过渡金属元素习题和答案.docx
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过渡金属元素习题和答案
本部分内容集中出现在选修三物质的结构与性质，主要考察的知识点有：
1、原子或离子的电子排布式；
2、分子的结构（特别是配合物结构的考察）；
3、中心离子的配位数；
4、含有过渡元素晶体的密度和化学式的考察。
1．[物质结构与性质]K4[Fe（CN）6]强热可发生反应：
3K4[Fe（CN）6]
2（CN）2↑+12KCN+N2↑+Fe3C+C
（1）K4[Fe（CN）6]中Fe2+的配位数为（填数字）；Fe2+基态外围电子排布式为。
（2）（CN）2分子中碳原子杂化轨道类型为；1molK4[Fe（CN）6]分子中含有
键的数目为。
（3）O
与CN
互为等电子体，则O
的电子式为。
（4）Fe3C的晶胞结构中碳原子的配位数为6，碳原子与紧邻的铁原子组成的空间构型为。
2．芦笋中的天冬酰胺（结构如右图）和微量元素硒、铬锰等，具有提高身体免疫力的功效。
（1）天冬酰胺所含元素中，（填元素名称）元素基态原子核外未成对电子数最多。
（2）天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有种。
（3）H2S和H2Se的参数对比见下表。
化学式
键长/nm
键角
沸点/℃
H2S
1.34
92.3º
-60.75
H2Se
1.47
91.0º
-41.50
①H2Se的晶体类型为，含有的共价键类型为。
②H2S的键角大于H2Se的原因可能为。
（4）已知铝（Mo）位于第五周期VIB族，钼、铬、锰的部分电离能如下表所示
编号
I5/KJ·mol-1
I6/KJ·mol-1
I7/KJ·mol-1
I8/KJ·mol-1
A
6990
9220
11500
18770
B
6702
8745
15455
17820
C
5257
6641
12125
13860
A是（填元素符号），B的价电子排布式为。
3．由徐光宪院士发起、院士学子同创的《分子共和国》科普读物最近出版了，全书形象生动地戏说了BF3、TiO2、HCHO、N2O、二茂铁、NH3、HCN、H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星。
（1）写出Fe3+的基态核外电子排布式。
（2）HCHO分子中碳原子轨道的杂化轨道类型为；1molHCN分子中含有σ键的数目为__________mol。
（3）N2O的空间构型为，与N2O互分等电子体的一种离子为。
（4）TiO2的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如下图，则黑球表示原子。
4．我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含（NH4）2SO4、NH4NO3，有机颗粒物及扬尘等。
通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气主要是交通污染。
（1）Zn2+在基态时核外电子排布式为。
（2）SO42-的空间构型是（用文字描述）。
（3）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOX、O3,CH2=CH-CHO,HCOOH,CH3COOONO2（PAN）等二次污染物。
①下列说法正确的是。
a.N2O结构式可表示为N=N=O
b.O3分子呈直线形
c.CH2=CH-CHO分子中碳原子均采用sp2杂化
d.相同压强下HCOOH沸点比CH3OCH3高，说明前者是极性分子后者是非极性分子
②1mo1PAN中含σ键数目为。
③NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe（NO）（H2O）5]S04,该配合物中心离子的配位数为（填数字）.
（4）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β一射线吸收法，β一射线放射源可用85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n=（填数字）。
5．亚硝酸盐与钴（Ⅲ）形成的一种配合物1Co（NH3）5NO2]Cl2的制备流程如下：
（1）Co2+基态核外电子排布式为。
（2）配合物1Co（NH3）5Cl]Cl2中与Co3+形成配位键的原子为（填元素符号）；配离子1Co（NH3）5NO2]2+的配体中氮原子的杂化轨道类型为。
（3）与NO2－互为等电子体的单质分子为（写化学式）。
（4）H2O2与H2O可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为。
（5）亚硝酸盐在水体中可转化为强致癌物亚硝胺，亚硝胺NDMA的结构简式如图所示，1molNDMA分子中含有
键的数目为mol。
6．铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。
（1）纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，已知高温下Cu2O比CuO稳定，
①画出基态Cu原子的价电子轨道排布图_______________；
②从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因_________________；
（2）CuSO4溶液常用作农药、电镀液等，向CuSO4溶液中滴加足量浓
氨水，
直至产生的沉淀恰好溶解，可得到深蓝色的透明溶液，再向
其中加入适量乙醇，可析出深蓝色的Cu（NH3）4SO4·H2O晶体。
①沉淀溶解的离子方程式为_________________________；
②Cu（NH3）4SO4·H2O晶体中存在的化学键有__________；
a．离子键b．极性键c．非极性键d．配位键
③SO42-的立体构型是__________，其中S原子的杂化轨道类型是_____________；
（3）Cu晶体中原子的堆积方式如图所示（为面心立方最密堆积），则晶胞中Cu原子的配位数为__________，若Cu晶体的晶胞参数a=361.4pm，则Cu晶体的密度是________（只用数字列算式）
7．［化学―选修3：
物质结构与性质］
早期发现的一种天然准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种元素组成。
回答下列问题：
（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过____________方法区分晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态铁原子有_____＿个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为______________。
三价铁离子比二价铁离子的稳定性更好，原因是_____________。
（3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_____________；乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_______________。
（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物［Cu（CN）4］2-，在形成配位键时，弧对电子由________元素提供。
（5）氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。
（6）铝单质为面心立方晶体，其晶胞边长a=0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为____________。
列式表示铝单质的密度________g·cm-3（不必计算出结果）。
8．镍（28Ni）金属羰基化合物[金属元素和一氧化碳（CO）中性分子形成的一类配合物]、金属储氢材料[能可逆的多次吸收、储存和释放氢气（H2）的合金]等领域用途广泛。
（1）Ni原子基态核外电子排布式为_________________。
（2）Ni（CO）4中镍的化合价为_____________，写出与CO互为等电子体的中性分子、带一个单位正电荷的阳离子、带一个单位负电荷的阴离子各一个：
__________、_____________、___________。
（3）一种储氢合金由镍与镧（La）组成，其晶胞结构如图所示．则该晶体的化学式为_________。
（4）下列反应常用来检验Ni2+，请写出另一产物的化学式__________。
与Ni2+配位的N原子有_________个，该配合物中存在的化学键有__________（填序号）。
A共价键B离子键C配位键D金属键E氢键
9．【化学-选修3：
物质结构与性质】
氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
在基态Ti2+中，电子占据的最高能层符号为，该能层具有的原子轨道数为；
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2+3H2
2NH3,实现储氢和输氢。
下列说法正确的是；
a．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
b．NH+4与PH+4、CH4、BH-4、ClO—4互为等电子体
c．相同压强时，NH3的沸点比PH3的沸点高
d．[Cu（NH3）4]2+离子中，N原子是配位原子
（3）用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为，SnBr2分子中Sn-Br的键角120°（填“＞”“＜”或“=”）。
（4）NiO的晶体结构与氯化钠相同，在晶胞中镍离子的配位数是____________。
已知晶胞的边长为anm，NiO的摩尔质量为bg·mol-1，NA为阿伏加德罗常数的值，则NiO晶体的密度为_________g·cm-3。
10．钒、砷均属于第四周期元素，最高正价均为+5。
I.高纯度砷可用于生产具有“半导体贵族”之称的新型半导体材料GaAs，砷与氯气反应可得到AsCl3、AsCl5两种氯化物。
（1）两种氯化物分子中属于非极性分子的是，AsCl3分子的中心原子杂化类型是，分子构型是。
（2）Ga与As相比，第一电离能较大的元素是，GaAs中砷的化合价为。
研究表明，在GaAs晶体中，Ga、As原子最外电子层均达到8电子稳定结构，则GaAs的晶体类型是，晶体中化学键的键角是。
II.钒是一种重要的战略金属，其最主要的用途是生产特种钢，其化合价有+5、+4、+3、+2等，工业上从炼钢获得的富钒炉渣中（内含V2O5）提取钒的过程如下。
（3）基态钒原子的电子排布式为，上述钒的几种价态中，最稳定的是价；写出①、②反应的化学方程式：
、。
（4）已知单质钒的晶胞为
则V原子的配位数是，假设晶胞的边长为dcm，密度为ρg/cm3，则钒的相对原子质量为。
11．元素周期表中第四周期元素由于受3d电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同．
（1）第四周期过渡元素的明显特征是形成多种多样的配合物
①CO可以和很多过渡金属形成配合物，如羰基铁[Fe（CO）5]．羰基镍[Ni（CO）4]．CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO的结构式为，与CO互为等电子体的离子为（填化学式）．
②金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成液态Ni（CO）4分子．423K时，Ni（CO）4分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉．试推测Ni（CO）4易溶于下列．
A．水B．四氯化碳C．苯D．硫酸镍溶液
（2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的．镓的基态原子的电子排布式是，Ga的第一电离能却明显低于Zn，原因是．
（3）用价层电子对互斥理论预测H2Se和BBr3的立体结构，两个结论都正确的是．
A．直线形；三角锥形
B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形
D．V形；平面三角形．
12．（14分）铜、铁都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。
请回答以下问题：
（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：
①Cu2+的价电子排布图；NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为________（填元素符号）。
②SO42－的空间构型为，SO32－离子中心原子的杂化方式为。
（2）请写出向Cu（NH3）4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式。
（3）某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出[Cu（NH3）4]SO4·H2O晶体。
①下列说法正确的是
a．氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键
b．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角
c．Cu（NH3）4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d．Cu（NH3）4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因。
（4）Cu晶体的堆积方式如图所示，设Cu原子半径为r，晶体中Cu原子的配位数为，晶体的空间利用率为（列式）。
13．（12分）东晋《华阳国志南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。
回答下列问题：
（1）镍元素基态原子的电子排布式为_________，3d能级上的未成对的电子数为______。
（2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液。
①[Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是_____。
②在[Ni（NH3）6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为__，提供孤电子对的成键原子是_____。
③氨的沸点_____（“高于”或“低于”）膦（PH3），原因是____；氨是_____分子（填“极性”或“非极性”），中心原子的轨道杂化类型为____。
（3）单质铜及镍都是由______键形成的晶体：
元素同与镍的第二电离能分别为：
I（Cu）=1959kJ/mol，I（Ni）=1753kJ/mol，I（Cu）＞I（Ni）的原因是______。
（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_____。
14．科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图如图1可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。
（1）金属铜采用下列______________堆积方式。
（2）Cu2+还能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物。
①[Cu（NH3）4]2+中存在的化学键类型有______________（填序号）。
A．配位键B．离子键C．极性共价键D．非极性共价键
②元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为______________；
（3）在硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水至过量，先出现蓝色沉淀，最后溶解形成深蓝色溶液．写出此蓝色沉淀溶解的离子方程式：
______________；
（4）向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色．该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN═Fe（SCN）3+3KCl表示．经研究表明，Fe（SCN）3是配合物，Fe3+与SCN-不仅能以1：
3的个数比配合，还可以其他个数比配合．请按要求填空：
①Fe3+与SCN-反应时，Fe3+提供______________，SCN-提供______________，二者通过配位键结合．
②所得Fe3+与SCN-的配合物中，主要是Fe3+与SCN-以个数比1：
1配合所得离子显血红色．含该离子的配合物的化学式是______________。
15．【化学——选修3：
物质结构与性质】目前半导体生产展开了一场“铜芯片”革命—在硅芯片上用铜代替铝布线，古老的金属铜在现代科技应用上取得了突破，用黄铜矿（主要成分为CuFeS2）生产粗铜，其反应原理如下：
（1）基态铜原子的外围电子排布式为__________________，硫、氧元素相比，第一电离能较大的元素是________（填元素符号）。
（2）反应①、②中均生成有相同的气体分子，该分子的中心原子杂化类型是___，其立体结构是____。
（3）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：
CuSO4溶液
蓝色沉淀
沉淀溶解，得到深
蓝色透明溶液。
写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式______；深蓝色透明溶液中的阳离子（不考虑H＋）内存在的全部化学键类型有。
（4）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途，铜晶体中铜原子堆积模型为_____________；铜的某种氧化物晶胞结构如图所示，若该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中铜原子与氧原子之间的距离为________pm。
（（用含d和NA的式子表示）。
16．将汽车尾气中含有的CO利用不仅能有效利用资源，还能防治空气污染。
工业上常用CO与H2在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇。
（1）下图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图，请判断该排布图（填“正确”或“错误”），理由是（若判断正确，该空不用回答）。
（2）向CuSO4溶液中加入足量氨水可得到深蓝色[Cu（NH3）4]SO4溶液，[Cu（NH3）4]SO4中所含配位键是通过配位体分子的给出孤电子对。
（3）氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。
氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为__________；与NO2+等电子体的分子，根据等电子体原理在NO2+中氮原子轨道杂化类型是__________；O22+与N2是等电子体，1molO22+中含有的π键数目为__________个。
（4）甲醛与新制Cu（OH）2悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu2O，已知Cu2O晶胞的结构如图所示：
在该晶胞中，Cu+的配位数是。
17．
（1）基态Cu2+的核外电子排布式为，在高温下CuO能分解生成Cu2O，试从原子结构角度解释其原因：
。
根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，元素Cu属于区。
（2）下列叙述不正确的是。
（填字母）
a．HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp杂化
b．因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以HCHO易溶于水
c．C6H6分子中含有6个σ键和1个大π键，C2H2是非极性分子
d．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，原因是CO2为分子晶体而二氧化硅是原子晶体
（3）氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式。
其中的C的杂化类型为，写出一种与CN—互为等电子体的单质分子式。
（4）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是。
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）6]4-中不存在。
a．共价键
b．非极性键
c．配位键
d．σ键
e．π键
（5）立方氮化硼是一种新型的超硬、耐磨、耐高温的结构材料，其晶胞结构与金刚石类似，一个该晶胞中含有个氮原子，个硼原子，设氮原子半径为apm，硼的原子半径bpm，求该晶胞的空间利用率。
（用含a、b的代数式表示）
18．决定物质性质的重要因素是物质结构。
请回答下列问题。
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能/kJ·mol-1
I1
I2
I3
I4
A
578
1817
2745
11578
B
738
1451
7733
10540
A通常显价，B元素的核外电子排布式为。
（2）实验证明:
KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似（如下图所示），已知3种离子晶体的晶格能数据如下表:
离子晶体
NaCl
KCl
CaO
晶格能/kJ·mol-1
786
715
3401
则该4种离子晶体（不包括NaCl）熔点从高到低的顺序是。
其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有个。
（3）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好。
离子型氧化物V2O5和CrO2中，适合作录音带磁粉原料的是。
（4）某配合物的分子结构如下图所示，其分子内不含有（填序号）。
A．离子键
B．极性键
C．金属键
D．配位键
E.氢键
F.非极性键
19．从结构的角度可以帮助我们更好的理解有机物的化学性质。
（1）乙炔是一种重要的化工原料，将乙炔通入[Cu（NH3）2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。
Cu+基态核外电子排布式为____________。
乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈H2C=CH-C≡N。
丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是____________。
[Cu（NH3）2]Cl的氨水溶液在空气中放置迅速由无色变为深蓝色，写出该过程的离子方程式______________________。
（2）实验室制乙炔使用的电石主要含有碳化钙，写出碳化钙的电子式______________，CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶
体的相似（如图所示），但CaC2晶体中有哑铃形
的存在，使晶胞沿一个方向拉长。
CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的
数目为____________。
已知CaC2晶体的密度为2.22g/cm3，该晶胞的体积为____________cm3
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛分子中的键角大约为____________，甲醇的沸点比甲醛的
高，其主要原因是_____________________。
（4）已知苯酚具有弱酸性，其Ka=1.1×10-10；水杨酸第一级电离形成的离子为
判断相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）_______Ka（苯酚）（填“>”或“<”），其原因是___。
20．[物质结构与性质]
[Zn（CN）4]2–在水溶液中与HCHO发生如下反应：
4HCHO+[Zn（CN）4]2–+4H++4H2O===[Zn（H2O）4]2++4HOCH2CN
（1）Zn2+基态核外电子排布式为____________________。
（2）1molHCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。
（3）HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______________。
（4）与H2O分子互为等电子体的阴离子为________________。
（5）[Zn（CN）4]2–中Zn2+与CN–的C原子形成配位键。
不考虑空间构型，[Zn（CN）4]2–的结构可用示意图表示为_____________。
21．新材料的出现改变了人们的生活，对新材料的研究越来越重要．
（1）硫化锌在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛．其晶胞结构如图1所示，a位置是S2﹣、b位置Zn2+则此晶胞中含有个S2﹣，Zn2+的配位数为．
（2）最近发现一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图2所示，项角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为．
（3）由甲烷分子，在一定条件下可以得到“碳正离子”CH3+，和“碳负离子”CH3﹣，CH3+中C﹣H键键角是；CH3﹣的空间构型是．
（4）某金属材料的结构如图3﹣I所示，属于面心立方的结构，晶胞结构如图3﹣Ⅱ所示．
若晶胞的边长为apm，金属的密度为ρg/cm3，金属的摩尔质量为Mg/mol，则阿伏加德罗常数NA=mol﹣1．
22．高锰酸钾在酸性介质中的强氧化性广泛应用于分析化学之中。
如利用KMnO
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