2019届二轮复习物质结构与性质作业（全国通用）
物质结构与性质
1．(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)Fe3＋基态核外电子排布式为_[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5__。
(2)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_H
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a cm，铜原子的半径为r cm。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a cm，铜原子的半径为r cm。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__,1 mol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1 mol丙酮中含有9 mol σ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。
15．1 mol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＝0.420 nm，则r(O2－)为_0.148__ nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为α′＝0.448 nm，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－)＝×0.420 nm≈0.148 nm；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＋)＝0.076 nm。
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×10－7 cm)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＝0.446 nm，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×0.446 nm≈0.315 mn。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，0.1 mol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308.8 K，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a cm，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，1 mol P4S3共有10对孤电子对，0.1 mol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308.8 K，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a cm，则晶胞中Na＋与OH－之间的距离为a cm，则晶胞棱长为2a cm，晶胞体积为(2a cm)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a cm，Cu的相对原子质量为63.5，单质Cu的密度为ρ g·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4×63.5 g÷NA，晶胞体积为(a cm)3，则4×63.5 g÷NA＝ρ g·cm－3×(a cm)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428 pm，则FeO
晶体的密度为 g·cm－3(阿伏加德罗常数的值用NA表示，1 pm＝10－12 m，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＝4,1 mol FeO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，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为 g·cm－3(列出计算式)。
图(b)
[解析] (1)D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。
(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，Li的核电荷数大于H的核电荷数，因此Li的原子核对电子的吸引能力强，即Li＋半径小于H－半径。
(3)LiAlH4的阴离子为AlH，AlH中Al的杂化轨道数为＝4，Al采取sp3杂化，为正四面体构型。LiAlH4是离子化合物，存在离子键，H和Al间形成的是共价单键，为σ键。
(4)由题给信息可知，2 mol Li(g)变为2 mol Li＋(g)吸收1 040 kJ 热量，因此Li原子的第一电离能为520 kJ·mol－1；0.5 mol氧气生成1 mol氧原子吸收249 kJ热量，因此O===O键的键能为498 kJ·mol－1；Li2O的晶格能为 2 908 kJ·mol－1。
(5)由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数＝6×1/2＋8×1/8＝4。因此一个Li2O晶胞的质量＝ g，一个晶胞的体积为(0.466 5×10－7)3cm3，即该晶体密度＝ g·cm－3。
30．(2018·全国Ⅱ·35)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>600(分解)
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答下列问题：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_哑铃(纺锤)__形。
(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_H2S__。
(3)图(a)为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_S8相对分子质量大，分子间范德华力强__。
图(a) 图(b) 图(c)
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_平面三角__形，其中共价键的类型有_2__种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_sp3__。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为 ×1021 g·cm－3；晶胞中Fe2＋位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 a nm。
[解析] (1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此其价层电子的电子排布图为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
(2)根据价层电子对互斥理论可知，H2S、SO2、SO3三种分子中S原子的价层电子对数分别为4、3、3，因此H2S中S原子价层电子对数不同于其他两种分子。
(3)S8和SO2均为分子晶体，S8的相对分子质量大于SO2，因此S8的分子间作用力大，熔沸点比SO2的高。
(4)SO3的中心原子为S，中心原子的孤对电子数＝(6－2×3)/2＝0，中心原子结合3个氧原子，结合每个O原子有且只能有一个σ键，所以S形成3个σ键，S的价层电子对数为0＋3＝3，S为sp2杂化，根据sp2杂化轨道构型可知，SO3为平面形分子，符合形成大π键条件，可形成4中心6电子大π键，因此有两种共价键类型。如图(b)所示的三聚分子中每个S原子与4个O原子结合，形成正四面体结构，S原子的杂化轨道类型为sp3。
(5)分析晶胞结构可知，Fe2＋位于棱边和体心，S位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的Fe2＋个数＝12×1/4＋1＝4，每个晶胞中含有的S个数＝6×1/2＋8×1/8＝4，即每个晶胞中含有4个FeS2。一个晶胞的质量＝4M/NA g，晶胞的体积＝(a×10－7)3 cm3，该晶体密度＝ g·cm－3＝×1021 g·cm－3。正八面体的边长即为两个面心点的距离，因此正八面体的边长为a nm。
31．(2018·全国Ⅲ·35)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。
回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为_[Ar]3d104s2__。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_大于__I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子__。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是_离子键__；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小__。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为_平面三角形__，C原子的杂化形式为_sp2__。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_六方最密堆积(A3型)__。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为 g·cm－3(列出计算式)。
[解析] (1)锌的核外有30个电子，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，也可写作[Ar]3d104s2。
(2)锌的价层电子排布式为3d104s2，为全满稳定结构，较难失去电子，铜的价层电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。
(3)由ZnF2的熔点为872 ℃可知，ZnF2应为离子晶体，因此化学键类型为离子键。ZnF2为离子化合物，极性较大，不溶于有机溶剂；ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小，能够溶于有机溶剂。
(4)C原子价层电子对数n＝ (4＋3×0＋2)/2＝3，因此C原子为sp2杂化，CO的空间构型为平面三角形。
(5)金属Zn晶体为六方最密堆积方式(A3型)。六棱柱底边边长为a cm，则六棱柱上下面的面积均为6×a2cm2，则六棱柱的体积为6×a2c cm3，锌原子在六棱柱的顶点、上下面心和晶胞内，一个晶胞含锌原子个数＝12×1/6＋2×1/2＋3＝6，因此一个晶胞中Zn的质量＝g，由此可知，Zn的密度＝ g·cm－3。
32．(2018·江苏·21)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为_sp3__；NO的空间构型为_平面(正)三角形__(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6__。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_NO__(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝_1∶2__。
(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。
[解析] (1)硫酸根离子中S原子的价层电子对数＝(6＋2)/2＝4，因此S原子为sp3杂化。N原子的价层电子对数＝(5＋1)/2＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤对电子，因此空间构型为平面(正)三角形。
(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。
(4)N与N可形成三键，因此有一个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。
(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤对电子，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
33．(2018·全国统一仿真模拟六)铜的冶炼和使用已有几千年历史，铜及其化合物的用途也越来越广泛。回答下列问题：
(1)基态铜原子有_29__种不同运动状态的电子，二价铜离子的排布式为_1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9__。
(2)铜能与类卤素(CN)2反应生成Cu(CN)2,1 mol (CN)2分子中含有π键的数目为_4NA__。
(3)CuCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子[Cu(En)2]2＋(En是乙二胺的简写)，该配离子中所含的非金属元素的电负性由大到小的顺序是_N>C>H__；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[N(CH3)3]均属于胺，且相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键__。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式为面心立方最密堆积，
每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为_12__。
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图所示(黑球代表铜原子)。
①已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的该种化合物属于_共价__(填“离子”或“共价”)化合物。
②已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为 ×1010 pm(只写计算式)。
34．(2018·全国调研)硼及其化合物有重要作用。请回答：
(1)基态硼原子的外围电子排布式为_2s22p1__。
(2)BF3中B原子的杂化轨道类型为_sp2__，BF3分子空间构型为_平面正三角形__。
(3)在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是(用元素符号表示)_F>N>O>B__。
(4)已知：硼酸的电离方程式为H3BO3＋H2O??[B(OH)4]－＋H＋，试依据上述反应写出[Al(OH)4]－的结构式 ，并推测1 mol NH4BF4(氟硼酸铵)中含有_2NA或1.204×1024__个配位键。
(5)由12个硼原子构成如图1的结构单元，硼晶体的熔点为1873 ℃，则硼晶体的1个结构单元中含有_30__个B—B键。
(6)氮化硼(BN)是受到高度关注的耐磨材料，其晶体的晶胞如图所示。
①在BN晶胞中B的堆积方式为_面心立方最密堆积__，晶体内B—N键数与硼原子数之比为_4∶1__。
②晶胞中B原子坐标参数分别有：B(0,0,0)；B(，0，)；B(，，0)等。则距离上述三个B原子最近且等距的N原子的坐标参数为 (，，) 。
③若图中晶胞的边长为a pm，则BN中硼原子和氮原子之间的最近距离为 a×10－10
cm。
35．(2018·合肥二模)2016年诺贝尔化学奖授予在“分子机器设计和合成”领域有突出成就的三位科学家，其研究对象之一“分子开关”即与大环主体分子苯芳烃、硫或氮杂环杯芳烃等有关。回答下列问题：
(1)对叔丁基杯芳烃(如图所示)可用于ⅢB族元素对应的离子萃取，如La2＋、Sc2＋写出基态二价钪离子(Sc2＋)核外电子排布式：_1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1__，其中电子占据的轨道数为_10__个。
(2)对叔丁基杯芳烃由4个烃基构成杯底，其中氧原子的杂化方式为_sp3__。羟基间的相互作用力为_氢键__。
(3)不同大小的杯芳烃能识别某些离子，如N、SCN－等。根据等电子体原理判断N空间构型为_直线形__；一定条件下，SCN－与MnO2反应可得到(SCN)2。试写出(SCN)2的结构式： NCSSCN 。
(4)已知C60分子结构和C60晶胞示意图(如图所示)：
则一个C60分子中含有σ键个数为_90__，与每个C60分子距离最近且相等的C60分子有_12__个，C60晶体的密度为_1.67_g·cm－3__(计算结果保留两位小数)。
[解析] (1)Sc是21号元素，根据元素核外电子排布规则可知其电子排布式为[Ar]3d14s2，则Sc2＋的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1；s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级只有1个电子，占据1个轨道，因此电子占据的原子轨道有10个。
(2)分子中羟基上的O形成2个σ键，2对孤电子对，因此O的杂化类型为sp3，羟基之间是通过氢键联系在一起的。
(3)N与CO2互为等电子体，因此N的空间构型为直线形；(SCN)2的结构式为NCSSCN。
(4)根据C60分子结构，C60分子中1个碳原子有2个C—C键、1个C＝C，根据均摊法，一个碳原子真正含有的σ键的个数为，即1个C60分子中含有的σ键的个数为60×＝90；根据C60的晶胞结构，离C60最近的C60上面有4个，中间有4个，下面有4个，共有12个；完整占有C60的个数为8×＋6×＝4，晶胞的质量为 g，晶胞的体积为(1.42×10－7)3 cm3，根据密度的定义得出晶胞的密度等于 g·cm3≈1.67 g·cm－3。
