1、专题 27 物质结构与性质1Cu 3N 具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工程等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。(1)C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)与 N3 含有相同电子数的三原子分子的空间构型是_。(3)Cu+的核外电子排布式为_，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成 Cu2+和 Cu。但 CuO在高温下会分解成 Cu2O，试从结构角度解释高温下 CuO 为何会生成 Cu2O_。(4)在 Cu 的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是_，乙醇的沸点明显高于乙醛，其主要原因为_。
2、(5)Cu(H2O)42+为平面正方形结构，其中的两个 H2O 被 Cl 取代有两种不同的结构，试画出Cu(H 2O)2(Cl)2具有极性的分子的结构式_。(6)Cu3N 的晶胞结构如图所示，N 3 的配位数为_，Cu +的半径为 apm，N 3 的半径为 bpm，Cu 3N 的密度为_gcm 3 (阿伏加德罗常数用 NA表示)。【答案】NOC V 形 1s22s22p63s23p63d10 Cu+的 3d 轨道上电子全充满，结构更稳定 sp3、sp 2 乙醇分子间存在氢键 6 2 铜、镓、砷等元素形成的化合物在现代工业中有广泛的用途，回答下列问题：（1）基态铜原子的核外电子占有的能级数为_，
3、轨道数为_。（2）根据元素周期律，原子半径 Ga_As，第一电离能 Ga_As。 （填“大于”或“小于” ）（3）AsCl 3分子的立体构型为_，其中 As 的杂化轨道类型为_。（4）铜与 CN-可形成络合离子Cu（CN -） 42-，写出一种与 CN-等电子体的分子化学式_；若将Cn（CN -） 42-中二个 CN-换为 Cl-，只有一种结构，则Cu（CN -） 42-中 4 个氮原子所处空间位置关系为_。（5）GaAs 的熔点为 1238C，密度为 p gcm-3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_，Ga 与As 以_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGagmol-1和 MAs
4、gmol-1，原子半径分别为 rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_。【答案】 【答题空 1】7 【答题空 2】15 大于 小于 三角锥形 【答题空 6】sp 3 【答题空 7】N 2或 CO 正四面体 原子晶体 共价 【解析】(1)基态铜的电子排布为 1s22s22p63s23p63d104s1, 所以有 7 个能级，轨道数为 15； （6）因为金刚石属于面心立方晶胞，即 C 原子处在立方体的 8 个顶点，6 个面心，体内有 4 个，故根据均摊法及 BN 的化学式可推知，一个晶胞中各含有 4 个 B 原子、4 个 N 原子
5、，又因为一个 BN 的质量是 M/NA，而一个晶胞的体积是（361.510 -10） 3cm3，故密度=质量体积= gcm-3，故答案为 。4植物的叶片中的叶绿素中含有 C、H、O、N、Mg 等元索，回答下列问题：(1)下列原子基态价电子排布图表示正确的是（_）(2)O、N、Mg 的简单离子半径由大到小的顺序为_，其第电离能由大到小的顺序为_。(3)某种叶绿素的结构简式如上图所示，其中含有的化学键类型有_(填写下列字母选项)，若含有配位键，则 1mol 该有机物中含有配位键的物质的量为_mol；(若认为无配位键，此空填“0” 。)此叶绿素中，C 原子的杂化方式有_。A. 键 B. 键 C.极性
6、键 D.非极性键 E.配位键 F.金属键 G.氢键(4)某 Mg 和 Cu 的合金，Cu 原子位于顶点，Mg 原子位于面心，合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中若已知该晶胞的密度为 g/cm 3，则该晶体中 Mg 和 cu 的个数之比为_，该晶胞的棱长约为_pm。【答案】B N 3-O2-Mg2+ NOMg ABCDE 2 sp3和 sp2 3：1 1010 （2）根据电子层数越多半径越大，相同电子层结构的微粒，核电荷数越大，半径越小分析 O、N、Mg 的简单离子半径顺序为 N3-O2-Mg2+；根据同周期元素，核电荷数越大，第一电离能越大，但具有全充满或半充满或全空的电子构型的元素，
7、电离能比同周期的相邻元素大，且随着电子层数的增加，元素的第一电离能减小分析，三种元素的第一电离能的顺序为：NOMg；（3）该物质中含有单键和双键和配位键，即含有 键和 键和极性键和非极性键和配位键，根据图分析，其中镁离子与氮原子之间形成配位键，每个分子形成 2 个配位键（注意其中只形成 3 个单键的 N 原子没有和镁离子形成配位键，另外两个 N 原子与镁离子形成配位键） ，所以 1mol 该有机物含有 2mol 配位键；此叶绿素中，碳原子形成四个单键或形成碳氧双键等，所以杂化方式为 sp3和 sp2。 (4) SeO2分子中价层电子对数为 （6-22）+2=3，SeO 2的价层电子互斥模型为平
8、面三角形；(5)配位数为 6，组成为 TiCl36H2O 的晶体，两种配体的物质的量之比为 15，配体为 1 个 Cl-和 5 个H2O，其他的为外界，则配离子的化学式为： ；(6) 相对原子质量，在数值上等于摩尔质量（以 g/mol 为单位） ，该晶胞中原子个数 1+81/8=2，晶胞体积为(a10 -7cm)3，根据 ，则 ，Co的相对原子质量为 5a3N A10-22。6稀土元素包括元素周期表中的镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)元素。请回答下列问题：(1)镧系元素位于元素周期表第_族，镧系元素位于周期表的_区。(2)基态钪原子的价电子排布式为_。(3)大多数稀土
9、元素的金属离子易与乙二胺(H 2NCH2CH2NH2)等配位，乙二胺中价层电子对数为 4 的原子为_(填元素符号)；乙二胺和三乙胺(C H3CH2)3N均属于胺类，但是乙二胺比三乙胺的沸点高得多 ，其原因是_。(4)稀土元素最常见的化合价为+3 价，但也有少数还有十 4 价，请根据图中的电离能数据，判断图中最可能有+4 价的元素是_(填元素符号)，在加热条件下其低价氯化物易发生水解，其无水低价氯化物可用加热含六个结晶水的低价氯化物和 NH4Cl 固体混合物的方法来制备。其中 NH4C1 的作用是_。(5)镱(Yb)是电脑记忆元件的重要元素，其单质晶胞结构如图所示，晶胞中镱原子的配位数为_；若晶
10、胞边长为 apm，镱原子半径为_pm；阿伏加德罗常数的值为 NA，则镱单质的密度为_gcm 3 (用含 a、N A的代数式表示)。【答案】IIIB f 3d14s2 C N 乙二胺能形成分子间氢键，导致其沸点较高 Ce 由于NH4Cl 受热易分解，分解出的 HCl 气体能抑制 CeCl3的水解 12 7钒( 23V)被称为“现代工业味精” ，可添加在钢铁中，并以钛一铝钒合金的形式用于航天领域；钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。我国钒钛磁铁矿储量较大，是世界上产钒大国。请完成下列问题：(1)钒的基态原子的价电子排布图为_。(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如下图 1 所示，则该氧化物的化学式
11、为_，其熔沸点比下图 3(为邻苯二甲酸酐的结构)物质的熔沸点要_(填“高” “低”或“差不多”)。(3)V2O5是一种常见的催化剂，在合成硫酸、硝酸、邻苯三甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二钒作催化剂。五氧化二钒的结构简式如上图 2 所示，则该结构中含有_个 键。在丙醛( CH 3CH2CHO)分子中碳原子的杂化方式分别为_。C、N、O、Ne 四元素，其第一电离能从大到小的顺序依次为_。V 2O5溶解在 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na 3VO4)。列举与 VO43 空间构型相同的一种阴离子：_(填离子符号)。(4)已知单质钒的晶体采用体心立方堆积，晶胞如上图 4 所示，假设钒原子直径为
12、 d10-7cm，钒的相对原子质量为 M，则晶体密度的表达式为_gcm 3 。(设阿伏加德罗常数为 NA)【答案】 VO2 高 4 sp 3、sp 2 NeNOC SO42-(ClO4-、PO 43-) （3）由五氧化二钒的结构图可知，单键为 键，双键含有一个 1 个 键和 1 个 键，可得出含有 4 个 键；在丙醛( CH3CH2CHO)分子中，甲基上的碳，形成 4 个 键，为 sp3，醛基碳氧双键上的碳形成 3 个 键，1个 键，为 sp2杂化； N 原子 2p 能级半充满状态和 Ne 原子 2p 能级全充满状态稳定，第一电离能大，所以 C、N、O、Ne 四元素，其第一电离能从大到小的顺序
13、依次为 NeNOC； NaCl 晶格能是 786 kJ/mol，r(F -)小，晶格能大，则 NaF 的晶格能可能是 C： 928 kJ/mol。（5）NaH 具有 NaCl 型晶体结构，NaH 晶体的晶胞参数 a=488pm（棱长） ，Na 半径为 102pm，H 的半径为（488-1022）pm/2=142pm，该晶胞中钠离子个数=81/8+61/2=4，氢离子个数=121/4+1=4，NaH 的理论密度是 =4M/N AV=244/(NA488310-30)=1.37gcm3（6）Co 为 1 个，O 为 4/2=2 个，化学式为 CoO2，x=2.9许多元素及它们的化合物在科学研究和工
14、业生产中具有许多用途。请回答下列有关问题：（1）现代化学中，常利用_上的特征谱线来鉴定元素。（2）某同学画出基态碳原子的核外电子排布图： ，该电子排布图违背了_；CH 3+、CH 3、CH 3都是重要的有机反应中间体。CH 3+、CH 3的空间构型分别为_、_。（3）基态溴原子的价层电子轨道排布图为_，第四周期中，与溴原子未成对电子数相同的金属元素有_种。（4）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。 磷化硼晶体晶胞如图甲所示: 其中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为_，已知晶胞边长 a pm，阿伏加德罗常数为 NA。则磷化硼晶体的密度为_g/cm 3。 磷化硼晶胞沿着体
15、对角线方向的投影（图乙中 表示 P 原子的投影） ，用 画出 B 原子的投影位置_。 （5）Fe 3O4晶体中，O 2- 围成正四面体空隙（1、3、6、7 号氧围成）和正八面体空隙（3、6、7、8、9、12号氧围成） ，Fe 3O4中有一半的 Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe 2+和另一半 Fe3+填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为_，有_ %的正八面体空隙没有填充阳离子。（6）一定温度下，NiO 晶体可以自发地分散并形成“单分子层” ，可以认为 O2-作密置单层排列， Ni 2+填充其中（如图） ，己知 O2-的半径为 a pm，每平方米面积上分散的该晶体的质
16、量为_g（用 a、N A表示）【答案】原子光谱 洪特规则 平面三角形 三角锥形 4 种 面心立方最密堆积 或 2:1 50（ （或 ） 实心球为磷原子，根据晶胞结构分析，P 做面心立方最密堆积；1 个晶胞中，含有 P 原子数目为8 +6 =4 个，含有 B 原子数目为 4 个，不妨取 1mol 这样的晶胞，即有 NA个这样的晶胞，1mol 晶胞的质量为 m=424g，所以晶体密度为 = g/cm3；根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心 B 与 P 重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由 3 个 B 或者 3 个 P 形成，所以画图为： 或；(5)结构
17、中如 1、3、6、7 的 O2-围成的正四面体空隙有 8 个，3、6、7、8、9、12 的 O2-围成的正八面体空隙有 4 个，则晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为 8:4=2:1；Fe 3O4中有一半的Fe3+填充到正四面体空隙中，另一半 Fe3+和 Fe2+填充在正八面体空隙中，则有 50%的正八面体空隙没有填充阳离子；(6)根据图知，每个 Ni 原子被 3 个 O 原子包围、每个 O 原子被 3 个 Ni 原子包围，如图所示，相邻的 3 个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为 2apm，每个三角形含有一个 Ni 原子，三角形的面积= 2a2asin6010-24m2= 10-24
18、m2，如图 实际上每个 Ni 原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为 2 10-24m2，O 原子个数= 6=1，每平方米面积上分散的该晶体的质量= g= g= g。10磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题：（1）基态砷原子的核外价电子排布式为_。（2）生产农药的原料 PSCl3中 P、S、Cl 的第一电离能由大到小的顺序为_，电负性由大到小的顺序为_。（3）H 2O 与 H2S 为同族元素的氢化物，H 2O 可以形成 H3O+或 H9O4+等，而 H2S 几乎不能形成类似的 H3S+或H9S4+，其原因是_。（4）COS（羰基硫）可用作粮食的熏蒸剂，其中碳原子的杂化轨道类型
19、为_，所含共价键的类型为_，N 2O 与 CO2互为等电子体，且 N2O 分子中 O 只与一个 N 相连，则 N2O 的电子式为_。 （5）AlP 因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知 AlP 的熔点为 2000 ，其晶胞结构如图所示。磷化铝的晶体类型为_。A、B 点的原子坐标如图所示，则 C 点的原子坐标为_。磷化铝的晶胞参数 a546.35pm（1pm10 -12m） ，其密度为_（列出计算式即可，用 NA表示阿伏加德罗常数的数值）g/cm 3。1【答案】4s 24p3 ClPS ClSP 氧的电负性大且原子半径小，H 2O 分子间及与 H 可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几
20、乎不能形成氢键 sp 键和 键 原子晶体 （1/4，1/4，3/4） （3）氧的电负性大且原子半径小，H 2O 分子间及与 H+可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键故 H2O 可以形成 H9O4+以或 H3O+，而 H2S 几乎不能形成类似的 H9S4+或 H3S+；故答案为：氧的电负性大且原子半径小，H 2O 分子间及与 H 可形成氢键，而硫的电负性较小且原子半径大，几乎不能形成氢键；（4）COS 分子的结构式为 O=C=S，含有 键和 键，COS 分子中 C 原子形成 2 个 键，孤对电子数为=0，则为 sp 杂化；N 2O 分子中 O 只与一个 N 相连，则结构式为
21、 N=N=O，电子式为 ，故答案为：sp ； 键和 键； ； 状结构，应为原子晶体； A、B 点的原子坐标分别为（0、0、0） 、 （1、 、 ）可知晶胞边长为 1，由此可推知 C 点的原子坐标为（ ， ， ） ；晶胞中含有 P 原子数为 8 +6 =4，Al 原子数也为 4，则 1mol 晶胞的质量为 4（27+31）g=458g，晶胞的体积为（5.463510 -8） 3cm3，晶胞密度为 g/cm3。故答案为：原子晶体；（ ， ， ） ； 。11元素周期表第四周期的 8、9、10 列元素为 X、Y、Z，它们的化合物在生产生活中有着广泛的应用。回答下列问题(涉及的化学式用元素符号表示)（1
22、）基态 X 原子的价电子排布式为_，Z 2+核外 3d 能级上有_对成对电子。（2）Y 3+的一种配离子Y(N 3) (NH3)52+中，Y 3+的配位数是_，lmol 配离子中所含 键的数目为_，配位体 N3 中心原子杂化类型为_。（3）Y 2+在水溶液中以Y(H 2O)62+存在。向含 Y2+的溶液中加入过量氨水可生成更稳定的Y(NH 3)62+，其原因是_。（4）X 离子与 KCN 形成的蓝色晶体中，X 2+、X 3+分别占据立方体互不相邻的顶点，而立方体的每条棱上均有一个 CN ，K +位于立方体的某恰当位置上。据此可知该晶体的化学式为_，立方体中 X2+间连接起来形成的空间构型是_。
23、（5）一定温度下，ZO 晶体可以自发地分散并形成“单分子层” ，可以认为 O2 作密置单层排列，Z 2+填充其中(如图)，已知 O2 的半径为 apm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为_g(用含 a、N A的代数式表示)。【答案】3d 64s2 3 6 23NA sp N 元素电负性比 O 元素小，N 原子更容易提供孤电子对，形成配位键更稳定 KFe 2(CN)6 正四面体形 或 （2）该配离子为Co(N 3)(NH3)52 ，Co 3 的配位数为 6，成键原子之间只能形成一个 键，1mol 该配离子含有 键的数目是 23NA；N 3 可以看作是(NN 2) ，有 2 个 键，孤电子对数为(
24、5123)/2=0，杂化类型为 sp； （3）D 的原子坐标参数 x 为 0，y、z 为 1/2，D 的原子坐标参数为（0，1/2，1/2） ；Cu 晶体的粒子堆积方式为面心立方最密堆积，该晶胞中 Cu 原子个数=61/2+81/8=4，其晶胞体积 V=(2R10-7)3cm3，其密度 =m/V=4M/（N AV）gcm 3 = = gcm3 。13据科技日报报道，我国科学家研制成功一系列石墨烯限域的 3d 过渡金属中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化剂，在室温条件下以 H2O2为氧化剂直接将 CH4氧化成 C1含氧化合物。请回答下列问题：（1）在 Mn、Fe、Co、Ni、Cu 中，某基态
25、原子核外电子排布遵循“洪特规则特例” ，该原子的外围电子排布式为_。（2）在 3d 过渡金属中，基态原子未成对电子数最多的元素是_（填元素符号） 。（3）铜的焰色反应呈绿色，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为_。（4）石墨烯限域单原子铁能活化 CH4分子中的 CH 键，导致 C 与 H 之间的作用力_ (减弱”或“不变”)。铁晶体中粒子之间作用力类型是_。（5）常温下，H 2O2氧化 CH4生成 CH3OH、HCHO、 HCOOH 等。它们的沸点分别为 64.7、195、100.8，其主要原因是_；CH 4 和 HCHO 比较，键角较大的是_，主要原因是_。（6）配离子的
26、颜色 dd 电子跃迁的分裂能大小有关，1 个电子从较低的 d 轨道跃迁到较高能量的 d 轨道所需的能量为 d 的分裂能，用符号表示。分裂能Co(H 2O)62+_Co(H 2O)63+(填“” “SiCSi 9.61031/(a3NA) （3）H 2O 的沸点高于 H2Se 的沸点，是因为水分子间存在氢键，故答案为：水分子间存在氢键。（4）GaCl 3中 Ga 原子的价层电子对数为 3，没有孤电子对，而 AsF3中 As 原子的价层电子对数为 4，有一个孤电子对，故 GaCl3空间构型为平面三角形，AsF 3的空间构型为三角锥形；故答案为：平面三角形；三角锥形。 （4）S 与 O、Se、Te
27、位于同一主族，由图可知它们氢化物的沸点是 H2OH 2TeH 2SeH 2S，其原因是 H2O分子间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高，而 H2Te、H 2Se 及 H2S 的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高，故答案为：H 2O 分子间存在较强的氢键，其它三种不含，所以沸点最高，而 H2Te、H 2Se 及 H2S 的结构相似，相对分子质量不断增大，范德华力不断增强，所以沸点不断升高。（5）已知 A 点的原子坐标参数为(0，0，0)，B 是面心上的点，坐标参数 B 点为(1/2，0，1/2)，C 是体心上的点，以 C 点分别向三个面做垂线，数值分别距离
28、 A 点为 1/2，所以 C 点在体心点的原子坐标参数为(1/2，1/2，1/2)，故答案为：(1/2，1/2，1/2)。（6）根据晶胞可知：Ti 位于立方体的顶点，O 位于立方体面心，Co 位于立方体体心，化学式为 81/8=1个 Ti，1/26=3 个 O，一个 Co，所以化学式为 TiCoO3，取 1mol 的晶胞，则 1mol 晶胞的质量为：48+163+59=155（g） ，1mol 晶体含有 NA个晶胞，因为晶胞参数为 a=0.5485nm=0.548510-7cm，则一个晶胞的体积为 V=a3cm3，其密度为=m/V=M/（N Aa3） ，所以晶体的密度为 155/6.02102
29、3(0.548510-7)3g/cm3，故答案为：155/6.0210 23(0.548510-7)3。21法医常用马氏试砷法检验是否砒霜（As 2O3）中毒,涉及的反应如下：: 6Zn+As 2O3+12HCl=6ZnCl2+2AsH3(砷烷) +3H 2O: 2AsH 3=2As(黑色砷镜)+3H 2 （1）写出砷的基态原子价电子排布式_ （2）砷烷的空间结构为_；砷烷中心原子杂化方式为_（3）砷烷同族同系列物质相关性质如下表：NH3 PH3 AsH3 SbH3熔点/ -77.8 -133.5 -116.3 -88 沸点/ -34.5 -87.5 -62.4 -18.4 从 PH3 AsH
30、3 SbH3，熔沸点依次升高的原因是_，NH 3分子例外的原因是_.（4）第一电离能数据 I(As)_ I(Se)（5）立方氮化硼（BN）是特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图所示。晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图 b 所示，其中原子坐标参数X 为（0，0，0） ，Y 原子的坐标参数为（1/2，0，1/2） ，则 Z 原子的坐标参数为_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知立方氮化硼的密度为 d gcm3 ，阿伏加德罗常数值为 NA，则晶胞参数a_nm。 （列出计算式即可）【答案】4S 24P5 三角锥形 sp3杂化 对于分子组成结构相似的物质
31、来说，随相对分子质量增加，分子间作用力增大，故熔沸点升高 NH3可以形成分子间氢键 （3/4，3/4，3/4） （3）从 PH3AsH 3SbH 3，熔沸点依次升高，P、As、Sb 均为氮族元素，三者均为分子晶体，随着相对分子质量增加，分子间作用力增大，熔沸点升高，NH 3分子由于形成分子间氢键，沸点异常升高，因此从PH3AsH 3SbH 3，熔沸点依次升高的原因是：对于分子组成结构相似的物质来说，随相对分子质量增加，分子间作用力增大，故熔沸点升高，NH 3分子例外的原因是：NH 3可以形成分子间氢键； 氮化硅是原 子晶体，熔化时所克服的是共价键，a单质 I2是分子晶体，熔化时所克服的范德华力
32、，晶体硅是原子晶体，熔化时所克服的是共价键；故 a 不符合；b冰和干冰属于分子晶体，熔化只破坏分子间作用力，故 b 错误；c碳化硅和二氧化硅属于原子晶体，熔化时所克服的是共价键，故 c 正确；d石墨属于混合晶体，熔化时破坏分子间作用力和共价键；氧化镁是离子晶体，破坏离子键。答案:c。由题意知氮化硅晶体中每个 Si 原子连接 4 个 N 原子，每个 N 原子连接 3 个 Si 原子，Si 和 C 原子均达到8 电子稳定结构，其化学式为 Si3N4。答案：Si 3N4。(6) GaN 与单晶硅结构相似，所以每个 Ga 原子与 4 个 N 原子形成共价键，每个 N 原子与 3 个 Ga 原子形成共价
33、键。与同一 Ga 原子相连的 N 原子构成的空间构型为正四面体结构，GaN 与晶体硅都是原子晶体。答案：4；正四面体 ；原子。23 （化学选修 3：物质的结构与性质）钛有“生物金属”和“未来金属”之称，钛及其化合物的应用正越来越受到人们的 关注。（1）基态钛原子外围电子的轨道表达式为_。与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_种。（2）金属钛的熔点、硬度均比铝大，可能的原因是_。（3）TiCl 4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl 4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 TiCl4和 SiCl4的混合物，先获得的馏分是_ (填化学式)。（4）半夹心结
34、构催化剂 M 能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图所示。组成该物质的元素中，电负性最大的是_ (填元素名称)。M 中碳原子的杂化形式有_种。M 中不含_ (填字母代号)。a 键 b 键 c配位键d氢键 e离子键（5）金属钛晶体中原子采用面心立方最密堆积，则晶胞中钛原子的配位数为_。设钛原子的直径为 d cm，用 NA表示阿伏加德罗常数的值，钛原子的摩尔质量为 M gmol1 ，则晶体钛的密度为_gcm 3 。金属钛晶胞中有若干个正四面体空隙，如图中 a、b、c、d 四个钛原子形成一个正四面体，其内部为正四面体空隙，可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子，那么形成的氢
35、化钛的化学式为_。【答案】 3 Ti 原子的价电子数比 Al 多，金属键更强 SiCl4 氧 2 de 12 TiH2 （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） 。故答案为：Ti 原子的价电子数比 Al 多，金属键更强；（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，TiCl 4比 SiCl4沸点高。采用蒸馏的方法分离 TiC
36、l4和 SiCl4的混合物，先获得的馏分是 SiCl4。故答案为：SiCl 4； （4）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、sp 3两种；在半夹心分子结构中，C-C、C-H、C-O 原子中存在 键，环中存在着大 键、Ti 与 O 间存在配位键，不存在氢键与离子键。故选 d、e。故答案为：氧；2；de；（5）晶胞中 Ti 原子位于面心、顶点上，属于面心立方最密堆积；以顶点 Ti 原子研究，与之相邻的原子处于面心，每个顶点为 8 故晶胞共用，每个面心为 2 个晶胞共有，故 Ti 原子配位数为 =12。晶胞中 Ti 原子数目为 8 +6 =4，晶胞质量为 4 g，设 T
37、i 原子半径为 dcm，晶胞棱长=4d cm =2 d cm，晶胞体积为（2 dcm） 3，则晶胞密度=4 g （2 dcm） 3= gcm3 。由图可知每个晶胞中有 8 个正四面体，若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子，那么可以填充 8个 H 原子，且处于晶胞内部，而一个晶胞拥有 4 个 Ti 原子，n(Ti):n(H)=1:2，所以形成的氢化钛的化学式为 TiH2。故答案为：12； ；TiH 2。24磷及其化合物与人们的健康和生产生活密切相关。请回答下列问题：(1)基态磷原子价电子轨道表示式为_，其第一电离能比硫的_(填“大”或“小”)。(2).羟基磷灰石Ca(PO 4)3OH是牙齿中
38、的重要矿物质，其中羟基(-OH)中氧原子的杂化方式为_，PO 43-的空间构型为_，该化合物所含元素电负性最大的是_。(3)P4O6的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足 8 电子结构，则该分子中含有的共价键数目是_。(4)磷酸和亚磷酸(H 3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与 NaOH 反应只生成 NaHPO3和 NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为_，其为_元酸，原因是_。(5)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如下图所示：由图推知该多磷酸钙盐的通式为_。(6)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，晶胞如下图所示，其密度为 g/cm 3，设 NA是阿伏加德罗常数的值
39、，则磷原子的配位数为_，晶胞参数为_pm。【答案】 大 sp3 正四面体形 O(或氧元素) 12 二 一个 H3PO3分子中只有两个羟基，含氧酸羟基上的氢易电离 (CaP 2O6)n 4 1010 (2)-OH 中氧原子的价层电子对数为 ，所以氧原子按 sp3方式杂化；PO 43-中 P 原子价层电子对数=4+，没有孤电子对，故 PO43-为正四面体结构；根据元素的非金属性越强，元素的的电负性越大， Ca、P、O、H 四种元素中 O 的非金属性最强，O 元素的的电负性最大；(3)P 原子最外层有 5 个电子，能够与 3 个 O 原子形成 3 对共用电子对，O 原子最外层有 6 个电子，可以与2
40、 个 P 原子形成 2 对共用电子对，要使分子中每个原子都达到 8 电子稳定结构，其结构式为，可见分子中含有的共价键为 12 个；(4)亚磷酸与 NaOH 溶液发生酸碱中和反应只生成 NaHPO3和 NaH2PO3两种盐，羟基 H 原子能电离产生 H+，说明 H3PO3分子中含有 2 个-OH，它属于二元酸，由于 P 最外层有 5 个电子，则的结构式为；(5)由图推知该多磷酸钙盐最小的重复单元是 CaP2O6，所以该多磷酸钙盐的通式为(CaP 2O6)n；(6)根据晶体结构可知每个 B 原子被四个距离相等且最近的 P 原子包围，每个 P 原子被四个距离相等且最近的 B 原子包围，所以 P 原子
41、的配位数是 4；在一个晶胞中含有的 P 原子数目：，在一个晶胞中含有的 B 原子数目：41=4，即 1 个晶胞中含有 4 个 BP，晶胞的质量是 m=g，由于晶胞密度为 g/cm 3，所以晶胞的体积为 cm3，所以晶胞参数为cm= 1010pm。25X、Y、Z、M、N、Q 、P 为元素周期表前四周期的 7 种元素。其中，X 原子核外的 M 层中只有两对成对电子，Y 原子核外的 L 层电子数是 K 层的两倍，Z 是地壳内含量最高的元素，M 的内层电子数是最外层电子数的 9 倍，N 的原子序数比 M 小 1, Q 在元素周期表的各元素中电负性最大。P 元素的第三电子层处于全充满状态，第四电子层只有
42、一个电子请回答下列问题：（1）X 元素在周期表中的位置是_，它的外围电子的电子排布图为 _，P 元素属于_区元素。（2）XZ 2分子的空间构型是_ ，YZ 2分子中 Y 的杂化轨道类型为_ ，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是_（写分子式） ，理由是_。（3）含有元素 N 的盐的焰色反应为_ 色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原是_。（4）元素 M 与元素 Q 形成晶体结构如图 1 所示，设其晶胞边长为 a pm，该化合物的摩尔质量为 Dg/mol。求该晶胞密度的计算式为_g/cm 3（5）三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图 2 所示。 三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是_， 1 mol 三聚氰胺分子中 键的数目为_。 【答案】第三周期A 族 dsV 型 spSO2SO2为极性分子, CO2为非极性分子,H 2O 为极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,故 SO2的溶解度较紫电子由较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量 sp2、sp 315NA(2)SO2分子中 S 原子价层电子对数=2+(6-22)/2=3,S 原子含有 1 对孤电子对,故其立体结构是 V 型,CO 2分子中 C 原子形成 2 个 键、没有孤电子对 ,C 的杂化轨道类型为 sp 杂化, SO2为极性分子, CO2为非极性分子,H 2O 为极性溶剂,极性分子易溶于极性溶剂,故 SO2的溶解度较
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