡C—S—S—C≡N，依據(jù)（SCN）2的結構可知分子中有3個單鍵和2個碳氮三鍵，單鍵為σ鍵，每個三鍵含有1個σ鍵、2個π鍵，1個（SCN）2分子含有5個σ鍵，故1mol（SCN）2分子中含有σ鍵的數(shù)目為5NA。SCN－可能的結構為—S—C≡N或—N==C==S，這兩種結構都是直線形的構型，C都實行sp雜化。異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵。（4）晶胞中Cu原子數(shù)目為6×eq\f(1,2)＝3，Au原子數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，晶胞質量為eq\f(3×64＋197,NA)g，晶胞棱長為apm＝a×10－10cm，則晶胞體積為（a×10－10cm）3，該金屬互化物的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(3×64＋197,NA)g÷（a×10－10cm）3＝eq\f(389×1030,NA×a3)g·cm－3。答案：（1）Cu失去第一個電子變?yōu)镃u＋后，核外電子排布為[Ar]3d10，是能量較低的穩(wěn)定結構，所以銅的其次電離能較大（2）Al>Mg>Na離子半徑：Na＋>Mg2＋>Al3＋，而電荷數(shù)：Na＋<Mg2＋<Al3＋，金屬晶體中離子半徑越小，電荷數(shù)越大，金屬鍵越強，金屬晶體熔點越高（3）5NAsp直線形異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸分子間不能形成氫鍵（4）3∶1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))eq\f(389×1030,NA·a3)3．解析：（1）①硅原子最外層有4個電子，價層電子排布式為3s23p2，其價層電子的軌道表示式為②Fe3＋的價電子排布式為3d5，處于半充溢狀態(tài)，而Fe2＋的價電子排布式為3d6，故Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定。③兩離子晶體的陰離子均為O2－，陽離子所帶電荷相同，但離子半徑r（Fe2＋）>r（Ni2＋），故FeO的晶格能較小，熔點較低。（2）①M中含有C、H、O、N四種元素，元素的非金屬性越強，對應的電負性越大，即電負性：O>N>C>H。②反應過程中斷裂和生成的化學鍵有共價鍵和配位鍵。（3）①由題圖可知，該晶胞中黑球為Cu，白球為O，晶胞中與Cu等距離且最近的O有2個，即該晶胞中Cu原子的配位數(shù)為2。②由均攤法可知該晶胞內含4個Cu原子，O原子數(shù)目為1＋8×eq\f(1,8)＝2，即晶胞內含Cu2O數(shù)目為2，設該立方晶胞的參數(shù)為x，則x3·dg·cm－3＝eq\f(2,NA)×144g，解得x＝eq\r(3,\f(2×144,d·NA))cm＝eq\r(3,\f(288,dNA))×1010pm。答案：（1）①②Fe3＋的價電子排布式為3d5，處于半充溢