2019届高考化学一轮复习分子结构与性质作业
一、单选题
1.NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是
A.28g晶体硅中含有Si—Si键的个数为2NA
B.12g石墨晶体中含有C—C键的个数为3NA
C.31g白磷中含有P—P键的个数为NA
D.SiO2晶体中1molSi可与O形成2NA个共价键(Si—O键)
2.下面的排序不正确的是
A.晶体的熔点: >
B.晶格能的大小: Al2O3>MgCl2>NaCl
C.共价键的键长: F-F>C-Cl>C-S>Si-O
D.硬度由大到小:金刚石>氮化硅>晶体硅
3.下列叙述中正确的是
A.CS2为V形的极性分子,形成分子晶体
B.CH3CH2OH分子中含有手性碳原子
C.由于水分子间能形成氢键,所以H2O比H2S稳定
D.SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化,SiF4分子呈空间正四面体,SO32-呈三角锥形
4.下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③F- ④CN- ⑤CO
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤
5.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,运用价层电子对互斥理论,下列说法正确的是( )
A.若n=2,则分子的空间构型为V形
B.若n=3,则分子的空间构型为三角锥型
C.若n=4,则分子的空间构型为正四面体型
D.以上说法都不正确
6.下列物质中含有共价键的是
A.MgBr2 B.KI C.Na2O D.CCl4
7.下列实验事实可以用共价键键能解释的是
A.氯化氢的沸点低于溴化氢 B.金刚石熔点高于晶体硅
C.氦气的化学性质稳定 D.甲烷是正四面体型分子
8.下列分子中,属于含有极性键的非极性分子的是
A.C2H4 B.H2S C.Cl2 D.NH3
9.短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大,它们的原子序数之和为20,且Y2-与Z+核外电子层的结构相同。下列化合物中同时存在极性和非极性共价键的是
A.Z2Y B.X2Y2 C.Z2Y2 D.ZYX
二、综合题
10.周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大,a和b是组成物质种类最多的元素,c是地壳中含量最多的元素,d与b同族,e2+离子的3d轨道中有9个电子。回答下列问题:
(1)c、d两种元素形成的化合物统称硅石,可通过______________方法区分其结晶形和无定形的两种存在形态,c的电子排布图为_______________________。
(2)A和B是生活中两种常见的有机物,A能与CaCO3反应,可用于厨房除水垢;B分子中的碳原子数目与A中相同,可与钠反应放出气体。A中存在的化学键类型是______;
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.氢键
B分子中碳原子的轨道杂化类型是____。
(3)用“>”或“<”填空:
第一电离能
熔点
b___d
dc2晶体___d晶体
(4)c与e两种元素可形成一种半导体材料,化学式为e2c,在其立方晶胞内部有四个c原子,其余c原子位于面心和顶点,则该晶胞中有____个e原子,e元素位于元素周期表的_______区。
(5)向e2+硫酸盐的水溶液中加入过量的氨水,可得到深蓝色透明溶液,写出该配离子的化学式______________。
(6)e单质为面心立方晶体,其晶胞棱长为a nm,则e单质的密度为__________g·cm-3,其空间利用率为________。
11.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Fe3+第M层的电子排布式为_______________________。
(2)实验室用KSCN溶液、苯酚()检验Fe3+。N、O、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)FeSO4常作补铁剂,SO42-的立体构型是_______________。
(4)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含_______molσ键,与CO互为等电子体的离子是________(填化学式,写一种)。
(5)氮化铁晶体的晶胞结构如图1所示。该晶体中铁、氮的微粒个数之比为________。
(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ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为_________;Fe2+与O2-的最短核间距为_____________ pm。
12.已知A,B,C,D,E、F六种元素的原子序数依次增大,其中A元素的原子半径在短周期元素中最小;B原子核外电子有6种不同的运动状态;D原子L层上有2对成对电子。E元素在地壳中含量居第二位,F 与E位于同一周期,且是该周期元素中电负性最大的元素。
根据以上信息回答下列问题:
(1)E元素可分别与D元素、F元素形成两种常见化合物,这两种化合物的熔沸点高低顺序为____________(用化学式表示),原因是_____________________。
(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是____________。
(3)1 mol B2A2分子中含σ键的数目是____________。
(4)图(Ⅰ)是B元素的单质晶体的一个晶胞,该晶胞中含有_____个原子,该晶体类型为________。
(5)E单质存在与金刚石结构类似的晶体,晶体中原子之间以_________相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献______个原子。
(6)BD2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图(Ⅱ)所示。该晶体的类型属于_______(填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”)晶体,该晶体中B原子轨道的杂化类型为__________。
13.镧系为元素周期表中第ⅢB族、原子序数为57至71的元素。
(1)镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2,画出镝(Dy)原子外围电子排布图:_____。
(2)高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,基态时Cu3+的电子排布式为_______________。
(3)观察下面四种镧系元素的电离能数据,判断最有可能显示+3价的元素是_______(填元素名称)。
几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1)
元素
I1
I2
I3
I4
Yb(镱)
604
1217
4494
5014
Lu(镥)
532
1390
4111
4987
La(镧)
538
1067
1850
5419
Ce(铈)
527
1047
1949
3547
(4)元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6]。
①组成配合物的四种元素,电负性由大到小的顺序为_______________(用元素符号表示)。
②元素Al也有类似成键情况,气态氯化铝分子表示为(AlCl3)2,分子中Al 原子杂化方式为________,分子中所含化学键类型有______________(填字母)。
a.离子键 b.极性键 C.非极性键 d.配位键
(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中镨原子位于面心和顶点,则PrO2(二氧化镨)的晶胞中有______个氧原子;已知晶胞参数为a pm,密度为ρg·cm-3,NA=________ (用含a、ρ的代数式表示)。
14.[物质结构与性质]
根据物质结构有关性质和特点,回答下列问题:
(1)Ti基态原子核外电子排布式为__________,基态铝原子核外电子云形状有_______(填形状名称)
(2)丙烯腈(CH2=CH-CN)分子中σ键和π键的个数比为_______
,分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
(3)写出与NH4+互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式________、_______。
(4)钛存在两种同素异构体,α-Ti为六方最密堆积,β-Ti为体心立方堆积,鉴别两种钛晶体可以用_______法,由α-Ti转变为β-Ti晶体体积_________(填“膨胀”或“收缩”)。
(5)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。
(6)Cu与O元素形成的某种化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中氧原子的配位数为_________,若阿伏加德罗常数为NA,晶胞的边长为apm,该晶体的密度为_________g·cm-3
15.[化学——选修3:物质结构与性质]硼及其化合物用途非常广泛,回答下列问题。
(1)下列B原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为________、________(填标号)
(2)H3BO3是一元弱酸,可用作医用消毒剂其水溶液呈酸性的原理为:
则1mol硼酸分子中含有的共用电子对数为________个。
(3)BF3可用于制造火箭的高能燃料,其分子的空间构型是________________,硼原子杂化方式是________________;BF3能与乙醚发生反应:(C2H5)2O+BF3→BF3·O(C2H5)2,该反应能发生,其原因是________________________________。
(4)硼的一种化合物结构简式为O=B—CH=C=CH2,该分子中含________个σ键。
(5)下图中图(a)为类似石墨的六方BN,图(b)为立方BN。
①六方BN具有良好的润滑性,是因为________________________;六方BN不能像石墨一样具有导电性,其原因是________________________。
②已知立方BN的晶胞参数为0.3615nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则立方BN的密度为________________g·cm-3(列出计算式)。
16.世上万物,神奇可测。其性质与变化是物质的组成与结构发生了变化的结果。回答下列问题。
(1)根据杂化轨道理论判断,下列分子的空间构型是V形的是_________ (填字母)。
A.BeCl2 B.H2O C.HCHO D.CS2
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既位于同一周期又位于同一族,且T的原子序数比Q多2。T的基态原子的外围电子(价电子)排布式为_________________,Q2+的未成对电子数是______。
(3)铜及其合金是人类最早使用的金属材料,Cu2+能与NH3形成配位数为4的配合物[Cu(NH3)4]SO4
①铜元素在周期表中的位置是________________,[Cu(NH3)4]SO4中,N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_____________________。
②[Cu(NH3)4]SO4中,存在的化学键的类型有_______ (填字母)。
A.离子键 B.金属键 C.配位键 D.非极性键 E.极性键
③NH3中N原子的杂化轨道类型是________,写出一种与SO42- 互为等电子体的分子的化学式:__________。
④[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个C1-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为___________________。
(4)氧与铜形成的某种离子晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为_________。若该晶体的密度为 ρ g·cm-3,则该晶体内铜离子与氧离子间的最近距离为_____________(用含 ρ 的代数式表示,其中阿伏加德罗常数用NA表示)cm。
17.2018年3月南开大学教授叶萌春及其团队借助廉价金属镍和苯基硼酸共催化的烯基化反应,首次实现烯丙醇高效、绿色合成重大突破。成果也在最新一期《德国应用化学》上发表。丙烯醇的结构简式为CH2=CH-CH2OH。请回答下列问题:
(1)基态镍原子的价电子排布式为___________________。
(2)1 mol CH2=CH-CH2OH含____molσ键,烯丙醇分子中碳原子的杂化类型为____。
(3)丙醛(CHCH2CHO)的沸点为49℃,丙烯醇(CH2=CHCH2OH)的沸点为91℃,二者相对分子质量相等,沸点相差较大的主要原因是_______________________________。
(4)羰基镍[Ni(CO)4)用于制备高纯度镍粉,它的熔点为-25℃,沸点为43℃。羰基镍晶体类型是_________。
(5)Ni2+能形成多种配离子,如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(CN)2]2-和[Ni(SCN)2]-等。NH3的空间构型是_____________。
(6)NiO与NaCl的晶胞结构相似,如图所示,阴离子采取面心立方堆积,阳离子填充在位于阴离子构成的空隙中。
①氧化镍晶胞中原子坐标参数:A(0,0,0)、B(1,1,0),则C原子坐标参数为____________。
②已知:氧化镍晶胞密度为dg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Ni2+半径为__________nm(用代数式表示)。
18.(1)在配合物Fe(SCN)2+中,提供空轨道接受孤对电子的微粒是__,画出配合物离子[Cu(NH3)4]2+中的配位键__.
(2)根据VSEPR模型,H3O+的分子立体结构为__,BCl3的立体结构为__.
(3)按要求写出由第二周期元素为中心原子,通过sp3杂化形成中性分子的化学式(各写一种)
正四面体分子__,三角锥形分子__,V形分子______。
19.X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前四周期元素,这五种元素的相关信息如下:
元素
相关信息
X
其中一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代
Y
原子核外电子有7种不同的运动状态
Z
地壳中含量最高的元素
W
价电子排布式为(n+1)sn(n+1)pn+2
R
基态原子最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子
(1)基态R原子的电子排布式为______________________________________。
(2)Y2分子中σ键和π键的数目比为________________。
(3)X、Y、Z三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________(用元素符号表示),元素Y的简单气态氢化物的沸点比元素X的简单气态氢化物沸点高的主要原因是_____________。
(4)元素Z、W组成的微粒WZ42-的空间构型是______,其中W原子的杂化轨道类型为________。
(5)已知Z、R能形成一种化合物,其晶胞结构如图所示,该化合物的化学式为________;若相邻的Z原子和R原子间的距离为a cm,设阿伏加德常数的值为NA,则该晶体的密度为__________g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
20.铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
(1)基态铜原子的电子排布式为___________________。
(2)图1是Cu2O 的晶胞,Cu 原子配位数为_________________。
(3)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可表示如图2。
①SO42-中S原子的杂化类型为________________,写出一个与SO42-互为等电子体的分子的化学式____________________。
②胆矾的化学式用配合物的形式可表示为_______________。1mol 胆矾所含σ键的数目为:______________ 。
参考答案
1.A
【解析】
A. 28gSi晶体,有1mol原子Si,每个Si原子与4个Si原子以共价键相键连,两个 Si原子形成一个共价键, 因此平均每个Si原子形成2个共价键,28gSi晶体含有2molSi-Si共价键,即含有Si—Si键的个数为2NA,故A正确;
B. 12g石墨的物质的量为1mol,在石墨晶体中一个碳原子形成3个C-C键,每个C-C键由2个碳原子构成,因此12g石墨中含有C-C键的物质的量为1mol×3×12=1.5mol,即C—C键个数为1.5NA,故B错误;
C. 在一个白磷P4分子中含有6个P—P共价键, 31g白磷的物质的量为:31g124g/mol=0.25mol,含有的P—P键数为0.25mol×6×NA=1.5NA,故C错误;
D. 1molSiO2中含1mol的Si原子和2mol的O原子,每个氧原子形成两个Si-O键,因此Si-O有2×2×NA=4 NA,故D错误;
故选A。
2.C
【解析】
A. 邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,对位羟基苯甲酸形成分子间氢键。分子间氢键熔沸点大于分子内氢键沸点,故A正确;
B.离子半径Al3+
> 16 ds [Cu(NH3)4]2+ 4×64NA×a3×10-21 74%
【解析】
(1) c、d分别是O和Si元素,他们形成的硅石,可通过X-射线衍射实验方法区分其结晶
形和无定形的两种存在形态,O原子的电子排布图为;
故答案为:X-射线衍射实验, ;
(2) A能与CaCO3反应,可用于厨房除水垢,即A是乙酸,B分子中的碳原子数目与A中相同,可与钠反应放出气体,即B是乙醇,乙酸中存在的化学键类型是共价键;乙醇分子中的C原子的杂化类型是sp3杂化;
故答案选,sp3;
(3)b是碳元素,d是硅元素,同一主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,所以第一电离能:C>Si,SiO2中存在Si—O共价键,Si晶体中存在Si—Si共价键,其中Si—O共价键键长比Si—Si共价键键长短,键长越短,键能越大,熔点就越高,所以SiO2晶体的熔点高于Si晶体;
故答案为:> ,>;
(4) 在其立方晶胞内部有四个c原子,其余c原子位于面心和顶点,即每个晶胞中含有8×18+6×12+4=8个O原子,根据化学式Cu2O,可知,该晶胞中含有16个Cu原子,Cu元素是29号元素,即位于元素周期表中的ds区;
故答案为:16 ,ds;
(5) 向e2+硫酸盐的水溶液中加入过量的氨水,即得到蓝色的Cu(NH3)4SO4,该配离子的化学式为:[Cu(NH3)4]2+;
故答案为:[Cu(NH3)4]2+;
(6) e即Cu单质为面心立方晶体,即原子位于顶点和面心,所以这个晶胞中含有Cu原子8×18+6×12=4个,晶胞边长a=anm=a×10-5cm,晶胞体积=(a×10-5cm)3,密度=4×MNAV=4×64NAV=4×64NA×a3×10-21 g·cm-3;它的空间利用率为:4×4πγ33(22γ)3×100%=74%;
故答案为:4×64NA×a3×10-21 , 74%。
11.3s23p63d5 N>O>S sp2杂化 正四面体形 10 CN- 3∶1 12 336NA⋅ρ×1010
【解析】
(1) Fe原子核外有26个电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe原子失去4s能级2
个电子,和3d能级1个电子形成Fe3+,Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 ,则M层电子排布式为:3s23p63d5;
故答案为:3s23p63d5;
(2) 根据同周期同主族元素性质递变规律判断,由于同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势,但氮原子2p轨道为半充满状态,第一电离能比相邻的元素都大,又由于同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小,N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>S;苯环中的C原子处于同一平面,所以苯酚中碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化;
故答案为:N>O>S,sp2杂化;
(3) SO42-中S原子价层电子对=4+12(6+2-4×2)=4,且不含孤电子对,所以其立体构型是正四面体,硫原子采取sp3杂化;
故答案为:正四面体;
(4) Fe和CO形成配位键,成键原子间只能形成一个σ键,因此1molFe(CO)5分子中含有10molσ键;等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团。与CO互为等电子体的离子可能是CN-,故答案为:10 ,CN-;
(5)观察图一晶胞可以发现该晶胞中Fe原子个数为:(6+6)×16+2×12+3=6,N原子数为2,故该晶体中铁、氮的微粒个数之比为6:2=3:1;
故答案为:3:1;
(6)从晶胞结构中可知,在该晶胞中,与Fe2+紧邻且等距离的Fe2+数目为12个,1个晶胞中含有Fe2+个数为:6×12+8×18=4,含有O2-个数为:12×14+1=4,原子Fe2+与O2-的最短核间距是18晶胞单元的棱长,设氧化亚铁的晶胞的18单元棱长为apm,可得到等量关系:ρ×a3=4×56+4×16NA8,可得到a=336NA⋅ρ×1010pm。
故答案为:12 , 336NA⋅ρ×1010。
12.SiO2>SiCl4 二氧化硅为原子晶体,而SiCl4为分子晶体 NH3分子间形成氢键,同族其他元素氢化物分子间不能形成氢键 3NA(或1.806×1024) 8 原子晶体 共价键 3 原子 sp3杂化
【解析】
由分析可知:A为氢元素、B为碳元素、C为氮元素、D为氧元素、E为硅元素、F为氯元素。
(1)E元素可分别与D元素、F元素形成两种常见化合物SiO2和SiCl4 ,这两种化合物的熔沸点高低顺序为SiO2>SiCl4 ,原因是二氧化硅为原子晶体,而SiCl4为分子晶体;
(2)C的氢化物NH3比下周期同族元素的氢化物PH3沸点还要高,其原因是NH3分子间形成氢键,同族其他元素氢化物分子间不能形成氢键。
(3)C2H2分子中含有1个C≡C三键、2个C-H单键,三键中含有1个σ键、2个π键,单键都是σ键,故1mol C2H2分子中含σ键的数目是3NA(或1.806×1024) ;
(4),如)图(Ⅰ)是B元素的单质晶体的一个晶胞,该晶胞中4个C原子位于晶胞内部、6个C原子位于面心、8个C原子位于顶点上,故该晶胞中含有C原子数目=4+6×1/2+8×1/8=8;原子晶体是原子之间是以共价键结合的,形成空间网状结构,该晶体类型为原子晶体。
(5)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体,硅原子之间以共价键结合.在金刚石晶体的晶胞中,每个面心有一个碳原子(晶体硅类似结构),则面心位置贡献的原子为 6×1/2=3个;
(6)CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图所示.该晶体中原子之间通过共价键理解,属于原子晶体;该晶体中C原子呈4个C-O单键,C原子轨道的杂化类型为sp3,
13. [Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8) 镧 O>N>H>Ce sp3 bd 8 4×173ρ×(a×10-10)3
【解析】
(1)根据镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f106s2可知,镝原子外围4f能级上有10个电子,6s能级上有2个电子,则其外围电子排布图:,故答案为:。
(2)铜是29号元素,基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+,说明铜失去3个电子,则基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8),故答案为:[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8)。
(3)第三电离能与第一电离能、第二电离能相差越小,第三个电子越容易失去,+3价可能性越大,在上述表中,镧的I1、I2、I3最接近,则最有可能显示+3
价的元素是镧,故答案为:镧。
(4)①元素铈(Ce)可以形成配合物(NH4)2[Ce(NO3)6],组成配合物的四种元素中,因元素非金属性越强,电负性越大,则O>N>H,又因Ce是金属,其电负性在四种元素中最小,所以电负性大小顺序为:O>N>H>Ce,故答案为:O>N>H>Ce。
②气态氯化铝分子中,每个Al原子与4个Cl原子形成4个δ键,则Al原子的杂化方式为sp3,在该分子中,与Al原子形成极性共价键的两个Cl原子中,有一个是配位键,氯原子提供电子,Al原子提供空轨道,故答案为:sp3;bd。
(5)PrO2(二氧化镨)的晶体结构与CaF2相似,晶胞中镨原子位于面心和顶点,所以晶胞中镨原子的个数为6×1/2+8×1/8=4,则氧原子的个数为4×2=8;根据上述分析可知,一个二氧化镨晶胞中含有4个PrO2,则ρ=n×M/V=(4/NA)×173/(a×10-10)3,则NA=4×173ρ×(a×10-10)3,故答案为:8;4×173ρ×(a×10-10)3。
14.1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 球形、哑铃形 2:1 sp2、sp CH4或SiH4或GeH4(任选一种) BH4+或AlH4+(任选一种) X射线衍射 膨胀 电子云 4 288×1030NA∙a3
【解析】
(1)Ti在元素周期表的位置是第四周期IVB族,故其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;铝原子核外电子云有s、p两种,s为球形;p是哑铃形,
故答案为:1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;球形、哑铃形;
(2)CH2=CH-CN分子结构中含一个碳碳双键和一个碳氮三键,故σ键的数目为6个,π键的数目为3个,则σ键和π键的个数比为2:1;根据杂化轨道理论可知,其中形成叁键的碳氮不含孤对电子,杂化轨道数为2,故为sp杂化;形成碳碳双键的碳原子不含孤对电子,杂化轨道数为3,故为sp2杂化,
故答案为:2:1;sp2、sp;
(3)NH4+价电子数为10,原子数为5,则与NH4+互为等电子体的可以是一种分子,如CH4、SiH4、GeH4中任意一种;也可以是一种离子,如BH4+、AlH4+中的任意一种离子,
故答案为:CH4或SiH4或GeH4(任选一种);BH4+或AlH4+(任选一种);
(4)六方最密堆积和体心立方堆积模型原子的排列方式不同,可用X射线衍射法鉴别,其中体心立方堆积分子内有间隔,空间利用率较低,所以由α-Ti转变为β-Ti晶体体积会膨胀,
故答案为:X射线衍射法;膨胀;
(5)该晶胞中心有一个氧原子,其他8个铜原子都在晶胞顶点上,氧原子都在晶胞内,所以平均每个晶胞含有的铜原子为4×1=4,含有的氧原子为1×1+18×8=2,因此其摩尔质量为(64×4+16×2) g/mol= 288 g/mol,因此一个晶胞的质量为288g/molNAmol-1 = 288NA g,则其密度为288NAg(a×10-10cm)3 = 288×1030NA∙a3 g·cm-3,
故答案为:288×1030NA∙a3。
15.A D 3.612×1024(或6.NA) 平面三角形 sp2 BF3中B原子有空轨道,O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子,能形成配位键 7 六方BN晶体中层与层之间的作用力是较弱 的范德华力,故层与层之间相对易滑动 六方BN的结构中没有像石墨中有自由移动的电子, 4×11+4×14NA×(0.3615×10-7)3或1000.36153⋅NA×1021
【解析】
(1) 能级能量由低到高的顺序为:1s、2s、2p;每个轨道最多只能容纳两个电子,且自旋相反,简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道,且自旋方向相同,能量最低,由此分析,A能量最低,D能量最高,
故答案为:A、D;
(2) 硼酸中有B原子与3个羟基通过三对共用电子对结合,另外每个羟基中有1对共用电子对,所以1mol硼酸中共用电子对数为6NA个,
故答案为:6NA;
(3) BF3中B原子价层电子对个数=3+1/2×(3-3×1)=3,B原子价层电子对个数为3且不含孤电子对,所以为平面三角形结构;B的杂化类型为sp2;BF3能与乙醚发生反应:(C2H5)2O+BF3→BF3·O(C2H5)2,该反应能发生,其原因是:BF3中B原子有空轨道,O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子,能形成配位键,
故答案为:平面三角形,sp2,BF3中B原子有空轨道,O(C2H5)2中氧原子上有孤对电子,能形成配位键;
(4) 单键是σ键,双键中含有1个σ键,从上述结构简式中可以看出还有3个C-H键,所以一共有7个σ键,
答案为:7;
(5) 由图示结构可以看出①六方BN具有良好的润滑性,是因为:六方BN
晶体中层与层之间的作用力是较弱 的范德华力,故层与层之间相对易滑动;六方BN不能像石墨一样具有导电性,其原因是六方BN的结构中没有像石墨中有自由移动的电子;
②已知立方BN的晶胞参数为0.3615nm,则晶胞体积为:(0.3615× 10-7 )3cm3,晶胞中B原子数目为:8×1/8+6×1/2=4原子,N原子数目为:4,则立方BN的密度为:4×11+4×14NA×(0.3615×10-7)3,
故答案为:4×11+4×14NA×(0.3615×10-7)3。
16.B 3d84s2 4 第四周期IB族 N>O>S ACE sp3 CCl4(或其他合理答案) 平面正方形 CuO 343320NAρ
【解析】
(1)A.BeCl2分子中,铍原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子的立体构型为直线形,故A错误;B.水分子中孤电子对数=6-1×22=2,水分子中氧原子含有2个共价单键,所以价层电子对数是4,中心原子以sp3杂化轨道成键,价层电子对互斥模型为四面体型,含有2对孤对电子,分子的立体构型为V形,故B正确;C.HCHO分子内(H2C=O)碳原子形成3个σ键,无孤对电子,分子中价层电子对数=3+0=3,杂化方式为sp2杂化,价层电子对互斥模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的立体构型为平面三角形,故C错误;D.二硫化碳分子中碳原子含有2个σ键且不含孤电子对,采用sp杂化,其空间构型是直线形,故D错误;故答案为:B;
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,则Q、T处于第Ⅷ族,且原子序数T比Q多2,则Q为Fe元素,T为Ni元素,Ni元素是28号元素,Ni原子价电子排布式为3d84s2,Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23d6,3d能级有4个未成对电子,故答案为:3d84s2;4;
(3)①Cu处于周期表中第四周期ⅠB族;同主族自上而下第一电离能减小,同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势,N元素原子2p能级为半充满稳定状态,第一电离能高于氧元素的第一电离能,故第一电离能:N>O>S,故答案为:第四周期ⅠB族;N>O>S;
②配离子与外界硫酸根形成离子键,铜离子与氨分子之间形成配位键,氨分子、硫酸根中原子之间形成极性键,不存在金属键,故选:ACE;
③NH3中N原子形成3个N-H键,含有1个孤电子对,杂化轨道数目为4,故N原子采取sp3
杂化;SO42-有5个原子、价电子总数为32,平均价电子数为6.4,应是价电子数为7的4个原子与价电子数为4的一个原子构成的微粒,可以是CCl4等,故答案为:sp3;CCl4;
④[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,说明[Cu(NH3)4]2+是平面正方形,故答案为:平面正方形;
(4)晶体内铜离子与周围最近的4个氧离子形成正四面体结构,晶胞顶点铜离子与小正四面体中心氧离子连线处于晶胞体对角线上,且二者距离等于体对角线长度的14,而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的3倍。晶胞中铜离子处于晶胞内部,有4个,氧离子处于顶点与面心,共有8×18+6×12=4,化学式为CuO;晶胞中铜离子、氧离子总质量=4×64+4×16NAg,晶胞体积=4×64+4×16NAg÷ρg/cm3=320ρ•NAcm3,则晶胞棱长=3320ρ•NAcm,故晶体内铜离子与氧离子间的最近距离为:14×3×3320ρ•NAcm=34×3320ρ•NAcm,故答案为:CuO;34×3320ρ•NA。
17.3d84s2 9 sp2、sp3 丙烯醇分子间存在氢键 分子晶体 三角锥形 (1/2,1,1) 2-24×3300NA·d×107
【解析】
(1)镍是28号元素,基态镍原子的价电子排布式为3d84s2,故答案为:3d84s2;
(2)丙烯醇分子中单键是σ键,双键中有1个σ键,1个是π键,1 mol CH2=CH-CH2OH含9molσ键;烯丙醇分子中碳原子的杂化类型有2种,其中碳碳双键2端的碳原子采用sp2,亚甲基中碳原子采用sp3,故答案为:9;sp2、sp3;
(3)丙醛分子之间存在范德华力,丙烯醇分子之间存在除范德华力外,还存在氢键,氢键比范德华力强,使丙烯醇的沸点比丙醛高,故答案为:丙烯醇分子间存在氢键;
(4)羰基镍晶体的熔点为-25℃,沸点为43℃,熔沸点较低,属于分子晶体,故答案为:分子晶体;
(5)NH3中的N原子的价层电子对数=3+1/2×(5-3×1)=4,采用sp3杂化,N原子最外层有1个孤电子对,空间构型为三角锥形;故答案为:三角锥形;
(6)①氧化镍晶胞中原子坐标参数:A(0,0,0)、B(1,1,0),则C点对应的X轴为1/2,Y轴为1,Z轴为1,原子坐标参数为(1/2,1,1),故答案为:(1/2,1,1);
②设晶胞参数为a,观察氧化镍晶胞图,1个晶胞含4个“NiO”,面对角线上3个氧离子相切,d=75×4/NA∙a3,a=3300NA·d×107 nm。因为棱上镍离子、氧离子相切。设氧离子半径为r
,有:4r=2a,得:r=2/4a。设镍离子半径为x,有:2r+2x=a,x=2-24×3300NA·d×107
nm。答案:2-24×3300NA·d×107
18.Fe3+ 三角锥型 正三角形 CH4或CF4 NH3或NF3 H2O
【解析】
(1)在配合物离子[Fe(SCN)]2+中,中心离子是Fe3+,提供提供空轨道接受孤对电子,配合物离子[Cu(NH3)4]2+中的配位键为
(2)H3O+中氧原子含有3个共价单键和一个孤电子对,所以H3O+的分子立体结构为三角锥型,氯化硼中硼原子含有3个共价单键且不含孤电子对,所以BCl3的构型为正三角形;
(3)由第二周期元素为中心原子,通过sp3杂化形成中性分子,说明中心原子价层电子对是4,如果是正四面体构型,则中心原子不含孤电子对,如果呈三角锥型结构说明中心原子含有一个孤电子对,如果呈V形结构则说明中心原子含有2个孤电子对,所以正四面体分子为CH4或CF4,三角锥分子为 NH3或NF3,V形分子为为H2O;
19.[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1) 1∶2 C<O<N 氨分子间存在氢键,而甲烷分子间只有范德华力 正四面体 sp3 Cu2O 2732a3NA
【解析】
(1)R元素的基态原子最外能层只有一个电子,其它能层均已充满,基态R原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1。
(2)N2分子结构式为N≡N,σ键和π键的数目比为1:2,故答案为:1:2。
(3)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:C
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