化學(xué) 第1部分 第15講 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課后熱點(diǎn)強(qiáng)化

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE8-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一部分專題五第15講1．（2017·武昌調(diào)研)氧元素和鹵族元素都能形成多種物質(zhì),我們可以利用所學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識去認(rèn)識和理解。(1）COCl2的空間構(gòu)型為__平面三角形__；溴的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為__4s24p5__。（2）已知CsICl2不穩(wěn)定，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)，則它按下列__A__式發(fā)生，（填字母代號，下同）A．CsICl2=CsCl＋I(xiàn)Cl B．CsICl2=CsI＋Cl2(3）根據(jù)下表提供的第一電離能數(shù)據(jù)判斷，最有可能生成較穩(wěn)定的單核陽離子的鹵素原子是__碘（或I）__。元素氟氯溴碘第一電離能(kJ·mol－1）1681125111401008(4）下列分子既不存在“s－p"σ鍵，也不存在“p－p”π鍵的是__D__。A．HCl B．HFC．SO2 D．SCl2(5)已知ClOeq\o\al（－，2)為三角形,中心氯原子周圍有四對價(jià)層電子。ClOeq\o\al（－,2)中心氯原子的雜化軌道類型為__sp3雜化__，寫出一個(gè)與CN－互為等電子體的物質(zhì)的分子式__N2（或CO）__.（6)鈣在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鈣的氧化物晶體，其結(jié)構(gòu)如圖所示,由此可判斷鈣的氧化物的化學(xué)式為__CaO2__。已知該氧化物的密度是ρg·cm－3，則晶胞內(nèi)離得最近的兩個(gè)鈣離子的間距為__eq\a\vs4\al（\r（3，\f(72×4,ρNA))×\f(\r(2),2））__cm。（只要求列算式,不必計(jì)算出數(shù)值,阿伏加德羅常數(shù)為NA)eq\x（導(dǎo)學(xué)號43864504）［解析](1)COCl2分子中中心原子C的雜化軌道類型為sp2雜化,故其空間構(gòu)型為平面三角形;溴的基態(tài)原子的核外電子排布式為［Ar］3d104s24p5，故其價(jià)電子排布式為4s24p5；（2）因CsCl的晶格能大于CsI的晶格能，故按A方式發(fā)生；(3)第一電離能越小，越容易形成較穩(wěn)定的單核陽離子，故最有可能生成較穩(wěn)定的單核陽離子的鹵素原子為碘（或I）;（4）HCl、HF分子中均存在“s－p”σ鍵，SO2中存在“p－p"π鍵，SCl2存在“p－p”σ鍵,故D項(xiàng)符合題意。（6)由圖可知晶胞中含有Ca2＋個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8）＋6×eq\f(1，2）＝4個(gè)，Oeq\o\al(2－,2）個(gè)數(shù)為12×eq\f(1，4)＋1＝4個(gè)，故鈣的氧化物的化學(xué)式為CaO2；設(shè)晶胞內(nèi)離得最近的兩個(gè)鈣離子的間距為xcm,則晶胞的邊長為eq\r（2)xcm，eq\f(\r（2)x3·ρ,4）＝eq\f（72,NA），(eq\r（2)x)3＝eq\f(72×4，NAρ)，x＝eq\f（\r(2），2)eq\r（3，\f（72×4，Naρ))。2．（2017·河北保定第二次模擬·11)硼（B）、鋁(Al)、鎵（Ga）均屬于硼族元素(第ⅢA族）,它們的化合物或單質(zhì)都有重要用途，請回答下列問題：(1)寫出基態(tài)鎵原子的電子排布式__1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1__。(2)已知：無水氯化鋁在178℃升華，它的蒸氣是締合的雙分子（Al2Cl6)，結(jié)構(gòu)如圖.締合雙分子（Al2Cl6）中Al原子的雜化軌道類型是__sp3__。（3）B原子的電子有__3__個(gè)不同的能級；晶體硼熔點(diǎn)為2300℃，則其為__原子__晶體。（4)磷化硼（BP)是一種有價(jià)值的耐磨硬涂層材料，它是通過在高溫氫氣氛圍中(>750℃)三溴化硼和三溴化磷反應(yīng)制得。BP晶胞如圖所示。①畫出三溴化硼和三溴化磷的空間結(jié)構(gòu)式：三溴化硼____；三溴化磷__(每個(gè)1分，體現(xiàn)平面三角形和三角錐形）__②在BP晶胞中B的堆積方式為__面心立方堆積__。③計(jì)算當(dāng)晶胞晶格參數(shù)為apm(即圖中立方體的每條邊長為apm)時(shí)磷化硼中硼原子和磷原子之間的最近距離__eq\f（a，\r（2，1－cos109°28′)）__pm或eq\f（a\r（2）,4sin\f（109°28′,2）)__pm或aeq\r（3）/4__pm__eq\x(導(dǎo)學(xué)號43864505)[解析］（1）鎵是31號元素，其原子核外有31個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知道其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1。(2)氯化鋁中每個(gè)鋁原子含有3個(gè)共價(jià)鍵,且不含孤對電子對,為平面三角形結(jié)構(gòu)，締合分子Al2Cl6中鋁原子的軌道雜化類型為sp3。（3)B原子核外電子排布式為1s22s22p1，有3個(gè)不同的能級，晶體硼熔點(diǎn)為2300℃，熔點(diǎn)很高，屬于原子晶體。(4）①溴化硼中硼原子的價(jià)層電子對數(shù)位3＋(3－1×3）/2＝3,沒有孤對電子對，所以分子空間構(gòu)型為平面三角形，結(jié)構(gòu)式為，溴化磷中磷原子價(jià)層電子對數(shù)位3＋（5－1×3）/2＝4，磷原子有個(gè)孤對電子，所對分子空間構(gòu)型為三角錐形，結(jié)構(gòu)式為.②由晶胞結(jié)構(gòu)可知,B原子處于晶胞頂點(diǎn)與面心，在BP晶胞中B的堆積方式為面心立方最密堆積。③P原子與周圍的4個(gè)B原子最近且形成正四面體結(jié)構(gòu),二者連線處于體對角線上，是體對角線的1/4，立方體的每條邊長為apm，則晶胞體對角線長為eq\r（3)apm，則P原子與B原子最近距離為aeq\r（3）/4pm?？键c(diǎn)：原子核外電子排布,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型，晶胞的計(jì)算，不同晶體的結(jié)果微粒及微粒間作用力的區(qū)別。3．(河北衡水中學(xué)2017屆全國高三大聯(lián)考·11）砷,鎵和銅均為重要的合金材料，在工業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。請回答下列問題：(1）基態(tài)Ga原子中有__8__種能量不同的電子，其未成對電子數(shù)目為__1__。(2）GaAs的晶胞與金剛石相似，其中As原子位于晶胞的頂點(diǎn)和面心，則Ga原子的配位數(shù)為__4__.Ga、Ge、As、Se四種基態(tài)原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)開_As〉Se〉Ge>Ga__。(3)Cu3(AsO4）2是一種木材防腐劑，其陰離子中As原子的雜化軌道類型為__sp3__，H3AsO4的酸性強(qiáng)于H3AsO3的原因?yàn)開_H3AsO4的非羥基氧原子多，As的正電性更高，羥基中的O原子的電子向As偏移程度大,更容易電離出H＋__.（4）[Cu（NH3)4］SO4是一種重要的配合物，與SOeq\o\al（2－,4)互為等電子體的分子的化學(xué)式為__CCl4或（SiCl4或CBr4或SiF4)__（任寫種)，一定壓強(qiáng)下，將NH3和PH3的混合氣體降溫，首先液化的為__NH3__。(5)晶胞有兩個(gè)基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)：表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置,一種釔鋇銅氧晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0，0)，B為（0，1,1），C為（1，1,0)；則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為__（1/2，1/2,/1/2)__。②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知：該釔鋇銅氧晶體的晶飽參數(shù)分別為anm、bnm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其密度為__eq\f（6.67×103，a2bNA)__g·cm－3(列出計(jì)算式即可)。eq\x（導(dǎo)學(xué)號43864506)［解析](1）基態(tài)Ga原子的電子排布為1s22s22p63s23p63d104s24p1有8種軌道，所以有8種能量不同的電子,其未成對電子在4p軌道，數(shù)目為1.（2)GaAs的晶胞與金剛石相似，兩者為等電子體,金剛石中C原子的配位數(shù)也為4，所以Ga原子的配位數(shù)也為4。第ⅤA(np3半充滿)元素的價(jià)電子排布比較特殊，所以第一電離能也是比較特殊的,它們高于鄰近的元素,所以Ga、Ge、As、Se四種基態(tài)原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)锳s〉Se>Ge>Ga。（3）Cu3（AsO4）2是一種木材防腐劑，其陰離子中As原子的雜化軌道類型為sp3，H3AsO4的酸性強(qiáng)于H3AsO3的原因?yàn)镠3AsO4的非羥基氧原子多，As的正電性更高,羥基中的O原子的電子向As偏移程度大，更容易電離出H＋.(4）［Cu(NH3）4］SO4是一種重要的配合物,與SOeq\o\al(2－，4)互為等電子體的分子的化學(xué)式為CCl4（或SiCl4或CBr4或SiF4），一定壓強(qiáng)下，將NH3和PH3的混合氣體降溫，因?yàn)榘狈肿娱g為可以形成氫鍵，所以首先液化的是NH3。(5)①由原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0,0，0)、B為(0，1，1）、C為（1,1,0)可知,該晶胞底部為一正方體，所以D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(1/2，1/2,1/2）。②由圖可知,該晶胞中有1個(gè)Y原子、2個(gè)Ba原子、12×eq\f(1，4)＋8×eq\f（1，2)＝7個(gè)O原子、8×eq\f（1，8)＋8×eq\f（1，4)＝3個(gè)Cu原子，所以該晶體的化學(xué)式為YBa2Cu3O7、摩爾質(zhì)量為667g/mol,則1mol該晶胞的質(zhì)量為667g、體積為NA（a×10－7)2×(b×10－7）cm3＝a2bNA×10－21cm3，所以該釔鋇銅氧晶體密度為ρ＝eq\f（m，V)＝eq\f(667,a2bNA×10－21)＝eq\f(6。67×1023，a2bNA）g·cm－3.4．第四周期中的18種元素具有重要的用途,在現(xiàn)代工業(yè)中備受青睞。（1)鉻是一種硬而脆、抗腐蝕性強(qiáng)的金屬，常用于電鍍和制造特種鋼.基態(tài)Cr原子中，電子占據(jù)最主能層的符號為__N__，該能層上具有的原子軌道數(shù)為__16__，電子數(shù)為__1__。(2）第四周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大，總趨勢是逐漸增大的，30Zn與31Ga的第一電離能是否符合這一規(guī)律？__否__(填“是”或“否”）,原因是__30Zn的4s能級有2個(gè)電子，處于全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定__(如果前一問填“是"，此問可以不答）。（3)鎵與第ⅤA族元素可形成多種新型人工半導(dǎo)體材料，砷化鎵（GaAs）就是其中一種,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（白色球代表As原子）。在GaAs晶體中,每個(gè)Ga原子與__4__個(gè)As原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的As原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為__正四面體__.(4）與As同主族的短周期元素是N、P.AsH3中心原子的雜化類型為__sp3__;一定壓強(qiáng)下將AsH3、NH3和PH3的混合氣體降溫時(shí)首先液化的是__NH3__,理由是__NH3分子之間有氫鍵，沸點(diǎn)較高_(dá)_.(5）鐵的多種化合物均為磁性材料,氮化鐵是其中一種，某氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則氮化鐵的化學(xué)式為__Fe4N__；設(shè)晶胞邊長為acm,阿伏加德羅常數(shù)為NA，該晶體的密度為__eq\f(238,NAa3)__g·cm－3。（用含a和NA的式子表示）。eq\x（導(dǎo)學(xué)號43864507)[解析]（1）基態(tài)Cr原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,則最高能層為N，該能層具有4s4p4d4f軌道，軌道數(shù)為16，電子數(shù)為1.（5)由圖可得晶胞中含有Fe的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1，8）＋6×eq\f（1，2）＝4個(gè)，含有N的個(gè)數(shù)為1個(gè)，則氮化鐵的化學(xué)式為Fe4N；a3ρ＝eq\f（56×4＋14，NA)＝eq\f（238，NA），故ρ＝eq\f(238,NAa3)。5．(2017·佛山模擬）有些食物中鐵元素含量非常豐富，其中非血紅素鐵是其存在形式之一,主要是三價(jià)鐵與蛋白質(zhì)和羧酸結(jié)合成絡(luò)合物。（1)Fe3＋的電子排布式為__1s22s2p63s23p63d5或［Ar］3d5__.(2）配合物Fe(CO)5的配位體是__CO__；常溫下，F(xiàn)e（CO）5為黃色液體，易溶于非極性溶劑，熔點(diǎn)為251K，沸點(diǎn)為376K,據(jù)此，可判斷Fe(CO）5晶體屬于__分子__晶體。（填“離子"、“原子”、“分子"或“金屬")（3)金屬晶體可看成金屬原子在三維空間中堆積而成，單質(zhì)鐵中鐵原子采用鉀型模式堆積，原子空間利用率為68%，鐵原子的配位數(shù)為__8__。(4）乙醛能被氧化劑氧化為乙酸,乙醛中碳原子的軌道雜化類型是__sp2、sp3__；1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為__6×6.02×1023或6NA__。(5)FeO晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，F(xiàn)eO晶體中Fe2＋的配位數(shù)為__6__，若該晶胞邊長為bcm，則該晶體的密度為__eq\f(288，b3NA）__g·cm－3.eq\x（導(dǎo)學(xué)號43864508)[解析］（1)Fe的原子序數(shù)為26，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,故Fe3＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或［Ar］3d5。（2)Fe(CO)5的配位體為CO，F(xiàn)e(CO）5的熔沸點(diǎn)低，易溶于非極性溶劑，故其為分子晶體。(3)鉀型堆積為體心立方堆積,故Fe的配位數(shù)為8。(4)CH3CHO中甲基碳原子為sp3雜化，而醛基碳原子為sp2雜化。CH3CHO的結(jié)構(gòu)式為，單鍵為σ鍵，1個(gè)雙鍵中含1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵,故1molCH3CHO中含有6molσ鍵.(5)該晶胞中有Fe2＋周圍最近等距離的O2－有6個(gè)，則Fe2＋的配位數(shù)為6。該晶胞中含有4個(gè)Fe2＋、4個(gè)O2－，則晶體密度為eq\f（\f(56＋16×4，NA)，bcm3)＝eq\f（288，b3·NA）g·cm－3。6．（2017·太原模擬）前四周期元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大，A的最簡單氣態(tài)氫化物分子中含5個(gè)原子和10個(gè)電子；基態(tài)B原子有3個(gè)未成對電子，在短周期元素中C的第一電離能最小，D的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是二元強(qiáng)酸。E＋核外3個(gè)電子層均排滿電子。回答下列問題：（1)基態(tài)E原子的外圍電子排布圖為____。（2)1mol（AB）2中含σ鍵數(shù)目為__3NA__；在A、B、D的含氧酸根離子中，呈平面三角形結(jié)構(gòu)的是__COeq\o\al（2－,3)、NOeq\o\al(－，3）__（填離子符號).(3）在A、B、D的氣態(tài)氫化物中，屬于極性分子的是__NH3、H2S__；CB3的晶體類型是__離子晶體__，它的陰離子的等電子體分子有__CO2（或N2O）__（填一種）。(4)B、E兩種元素形成某種化合物晶胞結(jié)構(gòu)如圖(白色球代表B原子）。已知B、E的原子半徑分別為apm、bpm.在該晶胞中，B原子的配位數(shù)為__6__.該晶胞的空間利用率φ為__eq\f（πa3＋3b3,6a＋b3)×100％__.eq\x(導(dǎo)學(xué)號43864509）[解析］含5個(gè)原子、10個(gè)電子的分子是CH4,則A為碳元素;基態(tài)N原子有3個(gè)未成對電子，B為氮元素。短周期元素中鈉元素的第一電離能最小，C為鈉元素.硫酸是強(qiáng)酸，又是二元酸，D為硫元素，3個(gè)電子層排滿電子，依次為2、8、18，所以E的原子序數(shù)為29，E為銅元素.（1)基態(tài)銅原子的外圍電子排布圖為。(2)1個(gè)NCCN分子中含3個(gè)σ鍵。1mol(CN)2中含σ鍵數(shù)目為3NA;C、N、S的含氧酸根離子分別為COeq\o\al（2－，3）、NOeq\o\al(－，3）、NOeq\o\al（－,2)、SOeq\o\al(2－,3）、SOeq\o\al(2－，4）等，其中中心原子價(jià)層電子對數(shù)為3、成鍵電子對數(shù)為3的有COeq\o\al(2－，3）、NOeq\o\al（－,3），二者均呈平面三角形。（3)CH4、NH3、H2S分子中,極性分子有NH3、H2S。NaN3是離子晶體，與Neq\o\al(－，3）互為等電子體的分子有CO2、N2O。（4)該晶胞由氮、銅原子構(gòu)成，從圖看出，N原子的配位數(shù)為6。1個(gè)晶胞中,氮原子個(gè)數(shù)為8×eq\f（1,8)＝1，銅原子個(gè)數(shù)：12×eq\f（1,4）＝3，它的化學(xué)式為Cu3N。觀察晶胞知，設(shè)晶胞邊長為L，L＝2(a＋b）pm。該晶胞的空間利用率φ＝eq\f(\f(4,3)πa3＋\f(4，3）πb3×3,2a＋2b3)×100％＝eq\f(πa3＋3b3，6a＋b3）×100%。7．T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見元素，原子序數(shù)依次增大，相關(guān)信息如下表。eq\x（導(dǎo)學(xué)號43864140)元素相關(guān)信息TT元素可形成自然界硬度最大的單質(zhì)WW與T同周期，核外有一個(gè)未成對電子XX原子的第一電離能至第四電離能分別是I1＝578kJ·mol－1,I2＝1817kJ·mol－1，I3＝2745kJ·mol－1，I4＝11575kJ·mol－1Y常溫常壓下，Y單質(zhì)是固體，其氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)ZZ的一種同位素的質(zhì)量數(shù)為63，中子數(shù)為34（1）TY2是一種常用的溶劑，是__非極性分子__(填“極性分子”或“非極性分子”)，分子中存在__2__個(gè)σ鍵.W的最簡單氫化物容易液化，理由是__分子間形成氫鍵__。(2）在25℃、101kPa下,已知13。5g的X固體單質(zhì)在O2中完全燃燒后恢復(fù)至原狀態(tài)，放熱419kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__4Al（s)＋3O2（g）=2Al2O3(s）__ΔH＝－3__352__kJ·mol－1__。(3)基態(tài)Y原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為__M__，該能層具有的原子軌道數(shù)為__9__、電子數(shù)為__6__。Y、氧、W元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開_F〉O〉S__（寫元素符號)。（4)已知Z的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，又知Z的