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考点二十八 物质结构与性质补差专练1（2018届湖南省益阳市高三4月调研考试）据媒体报道,法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池,预计从2020年开始实现工业生产。该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题:（1）Te属于元素周期表中_区元素,其基态原子的价电子排布式为_。（2）基态Na原子中,核外电子占据的原子轨道总数为_,最高能层电子云轮廓图形状为_（3）结合题中信息判断:C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。（4）CO32-的几何构型为_;碳酸丙烯酯的结构简式如图所示,则其中碳原子的杂化轨道类型为_,1mol碳酸丙烯酯中键的数目为_.（5）Co(H2O)63+的几何构型为正八面体形,配体是_,该配离子包含的作用力为_(填选项字母)。A.离子键 B.极性键 C.配位键 D.氢键 E.金属键（6）Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中O的配位数为_,该晶胞的密度为g/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA，则Na与O之间的最短距离为_cm(用含、NA的代数式表示)。【答案】 p 5s25p4 6 球形 OClC 平面三角形 sp2、sp3 l3NA(或136.021023) H2O BC 8 (3)元素的非金属性越强，氧气与氯化氢能够反应生成氯气和水，氧元素的非金属性最强，电负性数值越大，C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为OClC，故答案为：OClC；(4)CO32-中C的价层电子对数=3+(4+2-32)=3，几何构型为平面三角形；根据碳酸丙烯酯的结构简式，则其中碳原子有2种，不饱和的碳氧双键中的C原子采用sp2杂化，饱和的碳原子采用sp3杂化；1mol碳酸丙烯酯中含有6molC-H，4molC-O，2molC-C和1molC=O，共13mol，键的数目为136.021023，故答案为：平面三角形；sp2、sp3；136.021023；(5)Co(H2O)63+的几何构型为正八面体形，配体是H2O，该配离子包含的作用力有H-O极性键、配位键，故答案为：BC；(6)晶胞中Na+离子数目为8，O2-离子数目为8+6=4，Na+离子、O2-离子数目之比为2：1，故该晶体化学式为Na2O，由图可知，每个Na+离子周围有4个O2-离子，Na+离子配位数为4，距一个阴离子周围最近的所有阳离子有8个，则O的配位数为8；晶胞质量为g，该晶胞的密度为gcm-3，而晶胞体积为ggcm-3=cm3，晶胞棱长为cm，则Na与O之间的最短距离为立方体对角线的=cm，故答案为：8； 。2（2018届广东省韶关市高三4月模拟考试二模）硼和氮的单质及一些化合物在工农业生产等领域有重要应用。回答下列问题:（1）N原子核外有_ 种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为_。（2）经测定发现，N2O5固体由NO2+和NO3-两种离子组成，该固体中N原子杂化类型为_；与NO2+互为等电子体的微粒有_(写出一种)。（3）铵盐大多不稳定。NH4F、NH4I中，较易分解的是_，原因是_。（4） 第二周期中，第一电离能介于B元素和N元素间的元素为_(填“元素符号”)。（5）晶体硼有多种变体，但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体( 见图I)，每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由_个硼原子构成;若该结构单元中有2 个原子为10B(其余为11B)，那么该结构单元有_种不同类型。（6）硼和氮构成的一种氮化硼晶体的结构与石墨晶体结构相类似，B、N原子相互交替排列(见图II)，其晶胞结构如图III所示。设层内B-N核间距为apm，面间距为bpm，则该氮化硼晶体的密度为_g/cm3(用含a、b、NA 的代数式表示)。【答案】 七(或“7”) 哑铃形 sp、sp2 SCN-、CO2、CS2、N3-等中的任一种 NH4F F原子半径比I原子小，HF键比HI键强(HF更易形成)，F-更易夺取NH4+中的H+ Be、C、O 12 3 或或（3）铵盐大多不稳定。NH4F、NH4I中，较易分解的是NH4F，原因是F原子半径比I原子小，HF键比HI键强(HF更易形成)，F-更易夺取NH4+中的H+；（4）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第V族元素原子最外层电子处于该轨道的全充满、半充满的稳定状态，所以其第一电离能大于其相邻元素，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素；（5）顶点数： 12（个）（共20个面，每个面均为正三角形，有三个顶点，而每个顶点都同时属于5个面，所以有12个原子；当选定1个顶点后，与它最近的顶点数为5个，然后就是5个和1个，即二取代物有3种，即该结构单元有3种不同类型；（6）根据图III可知一个晶胞中含有N原子数为，B原子数为，将一个六边形切成相等的六个，每个的底为apm=acm，高为pm，面积为，晶胞的体积为，故密度为=。3（2018届河南省南阳市第一中学高三第十四次考试）明代宋应星所著天工开物中已经记载了我国古代用炉甘石（主要成分ZnCO3）和煤冶锌工艺，锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题：（1）Zn原子基态核外电子排布式为_。（2）硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。与SO42-互为等电子体的阴离子化学式为_（写出一种）氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是_。（3）黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746 kJmol-1，IZn=906 kJmol-1，ICuCZn 平面三角形 12 974/(a10-10)3NA【解析】（1）Zn是30号元素，其原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2。（2）与SO42-互为等电子体的阴离子有PO43-(或ClO4-) ；氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是氮元素的非金属性强于磷元素。4（2018届江西省新余市高三第二次模拟考试）由S、Cl及Fe、Co、Ni等过渡元素组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列问题:（1）钴元素基态原子的电子排布式为_，P、S、C1的第一电离能由大到小顺序为_。（2）SCl2分子中的中心原子杂化轨道类型是_，该分子空间构型为_。（3）Fe、Co、Ni等过渡元素易与CO形成配合物，化学式遵循18电子规则:中心原子的价电子数加上配体提供的电子数之和等于18，如Ni与CO形成配合物化学式为Ni(CO)4，则Fe与CO形成配合物化学式为_。Ni(CO)4中键与键个数比为_，已知:Ni(CO)4熔点-19.3,沸点43，则Ni(CO)4为_晶体。（4）已知NiO的晶体结构如图1所示。NiO的晶体结构可描述为:氧原子位于面心和顶点，氧原子可形成正八面体空隙和正四面体空隙，镍原子填充在氧原子形成的空隙中。则NiO晶体中镍原子填充在氧原子形成的_体空隙中。已知MgO与NiO的晶体结构相同，其中Mg2+和Ni2+的离子半径分别为66pm和69pm。则熔点:MgO_NiO(填“”、“ P S sp3 V 形 Fe(CO)5 11 分子 正八面 Mg2+半径比 Ni2+小， MgO 的晶格能比 NiO 大 构型为V形。（3）每个分子内含有1个键和2个键，而每个分子同时又通过1个配位键与原子连接，所以键和键之比为。是由配位键形成的化合物，配位键属于共价键的一种，所以该物质是分子晶体。（4）由图可知，氧原子形成的正四面体空隙中不含镍原子，中间是空的，形成的正八面体空隙中含有一个镍原子，则该晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体空隙中。晶体结构相同时，离子半径越小离子键强度越高，半径比小，的晶格能比大，故熔点。图中的单分子层可以如图画出一维重复单元：重复单元呈平行四边形，是相邻四个原子球中心的连线，每个重复单元包含1个原子和1个原子，相对分子质量为75。重复单元所占的平行四边形面积：，则1平方米上该晶体质量为：，即。5（2018届广西桂林市、贺州市高三上学期期末联考）天宫二号空间实验室于2016年9月15 日在酒泉卫星发射中心发射成功。实验室承载了10余项太空实验,其中包含了好比科幻英维“综合材料”多晶碲化锌(ZnTe)的实验。(1)电负性Zn_Te(填“”或“”或“=”)。(2)O、S、Se与Te元素位于同一主族。基态碲(Te)原子核外电子排布式为Kr_,有_个未成对电子。(3)H2O、H2S、H2Se沸点由低到高顺序为_，推断的依据是_;SO2分子中S原子采取_杂化;用价层电子对互斥理论解释SO42-的键角大于SO32-的原因是_。(4)向氯化锌溶液中加入过量的氨水,得到Zn(NH3)4Cl2,此配位化合物中含有的化学键有共价键、_、_。(5)碲化锌晶体有两种结构，其中一种晶胞结构如下图:晶胞中含有_个Te原子;与Te原子距离最近的Te原子有_个;若两个距离最近的Te原子间距为apm.则晶体密度为_g/cm3。【答案】 4d105s25p4 2 H2S2Se2O 水分子之间能形成氢键,因此沸点最高,相对分子质量H2S2Se,分子间作用力H2S2Se,因此沸点H2S H2Se H2O sp2 两种离子的中心硫原子均为sp3杂化。SO42-中没有孤对电子，SO42-有一对孤对电子，孤电子对对成键电子有排斥作用,因此键角更小 离子键 配位键 4 12 解析：(1) 一般来说，非金属元素电负性大于1.8，金属元素小于等于1.8，所以电负性ZnTe；碲(Te)原子核外电子比Kr多16个，排布在4d、5s、5p能级，基态碲(Te)原子核外电子排布式为Kr 4d105s25p4；5p能级上有2个未成对电子；(3)相对分子质量H2SH2Se,分子间作用力H2SH2Se,因此沸点H2S H2Se，水分子之间能形成氢键,因此沸点最高，所以H2O、H2S、H2Se沸点由低到高顺序为H2SH2SeCSi sp 直线型 N 球形 8 16 将NaCl晶胞中面心上的Na+和棱边上的C1-全部去掉，将顶角上的Na+替换为Cs+（或其他合理答案）7（2018届福建省厦门市双十中学高三第八次能力考试）C、N和Si能形成多种高硬度材料，如Si3N4,C3N4,SiC.(1)Si3N4和C3N4中硬度较高的是_,理由是_.(2)C和N能形成一种类石墨结构材料，其合成过程如下图所示。该类石墨结构材料化合物的化学式为_。其合成过程中有三聚氰胺形成，三聚氰胺中N原子的杂化方式有_。(3)C和N还能形成一种五元环状有机物咪唑(im)，其结构为。化合物Co(im)6SiF6的结构示意图如下:Co原子的价层电子轨道表达式(价层电子排布图)为_。N与Co之间的化学键类型是_，判断的理由是_。阴离子SiF62-中心原子Si的价层电子对数为_。阳离子(Co(im)62+和SiF62-之间除了阴阳离子间的静电作用力，还存在氢键作用，画出该氢键的表示式_。例如水中氢键的表示式为: (4)SiC为立方晶系晶体，晶胞參数为a,已知Si原子半径为rSi,C原子半径为rC,该晶胞中原子的分数坐标为:则SiC立方晶胞中含有_个Si原子、_个C原子，该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_(列出计算式即可)。【答案】 C3N4 两者同属原子晶体(答两者结构相似)，C的原子半径小于Si,与Si-N相比，C-N的键长短、键能大 C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n sp2、sp3 配位键 N有孤对电子，Co2+有空轨道 6 4 4 （3）Co原子的价层电子为最外层和次外层电子，其电子轨道表达式为。因N有孤对电子，Co2+有空轨道，所以N与Co之间可形成配位键。价层电子对数=成键数+孤电子对数，孤电子对数=（中心原子的最外层电子数-配位原子与中心原子结合的原子最多能接受的电子数）/2，由此可算出中心原子Si的价层电子对数为4。氢键发生在非金属强的原子和氢原子之间，在该物质中氢键可表示为。（4）从该晶胞中原子的分数坐标可看出，每个C原子周围有4个Si原子，每个Si原子有4个C原子，形成正四面体结构，所以SiC立方晶胞中含有4个Si原子、4个C原子。其总体积为4/3rc34+4/3rsi34=16/3(rc3+ rsi3)。则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为16/3(rc3+ rsi3)/a3100%。8（2018届安徽省江淮十校高三第三次4月联考）已知A、B、C、D、E 为原子序数依次增大的前四周期元素。已知前四种元素的基态原子p能级都有2个单电子，E 的原子序数等于A、B、C三种元素原子序数之和。试回答下列问题:(1)基态E原子外围电子排布图为_；其中M 能层有_种能量不同的电子。(2)从原子结构角度解释B 电负性大于D的原因是:_。(3) 含A元素的化合物中，A 的原子间常有键，但是含C元素的化合物中，C的原子间只能存在键，其主要原因是_。(4)H2D2B8是一种具有强氧化性的二元酸(其中分子结构中有2个B原子显-1价),则H2D2B8的结构式为_，分子中采取sp3杂化的B原子有_个。(5)E 晶胞内粒子的堆积模型如图所示。已知:E 晶胞的密度为g/cm3，NA代表阿伏加德罗常数值，E 的相对原子质量为M。E 粒子的配位数为_。E 粒子半径为_pm。E 晶胞中粒子的空间利用率=_(用含 的式子表示)。【答案】 3 O和S价电子数相同，随着电子层数的增多，S的原子半径大于O，导致原子核对外层电子的吸引力减弱 硅原子半径大于碳，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小，形成键不稳定 (也可写成) 4 12 2434MNA1010 26(2). O和S元素处于同一主族，随电子层数的增多，S的原子半径大于O，导致原子核对外层电子的吸引力减弱，所以O元素的电负性大于S，故答案为：O和S价电子数相同，随着电子层数的增多，S的原子半径大于O，导致原子核对外层电子的吸引力减弱；(3). 含碳元素的化合物中，碳的原子之间可以形成碳碳双键、碳碳三键，碳碳双键和碳碳三键中都含有键，因硅原子半径大于碳原子，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小于碳原子，形成的键不稳定，所以含硅元素的化合物中，硅原子间只能存在键，故答案为：硅原子半径大于碳，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小，形成键不稳定；(4). H2S2O8是一种具有强氧化性的二元酸，其分子结构中有2个O原子显1价，说明该分子结构中含有过氧键：OO，结合化合价代数和为0，可知硫原子显+6价，H2S2O8是一种二元酸，说明该分子结构中含有2个羟基，则H2S2O8的结构式为：(也可写成)，由结构式可知，过氧键中的两个氧原子和羟基中的两个氧原子采取sp3杂化，所以采取sp3杂化的O原子有4个，故答案为：(也可写成)；4；(5). . 由Ni晶胞内粒子的堆积模型图可知，Ni粒子的配位数为382=12，故答案为：12；. Ni晶胞是面心立方晶胞，面对角线上三个Ni粒子相切，设Ni的半径为r cm，晶胞参数为a cm，根据勾股定理可得：(4r)2=2a2，r =24a cm，由均摊法可知，1个Ni晶胞中含4个Ni粒子，则晶胞密度=4MNAa3，a=34MNA，r = 2434MNAcm=2434MNA1010pm，故答案为：2434MNA1010；. 晶胞中Ni粒子的数目为4个，设Ni的半径为r cm，晶胞参数为a cm，由上述计算可知，Ni粒子半径为：r =24a cm，则Ni粒子在晶胞中的空间利用率为：43424a3a3=26，故答案为：26。9（2018届广东省揭阳市高三上学期期末学业水平考试）氢化铝钠（NaAlH4）是一种新型轻质储氢材料，掺入少量的Ti，有利于NaAlH4吸氢，释氢。AlCl3和NaH在PCl3或PCl5催化下可合成NaAlH4（晶胞结构如右下图所示）。（1）单质磷与Cl2反应，可以生成PCl3和PCl5.其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中，P原子的杂化轨道类型为_，其分子的空间构型为_。（2）NaH的熔点为800，不溶于有机溶剂。NaH属于_晶体，其电子式为_。（3）AlH4中，Al的轨道杂化方式为_；列举与AlH4空间构型相同的两种离子_（填化学式）。 （4）NaAlH4晶体中，与Na+紧邻且等距的AlH4有_个；NaAlH4晶体的密度为_g/cm3（用含a的代数式表示）。（5）若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代，得到的晶体为_（填化学式）。【答案】 sp3杂化 三角锥型 离子 Na+H sp3 NH4+、BH4（或“SO42” “PO43” 等其他合理答案） 8 54/(301a3) 或 1081021/(NAa3) Na3Li(AlH4)4(3)在AlH4中，Al的轨道杂化方式为sp3；其空间构型为正四面体，具有相同空间构型的离子还有NH4+、BH4（或“SO42” “PO43” 等）；(4) 在NaAlH4晶体中，与Na+紧邻且等距的AlH4有8个，分别在同层四个角和上下面心上有四个；该晶胞中含有Na+=，AlH4=，所以其化学式为Na4(AlH4)4，该晶胞的质量为m= ，其体积V=2a310-21cm3，所以该晶体的密度为1.081023/(NAa3) g/cm3，或者54/301a3 g/cm3；(5)由上述分析可知，若NaAlH4晶胞底心处的Na+被Li+取代，得到的晶体为Na3Li(AlH4)4。10（2018届广东省肇庆市高三第一学期二模）TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地吸附有机污染物（如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN等）转化为CO2和N2等小分子物质。（1）Ti基态核外电子排布式为_。（2）甲醛HCHO分子空间构型为_；分子中碳原子轨道杂化类型为_，键和键的个数之比为_，（3）氨气极易溶于水，是因为氨和水的分子均是_，还因为_。（4）甲苯分子中能够共平面的原子最多为_个；苯环不易被卤素加成，而比较容易被卤素取代苯环上的氢，原因是_。（5）含CN的污水毒性极大，用NaClO先把CN氧化为CNO，然后在酸性条件下再将CNO氧化为无污染的气体。请写出与CNO互为等电子体的微粒_分子或离子，写一种）。（6）Ti(CN)42-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti(CN)42-的结构可表示为_。（7）Ti的某氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐的晶胞结构如图所示（Ti4+位于立方体的顶点，Ca2+ 处于立方体的中心）。该晶体中，Ti4+和周围_ 个O2-相紧邻；若该晶胞的密度为dg/cm3则钛氧键的键长为_pm （用带NA的代数式表示）。【答案】 1s22s22p63s23p63d24s2（或Ar3d24s2） 平面三角形 sp2 1:3 极性分子（或相似相溶） 氨分子与水分子可形成分子间氢键 13 苯环上存在大键（或双键平均化） N2O、CO2、CS2、SCN等 12 与CNO互为等电子体的微粒N2O、CO2、CS2、SCN等分子或离子。（6）Ti(CN)42-中Ti2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Ti(CN)42-的结构可表示为。（7）由晶胞结构图可知，体心为Ca2，面心为O2，该晶体中每个顶点Ti4与面心的O2相邻，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，晶体中，Ti4和周围紧相邻O2数目为38/2=12，该晶体中，Ti4+和周围12 个O2-相紧邻；如图晶胞中Ti4为81/8=1,Ca2为1，O2为61/2=3,令晶胞边长为x，=m/v= ,晶胞边长为，则钛氧键的键长为pm。
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