化学分类复习及详解答案十.docx
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化学分类复习及详解答案十
2014年化学分类复习及详解答案十
十
第十讲物质结构
教学目标：
1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（1~36号）原子核外电子的排布。
能说出元素电离能、电负性的含义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。
2．理解离子键、共价键的含义，理解极性键和非极性键，了解极性分子和非极性分子，了解分子间作用力和氢键。
3．了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质。
典型例题：
例1．（2011年江苏高考）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。
回答下列问题：
（1）分子中Y原子轨道的杂化类型为，1molY2X2含有σ键的数目为。
（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，
元素Z的这种氧化物的分子式是。
（4）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为。
（1）sp杂化3mol或3×6.2×10个
（2）NH分子存在氢键（3）N2O（4）CuCl
CuCI+2HCl=====H2CuCl3（或CuCl+2HCI=====H2[CuCl3]
例2．（2009年山东理综）C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
⑴写出Si的基态原子核外电子排布式 。
从电负性角度分析C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。
⑵SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为 ，微粒间存在的作用力是 。
⑶氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为 （填元素符号），MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，MO的熔点比CaO的高，其原因是 。
⑷C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。
CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2：
中Si与O原子间不形成上述π健。
从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而S、O原子间不能形成上述π健。
。
（1）1s22s22p63s23p2O＞C＞Si
（2）sp3共价键（3）MgMg2+半径比Ca2+小，MgO晶格能大（4）Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键
例3．（2011年福建理综）氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是_________________。
（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。
（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是_________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_______。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N2O4（l）＋2N2H4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）△H=－1038.7kJ·mol－1
若该反应中有4molN－H键断裂，则形成的π键有________mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。
N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在__________（填标号）
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力
（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。
a.CF4 b.CH4 c.NH4＋ d.H2O
（1）2s22p3
（2）N＞O＞C（3）①三角锥型sp3②3mol③d（4）c
例4．（2011年山东理综）氧是地壳中含量最多的元素。
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为______个。
（2）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_________。
的沸点比
高，原因是_________。
（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用________杂化。
H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________。
（1）2
（2）O—H键、氢键、范德华力
形成分子内氢键，而
形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大（3）sp3H2O中O原子有2对孤对电子，而H3O+中O原子有1对孤对电子，排斥力小。
规律小结：
对照《江苏考试说明》的题型示例，这类试题通常以新材料为背景素材，通常背景或语言描述作为生长点，融合物质的结构与性质大部分知识内容，分别考查等电子体、原子结构与周期、氢键、杂化轨道理论与价层互斥理论及晶胞等知识。
这类试题的常考点如下：
1．原子结构及其性质：
①基态时核外电子排布置；②元素电负性递变与电负性运用；③电离能的大小及其递变规律与运用等。
2．化学键、分子构型与元素性质：
①元素的性质与化学键；②化学键（离子键和共价键）的运用；③σ键和π键的形成；④分子结构与杂化方式及确定分子形状的三种方法（杂化理论、价层互斥理论、等电子体）；⑤分子的性质及氢键；其他如简单的配合物、分子的极性判断等。
3．晶体结构与元素性质的关系：
①四种晶体类型、结构微粒、作用力及性质等；②金属晶体的堆积方式与空间利用率；③离子晶体与晶格能应用等。
课堂练习：
1．HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。
N3－也被称为类卤离子。
用酸与叠氮化钠反应可制得叠氮酸。
而叠氮化钠可从下列反应制得：
NaNH2+N2O=NaN3+H2O。
HN3、浓盐酸混合液可溶解铜、铂、金等不活泼金属，如溶解铜生成CuCl2－。
铜和铂的化合物在超导和医药上有重要应用，Cu的化合物A（晶胞如图，图中小黑球代表氧原子，其余大黑球为Y、Cu、Ba原子）即为超导氧化物之一，而化学式为Pt（NH3）2Cl2的化合物有两种异构体，其中异构体B可溶水，可用于治疗癌症。
试回答下列问题：
（1）基态氮原子核外电子排布的轨道表示式为。
（2）元素N、S、P的第一电离能（I1）由大到小的顺序为。
（3）HN3属于晶体，与N3－互为等电子体的分子的化学式为（写1种）。
NH2－的电子式为，其中心原子的杂化类型是。
（4）CuCl2－中的键型为，1mol超导氧化物A晶胞中实际占有的氧原子的物质的量为。
（5）治癌药物B的结构简式为。
2．（2011年全国理综）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：
请回答下列问题：
（1）由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是_________、__________；
（2）基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；
（3）在BF3分子中，F-B-F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体结构为_______；
（4）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________；
（5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值。
阿伏伽德罗常数为NA）。
（1）B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2OB2O3+2NH3
2BN+3H2O
（2）1s22s22p1，N，+3（3）120º，sp2，正四面体（4）共价键（极性键），分子间作用力（5）4，4，
3．氮元素可形成卤化物、叠氮化物及络合物等．
（1）NF3构型为三角锥体，沸点-129℃；可在铜催化作用下由F2和过量NH3反应得到。
NF3属于晶体，写出制备 NF3的化学反应方程式：
。
（2）氢叠氮酸（HN3）是一种弱酸，它的酸性类似于醋酸，微弱电离出H+和N3-。
①与N3-互为等电子体的分子、离子有：
（各举1例），由此可推知N3-的空间构型是型。
②叠氮化物、氰化物能与Fe3+及Cu2+及Co3+等形成络合物，如：
Co[（N3）（NH3）5]SO4、Fe（CN）64-。
写出钴原子在基态时的价电子排布式：
；Co[（N3）（NH3）5]SO4中钴的配位数为，CN-中C原子的杂化类型是。
（3）化学式为Pt（NH3）2Cl2的化合物有两种异构体，其中一种异构体具有水的可溶性，则此种化合物是（填“极性”、“非极性”）分子。
（4）由叠氮化钠（NaN3）热分解可得纯N2：
2NaN3（s）=2Na（l）+3N2（g），有关说法正确的是。
A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小
B．第一电离能（I1）：
N＞P＞S
C．钠晶胞结构如图，该晶胞分摊2个钠原子
D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小
（1）分子4NH3+3F2=NF3+3NH4F
⑵①N2O或CO2或CS2或BeCl2、SCN-或OCN-或CNO-直线
②3d74s26sp⑶极性⑷BC
4．海底热液研究（图1）处于当今科研的前沿。
海底热液活动区域“黑烟囱”的周围常存在FeS、黄铜矿及锌矿等矿物。
（1）Ni2＋的核外电子排布式是____________________。
（2）分析下表，铜的第一电离能（I1）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I2）却大于锌的第二电离能，基主要原因是。
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
铜
746
1958
锌
906
1733
（3）下列说法正确的是________。
A．电负性：
N＞O＞S＞C B．CO2与COS（硫化羰）互为等电子体
C．NH3分子中氮原子采用sp3杂化 D．CO、H2S、HCN都是极性分子
（4）“酸性热液”中大量存在一价阳离子，结构如图2，它的化学式为________________。
（5）FeS与NaCl均为离子晶体，晶胞相似，前者熔点为985℃，后者801℃，其原因是____________________________________________。
在FeS晶胞中，与Fe2＋距离相等且最近的S2－围成的多面体的空间构型为________________。
⑴1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8
⑵Cu失去一个电子成为Cu+，核外电子排布从[Ar]3d104s1变为[Ar]3d10能量较低的稳定结构，而Zn核外电子排布为[Ar]3d104s2较稳定，所以Cu第一电离能较Zn小，第二电离能相对较大
⑶BCD⑷H11O5+⑸FeS晶体的晶格能比NaCl晶体晶格能大正八面体
5．（2010年盐城第二次调研）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、CH3COOH、CO2、NO、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）下列说法正确的是。
（a）BF3和NH3都是含有极性键的非极性分子
（b）CO2、HCN分子中都含有两个键和两个π键
（c）H2S、O3分子都是直线形
（d）一种双环单萜龙脑（如右图）分子中有4个手性碳原子
（2）NO是人体中的信号分子，有关说法正确的。
（a）第一电离能N大于O
（b）电负性O大于N
（c）NO+的结构为：
N≡O+
（d）N、O元素在周期表中都处于p区
（3）TiO2的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如右图，白球表示：
原子。
（4）二茂铁（C5H5）2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，其中Fe2+在基态时核外电子排布式为：
；实验室测定铁的含量可用配位剂邻二氮菲（），它能与Fe2+形成红色配合物（如右图），该配离子中Fe2+配位数为。
（5）乙酸熔沸点很高，是由于存在以分子间氢键缔合的二聚体（含一个环状结构），请画出这二聚体的结构：
。
课后练习
（1）：
1．叠氮化物是一类重要化合物，在炸药、磁性化合物研究、微量元素测定方面越来越引起人们的重视，其中氢叠氦酸（HN3）是一种弱酸，分子结构示意图可表示为：
联氨被亚硝酸氧化时便可生成氢叠氮酸（HN3），N2H4＋HNO2＝2H2O＋HN3，它的酸性类似于醋酸，微弱电离出H＋和N3－。
试回答下列问题：
（1）下列有关说法正确的是__________（选填序号）。
A．HN3中含有5个σ键
B．HN3中三个氮原子采用的都是sp2杂化
C．HN3、HNO2、H2O、N2H4都是极性分予
D．肼（N2H4）沸点高达113.5℃，说明肼分子间可形成氢键
（2）砷与氮同族，砷的最高价氧化物对应水化物的分子式是 。
砷所在的周期共有18种元素。
试用"构造原理"解释为什么第四周期只有十八种元素？
。
（3）叠氮化物能与Fe3＋及Cu2＋及CO3＋等形成络合物，如：
Co[（N3）（NH3）5]SO4，在该络合物中钴显___________价，根据价层互斥理论可知SO42－空间形状为：
_____________，写出钴原子在基态时的价电子排布式：
__________________________________。
（4）由叠氮化钠（Sodiumazida）NaN3热分解可得光谱纯N2：
2NaN3（s）→2Na（l）+3N2（g），有关说法正确的是_________________（选填序号）
A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小
B．钠晶胞结构如右图，晶胞中分摊2个钠原子
C．氮的第一电离能大于氧
D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小
（5）与N3－互为等电子体的分子、离子有：
________________________（各举1例）
（1）CD
（2）H3AsO4；第四周期元素，原子核外只有四个电子层。
按能量最低原理，4s上排2个电子，3d上排10个电子，4p上排6个电子，共对应18种元素，若4d排电子，就出现了第五电子层，就不是第四周期元素了，所以第四周期只有18种元素。
（2）+3；正四面体；3d74s2（3）BC（4）N2O或CO2或CS2或BeCl2；SCN-或OCN−
2．Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。
已知：
①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②Y原子价电子（外围电子）排布msnmpn
③R原子核外L层电子数为奇数；
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。
请回答下列问题：
⑴Z2+的核外电子排布式是 。
⑵在[Z（NH3）4]2+离子中，Z2+的空间轨道受NH3分子提供的 形成配位键。
⑶Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是 。
a.稳定性：
甲>乙，沸点：
甲>乙 b.稳定性：
甲>乙，沸点：
甲>乙
c.稳定性：
甲<乙，沸点：
甲<乙 d.稳定性：
甲<乙，沸点：
甲>乙
⑷Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 （用元素符号作答）
⑸Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π键的键数之比为 。
⑹五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 。
3．已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。
A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子。
⑴基态的F3+核外电子排布式是。
⑵B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是。
⑶化合物FD3是棕色固体、易潮解、100℃左右时升华，它的晶体类型是；化合物ECAB中的阴离子与AC2互为等电子体，该阴离子的电子式是。
⑷FD3与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是。
⑸化合物EF[F（AB）6]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的1/8（E＋未画出）。
该蓝色晶体的一个晶胞中E＋的个数为。
（1）1s22s22p63s23p63d5
（2）NH3与H2O分子间存在氢键，其他分子与H2O分子间不存在氢键
（3）分子晶体
（4）K2Fe（SCN）5（5）4
4．核能源已日益成为当今世界的主要能源。
⑴核能原料UO2可通过三碳酸铀酰铵（NH4）4[UO2（CO3）3]直接煅烧还原制得。
UO2晶体属CaF2型面心立方结构（CaF2的晶胞示意图如右图），则UO2晶体U4+的配位数为 ；
三碳酸铀酰铵中含有化学键类型有；
A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键 E．配位键
根据价层电子对互斥理论推测CO32－的空间构型为；写出一种与CO32－互为等电子体且属于非极性分子的微粒的化学式 。
⑵为了获得高浓度的235U，科学家们采用“气体扩散法”：
到目前为止，UF6是唯一合适的化合物。
UF6在常温常压下是固体，在56.4℃即升华成气体。
UF6属于晶体。
⑶放射性碘是重要的核裂变产物之一，因此放射性碘可以作为核爆炸或核反应堆泄漏事故的信号核素。
写出131I基态原子的价电子排布式。
⑴8 ABCE 平面正三角形 SO3或BF3
（2）分子 （3）5s25p2
5．叠氮化钠（NaN3）是一种无色晶体，广泛用于汽车安全及化工合成等。
常见的两种制备方法为：
2NaNH2+N2O=NaN3+NaOH+NH3
3NaNH2+NaNO3=NaN3+3NaOH+NH3↑
⑴下列说法正确的是。
A．N2O与N3－互为等电子体
B．NaN3、NaNH2、NaOH、NaNO3均为离子化合物
C．NaNH2熔点（210℃）比NaOH熔点（318.4℃）低，是因为前者相对分子质量小
D．第一电离能N比O大
⑵NH3沸点（-33.34℃）比N2O沸点（-88.49℃）高，其主要原因是。
⑶依据价层电子对互斥理论，NO3－空间构型呈形。
⑷一种叠氮桥基化合物，合成方法如下：
醋酸铜中，Cu2+在基态时核外电子排布式是；配合物C中，氮原子的杂化方式有。
⑸汽车安全是基于反应6NaN3+Fe2O3=3Na2O+2Fe+9N2↑，铁的晶体有三种堆积方式，其中两种的堆积方式如下：
下列说法中正确的是。
A．空间利用率α-Fe大于γ-Fe
B．α-Fe、γ-Fe的堆积方式分别与和相同
C．金属铁的导电性是由于通电时产生的自由电子作定向移动
D．α-Fe延展时，可转变为γ-Fe
课后练习
（2）：
1．下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑴写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式。
⑵在元素③与①形成的水果催熟剂气体化合物中，元素③的杂化方式为：
杂化，元素⑦与⑧形成的化合物的晶体类型是：
。
⑶元素④的第一电离能元素⑤（选填“＞”、“＝”、“＜”）的第一电离能；元素④与元素①形成的X分子的空间构型为：
。
请写出与N2互为等电子体的分子、离子的化学式、（各写一种）。
⑷在测定①与⑥形成化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是：
。
⑸元素④的最高价氧化物对应的水化物稀溶液与元素⑦的单质反应时，元素④被还原到最低价，该反应的化学方程式是：
。
⑹将过量的X通入含有元素⑩的蓝色硫酸盐溶液中，其离子方程式为：
____。
⑴3d54s1⑵sp2离子晶体⑶＞三角锥形COC22―⑷HF气态时会形成（HF）n分子（或“HF分子间形成氢键”）⑸4Mg+10HNO3＝4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O
⑹Cu2++4NH3＝[Cu（NH3）4]2+
2．美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破。
石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性。
制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。
石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右：
⑴下列有关石墨烯说法正确的是 。
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含σ键数为NA
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用
⑵化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金
、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为：
。
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是。
③右图是金与铜形成的金属互化物合金，它的化学式可表示为：
。
④含碳源中属于非极性分子的是（a．甲烷b．乙炔c．苯d．乙醇）
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有：
；酞菁铜分子中心离子的配位数为：
。
⑴BD⑵①[
Ar]3d74s2②乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键；③Cu3Au或AuCu3④a、b、c⑤sp3和sp2；2
3．T、X、Y、Z是中学化学常见的四种元素，原子序数依次增大，其结构或性质信息如下表：
元素
结构或性质信息
T
基态原子的L层上s电子数等于p电子数
X
基态原子最外层未成对电子数在该元素所在周期中最多
Y
基态原子的第一电离能在该元素所在周期中最小
Z
单质常温、常压下是气体。
基态原子的M层上有1个未成对的p电子
请根据信息回答有关问题（答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号）：
⑴T、X、Y三种元素的电负性由大到小的顺序是。
⑵写出与X单质分子互为等电子体的物质的化学式、。
（分子、离子各一种）
⑶X的氢化物分子间能形成氢键，Z的氢化物分子间不易形成氢键，原因是
。
⑷元素Q的原子序数是Y与Z的原子序数之和。
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