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第12题 物质结构与性质综合题1(2019武汉模拟)磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题：(1)基态磷原子价电子轨道表示式为_，其第一电离能比硫的_(填“大”或“小”)。(2)羟基磷灰石Ca(PO4)3OH是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(OH)中氧原子的杂化方式为_，PO34的空间构型为_，该化合物所含元素电负性最大的是_。(3)P4O6的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8电子结构，则该分子中含有的共价键数目是_。(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为_，其为_元酸，原因是_。(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：由图推知该多磷酸钙盐的通式为_。(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如图所示，其密度为 gcm3，设NA是阿伏加德罗常数的值，则磷原子的配位数为_，晶胞参数为_pm。解析：(2)OH中氧原子的价层电子对数为4，所以氧原子按sp3方式杂化；PO34中P原子孤电子对数0，没有孤电子对，故PO为正四面体结构；根据元素的非金属性越强，元素的电负性越大，Ca、P、O、H四种元素中O的非金属性最强，O元素的电负性最大；(3)P原子最外层有5个电子，能够与3个O原子形成3对共用电子对，O原子最外层有6个电子，可以与2个P原子形成2对共用电子对，要使分子中每个原子都达到8电子稳定结构，其结构式为，可见分子中含有的共价键为12个；(4)亚磷酸与NaOH溶液发生酸碱中和反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，羟基H原子能电离产生H，说明H3PO3分子中含有2个OH，它属于二元酸，由于P最外层有5个电子，则H3PO3的结构式为；(5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n；(6)根据晶体结构可知每个B原子被四个距离相等且最近的P原子包围，每个P原子被四个距离相等且最近的B原子包围，所以P原子的配位数是4；在一个晶胞中含有的P原子数目：864，在一个晶胞中含有的B原子数目：414，即1个晶胞中含有4个BP，晶胞的质量m g，由于晶胞密度为 gcm3，所以晶胞的体积为 cm3，所以晶胞参数为 cm1010 pm。答案：(1) 大(2)sp3正四面体形O(或氧元素)(3)12(4) 二一个H3PO3分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢易电离(5)(CaP2O6)n(6)410102(2019张家口模拟)Se是迄今为止发现的最重要的抗衰老元素，也有抗癌之王的美誉。回答下列问题：(1)基态Se原子核外电子占据的轨道中，电子云轮廓图形状为哑铃形的有_个；第四周期的过渡金属中，基态原子核外未成对电子数与基态Se原子相同的有_种。(2)Se与其同周期相邻元素相比，三种元素的基态原子的第一电离能由大到小的顺序为_。(3)H2Se属于_(填“极性”或“非极性”)分子；其熔点低于同条件下NaH熔点的原因为_。(4)SeO2的立体构型为_。SeO3中Se原子的杂化形式为_。(5)写出一种与SeO24互为等电子体的分子式_。(6)Se能与形成具有多种生物活性的配合物，1 mol 中含有键的数目为_。(7)硒化锌是一种重要的半导体材料，其立方晶胞结构如图所示。若晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体密度为 gcm3，则硒化锌的摩尔质量可表示为_。(列出计算式即可)解析：(3)H2Se分子内为极性共价键，根据价层电子对互斥理论可知，该分子价层电子对数为4，有2对孤电子对，则其分子的立体构型为V形，极性键的极性向量和不等于零，所以该分子为极性分子，又因为NaH形成的晶体为离子晶体，而H2Se形成的晶体属于分子晶体，所以其熔沸点较NaH低。(6)根据分析可知，1 mol分子中键数目等于共价键数，所以键数目总数212 mol(苯环上)51 mol(酚羟基)51 mol(杂环)34 mol。(7)设硒化锌的摩尔质量为M，该晶胞中含有硒原子数为864，含有锌原子数为4，其化学式可表示为ZnSe，根据晶胞中可得，化简整理得M gmol1。答案：(1)92(2)BrAsSe(3)极性H2Se形成的晶体属于分子晶体，NaH形成的晶体为离子晶体(4)V形sp2(5)CX4、SiX4(X代表卤原子)等中的一种(6)34NA(7) gmol13(2019洛阳模拟)a、b、c、d、e、f、g为原子序数依次增大的七种元素，f、g为第四周期元素，其他为短周期主族元素；这些元素的信息如下：a有三种核素，最重的核素是最轻的质量的3倍b元素与a元素形成的化合物的水溶液显碱性c原子的第一至第四电离能分别是：I1738 kJmol1、I21 451 kJmol1、I37 733 kJmol1、I410 540 kJmol1d元素的主族序数与周期数相等e原子核外所有p轨道全满或半满f是前四周期中(稀有气体除外)原子半径最大的g在周期表的第7列请回答下列问题：(1)e元素的一种单质(Y)分子为正四面体，一个Y分子中共含_个共价键。(2)根据对角线规则，与c元素性质相似的是_；其在空气中燃烧主要产物的电子式是_，同时还有少量的_生成。(3)元素b与a形成的显碱性的物质的中心原子有_对孤对电子，其VSEPR模型为_；该分子为_(填“极性”或“非极性”)分子。向硫酸铜溶液中逐滴加入其水溶液，可观察到的现象为_。(4)f单质的晶胞如图1所示，若设该晶胞的密度为 gcm3，阿伏加德罗常数的值为NA，f原子的摩尔质量为M gmol1，则f原子的半径为_cm。(5)c的氧化物具有NaCl型结构(如图2)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得其晶胞参数为a nm，则r(O2)为_ nm(用含a的算式表示，不必运算化简，下同)。g的氧化物也属于NaCl型结构，晶胞参数为b nm，则r(g2)为_nm(用含a、b的算式表示)。解析：根据提供信息，可以推断a为H，b为N，c为Mg，d为Al，e为P，f为K，g为Mn。(1)该单质为P4,1个P4分子中含有6个PP键。(2)与Mg处于对角线位置的为Li。根据对角线规则，Li在空气中燃烧生成Li2O，同时生成少量Li3N。(3)NH3中N有1对孤对电子，其价层电子对数为314，VSEPR模型为四面体形。向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水，先生成蓝色沉淀Cu(OH)2，后沉淀溶解，得到Cu(NH3)4SO4深蓝色溶液。(4)单质钾的晶胞堆积方式为体心立方堆积，设K的原子半径为r cm，晶胞边长为a cm，则a4r，以该晶胞为研究对象，该晶胞含有K原子数目为812，则 g gcm3(a cm)3，a，故ra 。(5)由题意知，MgO的晶胞中O2采用面心立方最密堆积方式，即O2相互接触，面对角线长度是O2半径长度的4倍，即4r(O2)a nm，解得r(O2)a nm；MnO也属于NaCl型结构，则2r(O2)2r(Mn2)b nm，r(Mn2) nm。答案：(1)6(2)LiLi2LiLi3N(3)1四面体极性先产生蓝色沉淀，后沉淀溶解得深蓝色溶液(4) (5)4(2019南充模拟)短周期p区元素共有13种，除铝外全部是非金属元素。(1)基态氮原子的价层电子排布图为_；短周期p区元素中，第一电离能最小的元素与电负性最大的元素组成的化合物是_(填化学式)。(2)卤素与硼、氮、磷可形成BF3、NCl3和PBr3，下列有关三种分子的叙述正确的是_。A化学键类型相同B空间构型相同C中心原子的杂化轨道类型相同D中心原子的价层电子对数相同(3)CS2是一种溶剂，它能溶解硫黄。写出一种与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。CO能与Ni形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,3.42 g Ni(CO)4中含有_mol 键。(4)CCl4与水互不相溶，SiCl4与CCl4分子结构相似，但SiCl4遇水极易发生水解反应，导致二者性质不同的原因是_。(5)铝的几种卤化物的熔点如下：卤化铝AlF3AlCl3AlBr3AlI3熔点/1 04019097.5191AlBr3的晶体类型是_，AlI3晶体中存在的作用力有_。(6)氮化铝晶体为原子晶体，是一种新型无机非金属材料，其晶体密度为a gcm3，晶胞如图所示。铝原子的配位数为_。设NA为阿伏加德罗常数的值。氮化铝晶胞中，铝原子和氮原子之间最短的核间距为_nm。解析：(1)N原子核外有7个电子，分别位于1s、2s、2p轨道，故其价层电子排布图为；短周期p区元素共有13种，即He、B、C、N、O、F、Ne、Al、Si、P、S、Cl、Ar。其中第一电离能最小的是金属元素Al，电负性最大的是非金属元素F，二者组成的化合物是AlF3。(2)BF3、NCl3、PBr3中含有的化学键均为极性共价键，A项正确。BF3的中心原子B的价层电子对数为(33)23，配位数也是3，所以空间构型是平面三角形。而NCl3、PBr3的中心原子N、P的价层电子对数均为(53)24，配位数是3，所以空间构型均为三角锥形，B、D项错误。根据中心原子的价层电子对数可知，BF3中B原子采取sp2杂化，而NCl3中N原子、PBr3中P原子均采取sp3杂化，C项错误。(3)O与S同主族，所以与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子为CO2、COS。SCN与CS2互为等电子体，它与CS2具有相同空间构型和化学键类型。每个Ni(CO)4分子中含有4个NiC键，均为键，还含有4个CO键，其中含有4个键，所以每个Ni(CO)4分子中含有8个键。3.42 g Ni(CO)4的物质的量是0.02 mol，共含有0.16 mol 键。(4)CCl4与水互不相溶，SiCl4与CCl4分子结构相似，但SiCl4遇水极易发生水解反应，原因是硅原子有3d空轨道，能接受水分子中氧原子的孤对电子，而碳原子没有d空轨道，不能接受水分子中氧原子的孤对电子。(5)由于AlBr3的熔点较低，所以是分子晶体；同理，AlI3也为分子晶体，晶体中Al与I原子之间存在共价键，而在AlI3分子之间存在范德华力。(6)根据氮化铝的晶胞结构，每个铝原子周围最邻近且等距离的氮原子有4个，即铝原子的配位数是4。每个晶胞中铝原子数为864，氮原子数为4，晶胞的体积V cm3，则晶胞的边长为 cm 107 nm，铝原子和氮原子之间最短的核间距为边长的，即为 107 nm。答案：(1) AlF3(2)A(3)CO2、SCN、COS(任写一种)0.16(4)硅原子有3d空轨道，能接受氧原子的孤对电子，而碳原子没有d空轨道，不能接受氧原子的孤对电子(5)分子晶体共价键、范德华力(或分子间作用力)(6)4 1075(2019试题调研)钛有“生物金属”和“未来金属”之称，钛及其化合物的应用越来越受到人们的关注。(1)基态钛原子价层电子的轨道表达式为_。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_种。(2)金属钛的熔点、硬度均比铝大，可能的原因是_。(3)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体，分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物，先获得的馏分是_(填化学式)。(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图1所示。组成该物质的元素中，电负性最大的是_(填元素名称)。M中碳原子的杂化形式有_种。M中不含_(填标号)。a键b键c配位键d氢键e离子键(5)金属钛晶体中原子采用面心立方最密堆积，则晶胞中钛原子的配位数为_。设钛原子的直径为d cm，用NA表示阿伏加德罗常数的值，钛原子的摩尔质量为M gmol1，则晶体钛的密度为_gcm3。金属钛晶胞中有若干个正四面体空隙，如图2中a、b、c、d四个钛原子形成一个正四面体，其内部为正四面体空隙，可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子，那么形成的氢化钛的化学式为_。解析：(1)基态钛原子价层电子的排布式为3d24s2，所以轨道表达式为；Ti位于第4周期，未成对电子数为2，该周期中，未成对电子数为2的还有Ni、Ge、Se 3种基态原子。(2)金属钛与铝均为金属晶体，影响其熔点、硬度大小的因素主要是金属键的强弱，由此推理可以得出答案。(3)TiCl4与SiCl4分子结构相同，其分子间作用力与其相对分子质量有关，SiCl4的相对分子质量较小，沸点较低，加热时先转化为气体从混合物中分离出来。(4)根据催化剂M的结构简式，可以得出该分子中含有C、H、O、Cl、Ti，元素的非金属性越强，电负性越大，故氧元素的电负性最大；催化剂M中含有饱和碳原子，为sp3杂化，含有双键碳原子，为sp2杂化；碳碳双键中含有键和键，Ti与O之间形成配位键，M中无氢键和离子键。(5)金属钛晶体为面心立方最密堆积，故晶胞中钛原子的配位数为12；若晶胞的边长为x cm，面对角线为x cm，因为钛原子的直径为d cm，所以2dx，xd，晶胞的体积为x3 cm32d3 cm3，根据晶胞结构图示，可以得出晶胞中含有的Ti原子个数为864，其质量为 g，根据密度的数学表达式，可以得出晶体钛的密度为gcm3；若四个钛原子形成一个小的正四面体，则一个晶胞中可以形成八个小的正四面体，填充氢原子个数则为8，则该氢化物的化学式为TiH2。答案：(1) 3(2)Ti的价电子数比Al的多，金属键更强(合理答案即可)(3)SiCl4(4)氧2de(5)12TiH26(2019试题调研)Cu3P2可用于制造磷青铜。磷青铜是含少量锡、磷的铜合金，主要用于制作耐磨零件和弹性元件。Cu3P2遇水可水解：Cu3P26H2O=2PH33Cu(OH)2。回答下列问题：(1)Cu的核外电子排布式为_，锡为50号元素，根据其价电子排布式可推测其最常见正价是_。(2)PH3有毒，结构与NH3相似，则PH3的中心原子的杂化方式是_，PH3的键角比NH3的_(填“大”“小”或“相等”)，原因是_。(3)白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水的原因是_。(4)某磷青铜晶胞结构如图所示。该晶体中P原子位于_空隙中，其配位数为_。若晶体密度为a gcm3，P与最近的Cu原子核间距为_pm(设阿伏加德罗常数的值为NA)。该晶胞的空间利用率是_100%。(设Cu、Sn、P的原子半径分别为r1、r2、r3)解析：(1)铜为29号元素，Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10，Sn的核电荷数为50，为第A族元素，价电子排布式为5s25p2，易失去2个p轨道电子，化合价为2，失去价电子层的4个电子，化合价为4。(2)PH3分子中P的价层电子对数为34，故P原子采用sp3杂化；N的电负性比P强，成键电子对更靠近N，导致成键电子对距离近，排斥力大，故键角大。(3)白磷(P4)为正四面体结构，为非极性分子，CS2为直线形结构，为非极性分子，H2O为V形结构，为极性分子，根据相似相溶原理，白磷易溶于CS2，难溶于水。(4)根据晶胞结构可知，该晶体中P原子位于由铜原子形成的正八面体空隙中；八面体顶点的6个Cu跟P等距离且最近，故P的配位数为6。根据晶胞结构可知，1个晶胞中含有1个Sn,3个Cu,1个P，P与最近的Cu原子核间距为晶胞棱长的一半，晶胞的棱长为 1010 pm，所以P与最近的Cu原子核间距为5109 pm。晶胞中三种原子的体积之和V原子(3r31r32r33)；面对角线长度为2r12r2，晶胞边长为，故晶胞体积V晶胞3，晶胞的空间利用率是100%100%。答案：(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d102、4(2)sp3小N的电负性比P强，成键电子对更靠近N，导致成键电子对距离近，排斥力大，故键角大(3)P4和CS2均为非极性分子，H2O为极性分子(4)正八面体65109
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