跟蹤檢測(cè)（五十一） 應(yīng)用層面“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”綜合題型分析1(2018全國(guó)卷)鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)Zn原子核外電子排布式為_(kāi)。(2)黃銅是人類最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。(3)ZnF2具有較高的熔點(diǎn)(872 )，其化學(xué)鍵類型是_；ZnF2不溶于有機(jī)溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，原因是_。(4)中華本草等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子空間構(gòu)型為_(kāi)，C原子的雜化形式為_(kāi)。(5)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為_(kāi)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，Zn的密度為_(kāi)gcm3(列出計(jì)算式)。解析：(1)鋅的核外有30個(gè)電子，因此其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，也可寫(xiě)作Ar3d104s2。(2)鋅的價(jià)層電子排布式為3d104s2，為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失去電子，銅的價(jià)層電子排布式為3d104s1，較易失去一個(gè)電子，因此鋅的第一電離能大于銅的第一電離能。(3)由ZnF2的熔點(diǎn)為872 可知，ZnF2應(yīng)為離子晶體，因此化學(xué)鍵類型為離子鍵。ZnF2為離子化合物，極性較大，不溶于有機(jī)溶劑；ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主，極性較小，能夠溶于有機(jī)溶劑。(4)C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)n(4302)/23，因此C原子為sp2雜化，CO的空間構(gòu)型為平面三角形。(5)金屬Zn晶體為六方最密堆積方式(A3型)。六棱柱底邊邊長(zhǎng)為a cm，則六棱柱上下面的面積均為6a2 cm2，則六棱柱的體積為6a2c cm3，鋅原子在六棱柱的頂點(diǎn)、上下面心和晶胞內(nèi)，一個(gè)晶胞含鋅原子個(gè)數(shù)12236，因此一個(gè)晶胞中Zn的質(zhì)量 g，由此可知，Zn的密度 gcm3。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2(2)大于Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子(3)離子鍵ZnF2為離子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主，極性較小(4)平面三角形sp2(5)六方最密堆積(A3型)2尿素(H2NCONH2)是一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的氮肥。在工業(yè)上，尿素還用于制造有機(jī)鐵肥，回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)Fe2的核外電子排布式為_(kāi)。(2)C、N、O三種元素的第一電離能由小到大的順序?yàn)開(kāi)。(3)CO2分子晶體的晶胞如圖所示，每個(gè)晶胞中含有CO2的分子個(gè)數(shù)是_。(4)在一定條件下，NH3與CO2能合成尿素(H2NCONH2)，尿素中C原子軌道的雜化類型為_(kāi)；1 mol 尿素分子中鍵的數(shù)目為_(kāi)mol。(5)(NH4)2SO4、NH4NO3等顆粒物及揚(yáng)塵等易引起霧霾。與NO互為等電子體的分子是_(填化學(xué)式)。解析：(2)同周期自左向右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N的2p能級(jí)為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于O。(3)CO2分子數(shù)864。(4)尿素的結(jié)構(gòu)式為，C采用sp2雜化，分子中有7個(gè)鍵。(5)NO有4個(gè)原子和24個(gè)價(jià)電子，與其互為等電子體的分子是SO3或BF3等。答案：(1)Ar3d6(2)C<O<N(3)4(4)sp2雜化7(5)SO3(或BF3)3鈦(22Ti)鋁合金在航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為Ar_，其中s軌道上總共有_個(gè)電子。(2)六氟合鈦酸鉀(K2TiF6)中存在TiF62配離子，則鈦元素的化合價(jià)是_，配位體是_。(3)TiCl3可用作烯烴定向聚合的催化劑，例如，丙烯用三乙基鋁和三氯化鈦?zhàn)鞔呋瘎r(shí)，可以發(fā)生聚合反應(yīng)：nCH3CH=CH2CH(CH3)CH2，該反應(yīng)涉及的物質(zhì)中碳原子的雜化軌道類型有_；該反應(yīng)涉及的元素中電負(fù)性最大的是_。三乙基鋁是一種易燃物質(zhì)，在氧氣中三乙基鋁完全燃燒所得產(chǎn)物中分子的立體構(gòu)型是直線形的是_。(4)鈦與鹵素形成的化合物的熔沸點(diǎn)如表所示：熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/TiCl425136.5TiBr439230TiI4150377分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)呈現(xiàn)一定規(guī)律的原因是_。(5)金屬鈦有兩種同素異形體，常溫下是六方堆積，高溫下是體心立方堆積。如圖所示是鈦晶體的一種晶胞，晶胞參數(shù)a0.295 nm，c0.469 nm，則該鈦晶體的密度為_(kāi)gcm3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，列出計(jì)算式即可)。解析：(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2，其中s軌道上總共有8個(gè)電子。(2)TiF62配離子中F顯1價(jià)，Ti顯4價(jià)，配位體是F，配位數(shù)是6。(3)該反應(yīng)涉及的物質(zhì)中碳原子的雜化軌道類型是sp3、sp2。非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，故該反應(yīng)涉及的元素中電負(fù)性最大的是Cl。CO2為直線形分子。(4)TiCl4、TiBr4、TiI4的熔沸點(diǎn)較低，都是分子晶體，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高。(5)該晶胞中含有的鈦原子的數(shù)目為23126，則該晶胞的質(zhì)量為6 g，又該晶胞的體積為a107a1076c107，所以該鈦晶體的密度為 gcm3。答案：(1)3d24s28(2)4F(3)sp2、sp3ClCO2(4)TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶體，而且組成和結(jié)構(gòu)相似，其相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)，因而三者的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)依次升高(5)4配合物Cu(CH3CN)4BF4是雙烯合成反應(yīng)的催化劑，它被濃硝酸分解的化學(xué)方程式為Cu(CH3CN)4BF4Cu2H3BO3CO2HF(未配平)。(1)Cu2基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)；銅與氮形成的一種化合物晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示，則該化合物的化學(xué)式為_(kāi)。(2)1 mol H3BO3分子中含有鍵的數(shù)目為_(kāi)mol。(3)N 與CO2分子互為等電子體，N 的結(jié)構(gòu)式可表示為_(kāi)。解析：(1)由晶胞結(jié)構(gòu)可看出，N原子位于晶胞的8個(gè)頂點(diǎn)，故含有N原子的個(gè)數(shù)81，Cu原子位于棱的中點(diǎn)，故Cu原子個(gè)數(shù)123，則其化學(xué)式為Cu3N。(2)H3BO3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故分子中含有6個(gè)鍵。(3)N和CO2互為等電子體，CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，故N 的結(jié)構(gòu)式為N=N=N。(4)在分子CH3CN中，甲基上的C原子采用sp3雜化，三鍵碳原子采用sp雜化。由于Cu具有空軌道，而CH3CN中的N原子有孤對(duì)電子，故能形成4個(gè)配位鍵，結(jié)構(gòu)為。答案：(1)Ar3d9Cu3N(2)6(3)N=N=N(4)sp和sp35鐵、鈷、鎳等金屬及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)最多的是_。(2)酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示，中心離子為鈷離子，酞菁鈷分子中與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是_(填1、2、3、4)，三種非金屬元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(kāi)(用相應(yīng)的元素符號(hào)表示)；氮原子的雜化軌道類型為_(kāi)。(3)Fe(CO)x，常溫下呈液態(tài)，熔點(diǎn)為20.5 ，沸點(diǎn)為103 ，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)x晶體屬于_(填晶體類型)，若配合物Fe(CO)x的中心原子價(jià)電子數(shù)與配體提供電子數(shù)之和為18，則x_。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型與氯化鈉的相同，Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點(diǎn)NiO_FeO(填“>”“<”或“”)，原因是_。(5)NiAs的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。鎳離子的配位數(shù)為_(kāi)。若阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，晶體密度為 gcm3，則該晶胞中最近的Ni2之間的距離為_(kāi) cm。(寫(xiě)出計(jì)算表達(dá)式)解析：(1)鐵、鈷、鎳的基態(tài)原子核外電子排布式分別為Ar3d64s2、Ar3d74s2、Ar3d84s2，未成對(duì)電子數(shù)分別為4、3、2，未成對(duì)電子數(shù)最多的是鐵。(2)含有孤對(duì)電子的N原子與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合，形成配位鍵后形成4對(duì)共用電子對(duì)，形成3對(duì)共用電子對(duì)的N原子形成的是普通的共價(jià)鍵，1號(hào)、3號(hào)N原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，為普通共價(jià)鍵，2號(hào)、4號(hào)N原子形成4對(duì)共用電子對(duì)，與鈷離子通過(guò)配位鍵結(jié)合；酞菁鈷中三種非金屬元素為C、N、H，電負(fù)性大小順序是N>C>H；分子中N原子有2種，一種形成3個(gè)鍵和鍵，沒(méi)有孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為3，雜化軌道類型為sp2，一種形成3個(gè)鍵，含有1個(gè)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，雜化軌道類型為sp3。(3)根據(jù)題給信息知，該物質(zhì)的熔沸點(diǎn)較低，為分子晶體，配合物Fe(CO)x的中心原子是鐵原子，其價(jià)電子數(shù)是8，每個(gè)配體提供的電子數(shù)是2,82x18，x5。(4)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，說(shuō)明二者都是離子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)與離子鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，晶格能越大，熔點(diǎn)越高，由于Ni2的離子半徑小于Fe2的離子半徑，熔點(diǎn)：NiOFeO。(5)根據(jù)圖示，砷離子周圍有4個(gè)鎳離子，構(gòu)成正四面體，配位數(shù)為4，晶體中Ni和As的數(shù)目比為11，因此鎳離子周圍也有4個(gè)砷離子，配位數(shù)為4；根據(jù)圖示，晶胞中含有的砷離子為4個(gè)，鎳離子數(shù)目為864，晶胞的質(zhì)量 g，晶體密度為 gcm3，則晶胞的邊長(zhǎng) cm，晶胞中最近的Ni2之間的距離為面對(duì)角線的一半，為 cm。答案：(1)鐵(2)2、4N>C>Hsp2、sp3(3)分子晶體5(4)>相同電荷的離子半徑越小，晶格能越大(5)4 6X、Y、Z、M為前四周期中除氫以外原子序數(shù)依次增大的四種元素，X基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)在所處周期中最多；Y元素原子核外共有3個(gè)能級(jí)，且最高能級(jí)電子數(shù)是前兩個(gè)能級(jí)電子數(shù)之和；Z的單質(zhì)常溫下為淡黃色固體，ZY3分子呈平面正三角形；M原子外圍電子排布式為3dn4sn。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)X、Y、Z三種元素原子第一電離能由大到小的順序是_(用元素符號(hào)表示)。(2)某X氫化物分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HX=XH，該分子中X原子的雜化方式為_(kāi)；Y元素簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)高于Z的氫化物，主要原因是_。(3)根據(jù)等電子原理，寫(xiě)出X2Y分子的電子式：_。(4)M晶體的原子堆積方式為六方堆積(如右圖所示)，則晶體中M原子配位數(shù)是_。某M配合物化學(xué)式是M(H2O)5ClCl2H2O,1 mol該配合物中含配位鍵的數(shù)目是_。解析：Y原子的電子排布式為1s22s22p4，則Y為O；Z的單質(zhì)常溫下為淡黃色固體，則Z為S；由題意知，X原子序數(shù)比O小，且X基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)在所處周期中最多，則X原子的電子排布式為1s22s22p3，即X為N；M原子外圍電子排布式為3d24s2，則M為T(mén)i。(1)N原子p軌道處于半充滿較穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能反常，高于同周期相鄰兩元素。(2)類比乙烯的結(jié)構(gòu)可知，X元素為sp2雜化；H2O的沸點(diǎn)高于H2S的原因是水分子間能夠形成氫鍵。(3)N2O與CO2為等電子體，所以N2O為直線型分子。(4)依據(jù)圖形，同一層與中心球緊靠的有6個(gè)小球，上下兩層各有3個(gè)小球，所以配位數(shù)為12。中心離子的配體有5個(gè)H2O和1個(gè)Cl，所以1 mol該配合物中含6 mol配位鍵。答案：(1)N>O>S(2)sp2H2O分子間形成了氫鍵，而H2S分子間不能形成氫鍵(3) (4)1266.0210237原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期。自然界中存在多種A的化合物，B 原子核外電子有6 種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B與C可形成正四面體形分子。D的基態(tài)原子的最外能層只有一個(gè)電子，其他能層均已充滿電子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)這四種元素中電負(fù)性最大的元素，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為_(kāi)，第一電離能最小的元素是_(填元素符號(hào))。(2)C所在主族的前四種元素分別與A形成的化合物，沸點(diǎn)由高到低的順序是_(填化學(xué)式)，呈現(xiàn)如此遞變規(guī)律的原因是_。(3)B元素可形成多種單質(zhì)，一種晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其原子的雜化類型為_(kāi)，另一種的晶胞如圖2所示，若此晶胞中的棱長(zhǎng)為356.6 pm，則此晶胞的密度為_(kāi)gcm3(保留兩位有效數(shù)字)。(4)D元素形成的單質(zhì)，其晶體的堆積模型為_(kāi)，D的醋酸鹽晶體局部結(jié)構(gòu)如圖3，該晶體中含有的化學(xué)鍵是_(填序號(hào))。極性鍵非極性鍵 配位鍵 金屬鍵解析：原子序數(shù)依次增大的四種元素A、B、C、D分別處于第一至第四周期，自然界中存在多種A的化合物，則A為H元素；B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即核外有6個(gè)電子，則B為C元素；D的基態(tài)原子的最外能層只有一個(gè)電子，其他能層均已充滿電子，D原子外圍電子排布為3d104s1，則D為Cu元素；結(jié)合原子序數(shù)可知，C只能處于第三周期，B與C可形成正四面體形分子，則B為Cl元素。(1)四種元素中電負(fù)性最大的是Cl，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為，四種元素中只有Cu為金屬，其他為非金屬，Cu的第一電離能最小。(2)HF分子之間形成氫鍵，使其熔沸點(diǎn)較高，HI、HBr、HCl分子之間只有范德華力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，沸點(diǎn)越高，即沸點(diǎn)由高到低的順序是HF>HI>HBr>HCl。(3)圖1為平面結(jié)構(gòu)，在其層狀結(jié)構(gòu)中碳碳鍵鍵角為120，每個(gè)碳原子都結(jié)合著3個(gè)碳原子，碳原子采取sp2雜化；圖2一個(gè)晶胞中含碳原子數(shù)為8648，晶胞質(zhì)量為 g，所以晶胞密度(812)(6.021023)g(356.61010cm)33.5 gcm3。(4)晶體Cu為面心立方最密堆積，結(jié)合圖3醋酸銅晶體的局部結(jié)構(gòu)可確定其晶體中含有極性鍵、非極性鍵和配位鍵，故是。答案：(1) Cu(2)HFHIHBrHClHF分子之間形成氫鍵使其熔沸點(diǎn)較高，HI、HBr、HCl分子之間只有范德華力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大(3)sp23.5(4)面心立方最密堆積8磷存在于人體所有細(xì)胞中，是維持骨骼和牙齒的必要物質(zhì)，幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。磷的化合物在藥物生產(chǎn)和農(nóng)藥制造等方面用途非常廣泛。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)畫(huà)出基態(tài)P原子的核外電子排布圖_。(2)NH3比PH3易液化的原因是_。(3)P4S3可用于制造火柴，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。P4S3中硫原子的雜化軌道類型為_(kāi)。電負(fù)性：磷_硫(填“>”或“<”)；第一電離能磷大于硫的原因是_。(4)NH4BF4是合成氮化硼納米管的原料之一，1 mol NH4BF4中含有_ mol配位鍵。(5)磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示。原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置，圖中a點(diǎn)和c點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)依次為(0,0,0)、，則b點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)；已知該晶胞中距離最近的兩個(gè)磷原子的核間距離為L(zhǎng) pm，則該晶體密度為_(kāi) gcm3(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計(jì)算式即可)。解析：(1)P原子核電荷數(shù)為15，電子排布式為1s22s22p63s23p3，核外電子排布圖為 (3)P4S3中硫原子形成2個(gè)共價(jià)鍵，孤電子對(duì)數(shù)為(621)2，則有4個(gè)價(jià)層電子對(duì)，其雜化的軌道類型為sp3。同一周期，從左到右，電負(fù)性增大，因此電負(fù)性：磷<硫；同一周期，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，由于磷原子3p軌道處于半滿狀態(tài)，不容易失去電子，第一電離能磷大于硫。(4)一個(gè)NH4BF4中N原子和其中一個(gè)H原子之間存在配位鍵、B原子和其中一個(gè)F原子之間存在一個(gè)配位鍵，所以含有2個(gè)配位鍵，則1 mol NH4BF4含有2 mol配位鍵。(5)由圖說(shuō)明晶胞邊長(zhǎng)為1，a、b點(diǎn)距離為晶胞對(duì)角線的，則b點(diǎn)的原子坐標(biāo)參數(shù)為；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知：硼原子個(gè)數(shù)為4，磷原子個(gè)數(shù)為864，即該晶胞中含有4個(gè)磷化硼，質(zhì)量為 g，設(shè)該晶胞的棱長(zhǎng)為x cm，該晶胞中距離最近的兩個(gè)磷原子的核間距離為面對(duì)角線上的一半，所以xL1010 cm，晶胞的體積為x3(L)31030 cm3；設(shè)晶胞的密度為 gcm3，則 gcm3。答案：(1) (2)NH3分子間存在氫鍵(3)sp3<磷原子3p軌道處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，不容易失去電子(4)2(5)