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1、- 1 - 第 37 题 物质结构与性质(选考 ) 命题人的忠告1.熟练书写常见的4 种金属及其离子的核外电子排布式：Cr、Fe、Cu、Zn。2.掌握同周期元素第一电离能比较：同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但 A A A， AA A。3.牢记 3 种分子的杂化方式和空间构型：CH4： sp3杂化，正四面体；NH3：sp3杂化，三角锥形； H2O：sp3杂化， V 形。4.学会 键与 键的判断方法：单键均为键；双键、三键中含有1 个 键，其余为键。5.掌握有关晶体计算的常用方法：运用分摊法正确确定晶胞中所含原子的个数。典例剖析 (10 分)钒(V) 、砷(As)、镍(N
2、i) 均为第四周期元素，钒位于 B 族，砷位于 A 族，镍位于族。请回答下列相关问题。(1)基态钒原子的电子排布式为_，钒有 2、 3、 4、 5 等几种化合价，这几种价态中，最稳定的是_价。(2)砷与氯气反应可得到AsCl3、AsCl5两种氯化物。其中属于非极性分子的是_，AsCl3分子的中心原子杂化类型是_，分子的空间构型是_。(3)高纯度砷可用于生产具有半导体“贵族”之称的新型半导体材料GaAs，镓 (Ga)为第四周期A 族元素， Ga 与 As 相比，第一电离能较大的是_。(4)镍和镧形成的一种合金具有储氢功能，该合金储氢后的晶胞如下图所示：镍 和 镧 形 成 的 这 种 合 金 的
3、化 学 式 是 _ ， 1mol镧 形 成 的 该 合 金 能 储 存_mol 氢气。推理分析 (1)基态钒原子的电子排布式为Ar 3d34s2，当原子价层电子全部失去时，形成的离子最外层达到稳定的电子层结构，故5 价最稳定。(2)AsCl5分子中砷的价电子均成键，故它是非极性分子；AsCl3分子中的价层电子对数为4，其中孤电子对数为1，因此砷原子为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形。- 2 - (4)由晶胞结构知，8 个 La 全在晶胞顶点，故一个晶胞中La 个数为 8181,8 个 Ni 在晶胞面上， 1 个 Ni 在晶胞内，故一个晶胞中Ni 个数为 81 2 15，因此该合金化学式为L
4、aNi5；8个 H2在晶胞棱上， 2 个 H2在晶胞面上， 故一个晶胞中H2个数为 81421 23，因此 1molLa形成的该合金能储存3mol 氢气。答案及评分标准 (1)Ar3d34s2(或 1s22s22p63s23p63d34s2)(1 分) 5(1分) (2)AsCl 5(1 分) sp3(1 分) 三角锥形 (1 分) (3)As( 或砷 )(1 分) (4)LaNi5(2 分 ) 3(2 分) 挑战满分 (限时 35 分钟 ) 1.元素周期表中，金属和非金属分界线附近的元素性质特殊，其单质及化合物应用广泛，成为科学研究的热点。(1)锗(Ge)可以作半导体材料，写出基态锗原子的电
5、子排布式_。(2)环硼氮六烷的结构和物理性质与苯很相似，故称为无机苯，其结构为第一电离能介于B、N 之间的第二周期元素有_种。无机苯分子中1 个氮原子给有空轨道的硼原子提供1 个孤电子对，形成1 个_键。硼、氮原子的杂化方式是_。(3)硅烷的通式为SinH2n2，随着硅原子数增多，硅烷的沸点逐渐升高，其主要原因是_。最简单的硅烷是SiH4，其中的氢元素显1 价，其原因为_ 。(4)根据价层电子对互斥理论(VSEPR)推测：AsCl3的 VSEPR 模型名称：_； AsO3 4的立体构型：_。(5)钋(Po)是一种放射性金属，它的晶胞堆积模型为简单立方堆积，钋的摩尔质量为209gmol1，晶胞的
6、密度为 g cm3，则它晶胞的边长a 为 _pm。(NA表示阿伏加德罗常数，用代数式表示晶胞边长) 2.氟是电负性最大的非金属元素，又因其半径较小，极易和金属元素反应，并将它们氧化到最高价态，生成MnF7、VF5、CaF2等。氟还可以和氧形成一系列的氟化物，如OF2、O2F2、O4F2等。请回答下列问题：- 3 - (1)如图所示为一个完整的CaF2晶胞，则图中空心球表示_(填“ F”或“ Ca2” )。设晶胞边长为a，则 Ca2与 F之间的最近距离为_。(2)OF2分子中氧原子的轨道杂化类型为_，OF2被称为氟化物而不被称为氧化物的原因是 _。(3)O2F2是一种强氧化剂，由O2和 F2在低
7、温下合成，运用VSEPR 模型给出O2F2分子的结构式： _，O2F2是 _(填“极性”或“非极性”)分子。(4)氢氟酸是一种弱酸，但很浓的氢氟酸是一种强酸，其原因是_ 。3.(1)C、N、O 三种元素第一电离能从大到小的顺序是_ 。(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基 )取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分 子 的 空 间 构 型 是 _ ； 与N2H4分 子 属 于 等 电 子 体 的 是_( 写出一种即可)。(3)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：Ni 原子的核外电子排布式为_ ；NiO 、 FeO 的晶体结构类型均与氯化
8、钠的相同，Ni2和 Fe2的离子半径分别为69pm 和 78pm，则熔点 NiO_FeO( 填“ ”)；NiO 晶胞中 Ni 和 O 的配位数分别为_、_ 。(4)元素金 (Au) 处于周期表中的第六周期，与 Cu 同族， 其价电子排布与Cu 相似， Au 原子的价电子排布式为_；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心位置， Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与 Au 原子个数之比为_；该晶体中，原子之间的强相互作用是_；上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu 原子与 Au 原子等同看待，该晶体储氢后的晶
9、胞结构与CaF2晶胞 (如图 )的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_。- 4 - 4.元素周期表第四周期中共有18 种元素，请回答下列有关问题。(1)金属钒 (V) 在材料科学上有重要作用，被称为“合金的维生素”，基态钒原子的价电子排布式为 _，第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的。但Ga的第一电离能却明显低于Zn 的，原因是 _。(2)已知四溴化锗是电子工业中的一种常用试剂，其熔点为26.1，沸点为186，则GeBr4晶体的类型为_，中心原子的杂化类型为_。(3) 第 四 周 期 A A族 的 元 素 中 ， 电 负 性 由 大 到 小 的 顺 序 为_( 用元素符
10、号表示)。(4)如图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的物质化学式为AX3的是 _(填“ a”或“b” )。图乙为金属铜的晶胞，此晶胞立方体的边长为apm，金属铜的密度为 g cm3，则阿伏加德罗常数可表示为_mol1(用含 a、的代数式表示 )。5.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。(1)金属镍能与CO 形成配合物Ni(CO)4，写出与 CO 互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式 _、_。(2)很多不饱和有机物在Ni 催化下可与H2发生加成反应。如 CH2=CH2、 HCCH、 HCHO，其中碳原子采取sp2杂化的分子有 _(填物质序号 )，HCHO 分子的立体结构为_
11、形。(3)丁二酮肟常用于检验Ni2。在稀氨水中，丁二酮肟与Ni2反应生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。该结构中，除共价键外还存在配位键和氢键，请在图中用箭头和“, ”表示出配位键和氢键。- 5 - 答案精析第 37 题 物质结构与性质 (选考) 挑战满分 1.(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2(2)3 配位 sp2(3)相对分子质量增大，分子间作用力增大氢原子的电负性比硅原子电负性大(4)四面体形正四面体形(5) 3209 NA1010解析(2)根据电离能的变化规律，具有半充满和全充满的电子构型元素的稳定性较高，所以第一电离能介于B、N 之间的第二
12、周期元素有Be、C、O 三种元素。无机苯类似苯结构，分子存在大键。由单方原子提供孤电子对与含空轨道的原子形成配位键。类比苯的结构可知，由硼氮原子形成平面六元环结构，所有原子共面，B、N 都是 sp2杂化。(3)硅烷相对分子质量随着硅原子数的增多而增大，硅烷分子间作用力增大，硅烷沸点升高；氢原子的电负性大，吸引电子能力比硅强。(4)三氯化砷分子中砷原子价电子有4 对，其中3 个成键电子对、1 个孤电子对， VSEPR 模型包括孤电子对和成键电子对，VSEPR 模型为四面体形；AsO3 4中砷原子价电子对数为4(50432 4)，4 个电子对都是成键电子对，它的立体构型为正四面体形。(5)钋晶胞模
13、型如图所示：1 个晶胞含1 个钋原子。1cm1 1010pm，m(Po)209 NAg； m Vm Po a3，a3209 NA，a3209 NAcm3209 NA1010pm。2.(1)Ca23a 4(2)sp3氧 化 物 中 氧 元 素 的 化 合 价 为 2， 而 在OF2中 氧 元 素 的 化 合 价 为 2 价- 6 - (3)极性(4)因为 F有很强的结合质子的能力，与未电离的HF 之间以氢键的方式结合，从而有效地降低了溶液中F的浓度，促使原来的电离平衡向右移动，因此酸性增强解析(1)根据晶胞特点和CaF2中阴、 阳离子个数之比为21 可知图中空心球表示Ca2。晶胞边长即立方体的边长为a，体对角线为3a，则阴、阳离子间的最短距离为3 4a。(3)根据价层电子对互斥理论可知O2F2的结构式为，为不对称结构，因此是极性分子。3.(1)NOC (2)三角锥形CH3OH(或其他合理答案) (3)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar 3d84s2) 6 6 (4)5d106s1 31 金属键H8AuCu34.(1)3d34s2Zn 的价电子
