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第十二章 物质结构与性质综合检测1(14分)前四周期的元素A、B、C、D、E原子序数依次增大；A是宇宙中含量最丰富的元素；B和C同一主族，且B的L层电子数是K层电子数的2.5倍；D和C同一周期，且D的气态氢化物可以和其最高价氧化物的水化物发生氧化还原反应；E位于第四周期，其价电子层中只有一个电子，且内层都处于全充满状态。请回答下列问题：(1)E原子的电子排布式为_，C和D的第一电离能较大的是_。(2)CO中C的杂化方式为_，该离子的“VSEPR”模型为_形。(3)C和D的简单阴离子半径由大到小的顺序为_，C和D最高价含氧酸的酸性由弱到强的顺序为_。(4)某分子的结构式为：ABBA，则该分子中键和键的数目之比为_，B2分子和一氧化碳分子互为等电子体，则一氧化碳的电子式为_。(5)向EDO4溶液中加入过量稀氨水，阳离子化学式为_，该离子的配位体为_。(6)D(黑球)和E(白球)形成的某种晶体的晶胞如右图所示，则该物质的化学式为_，已知该晶胞的棱长为516 pm，则该晶胞的密度为_g/cm3，最近的黑球和白球之间的距离为_pm(精确到0.1)。解析：根据元素周期表及电子排布知识先推断出A、B、C、D、E五种元素，然后根据物质结构有关知识，即可逐一解答各设问。根据题干信息不难推出A、B、C、D、E五种元素分别是H、N、P、S、Cu。(2)PO的价层电子对数是4，故P原子的杂化方式为sp3杂化，PO的“VSEPR”模型为正四面体形。(3)对于电子层结构相同的离子，原子序数越大半径越小；含氧酸中非羟基氧越多酸性越强，H3PO4中含有一个非羟基氧，H2SO4中含有2个非羟基氧。(4)单键都是键，双键中有一个是键，另一个是键。CO和N2互为等电子体，二者结构相似，故CO的电子式类似N2的电子式。(5)过量氨水加到CuSO4溶液中，生成深蓝色的Cu(NH3)4SO4溶液；NH3中N原子上存在孤电子对，故NH3为配位体。(6)根据均摊法，S原子个数为864，Cu原子个数为4，故化学式为CuS；1个晶胞中有4个CuS，则1个晶胞的质量m g，晶胞的体积V(5161010)3 cm3，可求得晶胞的密度 g/cm34.6 g/cm3；黑、白球之间最近的距离为晶胞体对角线的四分之一，故等于516 pm223.4 pm。答案：(1)Ar3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1P(2)sp3杂化正四面体(3)P3S2H3PO4”或“”)。解析：(2)1个松脂酸铜中含有6个双键，每个双键中有1个键，共有6个键；加“*”的碳原子为烷烃碳()，故杂化方式为sp3杂化。(3)晶胞中X原子的个数为812，Cu原子个数为4，则晶胞的化学式为Cu2X；X在晶胞中呈体心立方堆积，故与X等距离且最近的X原子个数为8。(4)SO2分子中S原子的孤电子对数为(622)1，价层电子对数为213，所以SO2的VSEPR模型为平面三角形，略去一对孤对电子，实际的几何构型为折线形；S和O位于同一主族，从上到下，第一电离能逐渐减小。答案：(1)3d104s1跃迁(2)6sp3(3)Cu2X8(4)折线形(V形或角形)”“”“”或“”)；(3)AE4中A原子杂化轨道方式为_杂化，其固态晶体类型为_；(4)F的核外电子排布式为_；向F的硫酸盐中逐滴加入氨水先产生沉淀，后沉淀溶解为深蓝色溶液，加入乙醇会析出蓝色晶体，该晶体中F与NH3之间的化学键为_；(5)氢化物的沸点B比D高的原因是_；(6)元素X的某价态阴离子Xn中所有电子正好充满K和L电子层，CnX晶体的最小结构单元如图所示。该晶体中阳离子和阴离子个数比为_，晶体中每个Xn被_个等距离的C包围。解析：E得一个电子后3p轨道全充满，则E为Cl，根据题意可知，A、B、C、D分别为C、O、Na、S，F为红色单质，有F和F2两种离子，故为Cu。(1)硫元素的非金属性弱于氯元素，则电负性DE。(3)CCl4中碳原子的价层电子对数是4，且不含有孤对电子，所以碳原子杂化轨道方式为sp3杂化，其固态晶体类型为分子晶体。(4)根据核外电子排布规律可知铜的核外电子排布式为Ar3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)；向F的硫酸盐中逐滴加入氨水先产生沉淀，沉淀是氢氧化铜，氢氧化铜能溶解在氨水中生成配合物，因此该晶体中铜与NH3之间的化学键为配位键。(5)由于水分子间存在氢键，所以氢化物的沸点是H2O高于H2S。(6)根据晶胞结构可知阳离子个数是123，阴离子个数是81，所以该晶体中阳离子和阴离子个数比为31，晶体中每个Xn被6个等距离的C包围，即上下左右前后各1个。答案：(1)(3)sp3分子晶体(4)Ar3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)配位键(5)水分子间存在氢键，增大了分子间作用力(6)3164(15分)1967年舒尔滋提出金属互化物的概念，其定义为固相金属间化合物拥有两种或两种以上的金属元素，如Cu9Al4、Cu5Zn8等。回答下列问题：(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”)。(2)基态铜原子有_个未成对电子，二价铜离子的电子排布式为_，在CuSO4溶液中滴入过量氨水，形成深蓝色溶液的溶质的化学式为_。(3)铜能与类卤素(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，理论上有硫氰酸(HSCN)和异硫氰酸(HNCS)，其中沸点较高的是_(填化学名称)。(4)ZnS的晶胞结构如图甲所示，在ZnS晶胞中，S2的配位数为_。(5)铜与金形成的金属互化物结构如图乙，其晶胞边长为a nm，该金属互化物的密度为_(用含“a、NA”的代数式表示)gcm3。解析：(1)晶体中粒子在三维空间里呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故该金属互化物属于晶体。(3)(SCN)2分子的结构式为NCSSCN,1个NC键只有1个键、2个键，所以1 mol(SCN)2分子中含有键的数目为4NA；异硫氰酸(HNCS)分子中N原子上连接有H原子，分子间能形成氢键，故沸点高。(5)Cu原子位于晶胞面心，数目为63，Au原子位于晶胞顶点，数目为81，晶胞体积V(a107)3 cm3，则密度 g/cm3 g/cm3。答案：(1)晶体(2)11s22s22p63s23p63d9Cu(NH3)4SO4(3)4NA异硫氰酸(4)4(5)5(16分)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是_。(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_。GeCl4GeBr4GeI4熔点/49.526146沸点/83.1186约400(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_。(5)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(6)晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(，0，)；C为(，0)。则D原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a565.76 pm，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。解析：(2)单键中含有1个键，双键中含有1个键和1个键，三键中含有1个键和2个键。键的成键方式是“头碰头”，键的成键方式是“肩并肩”，原子间形成的键键长越长，越不利于两原子间形成键。(3)对于结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。(4)元素的非金属性越强，原子吸引电子能力越强，元素的电负性越大。(5)金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化，微粒间作用力为共价键，运用类推法不难得出结论。(6)晶胞参数a即为晶胞边长，gcm3107 gcm3。答案：(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增大。原因是分子结构相似，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强(4)OGeZn(5)sp3共价键(6)(，)1076(13分)锂的某些化合物是性能优异的材料。请回答下列问题：(1)如图是某电动汽车电池正极材料的晶胞结构示意图，其化学式为_，其中Fen的基态电子排布式为_，PO的空间构型为_。(2)Li与Na中第一电离能较小的元素是_；LiF与NaCl晶体中熔点较高的是_。(3)氮化锂是一种良好的储氢材料，其在氢气中加热时可吸收氢气得到氨基锂(LiNH2)和氢化锂，氢化锂的电子式为_，上述反应的化学方程式为_。(4)金属锂为体心立方晶胞，其配位数为_；若其晶胞边长为a pm，则锂晶体中原子的空间占有率是_。(5)有机锂试剂在有机合成中有重要应用，但极易与O2、CO2等反应。下列说法不正确的是_(填字母序号)。ACO2中键与键的数目之比为11B游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出C叔丁基锂(C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp3和sp2解析：(1)晶胞中Li个数为84214，Fen个数为4，PO个数为4，因此晶体的化学式为LiFePO4；其中铁的化合价为2价，即n2，则Fe2的基态电子排布式为Ar3d6；PO中P原子的价层电子对数是4，没有孤对电子，所以PO的空间构型为正四面体形。(2)同主族元素从上到下第一电离能减小，故Li和Na中第一电离能较小的元素是Na；LiF的晶格能大于NaCl，故LiF的熔点比NaCl高。(4)由于金属锂为体心立方晶胞，所以其配位数为8，若其晶胞边长为a pm，则Li原子半径ra pm，一个晶胞中有两个Li原子，所占体积为2r32(a)3a3，晶胞的体积为a3，则晶体中原子的空间占有率是100%100%。(5)CO2的结构式为OCO，CO双键中有1个键，1个键，因此CO2中键与键的数目之比为2211，A项正确；不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，故游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出，B项正确；叔丁基锂(C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp3杂化，C项错误。答案：(1)LiFePO4Ar3d6正四面体(2)NaLiF(3)LiHLi3N2H2LiNH22LiH(4)8100%(5)C7(15分)现有W、A、B、C、D、E、F七种前四周期元素，原子序数依次增大。目前公认W、A元素各自形成的化合物种类最多。A、B、C位于同周期且第一电离能按A、C、B的顺序依次增大。D、E位于同主族，且D的原子序数为12。F的单质为紫红色的常见金属。请回答下列问题：(1)写出基态F原子的外围电子排布式：_。(2)W、A、B能组成一种直线形分子，其中键和键数目相等，其结构式是_。(3)与B2C互为等电子体的分子是_(填化学式)。BW3分子的中心原子杂化类型为_。(4)A、C组成的一种带2个负电荷的阴离子立体构型是_。A、B、C的简单氢化物中最稳定的是_(用化学式表示，下同)，沸点最低的是_。(5)D与C形成的化合物的晶体类型为_。(6)C、F组成的一种晶体晶胞如图。1个该晶胞的质量为_(只要求列出表达式)。解析：本题考查物质结构理论，意在考查考生将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决简单化学问题的能力。碳、氢元素各自形成的化合物种类最多，故W为氢，A为碳。A、B、C同周期，由第一电离能大小顺序知，B为氮，C为氧。D、E同主族，且D的原子序数为12，则D为镁，E为钙。F为铜。(1)基态铜离子外围电子排布式为3d104s1。(2)HCN分子中键和键数目相等。(3)N2O有16个价电子，与其互为等电子体的分子是CO2。氨分子中氮原子采取sp3杂化。(4)CO中碳原子采取sp2杂化，立体构型为平面三角形。在CH4、NH3、H2O中CH4沸点最低，H2O最稳定。(5)MgO为离子晶体。(6)1个该晶胞中，氧原子数为864，铜原子数为4，即该晶体化学式为CuO。故1个晶胞的质量为 g。答案：(1)3d104s1(2)HCN(3)CO2sp3(4)平面三角形H2OCH4(5)离子晶体(6) g
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