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1、题型5物质结构与性质(选修)1原子结构与性质。2分子结构与性质。3晶体结构与性质。测试时间45分钟1(2019烟台诊断性测试)钴、铁、镓、砷的单质及其化合物在生产生活中有重要的应用。回答下列问题：(1)写出As的基态原子的电子排布式_。 (2)N、P、As为同一主族元素，其电负性由大到小的顺序为_，它们的氢化物沸点最高的是_。将NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO互为等电子体，则该阴离子的化学式为_。 (3)Fe3、Co3与N、CN等可形成络合离子。K3Fe(CN)6可用于检验Fe2，配体CN中碳原子杂化轨道类型为_。 Co(N3)(NH3)5SO4中Co
2、的配位数为_，其配离子中含有的化学键类型为_(填“离子键”“共价键”或“配位键”)，C、N、O的第一电离能最大的为_，其原因是_。 (4)砷化镓晶胞结构如下图。晶胞中Ga与周围等距且最近的As形成的空间构型为_。已知砷化镓晶胞边长为a pm，其密度为 gcm3，则阿伏加德罗常数的数值为_(列出计算式即可)。 解析：(1)As的原子序数为33，由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)As、P、N元素属于同一主族元素，其原子序数逐渐减小，则其电负性逐渐增大，即NPAs；它们的氢化物中NH3中存在氢键，沸点最高；原子个数相等价电子数
3、相等的微粒属于等电子体，且等电子体结构相似，阴离子与SO互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构，则该离子是NO。(3)CN中碳原子价层电子对数为1(4113)2，所以采取sp杂化；配位化合物Co(N3)(NH3)5SO4中心原子的配位数为6；其配离子中含有的化学键类型为共价键、配位键；C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大有增大趋势，但氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子，所以其第一电离能大小顺序是NOC。(4)镓原子处于晶胞的顶点和面心，Ga与周围等距离且最近的As形成的空间构型为Ga在中心As
4、在四个顶点形成的正四面体结构；一个晶胞占有4个镓原子和4个砷原子，若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为(a1010)3 cm3，晶体的密度为 gcm3，则晶胞质量为(a1010)3 cm3 gcm3a31030 g，则a31030 gNA4145 gmol1，则NA。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)NPAsNH3NO(3)sp6共价键、配位键N氮原子2p轨道上的电子为半充满，相对稳定，更不易失去电子(4)正四面体2(2019广东六校联考)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
5、的方法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1：(1)下列有关石墨烯说法正确的是_(填序号)。 A键长：石墨烯金刚石B石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面C12 g石墨烯含键数为NAD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(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、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。铜原子在基态时，在有电子填充的能级中，能量最高的能级符号为_；第四周期元素中，最外层电子数与铜相同的元素还有_。 乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还大的丁烷，请
6、解释原因_。 下列分子属于非极性分子的是_(填序号)。 a甲烷b二氯甲烷c苯 d乙醇酞菁与酞菁铜染料分子结构如图2，酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是_；酞菁铜分子中心原子的配位数为_。 金与铜可形成的金属互化物合金(如图3，该晶胞中，Au占据立方体的8个顶点)：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个铜原子核的最小距离为d pm，该晶体的密度可以表示为_ gcm3。(阿伏加德罗常数用NA表示) 解析：(1)金刚石中碳原子之间只存在键，石墨烯中碳原子之间存在键和键，因此键长：石墨烯”“”或“”)，O、N的第一电离能大小为ON，原因是_。 (3)TiCl4的熔点是23 ，
7、沸点是136 ，可溶于CCl4，该晶体是_晶体。TiCl4中加入大量水，同时加热，可制得二氧化钛的水合物(TiO2xH2O)，再经焙烧可得TiO2，写出生成二氧化钛水合物(TiO2xH2O)的化学方程式_。 (4)TiO2能溶于浓硫酸并析出一种离子晶体，已知其中阳离子是以链状聚合物形式存在的钛酰阳离子，其结构如图1所示，其化学式为_。阴离子SO中硫原子的杂化方式为_，写出一种与SO互为等电子体的分子_。 图1(5)如图2是钛晶体在空间的一种堆积方式，此堆积方式叫_，钛原子的配位数为_。已知：a0.295 nm，c0.469 nm，则该钛晶体的密度为_ gcm3(NA表示阿伏加德罗常数的值，列出
8、计算式即可)。 解析：(1)Ti是22号元素，价层电子排布式为3d24s2，所以价层电子排布图为：。(2)氯元素的非金属性比硫强，所以Cl的电负性大于S，氮元素原子的价层电子排布式为2s22p3，是一种半充满的稳定结构，具有较高的稳定性，不易失去一个电子，所以第一电离能ON。(3)由题中信息可知，TiCl4的熔点和沸点较低，可溶于有机溶剂，说明TiCl4是分子晶体，TiCl4中加入大量水的同时加热，发生水解反应生成TiO2xH2O，反应的化学方程式为TiCl4(x2)H2OTiO2xH2O4HCl。(4)由题图可知，每个钛原子连接2个氧原子，每个氧原子连接2个钛原子，说明Ti与O两种原子的个数
9、比为11，则该阳离子的化学式为(TiO) (或TiO2)，SO中硫原子的价层电子对数为：4404，所以硫原子的杂化方式为sp3, SO的原子数为5、价层电子数为32，根据等电子体原理，与SO互为等电子体的分子有CCl4、SiCl4等。(5)由题图可知，所给晶体的堆积方式为六方最密堆积，与钛原子最近且等距离的钛原子有12个，所以钛原子的配位数为12，题中所给晶体结构中含有的钛原子数为6，质量为 g，体积为(2.95108)24.69108 cm3，则该钛晶体的密度为 gcm3。答案：(1) (2)OC。2巯基烟酸有羧基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好。(3)从题目表述来看，形成离域键的要
10、求是：原子共平面；有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，二氧化硫为平面三角形，硫酸根为正四面体，硫化氢为角形，二硫化碳为直线形。所以选项B一定错误。而硫化氢的氢原子不存在p轨道。所以选项C错误。由上所述正确的是选项A和选项D。(4)晶胞中有V：842个；有S：212个，所以化学式为VS。因为该晶胞中有2个VS，所以一个晶胞质量为 g。根据图4得到晶胞底面的面积为aa nm2，所以晶胞的体积为aab nm3。1 nm107 cm，所以晶体密度为 gcm3 gcm3。答案：(1) 5正四面体(2)2sp3NOC2巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大(3)AD(4)VS5
11、(2019湖北联考)根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位：kJmol1)，回答下面各题。元素代号I1I2I3I4I5Q800.62 427.13 659.725 025.832 826.7R495.84 5626 910.39 54313 354S577.51 816.72 744.811 57714 842T1 402.32 8564 578.17 475.09 444.9U2 080.73 952.36 1229 37112 177(1)在这五种元素中，最可能处于同一族的两种元素是_(填元素符号)，S元素最可能是_区元素。 (2)基态Q元素原子的价电子排布式是_。Q和T同周期。化合物Q
12、T中T元素的化合价为_；第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有_种。 (3)化合物RT3中化学键类型为_，RT3的阴离子的几何构型为_。 (4)下列元素中，化学性质和物理性质最像U元素的是_(填序号)。 A硼 B铍C锂D氦E碳(5)R的某种氧化物X晶胞结构如图所示，晶胞参数a0.566 nm，X的化学式为_；列式并计算晶体X的密度为_ gcm3。 解析： Q元素的I4I3，Q元素的原子最外层有3个电子，Q处于A族；R元素的I2I1，R元素的原子最外层有1个电子，R处于A；S元素的I4I3，S元素的原子最外层有3个电子，S处于A族；T、U元素的I1I5没有突变，T、U的最外层电子至少有5个。(1
13、)根据上述分析，这五种元素中，最可能处于同一族的两种元素是Q和S，Q和S都处于A族，Q的I1大于S的I1，Q为硼元素，S为铝元素。最可能处于同一族的两种元素是B和Al。S元素为铝元素，基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，最后一个电子填入3p能级，Al是p区元素。(2)Q为硼元素，硼原子核外有5个电子，基态硼原子核外电子排布式为1s22s22p1，基态硼原子的价电子排布式为2s22p1。Q的化合价为3价，根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，QT中T元素的化合价为3价。Q属于第二周期，Q和T同周期，T也属于第二周期，T为氮元素，第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O，
14、共3种元素。(3)R为A族元素，R原子核外电子数大于5，R为钠元素；T为氮元素，RT3为NaN3，其中含有离子键和共价键。NaN3中阴离子为N ，N与CO2互为等电子体，CO2为直线形，则N也为直线形。(4)U的最外层电子数至少5个，U不可能是A族A族元素，U的第一电离能较大，U可能是0族元素，化学性质和物理性质最像U元素的是氦。(5)用“均摊法”，小黑球(Na)：8个，大灰球(O2)：864，X的化学式为Na2O。晶胞的体积为(0.566 nm)3(0.566107)3 cm3，1 mol晶胞的体积为(0.566107)3 cm3NA，1 mol晶胞的质量为462 g，则晶体X的密度为2.27 gcm3。答案：(1)B和Alp(2)2s22p133(3)离子键、共价键直线形(4)D(5)Na2O2.27