物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)A卷全國(guó)卷原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1(2013課標(biāo)全國(guó)卷，37，15分)硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)。回答下列問題：(1)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為_，該能層具有的原子軌道數(shù)為_、電子數(shù)為_。(2)硅主要以硅酸鹽、_等化合物的形式存在于地殼中。(3)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以_相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)_個(gè)原子。(4)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應(yīng)來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡(jiǎn)要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)：化學(xué)鍵CCCHCOSiSiSiHSiO356413336226318452硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是_。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是_。(6)在硅酸鹽中，SiO四面體(如下圖(a)通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長(zhǎng)單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根：其中Si原子的雜化形式為_，Si與O的原子數(shù)之比為_，化學(xué)式為_。解析硅的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，M能層有s、p、d三個(gè)能級(jí)，共9個(gè)原子軌道；(3)立方體共有6個(gè)面，面心位置上貢獻(xiàn)3個(gè)原子；(4)此反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物除SiH4外，還應(yīng)有MgCl2，另一生成物只能是NH3；(5)由信息可知應(yīng)從反應(yīng)物、產(chǎn)物鍵能的差異角度進(jìn)行分析；(6)一個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子相連，形成4個(gè)鍵，硅原子最外層四個(gè)電子全部參與成鍵，無孤電子對(duì)，為sp3雜化；、兩個(gè)氧原子有兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元共用，如圖，中間的結(jié)構(gòu)單元均攤1，再加上其他2個(gè)氧原子，一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中含有一個(gè)硅原子，3個(gè)氧原子，依據(jù)化合價(jià)可知一個(gè)結(jié)構(gòu)單元表現(xiàn)的化合價(jià)為2，即化學(xué)式為SiO或SiO3。答案(1)M94(2)二氧化硅(3)共價(jià)鍵3(4)Mg2Si4NH4Cl=SiH44NH32MgCl2(5)CC鍵和CH鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中SiSi鍵和SiH鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長(zhǎng)鏈硅烷難以生成CH鍵的鍵能大于CO鍵，CH鍵比CO鍵穩(wěn)定。而SiH鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于SiO鍵，所以SiH鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的SiO鍵(6)sp313SiO3(或SiO)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2(2016課標(biāo)全國(guó)卷，37，15分)東晉華陽(yáng)國(guó)志南中志卷四中已有關(guān)于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}：(1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_，3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為_。(2)硫酸鎳溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4藍(lán)色溶液。Ni(NH3)6SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_。在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為_，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是_。氨的沸點(diǎn)_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為_。(3)單質(zhì)銅及鎳都是由_鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICu>INi的原因是_。(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_。若合金的密度為d gcm3，晶胞參數(shù)a_nm。解析(1) 鎳是28號(hào)元素，位于第四周期，第族，根據(jù)核外電子排布規(guī)則，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能級(jí)有5個(gè)軌道，根據(jù)洪特原則，先占滿5個(gè)自旋方向相同的電子，再分別占據(jù)三個(gè)軌道，電子自旋方向相反，所以未成對(duì)的電子數(shù)為2。(2) 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，SO的鍵電子對(duì)數(shù)等于4，孤電子對(duì)數(shù)為0，則陰離子的立體構(gòu)型是正四面體形；根據(jù)配位鍵的特點(diǎn)，在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為配位鍵，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是N；氨氣分子間存在氫鍵，分子間作用力強(qiáng)，所以氨的沸點(diǎn)高于膦(PH3)；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，氨氣中心原子N的鍵電子對(duì)數(shù)等于3，孤電子對(duì)數(shù)為1，則中心氮原子軌道雜化類型為sp3雜化，分子為三角錐形，正負(fù)電荷重心不重疊，氨氣是極性分子。(3)銅和鎳屬于金屬，則單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體；銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子，所以ICuINi。(4) 根據(jù)均攤法計(jì)算，晶胞中銅原子個(gè)數(shù)為63，鎳原子的個(gè)數(shù)為81，則銅和鎳的數(shù)量比為31；根據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為dgcm3，根據(jù)，則晶胞參數(shù)a107 nm。 答案(1) 1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2)2(2) 正四面體配位鍵N高于氨氣分子間可形成氫鍵極性 sp3(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子(4)31 107 3(2014課標(biāo)全國(guó)卷，37，15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè)，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個(gè)電子，但次外層有18個(gè)電子。回答下列問題：(1)b、c、d中第一電離能最大的是_(填元素符號(hào))，e的價(jià)層電子軌道示意圖為_。(2)a和其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為_；分子中既含有極性共價(jià)鍵、又含有非極性共價(jià)鍵的化合物是_(填化學(xué)式，寫出兩種)。(3)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的酸是_；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是_(填化學(xué)式)。(4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為_。(5)這5種元素形成的一種11型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽(yáng)離子呈軸向狹長(zhǎng)的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。該化合物中，陰離子為_，陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵類型有_；該化合物加熱時(shí)首先失去的組分是_，判斷理由是_。解析依題給信息可直接判斷a為氫(H)，c為氧(O)，d為硫(S) ，e為銅(Cu)，又知b的價(jià)電子層中未成對(duì)電子數(shù)有3個(gè)，且其原子序數(shù)，介于a、c之間，可確定b為氮(N)。(1)N、O、S三種元素中第一電離能最大的是N；Cu的價(jià)層電子軌道示意圖為。(2)NH3分子呈三角錐形，分子中N原子采取sp3雜化；分子中含有極性鍵和非極性鍵的化合物有H2O2和N2H4等。(3)這些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等，其中中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3的是HNO2和HNO3，酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是H2SO3。(4)圖1所示晶胞中e離子數(shù)4，c離子數(shù)182，則N(Cu)N(O)4221，該離子化合物的化學(xué)式為Cu2O，故銅離子的電荷為1。(5)5種元素形成的離子化合物中陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，陰離子為SO；由題圖2可知陽(yáng)離子是Cu (NH3)4(H2O)22，化學(xué)鍵類型有共價(jià)鍵和配位鍵，該離子中，H2O分子離Cu2較遠(yuǎn)，Cu2與H2O分子間的配位鍵比Cu2與NH3分子間的配位鍵弱，故該化合物加熱時(shí)，首先失去的組分是H2O。答案(1)N (2)sp3H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)1(5)SO共價(jià)鍵和配位鍵H2OH2O與Cu2的配位鍵比NH3與Cu2的弱晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4(2016新課標(biāo)全國(guó)，37，15分)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為Ar_，有_個(gè)未成對(duì)電子。(2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是_。(3)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因_。GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/49.526146沸點(diǎn)/83.1186約400(4)光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是_。(5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為_，微粒之間存在的作用力是_。(6)晶胞有兩個(gè)基本要素：原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(，0，)；C為(，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_。晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a565.76 pm，其密度為_gcm3(列出計(jì)算式即可)。解析(1)鍺為32號(hào)元素，根據(jù)原子核外電子的排布規(guī)律，可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外電子排布簡(jiǎn)式為Ar3d104s24p2，其中4p能級(jí)有2個(gè)未成對(duì)電子。(2)Ge和C雖是同族元素，價(jià)電子排布相同，但Ge的原子半徑比C的大，所以其原子軌道不易重疊形成鍵，即Ge原子間難以形成雙鍵和叁鍵。(3)由表中數(shù)據(jù)，可知幾種鍺鹵化物的熔沸點(diǎn)都較低，都屬于分子晶體。隨著相對(duì)分子質(zhì)量的逐漸增大，其分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故熔沸點(diǎn)逐漸升高。(4)Zn、Ge、O三種元素中，Zn和Ge是金屬元素，O是非金屬元素。O的電負(fù)性比Zn和Ge的大，又根據(jù)同周期元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大的規(guī)律，可知電負(fù)性：OGeZn。(5)由于鍺單晶具有金剛石型的結(jié)構(gòu)，故每個(gè)鍺原子與相鄰的四個(gè)鍺原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，其原子軌道雜化類型為sp3雜化。(6)由Ge單晶晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可知D原子與A原子及位于3個(gè)相鄰面面心的3個(gè)原子構(gòu)成了正四面體結(jié)構(gòu)，D原子位于正四面體的中心，再根據(jù)A、B、C三個(gè)原子的坐標(biāo)參數(shù)可知D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(，)。由鍺單晶的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可知該晶胞中位于頂點(diǎn)的有8個(gè)原子，位于面心的有6個(gè)原子，位于內(nèi)部的有4個(gè)原子，則一個(gè)晶胞中所含有的鍺原子個(gè)數(shù)為8648，再由晶胞參數(shù)可知該晶胞的邊長(zhǎng)為565.76 pm的正方體，則其密度為 gcm3。答案(1)3d104s24p22(2)Ge原子半徑大，原子間形成的單鍵較長(zhǎng)，pp軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成鍵(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)(4)OGeZn(5)sp3共價(jià)鍵(6)(，)1075(2016課標(biāo)全國(guó)，37，15分)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽(yáng)能電池的材料等。回答下列問題：(1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式_。(2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga_As，第一電離能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為_，其中As的雜化軌道類型為_。(4)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ，其原因是_。(5)GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ，密度為 gcm3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為_，Ga與As以_鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol1和MAs gmol1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_。解析(1)As的原子序數(shù)為33，則基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。(2)同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，故原子半徑Ga大于As，As原子的4p軌道處于半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以第一電離能Ga小于As。(3)AsCl3分子中心As原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)34，含有1對(duì)孤對(duì)電子，則其立體構(gòu)型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。(4)二者熔點(diǎn)的差異是因?yàn)镚aF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體。(5)GaAs的熔點(diǎn)很高，則其晶體為原子晶體，Ga和As以共價(jià)鍵鍵合。由晶胞結(jié)構(gòu)可知一個(gè)晶胞中含有As、Ga原子的個(gè)數(shù)均為4個(gè)，則晶胞的體積為4，又知二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為100%100%。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)大于小于(3)三角錐形sp3(4)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體(5)原子晶體共價(jià)100%6(2015課標(biāo)全國(guó)卷，37，15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2和B具有相同的電子構(gòu)型：C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子。回答下列問題：(1)四種元素中電負(fù)性最大的是_(填元素符號(hào))，其中C原子的核外電子排布式為_。(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是_(填分子式)，原因是_；A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為_和_。(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為13的化合物E，E的立體構(gòu)型為_，中心原子的雜化軌道類型為_。(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為_，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_，單質(zhì)D與濕潤(rùn)的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為_。(5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為_；晶胞中A原子的配位數(shù)為_；列式計(jì)算晶體F的密度(gcm3 )_。解析由A2和B具有相同的電子構(gòu)型可知，A是氧元素，B是鈉元素；由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知，C是磷元素；A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子，因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O(shè)>Cl>P，則電負(fù)性O(shè)>Cl>P，Na是金屬，其電負(fù)性最??；P的電子數(shù)是15，根據(jù)構(gòu)造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體，相對(duì)分子質(zhì)量O3>O2，范德華力O3>O2，則沸點(diǎn)O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH，所屬晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對(duì)孤電子對(duì)，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子P的雜化軌道類型為sp3。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對(duì)孤電子對(duì)，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為V形；根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出Cl2與濕潤(rùn)的Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結(jié)構(gòu)，利用均攤法可計(jì)算出氧原子個(gè)數(shù)：N(O)864，鈉原子全部在晶胞內(nèi)，N(Na)8，因此F的化學(xué)式為Na2O；以頂角氧原子為中心，與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個(gè)，即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；晶胞參數(shù)即晶胞的棱長(zhǎng)a0.566 nm，晶體F的密度2.27 g/cm3。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3O3相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大分子晶體離子晶體(3)三角錐形sp3(4)V形42Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaHCO32NaCl(或2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O8 2.27 g/cm3B卷地方卷原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1(2015福建理綜，31，15分)科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。(1)CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)開。(2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是_(填序號(hào))。a固態(tài)CO2屬于分子晶體bCH4分子中含有極性共價(jià)鍵，是極性分子c因?yàn)樘細(xì)滏I鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點(diǎn)低于CO2dCH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp(3)在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2?；鶓B(tài)Ni原子的電子排布式為_，該元素位于元素周期表的第_族。Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有_ mol 鍵。(4)一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。參數(shù)分子分子直徑/nm分子與H2O的結(jié)合能E/kJmol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是_。為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0. 586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是_。解析(1)元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大。因?yàn)樵氐姆墙饘傩杂蓮?qiáng)到弱的順序?yàn)椋篛CH，所以元素的電負(fù)性從小到大的順序?yàn)椋篐CO；(2)a項(xiàng)，固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結(jié)合而成的分子晶體，正確；b項(xiàng)，CH4分子中含有極性共價(jià)鍵，但由于該分子中的共價(jià)鍵排列對(duì)稱，因此該分子是非極性分子，錯(cuò)誤；c項(xiàng)，固態(tài)時(shí)CH4和CO2都是分子晶體，分子之間通過分子間作用力結(jié)合，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，而不是取決于分子內(nèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；d項(xiàng)，CH4分子中碳原子形成的都是鍵，C原子采取sp3雜化，而CO2分子中的C原子與兩個(gè)O原子形成的是碳氧雙鍵，含有2個(gè)鍵和2個(gè)鍵，C原子采取sp雜化，正確。故答案選a、d。(3)28號(hào)元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2；該元素位于元素周期表的第四周期第族。Ni能與CO形成正四面體型的配合物Ni(CO)4，在每個(gè)配位體中含有1個(gè)鍵，在每個(gè)配位體與中心原子之間也形成1個(gè)鍵，所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol 鍵。(4)“可燃冰”中分子間存在的2種作用力分別是分子間作用力(也叫范德華力)和氫鍵。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm，大于CO2分子的直徑(0.512 nm)，而且CO2與H2O分子之間的結(jié)合力大于CH4，因此可以實(shí)現(xiàn)用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設(shè)想。答案(1)H、C、O(2)ad(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氫鍵、范德華力CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2(2016江蘇化學(xué)，21，12分)Zn(CN)42在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應(yīng)：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)424HOCH2CN(1)Zn2基態(tài)核外電子排布式為_。(2)1 mol HCHO分子中含有鍵的數(shù)目為_mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是_。(4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為_。(5)Zn(CN)42中Zn2與CN的C原子形成配位鍵，不考慮空間構(gòu)型，Zn(CN)42的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為_。解析(1)先寫鋅原子核外電子排布式Ar3d104s2，再由外向內(nèi)失2個(gè)電子，得Zn2核外電子排布式為Ar3d10。(2)甲醛結(jié)構(gòu)式為，鍵數(shù)為3。(3)HOCH2CN可表示為HOCH2CN，碳原子分別為sp3、sp雜化。(4)等電子體可以“左右移位、平衡電荷”判斷，H2O等電子體陰離子為NH。(5)Zn2提供空軌道，CN中碳原子提供孤對(duì)電子形成配位鍵。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NH(5)3(2015山東理綜，33，15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列關(guān)于CaF2的表述正確的是_。aCa2與F間僅存在靜電吸引作用bF的離子半徑小于Cl，則CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2c陰陽(yáng)離子比為21的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同dCaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用離子方程式表示)。已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構(gòu)型為_，其中氧原子的雜化方式為_。(4)F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應(yīng)Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJmol1，F(xiàn)F鍵的鍵能為159 kJmol1，ClCl鍵的鍵能為242 kJmol1，則ClF3中ClF鍵的平均鍵能為_kJmol1。ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的_(填“高”或“低”)。解析(1)a.Ca2與F間既存在靜電吸引作用又存在靜電斥力，錯(cuò)誤；b.CaF2與CaCl2中離子所帶電荷數(shù)相同，而F的離子半徑小于Cl，故晶格能：CaF2CaCl2，所以CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2，正確；c.晶體構(gòu)型還與離子的大小有關(guān)，所以陰陽(yáng)離子比為21的物質(zhì)，不一定與CaF2晶體構(gòu)型相同，錯(cuò)誤；d.離子晶體在熔融時(shí)發(fā)生電離從而導(dǎo)電，正確。(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，是因?yàn)樯闪薃lF，離子方程式為3CaF2Al3=3Ca2AlF。(3)OF2中O原子與2個(gè)F原子形成了2個(gè)鍵，O原子還有2對(duì)孤對(duì)電子，所以O(shè)原子的雜化方式為sp3雜化，其空間構(gòu)型為V形。(4)根據(jù)H與鍵能的關(guān)系可得：242 kJmol1159 kJmol13EClF6313 kJmol1，解得ClF鍵的平均鍵能為EClF172 kJmol1。組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，晶體的熔沸點(diǎn)越高，故ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的低。答案(1)bd(2)3CaF2Al3=3Ca2AlF(3)V形sp3雜化(4)172低晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)4.2013江蘇化學(xué)，21(A)，12分元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子。元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍。(1)X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。在1個(gè)晶胞中，X離子的數(shù)目為_。該化合物的化學(xué)式為_。(2)在Y的氫化物(H2Y)分子中，Y原子軌道的雜化類型是_。(3)Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是_。(4)Y與Z可形成YZ。YZ的空間構(gòu)型為_(用文字描述)。寫出一種與YZ互為等電子體的分子的化學(xué)式：_。(5)X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物X(NH3)4Cl2，1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目為_。解析(1)依題意X、Y基態(tài)原子的價(jià)層電子排布分別為3d104s2、3s23p4，故元素X、Y分別為Zn和S。1個(gè)晶胞中X離子的數(shù)目為864，含有Y離子的數(shù)目為4。二者形成的化合物的化學(xué)式為ZnS。(2)H2S分子中S原子采取sp3雜化。(3)Z為氧元素，H2O在乙醇中的溶解度大于H2S是因?yàn)樗肿优c乙醇分子間能形成氫鍵而H2S不能。(4)SO中S原子采取sp3雜化，SO空間構(gòu)型為正四面體。與SO互為等電子體的分子有SiCl4或CCl4等。(5)在Zn(NH3)4Cl2中，每個(gè)NH3分子中的3個(gè)NH鍵均為鍵，中心離子Zn2與4個(gè)NH3分子結(jié)合的配位鍵也為鍵，故1 mol配合物中的鍵數(shù)目為4 mol3 mol416 mol，即16NA個(gè)鍵。答案(1)4ZnS(2)sp3(3)水分子與乙醇分子之間形成氫鍵(4)正四面體CCl4或SiCl4等(5)16NA或166.021023個(gè)5(2014福建理綜，31，13分)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)基態(tài)硼原子的電子排布式為_。(2)關(guān)于這兩種晶體的說法，正確的是_(填序號(hào))。 a立方相氮化硼含有鍵和鍵，所以硬度大 b六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟 c兩種晶體中的BN鍵均為共價(jià)鍵 d兩種晶體均為分子晶體 (3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為_，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是_。(4)立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為_。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實(shí)，推斷實(shí)驗(yàn)室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是_。(5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有_ mol配位鍵。解析(1)硼為第5號(hào)元素，核外有5個(gè)電子，基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1。(2)a項(xiàng)，立方相氮化硼類似于金剛石的結(jié)構(gòu)只有鍵，沒有鍵，錯(cuò)誤；b項(xiàng)，六方相氮化硼類似于石墨的結(jié)構(gòu)，層與層之間存在分子間作用力，質(zhì)地軟，正確；c項(xiàng)，BN間通過共用電子對(duì)結(jié)合，均為共價(jià)鍵，正確；d項(xiàng)，立方相氮化硼為原子晶體，六方相氮化硼為混合型晶體，錯(cuò)誤。(3)由六方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)每個(gè)硼原子與相鄰的3個(gè)氮原子構(gòu)成平面三角形，由于六方相氮化硼結(jié)構(gòu)中已沒有自由移動(dòng)的電子，故其不導(dǎo)電。(4)立方相氮化硼晶體中每個(gè)硼原子與相鄰的4個(gè)氮原子形成共價(jià)鍵，有4個(gè)雜化軌道，發(fā)生的是sp3雜化，根據(jù)題意，結(jié)合地理知識(shí)，合成立方相氮化硼晶體的條件為高溫、高壓。(5)NH4BF4由NH和BF構(gòu)成，1個(gè)NH中含1個(gè)配位鍵，1個(gè)BF中含1個(gè)配位鍵，故1 mol NH4BF4中含有2 mol配位鍵。答案(1)1s22s22p1(2)bc(3)平面三角形層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子(4)sp3高溫、高壓(5)2