2020届高考化学一轮复习原子结构与元素的性质作业
原子结构与元素的性质
1、可以正确描述碳原子结构的化学用语是（）
A．碳-12原子：C
B．原子结构示意图：
C．原子核外能量最高的电子云图象：
D．原子的轨道表示式：
【答案】C
【解析】解：本题考查常见化学用语的判断．
A．碳-12原子的质子数为6、质量数为12，该原子正确表示为：612C，故A错误；
B．核电荷数表示方法错误，碳原子正确的原子结构示意图为：，故B错误；
C．原子核外能量最高的电子为2p轨道电子，P轨道电子云呈纺锤形，其电子云图象为：，故C正确；
D．碳原子正确的轨道表示式为：，故D错误；
故选C．
2、下列原子中未成对电子（单独占据1个原子轨道的电子）数为2的是（ ）
A．O B．N C．Cu D．F
【答案】A
【解析】解：本题考查子核外电子排布．
A、O的核外电子排布式为1s22s22p4，p能级包括3个原子轨道，因此未成对电子数为2，故A正确；
B、N的核外电子排布式为1s22s22p3，p能级包括3个原子轨道，因此未成对电子数为3，故B错误；
C、Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，s能级包括1个原子轨道，因此未成对电子数为1，故C错误；
D、F的核外电子排布式为1s22s22p5，p能级包括3个原子轨道，因此未成对电子数为1，
故D错误；
故选：A．
3、下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是（ ）
A.O
O，S与P同周期，S>P，O与S同种族，则O>S，正确；D、Na、Mg、Al是同周期元素，随核电荷数的增加，电负性增强，K在第四周期，与Na同种族，所以Na>K，正确，答案选A。
4、电子在原子核外排布时，必须遵循的原则是（ ）
①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道,且自旋方向相同
②电子排布在不同能级时，总是优先占据能量低的轨道，然后再占据能量高的轨道
③电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋方向必须相反
④电子的排布总是遵循“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特规则”
A.①②B.②④C.①③D.②③④
【答案】C
【解析】解：能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特例，①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同，为洪特规则内容，①正确；②电子排布在不同能级时，若电子先占据能级高的轨道使其处于半满或全满的稳定状态，这样排布可使整个体系能量最低，②错误；③电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋方向必须相反，为泡利原理内容，③正确；④电子的排布要综合考虑“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特规则”，并不一定每条都符合，④错误。综上所述，C正确，本题选
C。
5、A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，A3﹣和Na+具有相同的电子构型；C的离子是第三周期离子半径最小的离子、B、D为同主族元索，D的价电子排布式为nsn﹣1npn+1；E基态原子的所有p能级比所有s能级多5个电子，F元素的基态原子M层全充满，N层没有成对电子．回答下列问题：
（1）A元素原子的价电子排布图为 ，AE3的分子立体构型为 ；AE3分子在潮湿空气中能水解生成一种常用的漂白剂X和一种能使紫色石蕊变蓝色的气体Y，完成反应方程式： ．
（2）元素B的两种氢化物分子中，中心原子的轨道杂化方式均为 ，两种氢化物的混合体系中存在多种氢键，写出其中不同分子间的氢键表示方式 ．
（3）元素C和A形成的化合物M在熔融状态下不导电，则该化合物为 （填“共价化合物”、“离子化合物”）．
（4）化合物DBE2溶于水生成一种强酸和一种具有刺激性气味的大气污染物N，N易溶于水的主要原因是 ．
（5）F的硫酸盐溶液中滴加氨水至过量，先产生蓝色沉淀后溶解形成深蓝色溶液，向溶液中再加入极性较小的溶剂如酒精乙醇，可析出深蓝色晶体W，其中乙醇的作用为 ．
【答案】（1）；三角锥形；NCl3+3H2O=3HClO+NH3；
（2）sp3；H﹣O﹣H…O﹣O﹣H、H﹣O﹣O﹣H…；
（3）共价化合物；
（4）SO2是极性分子，相似相溶，且与水反应；
（5）降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度．
【解析】解：本题考查物质的结构与性质，涉及核外电子排布、氢键、杂化方式、分子结构与性质、配合物等．
A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，A3﹣和Na+具有相同的电子构型，则A为N元素；C
的离子是第三周期离子半径最小的离子，则C为Al；B、D为同主族元索，D的价电子排布式为nsn﹣1npn+1，则n﹣1=2，故n=3，则B为O元素、D为S元素；F元素的基态原子M层全充满，N层没有成对电子，外围电子排布为3d104s1，则F为Cu；E基态原子的所有p能级比所有s能级多5个电子，原子序数小于Cu、大于硫，则核外电子排布为1s22s22p63s22p5，故E为Cl．
（1）A为N元素，原子的价电子排布图为，NCl3的分子中N原子形成3个N﹣Cl键，含有1对孤电子对，故其立体构型为三角锥形；NCl3分子在潮湿空气中能水解生成一种常用的漂白剂X和一种能使紫色石蕊变蓝色的气体Y，X为HClO、Y为NH3，反应方程式：NCl3+3H2O=3HClO+NH3，
故答案为：；三角锥形；NCl3+3H2O=3HClO+NH3；
（2）元素B的两种氢化物分子为H2O、H2O2，分子中O原子均形成2个σ键、含有2对孤对电子，O原子的轨道杂化方式均为sp3，两种氢化物的混合体系中存在多种氢键，其中不同分子间的氢键表示方式：H﹣O﹣H…O﹣O﹣H、H﹣O﹣O﹣H…，
故答案为：sp3；H﹣O﹣H…O﹣O﹣H、H﹣O﹣O﹣H…；
（3）元素C和A形成的化合物M在熔融状态下不导电，则该化合物为共价化合物，
故答案为：共价化合物；
（4）化合物SOCl2溶于水生成一种强酸和一种具有刺激性气味的大气污染物N，N为SO2，SO2易溶于水的主要原因是：SO2是极性分子，相似相溶，且与水反应，
故答案为：SO2是极性分子，相似相溶，且与水反应；
（5）硫酸铜溶液中滴加氨水至过量，先产生蓝色沉淀后溶解形成深蓝色溶液，向溶液中再加入极性较小的溶剂如酒精乙醇，可析出深蓝色晶体[Cu（NH3）4]SO4·H2O，其中乙醇的作用为降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度，
故答案为：降低[Cu（NH3）4]SO4的溶解度．
6、某原科经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素，且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下:
元素性质或原子结构
A
周期表中原子半径最小的元素
B
原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同
C
最外层P轨道半充满
D
位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍
E
位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同
请回答下列问题:(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答)
(1)B、C、D第一电离能由大到小为_________________________。
(2)E的二价离子的电子排布式为_________________________________。
(3)A2B2D4常用作除锈剂，1molA2B2D4分子中含有σ键数目为______________________。
(4)由A、B、C、D四种元素形成的一种盐类化合物常用于化肥，溶于水呈弱碱性，其水溶液离子浓度大小关系为__________________________。
【答案】(1)N>O>C
(2)1s22s22p63s23p63d9
(3)7NA
(4)c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+)
【解析】解:本题考查元素周期表和元素周期律的推断，第一电离能规律、电子排布式的书写、化学键数目的判断、离子浓度大小比较，A是周期表中原子半径最小的元素，即A为H，B的原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，即为1s22s22p2，B为C，C最外层P轨道半充满，C可能为N或P，D位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，D为O，E位于ds区，且原子的最外层电子数与A的相同，即E为Cu，因为原子序数依次增大，则C为N。
（1）同周期从左向右第一电离能增大，但IIA>IIIA，VA>VIA，因此第一电离能的顺序是N>O>H；
（2）Cu的二价离子电子排布式为1s22s22p63s23p63d9；
（3）A2B2D4的化学式为H2C2O4，H2C2O4是乙二酸，结构简式为HOOC-COOH，因此1mol乙二酸中含有σ键物质的量为7mol，即数目为7NA；
（4）此化肥为NH4HCO3或(NH4)2CO3，如果是NH4HCO3，因为溶液显碱性，说明HCO3-水解能力大于NH4＋，即离子浓度大小顺序是c(NH4＋)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H＋)>c(CO32-)，若为(NH4)2CO3，离子浓度大小顺序是c(NH4＋)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H＋)。
7、现有六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主要族元素，F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子
D原子的第一至第四电离能分别是：
Ⅰ1=738kJ·mol-1；Ⅰ2=1451kJ·mol-1；Ⅰ3=7733kJ·mol-1；Ⅰ4=10540kJ·mol-1；
E原子核外所有p轨道全满或半满
F在周期表的第8纵列
（1）某同学根据上述信息，推断A基态原子的核外最子排布为，该同学所画的电子排布图违背了___________。
（2）B元素的电负性_____（填“大于”、“小于”或“等于”）C元素的电负性。
（3）C与D形成的化合物所含有的化学键类型为_____________。
（4）E基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有__________个方向。
（5）下列关于F原子的价层电子排布图正确的是___________。
a.b.
c.d.
（6）基态F3+离子核外电子排布式为_____________。过量单质F与B的最高价氧化物的水化物的稀溶液完全反应，生成BC
气体，该反应的离子方程式为____________。
（7）元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu=1959kJ·mol-1,INi=1753kJ·mol-1,ICu＞INi原因是__________________。
【答案】(1)洪特规则
(2)小于
(3)离子键
(4)3
(5)c
(6)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O
(7)Cu+核外价电子排布为3d10，3d全充满，比Ni+的3p84s1稳定，难以失去电子
【解析】解：（1）A基态原子的核外最子排布为，该同学所画的电子排布图违背了洪特规则。
（2）B元素元素原子的核外p电子数比s电子数少1知B为N,C元素基态原子p轨道有两个未成对电子知C为O,N的电负性小于O,所以B元素的电负性小于C元素的电负性,答案：小于。
（3）根据电离能知D为镁，C与D形成的化合物所为离子化合物，其化学键类型为离子键。答案：离子键。
（4）E原子核外所有p轨道全满或半满知P为磷。E基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个方向。
（5）F为第四周期元素且在周期表的第8纵列知F为铁元素，F原子的价层电子排布图，答案：c。
（6）基态F3+离子即为Fe3+核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d5.答案：1s22s22p63s23p63d5。
过量单质为铁与B的最高价氧化物的水化物为硝酸的稀溶液完全反应，生成BC气体，该反应的离子方程式为：3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O。
（7）元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu=1959kJ·mol-1,INi=1753kJ·mol-1,ICu＞INi原因是Cu+核外价电子排布为3d10，3d全充满，比Ni+的3p84s1稳定，难以失去电子。
8、长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1—18
列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是（）
A.第四周期第9列元素是铁元素
B.只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2
C.14列元素所形成的化合物种类最多
D.第10、11列为ds区
【答案】C
【解析】A、第四周期第9列元素是钴元素，故A错误；B、He的最外层电子排布也是ns2，故B错误；C、第14列为碳族元素，碳元素是构成有机化合物的必要元素，因此形成化合物的种类最多，故C正确；D、第11、12列为ds区，故D错误。
9、研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。
（1）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
电离能
I1
I2
I3
I4
I5
……
Im/kJ·mol－1
578
1817
2745
11575
14830
……
则该元素是______(填元素符号)。
（2）氮元素可以形成许多化合物，在我们生活生产中有广泛的应用。
①维生素B4结构如图所示，则碳原子的轨道杂化类型是_________；1mol维生素B4分子中含有σ键的数目为________。
②NF3的空间构型为______(用文字描述)；与NF3分子互为等电子体的阴离子为______(填化学式)。
（3）过渡元素常与H2O、NH3、CN－、SCN－等形成配合物。
①C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为________。
②X、Y均为第四周期元素。X基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1。Y基态原子在同周期元素中未成对电子数最多，则X＋基态核外电子排布式________；元素Y在周期表中位于第________族。
③在配离子[Fe(SCN)]2+中，提供空轨道的是________；[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN－的C原子形成配位键，则[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为________。
【答案】(1).Al(2).sp2(3).16mol(4).三角锥形(5).SO或ClO(6).O＞N＞C(7).1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(8).ⅥB(9).Fe3+(10).
【解析】（1）根据元素电离能知，第三电离能和第四电离能相差较大，说明该元素原子失去3个电子时变为稳定结构，则该主族元素原子最外层有3个电子，N、Al、Si和Zn四种元素的原子中只有Al原子最外层有3个电子，则该元素是Al；（2）①维生素B4结构如图所示，则碳原子均形成一个双键，轨道杂化类型是sp2；双键含有1个σ键和1个键，所以1mol维生素B4分子中含有σ键的数目为16mol；②NF3中N原子的价层电子对数=3+=4，有一个孤电子对，所以分子的空间构型是三角锥形；同主族元素价电子数相同，故与NF3分子互为等电子体的阴离子为SO或ClO；（3）①元素原子的得电子能力越强，则电负性越大，所以O>N>C；②元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为1，所以该原子有29个电子，为Cu元素；元素Y为第四周期元素，基态原子在同周期元素中未成对电子数最多，电子排布式为3d54s1，则Y是Cr元素；则X＋基态核外电子排布式1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10；元素Y是Cr,在周期表中位于第ⅥB族；③在配离子[Fe(SCN)]2+中，硫氰根离子提供孤电子对，中心离子铁离子提供空轨道，故答案为：Fe3+；[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN－的C原子形成配位键，则[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为。
10、A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的前四周期元素。A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，F原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子分处3个不同能级。且每个能级上排布的电子数相同；A与C形成的最简单分子为三角锥形；D原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对。E与F同周期；G的原子序数等于A、C、D、F四种元素原子序数之和。
（1）写出B的基态原子的核外电子排布图________；回答E与F
原子的第一电离能的大小关系怎样______________。原因是_____________________________________；
（2）C3-是一种弱酸根离子，请写出两种与C3-互为等电子体的分子的化学式_______，________；
（3）A与D形成的A2D2分子中D原子的杂化类型为_________杂化，A与C形成的最简单分子易溶于水的原因____________________________；
（4）G的晶体中原子按_________(填“ABABAB”或“ABCABCABC”)的方式堆积而成，G的晶体堆积模型名称______________________；
（5）G的晶体中G原子的配位数为_________，空间利用率为__________________；
（6）元素G的一种氯化物的晶胞如图所示，该氯化物的化学式，两种微粒间最短距离为460.0pm,晶体密度为________g/cm3。(列式表示)
.
【答案】(1).(2).由于镁的3s轨道电子处于全充满状态，稳定性强，则镁的第一电离能大于铝的第一电离能(3).N2O(4).CO2(5).sp3(6).氨气分子能与水分子形成氢键，且氨水是极性分子，水也是极性分子，因此氨气易溶在水中(7).ABCABCABC(8).面心立方最密堆积(9).12(10).74%(11).CuCl(12).
【解析】试题分析：A、B、C、D、E、F、G为原子序数依次增大的前四周期元素。A、F原子的最外层电子数均等于其周期序数，A是原子序数最小，则A是H。F原子的电子层数是A的3倍，所以F是第三周期元素，则F是Al；B原子核外电子分处3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同，因此B是碳元素；A与C形成的最简单分子为三角锥形，分子是氨气，所以C是氮元素；D原子p轨道上成对电子数等于未成对电子数，所以D是O；E原子核外每个原子轨道上的电子都已成对，原子序数小于铝而大于氧，则
E是Mg。G的原子序数等于A、C、D、F四种元素原子序数之和，即为1＋7＋8＋13＝29，即G是铜元素。
（1）碳元素是6号元素，则的基态原子的核外电子排布图为；由于镁的3s轨道电子处于全充满状态，稳定性强，则镁的第一电离能大于铝的第一电离能。
（2）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，则与N3－互为等电子体的分子的化学式为N2O、CO2；
（3）A与D形成的H2O2分子中O原子形成两对共用电子对，另外还有2对孤对电子没有参与成键，所以氧原子的杂化类型为sp3杂化；由于氨气分子能与水分子形成氢键，且氨水是极性分子，水也是极性分子，因此氨气易溶在水中；
（4）铜形成的晶胞是面心立方最密堆积，所以晶体中原子按ABCABCABC的方式堆积而成；
（5）面心立方最密堆积的晶体中原子的配位数为12，空间利用率为74℅；
（6）根据元素G的一种氯化物的晶胞结构可知晶胞中含有氯原子的个是8×1/8＋6×1/2＝4，4个铜原子全部在晶胞中，则该氯化物的化学式CuCl；晶胞质量为．Cl原子与周围的4个Cu原子形成正四面体结构，Cl原子位于正四面体的中心，Cu原子位于正四面体的顶点，设正四面体的棱长为xcm，则正四面体的斜高为，底面中心到边的距离为，根据正四面体的体积及中心原子与得到形成的四面体的体积关系可知正四面体的高与中心原子到底面距离之比为4：1，即中心原子到顶点与底面距离之比为3：1，则正四面体的高为，由勾股定理：，整理的x＝，晶胞棱长为，故晶胞密度为
。
11、开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一。请回答以下问题:
（1）Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态Ti3+的电子排布式为________________；LiBH4中Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为___________________________。
②另有一种含钛元素的新型材料，其理论结构模型如图所示，图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型为__________________。
（2）氨硼烷(NH3BH3)是优良的储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和NH3合成。
①NH3BH3中是否存在配位键______(填“是“或“否”；与NH3BH3互为等电子体的分子的化学式为_________________。
②B、C、N与O元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________。
③氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则立方氮化硼晶体可用作___________(选填下列字母序号)。
a.切削工具b.钻探钻头c.导电材料d.耐磨材料
（3）一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。
①若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式为______________________；
②铜与其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应，其原因是_______________________。(4)
金属氢化物也是具有良好发展前景的储氢材料。某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能如下表所示:
I1/kJ·mol-1
I2/kJ·mol-1
I3/kJ·mol-1
I4/kJ·mol-1
I5/kJ·mol-1
738
1451
7733
10540
13630
③该金属元素是___________(填元素符号)。
④若氢化物的晶胞结构如图所示(有4个H原子位于面上，其余H原子位于晶胞内)，已知该晶体的密度为pg·cm-3，则该晶胞的体积为____cm3[用含p、NA的代数式表示(其中NA为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1).1s22s22p63s23p63d1(2).H>B>Li(3).sp、sp2、sp3(4).是(5).C2H6(6).N>O>C>B(7).abd(8).Cu3AuH8(9).激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长的光的形式释放能量(10).Mg(11).52/pNA
【解析】（1）①Ti是第22号元素，原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d24s2，转化为Ti3+应该失去3个电子，离子的电子排布为1s22s22p63s23p63d1。Li为金属一定是电负性较小，H是非金属中电负性较小的元素，所以电负性顺序为：H>B>Li。
②虚线框中碳原子有形成单键（连接四个碳原子）、双键（连接三个碳原子）和三键（连接两个碳原子）的三种不同形态，所以杂化类型分别为sp3杂化、sp2杂化和sp杂化。可以参考下图：。
（2）①NH3中的N原子存在孤电子对，BH3中的B原子有空轨道，所以存在如下的配位键：H3N→BH3。NH3BH3与C2H6原子数相等，价电子数也相同，所以是等电子体。
②同周期元素的第一电离能应该是从左向右依次增大，但是N的p能级上有3个电子，是半满的稳定结构，所以N
的第一电离能较大，得到第一电离能的顺序为：N>O>C>B。
③立方氮化硼晶体具有很高的硬度（只是略小于金刚石），所以其可以用作切削工具、钻探探头、耐磨材料等，但是和金刚石一样，该晶体应该不导电，所以不能用作导电材料。答案为abd。
（3）①氟化钙的晶胞结构为，白球为Ca2+占据晶胞的顶点和面心，黑球为F-占据晶胞的8个四面体空隙。所以储氢晶体的晶胞中Au位于晶胞的8个顶点为8×=1个；Cu位于晶胞的6个面心为6×=3个；H占据晶胞内部的8个四面体空隙，所以有8个，晶体化学式为Cu3AuH8。
②金属元素发生焰色反应的原理是：灼烧时，金属元素吸收能量，电子跃迁到激发态，激发态的电子再回落到基态，即从高能量轨道回落到低能量轨道，对外释放能量，该能量以一定波长的光的形式对外放出，就产生的焰色反应的结果。
（4）①根据该金属元素的电离能数据，因为第三电离能远大于第二电离能，说明金属元素的最外层有2个电子，元素为短周期元素，所以是Mg（Be只有4个电子，不存在I5）。
②晶胞中Mg占据顶点和体心，所以有8×+1×1=2个，H原子有4个在面上，有两个在晶胞内，所以H有4×+2×1=4个，得到一个晶胞有2个Mg和4个H，一个晶胞的质量为g。所以晶胞的体积为cm3。
12、铁、镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗等领域有广泛的应用。
(1)基态镍原子的价电子排布式为__________。
(2)抗癌药奥钞利铂(又名乙二酸铂)的结构简武如图所示。
①分子中氮原子杂化轨道类型是______,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
②1mol乙二酸分子中含有σ键的数目为_____NA。
(3)碳酸澜[La2(CO3)3]可用于治疔高磷血症。
①写出与CO32-互为等电子体的一种分子的化学式________。
②镧镍合金可用于储氢,储氢后晶体的化学式为LaNi5(H2)3,最小重复结构单元如图所示(、O、●代表晶体中的三种微粒)，则图中●代表的微粒是_______(填微粒符号)。
(4)用还原铁粉制备二茂铁开辟了金属有机化合物研究的新领域。二茂铁甲酰胺是其中一种重要的衍生物,结构如图所示。
①巳知二茂铁甲酰胺熔点是176℃，沸点是249℃，难溶于水,易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂。据此可推断二茂铁平酰胺晶体为______晶体。
②二茂铁甲酰胺中存在的化学键_________。
③碳氮元素对应的最简单氢化物分别是CH4和NH3，相同条件下NH3的沸点比CH4的沸点高,主要原因是______________。
(5)铝镍合金的晶胞如图所示。已知:铝镍合金的密度为ρg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数，则晶胞中镍、铝原子的最短核间距(d)为_______pm。
【答案】(1).3d84s2(2).sp3(3).N>O>C(4).7(5).SO3(6).H2(7).分子(8).共价键、配位键(9).氨分子间存在氢键(10).
【解析】（1）核外电子排布为[Ar]3d84s2，则价电子排布式是3d84s2；(2)①氨基上的N原子含有3个σ键和一个孤电子对，所以采取sp3
杂化；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的非金属性越强，元素的第一电离能越大，但是由于N原子最外层电子处于半充满的稳定状态，其第一电离能比O还大，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C；②乙二酸分子中含有两个碳氧双键、一个碳碳单键、两个碳氧单键和两个氧氢键，故1mol乙二酸分子中含有σ键的数目为7NA；(3)①等电子体是指价电子数和原子数（氢等轻原子不计在内）相同的分子、离子或基团，与CO32-互为等电子体的分子有SO3；②根据分摊法计算，晶体中的三种微粒占8×=1，故为La，、O占8×+1=5，故为Ni，、●占8×+2×=3，故图中●代表的微粒是H2；(4)①由信息可知，二茂铁熔沸点较低，则二茂铁属于分子晶体；②C5H5-与Fe2+之间形成的化学键时亚铁离子提供空轨道，C提供孤对电子，二者形成配位键，故二茂铁甲酰胺中存在的化学键有共价键、配位键；③氨分子间存在氢键，故相同条件下NH3的沸点比CH4的沸点高；(5)据图可知，该晶胞中含有铝原子个数为8×=1个，镍原子个数为1个，设晶胞边长为acm，则铝镍合金的密度为，a=，Ni原子位于体心，Al原子位于顶点，则镍、铝的最短核间距(d)为体对角线的一半，即d=。
13、ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________。
(2)O、S、Se元素的电负性由大到小的顺序为______________________。
(3)H2Se的酸性比H2S_______(填“强”或“弱”)，气态SeO3分子的立体构型为__________。
(4)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10－3和2.5×10－8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10－2，请根据结构与性质的关系解释：
①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：
__________________________；
②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：____________________________________________。
(5)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为________________g·cm－3(列式并计算)，（1pm=10-10cm）
【答案】(1).sp3(2).O＞S＞Se(3).强(4).平面三角形(5).第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子(6).H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H＋(7).
【解析】试题分析：（1）由S8分子结构可知，在S8分子中S原子成键电子对数为2，孤电子对数为2，即价层电子对数为4；(2)同主族元素从上到下电负性降低；（3）同主族元素对应的氢化物中，元素的非金属性越强，对应的氢化物的酸性越弱；气态SeO3分子中Se形成3个δ键，没有孤电子对；(4)①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷，吸引H+，同时产生的H+抑制第二步电离；②H2SeO3的分子结构为，Se为+4价，而H2SeO4的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强，导致Se﹣O﹣H中的O原子更向Se偏移；(5)晶胞中含有S离子位于顶点和面心，共含有+6×=4，Zn离子位于体心，共4个，则晶胞中平均含有4个ZnS，质量为，晶胞的体积为（540.0×10﹣10cm）3。
解析：（1）由S8分子结构可知，在S8分子中S原子成键电子对数为2，孤电子对数为2，即价层电子对数为4，因此S原子采用的杂化轨道方式为sp3；(2)同主族元素从上到下电负性降低，所以O、S、Se元素的电负性由大到小的顺序为O＞S＞Se；（3）同主族元素对应的氢化物中，元素的非金属性越强，对应的氢化物的酸性越弱，则则H2Se的酸性比H2S强；气态SeO3分子中Se形成3个δ键，没有孤电子对，所以SeO3分子的立体构型为平面三角形；(4)①酸第一步电离产生的酸根阴离子带有负电荷，吸引H+，同时产生的H+抑制第二步电离，所以H2SeO4和H2SeO3第一步电离程度大于第二部电离程度，导致第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子；②H2SeO3的分子结构为，Se为+4价，而H2SeO4的分子结构为，Se为+6价，后者Se原子吸电子能力强，导致Se﹣O﹣H中的O原子更向Se偏移，羟基上氢原子更容易电离出H+，所以H2SeO4的酸性更强；(5)晶胞中含有S离子位于顶点和面心，共含有+6×=4，Zn离子位于体心，共4个，则晶胞中平均含有4个ZnS，质量为，晶胞的体积为（540.0×10﹣10cm）3，所以密度是g？cm﹣3。
14、由B、N及Mg、Ni等元素组成的新型材料有着广泛的用途，回答下列向题：
(1)Ni2+元素基态原子的电子排布式为____________。
(2)经测定发现，N2O5固体由NO2+和NO3-同种离子组成，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)已知NiO的晶体结构如图所示。
①NiO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。
②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“>”、“<”或“=”)，理由是___________。
(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原子相互交替排列如图左下图，其晶胞结构如右下图所示。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】(1).1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8(2).sp、sp2(3).SCN-、CO2、CS2、N3-等中的任一种(4).NH4F(5).F原子半径比I原子小，H→F键比H→I键强(H→F更易形成)，F-更易夺取NH4+中的H+(6).Be、C、O(7).正八面(8).＞(9).Mg2+半径比Ni2+小，MgO的晶格能比NiO大(10).
【解析】试题分析：(1)Ni2+核外有26个电子，根据能量最低原理书写电子排布式；(2)NO2+中N原子价电子对数是、NO3-中N原子价电子对数是，根据N原子的价电子对数判断N原子杂化类型；等电子体是原子数相同、价电子数也相同的微粒；(3)F原子半径比I原子小，H→F键比H→I键强；(4)同周期元素从左到右，第一电离能逐渐增大，由于ⅡA元素的S
轨道全充满，第一电离能大于ⅢA元素，ⅤA族元素P轨道半充满，第一电离能大于ⅥA的元素；(5)①根据晶胞结构，镍原子前后、左右、上下各有1个氧原子；②离子半径越小，晶格能越大；(6)根据晶胞结构图，每个原子被6个六棱柱共用；利用均摊原则计算1个六棱柱中占用的原子数，根据计算密度。
解析：(1)Ni2+核外有26个电子，根据能量最低原理，电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；(2)NO2+中N原子价电子对数是，N原子杂化类型是SP、NO3-中N原子价电子对数是，N原子杂化类型是sp2；等电子体是原子数相同、价电子数也相同的微粒，所以NO2+的等电子体是SCN-、CO2、CS2、N3-等；(3)F原子半径比I原子小，H→F键比H→I键强，F-更易夺取NH4+中的H+，所以NH4F更易分解；(4)同周期元素从左到右，第一电离能逐渐增大，由于ⅡA元素的S轨道全充满，第一电离能大于ⅢA元素，ⅤA族元素P轨道半充满，第一电离能大于ⅥA的元素；所以第二周期中，第一电离能介于B元素和N元素间的元素为Be、C、O；(5)①根据晶胞结构，镍原子前后、左右、上下各有1个氧原子，NiO晶体中镍原子填充在氧原子形成的正八面体空隙中；②离子半径越小，晶格能越大、熔点越高，Mg2+半径比Ni2+小，MgO的晶格能比NiO大，所以熔点MgO>NiO；(6)根据晶胞结构图，每个原子被6个六棱柱共用；根据均摊原则1个六棱柱中占用的B原子数是、N原子数是，晶胞的摩尔质量是(11+14)g/mol，晶胞的体积是，所以g/cm3。
15、钛及其化合物的应用正越来越受到人们的关注。
(1)基态Ti原子核外电子排布的最高能级符号是________。与钛同周期元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有__种。
(2)钛比钢轻，比铝硬，是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是_______________。
(3)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物，TiCl4和SiCl4在常温下都是液体，分子结构相同。采用蒸馏的方法分离SiCl4和TiCl4的混合物，先获得的馏分是
___________(填化学式)。
(4)半夹心结构催化剂M能催化Z烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图所示。
①组成该物质的元素中，电负性最大的是______(填元素名称)。
②M中，碳原子的杂化形式有____种。
③M中，不含__________(填标号)。
a.п键b.σ键c.配位键d.氢键e.离子键
(5)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一，具有典型的四方晶系结构。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示：
①4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是_______________________。
②若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c)，则D的原子坐标为D(0.l9a,_____，_____)；钛氧键键长d=___________(用代数式表示)。
【答案】(1).3d(2).3(3).Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强(或Ti的原子化热比Al大，金属键更强等其他合理答案)(4).SiCl4(5).氧(6).2(7).d、e(8).B、D(9).0.81a(10).0.5c(11).
【解析】（1）基态Ti原子核外电排布为1S22S22P63S23P63d24S2，且未成对电子数为2，基态下原子核外电子排布的最高能级的符号是3d。第4周期元素中，基态原子的未成对电数与钛相同的有Ni（3d84S2）、Ge（4S24P2）、Se（4S24P4）3种；（2）钛与铝同为金属晶体，金属晶体的硬度主要由金属键决定，钛硬度比铝大的原因是Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强)（或Ti的原子化热比Al大，金属键更强等其他合理答案）。（3）由TiCl4和SiCl4
在常温下都是液体，可知，两者均属于分子晶体且分子结构相同，分子间作用力是影响晶体物理性质的主要因素，相对分子质量越大分子间作用力越大，所以，TiCl4比SiCl4沸点高。采用蒸馏的方法分离SiCl4和TiCl4的混合物，先获得的馏分是SiCl4；。
（4）半夹心结构催化剂M中含有C、H、0、Ti、Cl五种元素，电负性大小顺序为O>Cl>C>H>Ti，①组成该物质的元素中，电负性最大的是氧。；碳原子的杂化形式有sp2、sp3两种，②M中，碳原子的杂化形式有2种；在半夹心分子结构中，C-C、C-H、C-O原子间存在δ键，环中存在大π键、Ti与O间存在配位键，不存在氢键与离子键。③M中，不含de。（5）晶体结构有7大晶系，每个晶胞含有6个晶胞参数(棱长a、b、c；夹角αβγ)，金红石(TiO2)是典型的四方晶系，结构中A类原子8×1/8=1、B类原子4×1/2=2、D类原子2×1=2、体心原子1×1=1，原子B、D为O，①4个微粒A、B、C、D中，属于氧原子的是BD；原子A与体心原子为Ti(Ti:O=1:2)。结合晶系与晶胞参数可得原子坐标可A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c)、D(0.19a,0.81a,0.5c)、体心(0.5a,0.5a,0.5c)。钛氧键键长:d2=(0.31a)2+(0.31a)2，则d=0.31×a。
16、配合物Fe(CO)5的熔点一20℃，沸点103℃。可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示。
(1)基态Fe原子的价电子排布式是_____________________；Fe(CO)5晶体类型属于__________晶体。
(2)CO分子中C、O原子都满足8电子稳定结构，CO分子的结构式是________,写出与CO互为等电子体的分子的电子式:___________________。
(3)C、O、Fe的第一电离能由大到小的顺序为_______________________。
(4)关于Fe(CO)5，下列说法正确的是______。
A.Fe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子B.Fe(CO)5中Fe原子以sp3杂化方式与CO成键
C.1molFe(CO)5含有10mol配位键D.Fe(CO)5==Fe+5CO反应中没有新化学键生成
(5)铁的三种晶体的晶胞均为立方晶胞，三种晶体的晶胞如下图所示。
①上述三种晶体的晶胞中属于面心晶胞的是______(填“a”“δ””或“γ”)-Fe。
②a-Fe晶胞中铁原子的配位数为_______________。
③γ-Fe晶胞的边长为apm，则γ-Fe单质的密度为____g/cm3(NA表示阿伏伽德罗常数的值，列出计算式即可)。
【答案】(1).3d64s2(2).分子(3).CO(4).(5).O>C>Fe(6).A、C(7).γ(8).6(9).ρ=(224/a3·NA)×1030(或ρ=[4×56/a3·NA]×1030)
【解析】(1)铁为26号元素，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2；Fe(CO)5的溶点-20℃，沸点103℃，熔沸点较低，Fe(CO)5晶体属于分子晶体，故答案为：3d64s2；分子；
(2)CO分子中C、O原子都满足8电子稳定结构，CO分子的结构式为C≡O，与CO互为等电子体的分子有N2，故答案为：C≡O；N2；
(3)C、O、Fe三种元素的原子中铁的原子半径最大，Fe原子的价电子排布式为3d64s2，失去1个电子生成3d54s2，结构更稳定，第一电离能最小，C、O是同一周期元素，同一周期，从左到右，第一电离能逐渐增大，第一电离能由大到小的顺序为O>C>Fe，故答案为：O>C>Fe；
(4)A．根据Fe(CO)5的结构可知，Fe(CO)5为三角双锥结构，分子中正负电荷分布均匀，是非极性分子，CO中正负电荷分布不均匀，是极性分子，故A正确；B．Fe(CO)5中Fe原子与5个CO成键，不是sp3杂化，故B错误；C.1molFe(CO)5中Fe原子与5个CO形成5个配位键，在每个CO分子中存在1个配位键，共含有10mol配位键，故C正确；D.Fe(CO)5=Fe+5CO属于化学变化，包括化学键的断裂与形成，断开了分子中的配位键，形成了金属键，故D错误；故选AC；
(5)①根据晶胞结构图，三种晶体的晶胞中属于面心晶胞的是γ，故答案为：γ；
②α晶胞中晶胞顶点的铁原子与周围的6个铁原子距离相等且最小，配位数为6，故答案为：6；
③γ晶体晶胞的边长为apm，1个晶胞中含有的铁原子数目=8×+6×=4，则γ-Fe单质的密度==g/cm3，故答案为：。
17、[物质结构与性质]
臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为和，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
（1）中心原子轨道的杂化类型为___________；的空间构型为_____________（用文字描述）。
（2）Fe2+基态核外电子排布式为__________________。
（3）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_____________（填化学式）。
（4）N2分子中σ键与π键的数目比n（σ）∶n（π）=__________________。
（5）[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中，NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
【答案】（1）sp3平面（正）三角形
（2）[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
（3）NO2？
（4）1∶2
（5）
【解析】分析：（1）用价层电子对互斥理论分析SO42-中S的杂化方式和NO3-的空间构型。
（2）Fe原子核外有26个电子，根据构造原理写出基态Fe的核外电子排布式，进一步写出Fe2+的核外电子排布式。
（3）用替代法写出O3的等电子体。
（4）N2的结构式为NN，三键中含1个σ键和2个π键。
（5）根据化学式，缺少的配体是NO和H2O，NO中N为配位原子，H2O中O上有孤电子对，O为配位原子。
详解：（1）SO42-中中心原子S的价层电子对数为（6+2-42）+4=4，SO42-中S为sp3杂化。NO3-中中心原子N的孤电子对数为（5+1-32）=0，成键电子对数为3，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于N原子上没有孤电子对，NO3-的空间构型为平面（正）三角形。
（2）Fe原子核外有26个电子，根据构造原理，基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
（3）用替代法，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO2-。
（4）N2的结构式为NN，三键中含1个σ键和2个π键，N2分子中σ键与π键的数目比为n（σ）：n（π）=1:2。
（5）根据化学式，缺少的配体是NO和H2O，NO中N为配位原子，H2O中O上有孤电子对，O为配位原子，答案为：。
18、钴是人体必需的微量元素，含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用，请回答下列问题:
（1）Co基态原子的电子排布式为_____。
（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到广泛的应用，其结构如图所示，中心离子为钴离子。
①酞菁钴中三种非金属原子的电负性有大到小的顺序为_________(用相应的元素符号作答)；碳原子的杂化轨道类型为__________；
②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是_____________。
（3）Co的一种氧化物的晶胞如图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的氧原子有______个；已知在该钴的氧化物晶体中钴原子的半径为apm，氧原子的半径为bpm，它们在晶体中是紧密接触的，则在该钴的氧化物晶体中原子的空间利用率为____(用含a、b的式子表示)。
（4）筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在5K下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子)。下列用粗线画出的重复结构单元示意图中，不能描述CoO2的化学组成的是_______。
。
【答案】(1).1s22s22p63s23p63d74s2(2).N>C>H(3).sp2(4).2，4(5).6(6).(7).D
【解析】分析：Co为27号元素；元素的非金属性越强，其电负性越大；根据N原子成键情况判断其是否可能形成配位键；根据晶胞结构确定配位数；根据晶胞中原子的总体积和晶胞的体积求原子的空间利用率；根据均摊法求原子个数比，再与化学式比较。
详解：（1）Co基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；
（2）①酞菁钴中三种非金属原子的电负性有大到小的顺序为N>C>H
；由分子结构示意图可知，分子中所有碳原子的杂化轨道类型均为sp2；
②由图可知，编号为1和3的N原子恰好形成3个σ键，而编号为2和4的N原子除形成3个σ键外，还分别形成了一个π键，由于N原子的价电子数是5，当其形成3个σ键后，其价层电子就达到相对稳定的结构，故与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是2，4。
（3）由晶胞结构示意图可知，该晶胞与氯化钠晶体的晶胞相似，在该晶体中两种原子的配位数均为6，故与一个钴原子等距离且最近的氧原子有6个。晶胞中已知在该钴的氧化物晶体中钴原子的半径为apm，氧原子的半径为bpm，它们在晶体中是紧密接触的，则该晶胞的边长为(2a+2b)pm，晶胞的体积为(2a+2b)3pm3；该晶胞中有4个Co和4个O，4个Co和4个O的总体积为，所以，该钴的氧化物晶体中原子的空间利用率为。
（4）由CoO2的层状结构示意图可知，A中正方形内O原子数为4、Co原子数为1；B中正方形内O原子数为4、Co原子数为4；C中正方形内O原子数为4、Co原子数为2；D中正方形内O原子数为4、Co原子数为1。综上所述，用粗线画出的重复结构单元示意图中，不能描述CoO2的化学组成的是D。
19、（1）基态Ga原子中能量最高的能层符号________有______种不同能量的电子,Ga元素与同周期相邻元素Zn、Ge相比，第一电离能从大到小的顺序__________,（用元素符号表示）金属Zn晶体采用六方最密堆积，其密置层堆积方式为__________（ABABAB或ABCABC）区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是________________。
（2）磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4其中磷原子均以sp3杂化与相邻原子形成四个α键，则①H3PO3的结构式是__________；②写出H3PO2与足量强氧化钠溶液反应的化学方程式_________；③三种酸的强弱顺序为
H3PO2
查看更多
