2．（2017·全国Ⅲ卷·35节选）研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2＋3H2===CH3OH＋H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。
Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 。
元素Mn与O中，第一电离能较大的是_O__，基态原子核外未成对电子数较多的是_Mn__。
[解析] 本题考查物质的结构与性质。
根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63S23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn。
Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的3d轨道中5个电子均未成对，后者的2p轨道中有2个电子未成对，所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。
3．（2017·全国Ⅱ卷·35节选）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表）。
回答下列问题：
（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为
。
（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。
第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大__；氮元素的E1呈现异常的原因是_N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子__。
[解析] 本题主要考查物质结构与性质知识的综合应用。
（1）根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s2p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式
。
（2）从图（a）可以看出：
除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。
4．（2017·全国Ⅰ卷·35节选）钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
回答下列问题：
（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_A__nm（填标号）。
A．404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_N__，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_球形__。
K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是_K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱__。
[解析] 本题考查物质结构与性质的综合应用。
（1）当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，可见光的波长范围为400nm～760nm，紫色光波长较短（钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多，故放出的光的波长较短）。
（2）基态钾原子核外有4个能层：
K、L、M、N，能量依次增高，处于N层的1个电子位于s轨道，s电子云轮廓图形状为球形。
金属原子半径越小、价电子数越多，金属键越强，其熔沸点越高。
5．依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
[答案]
6．
（1）基态S原子中，电子占据的最高能层符号为_M__，该能层具有的原子轨道数为_9__。
（2）基态Cr原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d54s1__。
（3）基态Mn2＋的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5__。
（4）基态铜原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d104s1__。
（5）基态氮原子的价电子排布式是_2s22p3__。
（6）基态Ni2＋的价层电子排布图为
。
7．
（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_电子云__形象化描述。
在基态14C原子中，核外存在_2__对自旋相反的电子。
（2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_O>S>Se__。
（3）已知X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则X的电负性比Y的_小__（填“大”或“小”）。
（4）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是_C（碳）__。
（5）前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。
四种元素中第一电离能最小的是_K__，电负性最大的是_F__（填元素符号）。
8．（2018·广东揭阳二模）GaN、GaP、GaAs是人工合成的一系列新型半导体材料，其晶体结构均与金刚石相似。
铜是重要过渡元素，能形成多种配合物，如Cu2＋与乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）可形成如图所示配离子。
回答下列问题：
（1）基态Ga原子价电子排布图为
。
（2）熔点：
GaN_>__GaP（填“>”或“<”）。
（3）第一电离能：
As_>__Se（填“>”或“<”）。
（4）Cu2＋与乙二胺所形成的配离子内部不含有的化学键类型是_C__。
A．配位键B．极性键
C．离子键D．非极性键
（5）乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为_sp3__，乙二胺和三甲胺[分子式为N（CH3）3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因_乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键__。
（6）Cu的某种晶体晶胞为面心立方结构，晶胞边长为acm，铜原子的半径为rcm。
该晶体密度为 g·cm－3（用含a和NA的代数式表达，NA为阿伏加德罗常数的值），该晶体中铜原子的空间利用率为×100% （用含a和r的代数式表达）。
[解析]
（1）Ga原子是31号元素，根据构造原理其电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p1，基态Ga原子价电子排布图为
。
（2）GaN、GaP晶体结构与金刚石相似，均属于原子晶体，N原子半径小于P，共价键键能大，熔点：
GaN>GaP。
（3）As的非金属性弱于Se，非金属性越强，第一电离能越大，但是由于As的4p能级电子处于半充满状态，故第一电离能：
As>Se。
（4）铜离子提供空轨道，乙二胺中氮原子提供孤电子对形成配位键，乙二胺中两个碳形成非极性键Cu2＋与乙二胺所形成配离子内部不含的化学键类型是离子键。
（5）氮原子形成3个σ键和一对孤电子对，乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3；乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，故乙二胺比三甲胺的沸点高很多。
（6）Cu的某种晶体晶胞为面心立方结构，晶胞边长为acm，铜原子的半径为rcm。
晶胞中Cu原子数为8×＋6×＝4，ρ＝＝；晶胞中4个原子的体积为V圆球＝4·πr3，晶胞体积为a3，该晶体中铜原子的空间利用率为×100%。
9．（2017·江苏·21节选）铁氮化合物（FexNy）在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
（1）丙酮（
）分子中碳原子轨道的杂化类型是_sp2和sp3__,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为_9_NA__。
（2）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_乙醇分子间存在氢键__。
[解析] 本题考查物质结构与性质。
（1）甲基上的碳原子为sp3杂化，羰基上的碳原子为sp2杂化。
单键全为σ键，1个双键中含有1个π键和1个σ键，故1mol丙酮中含有9molσ键。
（2）乙醇中的羟基之间可以形成分子间氢键，故沸点高于丙酮。
10．（2017·全国Ⅲ卷·35节选）研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2＋3H2===CH3OH＋H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。
回答下列问题：
（1）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_sp__
和_sp3__。
（2）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_H2O>CH3OH>CO2>H2__，原因是_H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大__。
（3）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn（NO3）2中的化学键除了σ键外，还存在_离子键和π键（Π键）__。
[解析] 本题考查物质的结构与性质。
（1）CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp杂化。
（2）水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。
由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。
二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。
（3）Mn（NO3）2是离子化合物，存在离子键；此外在NO中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键（Π键），所以Mn（NO3）2中的化学键有σ键、π键和离子键。
11．（2017·全国Ⅱ卷·35节选）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表）。
回答下列问题：
（1）从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_ABD__，不同之处为_C__。
（填标号）
A．中心原子的杂化轨道类型
B．中心原子的价层电子对数
C．立体结构
D．共价键类型
（2）R中阴离子N中的σ键总数为_5__个。
分子中的大π键可用符号π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成的大π键电子数（如苯分子中的大π键可表示为π），则N中的大π键应表示为_Π__。
（3）图（b）中虚线代表氢键，其表示式为（NH）N—H…Cl、_（H3O＋）O－H…N（N）__、_（NH）N—H…N（N）__。
[解析]
（1）结合图（b）可知：
晶体R中两种阳离子为NH和H3O＋，两种阳离子的中心原子均采取sp3杂化；NH中成键电子对数为4，H3O＋中含1个孤电子对和3个成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。
NH和H3O＋分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。
（2）从图（b）可以看出：
阴离子N呈五元环状结构，其含有的σ键总数为5个；N中参与形成大π键的电子数为6，故可将其中的大π键表示为Π。
12．（2017·全国Ⅰ卷·35节选）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。
I离子的几何构型为_V形__，中心原子的杂化形式为_sp3__。
[解析] I中I原子为中心原子，则其孤电子对数为×（7－1－2）＝2，且其形成了2个σ键，中心原子采取sp3杂化，I为V形结构。
13．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族，e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子。
则a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_sp3__；这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的是_HNO2、HNO3__；酸根呈三角锥结构的酸是_H2SO3__。
14．[H3O]＋[
]－中阳离子的空间构为_三角锥形__，阴离子的中心原子轨道采用_sp3__杂化。
15．1mol乙醛分子中含有σ键的数目为6NA ，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_CH3COOH存在分子间氢键__。
16．与OH－互为等电子体的一种分子为_HF__（填化学式）。
17．已知a是H，b是N，c是O，d是S，a与其他元素形成二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是_N2H4、H2O2__（填化学式，写出两种）。
18．若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是_X__。
[解析] 由于在BCl3中B原子无孤电子对，但有空轨道，所以提供孤电子对的原子是X。
19．碳和硅和有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/（kJ·mol－1）
356
413
336
226
318
452
（1）硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成__。
（2）C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键更稳定，而SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键__。
20．
（1）BF3与一定量的水形成晶体Q[（H2O）2·BF3]，Q在一定条件下可转化为R：
H2O…
[H3O]＋
晶体QR各种微粒间的作用力不涉及_ad__（填序号）。
a．离子键b．共价键c．配位键d．金属键e．氢键f．范德华力
（2）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
能形成分子内氢键。
据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）_<__Ka（苯酚）（填“>”或“<”），其原因是
中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋ 。
21．（新题预测）铜离子形成的某种配合物阳离子具有轴向狭长的八面体结构（如图）。
已知两种配体都是10电子的中性分子，且都含氢元素。
（1）两种配体分子的配位原子电负性大小为_O>N__（填元素符号），其中热稳定性较弱的配体为（用电子式表示）
。
（2）该配合物阳离子与SO形成的配合物X的化学式为_[Cu（H2O）2（NH3）4]SO4__。
[解析] 两种配体都是10电子的中性分子，且都含氢元素，可知两配体分别为H2O和NH3。
（1）两种配体分子中N和O均有孤电子对，可与中心原子间形成配位键，O的非金属性比N强，即电负性O>N，且NH3的稳定性小于H2O，NH3的电子式为HH；
（2）由该配合物阳离子的结构可知含有4个NH3和2个H2O，则与SO形成的配合物X的化学式为[Cu（H2O）2（NH3）4]SO4。
22．（2017·江苏·21节选）铁氮化合物（FexNy）在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe（x－n）CunNy。
FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为_Fe3CuN__。
[解析] 能量越低越稳定，从图2知，Cu替代a位置Fe型会更稳定，其晶胞中Cu位于8个顶点，N（Cu）＝8×＝1，Fe位于面心，N（Fe）＝6×＝3，N位于体心，N（N）＝1，其化学式为Fe3CuN。
23．（2017·全国Ⅲ卷·35节选）MgO具有NaCl型结构（如图），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MgO的晶胞参数为a＝0.420nm，则r（O2－）为_0.148__nm。
MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为α′＝0.448nm，则r（Mn2＋）为_0.076__nm。
[解析] 因为O2－采用面心立方最密堆积方式，所以面对角线长度是O2－半径的4倍，则有[4r（O2－）]2＝2a2，解得r（O2－）＝×0.420nm≈0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构可得2r（Mn2＋）＋2r（O2－）＝a′，代入数据解得r（Mn2＋）＝0.076nm。
24．（2017·全国Ⅱ卷·35节选）我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表）。
R的晶体密度为dg·cm－3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个[（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为（或×10－21） 。
[解析] 该晶胞的体积为（a×10－7cm）3，根据×M＝（a×10－7）3d，可求出y＝（或×10－21）。
25．（2017·全国Ⅰ卷·35节选）
（1）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a＝0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。
K与O间的最短距离为_0.315__nm，与K紧邻的O个数为_12__。
（2）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于_体心__位置，O处于_棱心__位置。
[解析]
（1）二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半，即×0.446nm≈0.315mn。
与钾紧邻的氧原子有12个。
（2）想象4个晶胞紧密堆积，则I处于顶角，O处于棱心，K处于体心。
26．（2018·钦州二模）三硫化四磷是黄绿色针状结晶，其结构如图所示，不溶于冷水，溶于叠氮酸、二硫化碳、苯等有机溶剂。
在沸腾的NaOH稀溶液中会迅速水解。
回答下列问题：
（1）三硫化四磷分子中P采取_sp3__杂化，与PO互为等电子体的化合物分子的化学式为_SO3__。
（2）二硫化碳属于_非极性__（填“极性”或“非极性”）分子。
（3）用NA表示阿伏加德罗常数的数值，0.1mol三硫化四磷分子中含有的孤电子对数为_NA__。
（4）纯叠氮酸（HN3）在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是_HN3分子间存在氢键__。
（5）氢氧化钠具有NaCl型结构，其晶胞中Na＋与OH－之间的距离为acm，晶胞中Na＋的配位数为_6__，用NA表示阿伏加德罗常数的数值，NaOH的密度为 g·cm－3。
[解析]
（1）P4S3中P形成3个P—S键、含有一对孤电子对，杂化轨道数为4，P采取sp3杂化；与PO互为等电子体的化合物分子的化学式为SO3。
（2）二硫化碳与二氧化碳的结构相似，正负电荷中心重合，属于非极性分子。
（3）根据图知，每个P有1对孤电子对，每个S有2对孤电子对，1molP4S3共有10对孤电子对，0.1mol含有NA对孤电子对。
（4）纯叠氮酸（HN3）在常温下是一种液体，沸点较高，为308.8K，主要原因是HN3分子间存在氢键，使沸点反常地升高。
（5）以体心Na＋研究，与之相邻的OH－位于面心，晶胞中Na＋的配位数为6，晶胞中Na＋与OH－之间的距离为acm，则晶胞中Na＋与OH－之间的距离为acm，则晶胞棱长为2acm，晶胞体积为（2acm）3，晶胞中Na＋数目为1＋12×＝4、OH－数目为8×＋6×＝4，则晶胞质量为4×g，则晶胞密度为＝g·cm－3。
27．（2018·河南洛阳三模）
（1）Cu与元素A能形成如图所示的两种化合物甲和乙。
元素A是短周期非金属元素，A的常见氢化物常温下为液态，其熔沸点比同主族其他元素的氢化物高。
①两种化合物的化学式分别为甲_CuO__，乙_Cu2O__。
②热稳定性甲_<__乙（填“>”“<”或“＝”），试从原子结构角度解释原因_Cu2O中Cu＋的d轨道为全充满状态，较稳定__。
（2）Cu单质的晶体为面心立方堆积，其晶胞立方体的边长为acm，Cu的相对原子质量为63.5，单质Cu的密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为 mol－1（含“a”“ρ”的代数式表示）。
[解析]
（1）元素A是短周期非金属元素，A的常见氢化物常温下为液态，其熔沸点比同主族其他元素的氢化物高，据此可以判断A元素为氧元素；
①甲中“○”的数目为8×＋4×＋2×＋1＝4，“●”的数目为4，因此二者之比为1∶1，故甲的化学式为CuO；乙中“○”的数目为8×＋1＝2，“●”的数目为4，因此二者之比为1∶2，故乙的化学式为Cu2O；
②因为Cu2O中Cu＋的电子排布式为[Ar]3d10，而CuO中Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9，Cu＋的d轨道为全充满状态，较稳定；故Cu2O的稳定性大于CuO。
（2）由晶胞结构示意图可知，晶体的堆积模型为面心立方密堆积，晶胞中原子数目为6×＋8×＝4，晶胞质量为4×63.5g÷NA，晶胞体积为（acm）3，则4×63.5g÷NA＝ρg·cm－3×（acm）3，故NA＝mol·L－1。
28．（新题预测）金属钛性能优越，被誉为继Fe、Al后应用广泛的“第三金属”。
（1）Ti的氧化物和CaO相互作用能形成钛酸盐CaTiO3，CaTiO3的晶体结构如图1，Ti位于立方体的体心。
该晶体中，Ca2＋的配位数为_12__。
（2）Fe能形成多种氧化物，其中FeO晶胞结构如图2。
FeO晶胞边长为428pm，则FeO晶体的密度为 g·cm－3（阿伏加德罗常数的值用NA表示，1pm＝10－12m，写出计算式即可）。
[解析]
（1）CaTiO3的晶体结构中Ti位于立方体的体心，由晶胞结构图和化学式可知，顶点为Ca2＋，面心为O2－，该晶体中每个顶点Ca2＋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，Ca2＋和周围紧相邻O2－数目为×（3×8）＝12，即Ca2＋的配位数为12。
（2）FeO晶胞中含有的Fe数目为8×＋6×＝4，O数目为12×＋1＝4,1molFeO含有mol晶胞，则FeO晶体的密度为＝g·cm－3。
29．（2018·全国Ⅰ·35）Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。
回答下列问题：
（1）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_D__、_C__（填标号）。
A．
B．
C．
D．
（2）Li＋与H－具有相同的电子构型，r（Li＋）小于r（H－），原因是_Li＋核电荷数较大__。
（3）LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_正四面体__、中心原子的杂化形式为_sp3__。
LiAlH4中，存在_AB__（填标号）。
A．离子键B．σ键
C．π键 D．氢键
（4）Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的Born－Haber循环计算得到。
图（a）
可知，Li原子的第一电离能为_520__kJ·mol－1，O===O键键能为_498__kJ·mol－1，Li2O晶格能为_2_908__kJ·mol－1。
（5）Li2O具有反萤石结构，晶胞如
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