物質結構與性質檢測題及解析

1、物質結構與性質檢測題及答案1.鈦及其化合物的應用越來越受到人們的關注。(1)基態(tài)Ti原子核外電子排布的能量最高的能級符號是 。與鈦同周期的元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與鈦相同的有 種。(2)鈦比鋼輕，比鋁硬，是一種新興的結構材料。鈦硬度比鋁大的原因是(3)催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其結構如圖所示。M中，碳原子的雜化形式有 種。M中，不含(填標號)。a.冗鍵b. (T鍵d.氫鍵e.離子鍵(4)金紅石(TiO2)是含鈦的主要礦物之一，具有典型的四方晶系結 構。其晶胞結構(晶胞中相同位置的原子相同)如圖所示。4個微粒A、B、C、D中，屬于氧原子的是 。若A、B、C的原子坐標分別為

2、A(0,0,0)、B(0.69a, 0.69a,C(a,a,c),則D的原子坐標為 D(0.19a,);鈦氧鍵鍵長 d=(用 代數(shù)式表示)。解析：(1)基態(tài)Ti原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2,能量最高的能級符號為3d。鈦的3d能級上有2個未成對電子，第四周期元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)為2的元素還有Ni(3d84s2)、Ge(4s24p2)、Se(4s24p4),共3種。(2)鈦、鋁均為金屬晶體，其硬 度取決于金屬鍵強弱。Ti原子的價電子數(shù)比 Al多，金屬鍵更強，因此鈦硬度比鋁大。開(。、a 1 一一其晶胞結構如圖所不，其中原子坐標參數(shù) A為(0,0,0)；

3、B為萬，0 ； D為(1,1,1)。則C的原子坐標參數(shù)為 a ch(3)M的結構如圖門 2，1類碳原子的雜化類型為 sp2,2類碳原子的雜化類型為sp3。M中，C-C鍵、C H鍵、C-O鍵、Ti Cl鍵屬于鍵，苯環(huán)中存在大 兀 鍵、Ti與。間存在配位鍵，M中不存在氫鍵與離子鍵。(4)金紅石晶胞結構中 A類原 子個數(shù)：8X；= 1, B類原子個數(shù)：4*1=2, D類原子個數(shù)為2、體心原子個數(shù)為1,根 據(jù)TiO2知Ti、。個數(shù)比為1 ： 2,則1個晶胞中Ti原子的個數(shù)為2, O原子的個數(shù)為4, 取故屬于氧原子的是 B、D。根據(jù)晶胞結構，D在底面投影為“也叫”，其橫坐標為0.19a,則縱坐標為a-

4、0.19a= 0.81a,故D的原子坐標為(0.19a, 0.81a,0.5c)。B、C在底面投影0l69iu 為 oi% ,鈦氧鍵鍵長(即BC段距離)為d,則有d2 = (0.31 a)2+(0.31a)2,則d = 0.31 x 皿a。答案：(1)3d 3(2)Ti原子的價電子數(shù)比 Al多，金屬鍵更強(或Ti的原子化熱比 Al大，金屬鍵更強等其 他合理答案)(3)2 de(4) BD 0.81a 0.5c 0.31 x 2a2.氮、氧、硫、磷是與生命活動密切相關的元素?；卮鹣铝袉栴}：(1)SO2分子的VSEPR模型名稱是 。(2)N、O、P三種元素第一電離能由大到小的順序是 。氣態(tài)氫化物氨

5、(NH 3)和瞬(PH3)的鍵角較大的是(填化學式)，原因是 (4)SCN中C原子的雜化類型為 雜化，1 mol SUN中含 兀鍵的數(shù)目為Na o(5)晶胞有兩個基本要素：原子坐標參數(shù)，表示晶胞內部各原子的相對位置。磷化硼是一種超硬耐磨的涂層材料, 1晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。P原子與B原子的最近距離為 a cm,則磷化硼晶胞的邊長為 cm。(用含a的代數(shù)式表示)解析：(1)SO2分子中S的價層電子對數(shù)=2+1 = 3,故其VSEPR模型為平面三角形。(2)P 原子比N、O原子多一個電子層，第一電離能最小，氮元素2P能級處于半充滿狀態(tài)，第一電離能：NO,故第一電離能由大到小的順序為NOP

6、。(3)由于電負性 NP, NH3中成鍵電子對更靠近中心原子N ,成鍵電子對間排斥力較大，故NH3鍵角較大。(4)SCN一的中心原子為C,按照價層電子對互斥理論可知，C的孤電子對數(shù)為 0,成鍵電子對數(shù)為2,即中心原子 C采取sp雜化，由SCN 與CO2互為等電子體知，SCN 一的電子式為:冬：:c ： ： N ： 丁，故1 mol SCN一中含2 mol罐。根據(jù)圖示中A、B的原1 1子坐標參數(shù)可確定C的原子坐標參數(shù)為1,， 2。P原子與B原子的最近距離為晶胞1,- 一, 一八.，體對角線長的1,為a cm,則晶胞體對角線長為4a cm,故磷化硼晶胞的邊長為4a,3cm =4,33a cm。答案

7、：平面三角形(2)NOP (3)NH3 電負性NP, NH 3中成鍵電子對更靠近中心原子，成鍵電子對間排斥力較大(4)sp 2 (5)1,1,2 3a2 233. LED燈是一種環(huán)保的光源，在相同照明效果下比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。目前市售LED晶片材質基本以神化錢、磷化鋁錢錮(AlGaInP)、氮化錮錢(InGaN)為主，神化錢的晶胞結構如圖。回答下列問題： (1)神的基態(tài)原子的電子排布式是 。(2)磷和神是同一族的元素，第一電離能：磷 神(填“或神；AsH3和PH3都屬于分子晶體，兩者結構相似， AsH3的相對分子質量比 PH3大，范德華力強，AsH3的沸點高于PH3。.53X1. i 一

8、一、，AsH 3中心原子為 As, As有3個b鍵，孤電子又寸數(shù)為 2= 1,價層電子對數(shù)為4,因此As原子雜化類型為sp3；其空間構型為三角錐形。(4)H3AsO4和 H3AsO3可表示為(HO)3AsO 和(HO)3As, +5價的神正電性更高，導致As OH中的。的電子向As偏移，在水分子作用下，更容易電離出 H + ,酸性強。(5)根據(jù)晶胞的結構，As為晶胞的頂點和面心，個數(shù)為8X1+6X：=4; Ga位于晶胞內82部，個數(shù)為4,因此神化錢的化學式為GaASo答案:(1)1s22s2 2p63s23p63d104s24p3 或Ar3d 104s24p3(2) 或PS。(3)S、As原子

9、的最外層分別有 6個、5個電子，達到8電子穩(wěn)定結構需分別形成2對、3對共用電子對，故雄黃(As4s4)分子結構中，黑球、白球分別表示硫、神原子。每個硫原子都有4對價層電子對(2對b鍵電子對、2對孤電子對),S原子都是sp3雜化。1、一(4) SO2分子中，S原子結合2個O原子，有2個b鍵。中心原子S的孤電子對數(shù)為2X(6 -2X2)=1, b鍵電子又寸數(shù)為2,價層電子對數(shù)為 3, VSEPR模型為平面三角形，由于含 1對孤電子對，故 SO2分子為V形。氧原子的價電子排布為2s22p4,有2個未成對電子，兩個氧原子各用1個未成對電子(P軌道)與硫形成共用電子對(CT鍵),各用1個未成對電 子(p

10、軌道)與硫原子未雜化的p軌道形成大 兀鍵，表示為口4。SO2分子中，孤電子對與成 鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力，故兩個s o鍵的鍵角小于.1 一. 一一 一 120;而NO3中中心原子N上的孤電子對數(shù)為-X(5+1-3X 2)=0,價層電子對數(shù)為 3,VSEPR模型為平面三角形，由于不含孤電子對，NO3為平面三角形，NO3中N O鍵的鍵角等于120o(5)1個神化錢晶胞中，有Ga、As原子各4個，8個原子總體積為 V原子=4兀K1 X 10-10cm)3x 44X 145 g mol 1Na3,P g cm 33+ g兀r(2X 10 10cm)3x 4; 1個晶胞的體積

11、V晶胞=m3P神化錢晶體的空間利用率為435(2)NPS (3)sp3V原子、/4兀 ?0X Na p r3+r2、/“cc，X 100% =X 100%。(4)2 V 形114V5.吠喃(IB)和口比咯(ID)是較常見的雜環(huán)化合物，吠喃通過下列反應可轉化為口比咯:. . ZrtO尸S .O+Nlh ， X回答下列問題:(1)吠喃和口比咯所含元素中：電負性最大的是 (填元素符號)，第一電離能最大的 元素的基態(tài)原子電子排布圖是 。(2)吠喃分子中，碳原子的雜化方式是 , 1 mol 口比咯分子中含 mol (T 鍵。(3)NH 3與H2O可與Zn2+形成配合物Zn(NH 3)3(H2O)2+。與

12、Zn2+形成配位鍵的原子是(填元素符號)；H2O的空間構型為 ;寫出一種與 NH 3互為等電子體的陽離子：（填化學式）。（4）NH3的相對分子質量比N2O的小，但其沸點去吐匕N2O的高，其主要原因是（5）ZnO晶體隨著環(huán)境條件的改變能形成不同結構的晶體，其中一種的晶胞結構如圖所示，已知該ZnO晶體密度為a g cm 3, Na表示阿伏加德羅常數(shù)。則1晶體中與Zn2+等距離且最近的Zn2卡共有個，該ZnO晶胞中相鄰兩個 02一之間的距離為 nm。解析：（1）同周期元素自左向右電負性增大，同主族元素自上而下電負性逐漸降低，非金 屬性越強電負性越強；同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大

13、而呈增大的趨勢，但第HA族、第VA族元素的第一電離能大于相鄰元素，同主族元素自上而下第一電離能逐漸減小，吠喃和口比咯所含元素中有C、H、0、N四種元素，其中電負性最大的元素是0,第一電離能最大的元素是N, N的基態(tài)原子電子排布圖是FRirat if 11Is 2s 外 o（2）吠喃（匚力分子中，C形成2個雙鍵，則碳原子的雜化方式是sp2；單鍵均為 b鍵，雙鍵中有1個b鍵，則1 mol 口比咯（G一口）分子中含io moi獨。（3）與Zn2+形成配位鍵的原子應該有孤對電子， 。、N上有孤對電子；因為水是 sp3雜化， 所以是正四面體結構，但由于 。原子有兩對孤對電子，所以結構為 V形；NH3含4

14、個原 子、8個價電子，與 NH 3互為等電子體的陽離子是 H30+（4）氨氣分子間存在氫鍵，氫鍵使物質的熔沸點升高，N20分子間只有范德華力，氫鍵的作用力大于范德華力。（5）由題給圖示可知，正六面體的體心和每個棱的中間各有一個Zn2+o若選體心的 Zn2+為研究對象，則與體心的 Zn2+等距離且最近的Zn2+為棱的中間的Zn2+,共有12個；利用“均攤法”，可知一個晶胞含有 Zn*和02一均為4。一個晶胞的質量：m（晶胞）= 1X4Nag, 一個晶胞的體積:V（晶胞）=m晶胞ZnO817-X 4 gNa 一3a g cm篝cm3。則晶胞棱長=照cm,晶胞中相鄰兩個 0展之間的距離為面對角線的一

15、半，即號猥cm圣調x 107nm。答案：（1）0心2P(2)sp2 10 (3)N、0 V 形H30+ (4)NH3 分子間存在氫鍵X 10712 A6.磷化錮和神化錮納米晶體具備獨特的光學和電學特性，廣泛應用于生物醫(yī)學、通信、太 陽能電池等領域?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)磷原子核外電子排布式為 ;基態(tài)As原子中未成對電子數(shù)為(2)PH3分子的空間構型為 ; As。3中As原子的雜化方式為 。(3)AsH 3與 NH3在水中的溶解度較大的是 ,其原因是(4)酬:菁錮是有機分子酬:菁與金屬錮形成的復雜分子，結構簡式如圖1所示，該分子中存在的化學鍵為(填字母)。a. (T鍵b.冗鍵c.離子鍵d.配位

16、鍵圖1圖2神化錮的晶胞結構如圖2所示，神化錮晶體的化學式為 ;該晶胞的棱長為 acm,則神化錮晶體的密度為 (用含a、Na的代數(shù)式表示)。解析：(1)基態(tài)磷原子核外有 15個電子，其核外電子排布式為 1s22s22p63s23p3?；鶓B(tài)As 原子的核外電子排布式為 Ar3d 104s24p3,4P能級有3個軌道，按照洪特規(guī)則， 3個電子填 充在不同的軌道且自旋方向相同，故 3個電子均為未成對電子。(2)PH3分子中P的孤電 一 51X3子對數(shù)為 -2一=1，因此PH3分子空間構型為三角錐形。As。3中As的孤電子對數(shù)為5+3；32 =1,雜化軌道數(shù)為3+1 = 4,故As的雜化類型為sp3。(3)NH3與水分子之間 易形成氫鍵，而 AsH3與水分子之間不能形成氫鍵，因此NH3在水中的溶解度大于 AsH3在水中的溶解度。(4)In與C