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1、质结构与性质综合大题【专题训练】1.前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻。已知元素X最高价氧化物的化学式为X2O5，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸。(1)D元素基态原子的价电子排布式为_。(2)A、C、X三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(用相应的元素符号作答)。(3)B、X、D简单氢化物的沸点由高到低的顺序为_(用相应的化学式作答)。(4)C元素原子可形成多种离子，试推测下列微粒的立体构型(C为字母，不是碳元素)：微粒COCO立体构型名称(5)元素B的一种氢化物B2H4具有重要的用途。有关B2H4的说法正确的是
2、_。(填字母)AB2H4分子间可形成氢键BB原子是sp3杂化CB2H4分子中含有5个键和1个键DB2H4晶体变为液态时破坏共价键(6)E元素和D元素在同一周期，属于第族，价层有三个单电子，E(OH)2为两性氢氧化物，在浓的强碱溶液中可以形成E(OH)，写出E(OH)2酸式电离的电离方程式_。(7)F元素基态原子M层上有5对成对电子，F形成的单质有、三种结构，三种晶胞(如图所示)中F原子的配位数之比为_，、三种晶胞的边长之比为_。解析：由元素在周期表中的相对位置推断A为硅，B为氮，C为硫，D为砷，X为磷，E为钴，F为铁。(1)D为砷，其价电子排布式为4s24p3。(2)由于P的3p轨道半满，故第
3、一电离能最大，有第一电离能：PSSi。(3)NH3、PH3、AsH3三种氢化物都是分子晶体，分子晶体沸点高低先看氢键再看相对分子质量，由于NH3的分子间有氢键，故沸点最高。 (4)SO、SO两种离子中硫都是sp3杂化，SO有3个成键电子对和1个孤电子对，故为三角锥形，SO有4个成键电子对，没有孤电子对，故为正四面体形。(5)N2H4的分子中N原子电负性比较大，它可和另一分子的氢原子形成氢键，同时N原子有3个成键电子对和1个孤电子对，故N为sp3杂化，分子内没有键，其为分子晶体，状态的改变破坏的是氢键等分子间作用力。(6)酸或碱电离显酸性或碱性一般有两种类型，绝大多数是电解质自身一步或分步电离出
4、H或OH，另一种为缺电子化合物结合水电离的氢氧根离子或氢离子放出氢离子或氢氧根离子。由Co(OH)2与碱反应所得离子可写出酸式电离方程式。(7)三种晶胞分别为体心立方(配位数为8)，面心立方(配位数为12)，简单立方(配位数为6)，则配位数之比为463。由半径表示边长，则体心立方4ra1，面心立方4ra2，简单立方2ra3，故边长之比为22。答案：(1)4s24p3(2)PSSi(3)NH3AsH3PH3(4)三角锥形正四面体形(5)AB(6)Co(OH)22H2O=Co(OH)2H(7)463222.碳、氮、氧、硫、氯和铝、铁、铜是中学重要的元素，其单质和化合物在生活、生产中有广泛应用。回答
5、下列问题：(1)基态铜原子的价层电子排布式为_；基态铝原子核外电子云形状有_(填名称)。(2)C、H、O、N四种元素形成的丁二酮肟常用于检验Ni2：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图1所示。该结构中，碳碳之间的共价键类型是键，从轨道重叠方式来分析，碳氮之间的共价键类型是_；氮镍之间形成的化学键是_。该结构中，碳原子的杂化轨道类型为_。(3)氮化铝是一种新型无机非金属材料，具有耐高温、耐磨等特性，空间结构如图2所示。铝的配位数为_。氮化铝的晶体类型是_。(4)N和Cu形成的化合物的晶胞结构如图3所示，则该化合物的化学式为_。该化合物的相对分子质量为M，NA为阿伏加德
6、罗常数。若该晶胞的边长为a pm，则该晶体的密度是_gcm3。解析：(1)Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。基态铝的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占据s、p轨道，s轨道为球形，p轨道为哑铃形。(2)1个双键是由1个键和1个键组成的，所以碳氮之间的共价键类型是键和键；镍原子有空轨道，氮原子有孤对电子，因此二者之间形成配位键。在该结构中有4个碳原子形成4个键，4个碳原子形成3个键和1个键，因此杂化轨道类型分别是sp3和sp2杂化。(3)由氮化铝的空间结构知，1个铝连接4个氮，铝的配位数为4；根据氮化铝具有耐高温、耐磨等特性，推知它
7、属于原子晶体。(4)根据均摊法，每个晶胞平均含有Cu原子数为123，N原子数为81，故其化学式为Cu3N。根据密度的定义式：求得晶胞的密度，注意单位换算。答案：(1)3d104s1球形、哑铃形(2)键和键配位键sp2、sp3杂化(3)4原子晶体(4)Cu3N3.在研究金矿床物质组分的过程中，通过分析发现了CuNiZnSnFe多金属互化物。(1)某种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”)，可通过_方法鉴别。(2)基态Ni2的核外电子排布式为_；Ni2和Fe2的半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_FeO(填“”)。(3)铜能
8、与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol (SCN)2分子中含有键的数目为_；类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(HSCN)的沸点低于异硫氰酸(HN=C=S)的沸点，其原因是_；写出一种与SCN互为等电子体的分子_(用化学式表示)。(4)氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为_。 (5)立方NiO(氧化镍)晶体的结构如图所示，其晶胞边长为a pm，列式表示NiO晶体的密度为_gcm3(不必计算出结果，阿伏加德罗常数的值为NA)。人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图)：一个Ni2空缺，另有两个Ni2被两个Ni3所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的
9、比值却发生了变化。已知某氧化镍样品组成Ni0.96O，该晶体中Ni3与Ni2的离子个数之比为_。解析：(1)某种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，该金属互化物属于晶体，可通过X射线衍射实验进行鉴别；(2)Ni元素原子核外电子数为28，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，失去4s能级2个电子形成Ni2，故Ni2核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；Ni2和Fe2的离子所带电荷相同，Ni2的半径较小，NiO中离子键更强，NiO晶体的熔点更高；(3)(SCN)2的结构式为NCSSCN，根据其结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键，单键为键
10、，三键含有1个键、2个键，(SCN)2分子含有5个键，故1 mol (SCN)2分子中含有键的数目为 5NA；由于异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键，所以硫氰酸(HSCN)的沸点低于异硫氰酸；一种与SCN互为等电子体的分子有CO2等，原子数相同，价电子数均为16；(4)分子中连接氨基的C原子形成2个CH键、1个CN键、1个CC键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，而碳氧双键中的C原子形成3个键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化；(5)晶胞中Ni原子数目为1124，氧原子数目为864，晶胞质量为 g，晶胞边长为a pm，晶胞体积为(a1010 cm)
11、3，NiO晶体的密度为 gcm3；设1 mol Ni0.96O中含Ni3 x mol，Ni2为(0.96x)mol，根据晶体仍呈电中性，可知3x2(0.96x)21，x0.08 mol，Ni2为(0.96x)mol0.88 mol，即离子数之比为Ni3Ni20.080.88111。答案：(1)晶体X射线衍射(2)1s22s22p63s23p63d8或Ar3d8(3)5NA(或56.021023或3.011024)异硫氰酸中HN键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸CO2 (4)sp3、sp2(5)111 4铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生
12、活中有广泛应用。(1)基态Fe3的简化电子排布式为_。(2)实验室用KSCN、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)羰基铁Fe(CO)5可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5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)。(4)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_。(5)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 gcm3，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最短核间距为_pm。
13、解析：(1)铁离子的简化电子排布式为Ar3d5。(2)N、O、S的第一电离能：NOS。苯酚中碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化。(3)CO与N2互为等电子体，1个CO分子中有1个键，1个CO分子与Fe形成1个配位键，配位键也是键，所以1 mol Fe(CO)5含10 mol 键。与CO互为等电子体的离子有CN、C。(4)氮化铁晶胞为六棱柱，顶点贡献率为，棱上贡献率为，面上贡献率为。观察晶胞知，12个铁位于顶点，2个铁位于面心，3个铁位于体内；2个氮位于体内。1个晶胞含铁微粒数为12236，含氮微粒数为2，故铁、氮微粒数之比为6231。(5)氧化亚铁晶胞类似氯化钠晶胞。棱上3个离子相切，晶胞参数等
14、于相邻两个离子核间距的2倍。观察题图2知，上、中、下三层各4个氧离子(共12个氧离子)与中心的氧离子紧邻且等距离，而氧化亚铁中氧离子、亚铁离子个数比为11，所以，有12个Fe2与Fe2紧邻且等距离。1个氧化亚铁晶胞含Fe2数为864，含O2数为1214，所以，1个氧化亚铁晶胞含4个“FeO”。设Fe2与O2的最短核间距为d pm，有 gcm3，解得d1010 pm。答案：(1)Ar3d5(2)NOSsp2杂化(3)10CN或C(合理即可)(4)31(5)12 10105.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DA2和DA3；工业上电解熔融C2A
15、3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_。(2)DA2分子的VSEPR模型是_。H2A比H2D熔沸点高得多的原因是_。(3)实验测得C与氯元素形成的化合物的实际组成为C2Cl6，其球棍模型如图所示。已知C2Cl6在加热时易升华，与过量的NaOH溶液反应可生成NaC(OH)4。C2Cl6属于_(填晶体类型)晶体，其中C原子的杂化轨道类型为_杂化。C(OH)4中存在的化学键有_。(4)工业上制备B的单质是电解熔融B的氯化物，而不是电解BA，原因是_。(5)B、C的氟化物
16、晶格能分别是2 957 kJmol1、5 492 kJmol1，二者相差很大的原因是_。(6)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示 。在该晶胞中，E的配位数为_。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0,0,0)；b为；c为。则d的坐标参数为_。已知该晶胞的密度为 gcm3，则其中两个D原子之间的距离为_pm。(列出计算式即可)解析：根据题给信息，可以推出A为O，B为Mg，C为Al，D为S，E为Zn。(1)同周期主族元素从左到右第一电离能逐渐增大，但由于Mg原子3s轨道上电子全充满，比较稳定，故第一电离能：MgAl。基态S原子的价电子数为6，其轨道表达式为。
17、(2)SO2中S有1对孤对电子，价层电子对数为3，故其VSEPR模型是平面三角形。由于H2O分子间存在氢键，故其熔沸点比H2S高。(3)由题意知，Al2Cl6的沸点低，属于分子晶体。Al无孤电子对，杂化轨道数为4，故其杂化类型为sp3。Al(OH)4中存在极性共价键和配位键。(5)晶格能大小与离子所带电荷及离子半径有关，由于Al3比Mg2电荷高、半径小，故AlF3的晶格能比MgCl2大得多。(6)该晶胞中E的个数为864，D的个数为4，故E、D的配位数相同，根据D的配位数为4，可知E的配位数为4。根据d的位置，可知其坐标参数为。根据D原子的位置可知，两个D原子之间的距离为晶胞边长的，设晶胞边长
18、为a pm，则该晶胞的质量为 g gcm3(a1010 cm)3，解得a1010，故两个D原子之间的距离为 1010 pm。答案：(1)镁(或Mg) (2)平面三角形H2O分子间存在氢键(3)分子sp3极性共价键、配位键(或共价键、配位键)(4)熔融MgCl2能导电，可电解；MgO熔点高，电解熔融MgO能耗大(5)Al3比Mg2电荷高、半径小(6)4 10106.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14C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)C
19、S2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：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。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：(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用电子云形象地描述。基态14C原子的轨道表示式为，则核外存在2对自旋相反
20、的电子。(2)碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子。因此，碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。(3)CS2分子中，存在键和键。CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。根据等电子理论，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS和N2O，离子有NO、SCN。(4)因Fe(CO)5熔、沸点较低，常温下为液体，其固体应属于分子晶体。(5)由石墨烯的结构可知，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62。由金刚石的结构可知，每个C可参与形成4条CC键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个
21、六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，6212。因此每个C原子连接12个六元环。六元环中C原子采取sp3杂化，为空间六边形结构，最多有4个C原子位于同一平面。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)键和键spCO2、SCN(或COS等)(4)分子(5)321247锡是大名鼎鼎的“五金”金、银、铜、铁、锡之一，早在远古时代，人们便发现并使用了锡。回答下列问题：(1)锡是50号元素，在元素周期表中位于_区。(2)SnO2是一种重要的半导体传感器材料，用来制备灵敏度高的气敏传感器，SnO2与熔融NaOH反应生成Na2SnO3，N
22、a2SnO3中阴离子的空间构型为_。(3)比较下列卤化锡的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。SnCl4SnBr4SnI4熔点/3331144.5沸点/114.1202364(4)汽车废气中常含有有毒的一氧化碳气体，但在二氧化锡的催化下，在300 时，一氧化碳可大部分转化为二氧化碳。C、O、Sn电负性由大至小的顺序是_。(5)灰锡具有金刚石型结构，其中Sn原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(6)原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为灰锡的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)、B为，则D为。锡的配位数为_。已知灰锡的晶胞参数a0.648 9 nm，其密度为_ gcm3
23、(NA为6.021023 mol1，不必算出结果，写出简化后的计算式即可)。解析：(1)Sn是50号元素，价电子排布式为5s25p2，在元素周期表中位于p区。(2)SnO中Sn原子为sp2杂化，无孤电子对，所以空间构型为平面三角形。(3)锡元素的卤化物都为分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。对于组成类型相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。由于相对分子质量：SnCl4SnBr4SnI4，所以它们的熔沸点由低到高的顺序：SnCl4SnBr4CSn。(5)灰锡具有金刚石型结构，其中Sn原子的杂化方式为sp3杂化。灰锡是同一元素的原子通过共用电子对形成的单质，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键(或共价键)。(6)根据各个原子的相对位置可知，D在体对角线的处，所以其坐标参数是。根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Sn原子个数是8648，所以晶胞的密度为 gcm3107 gcm3。答案：(1)p(2)平面三角形(3)SnCl4、SnBr4、SnI4熔沸点依次升高；原因是它们分子结构相似，随相对分子质量增大，分子间相互作用力逐渐增强(4)OCSn(5)sp3杂化非极性共价键(或共价键)(6)410716