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1、专题能力提升练 十八物质结构与性质(建议用时:20分钟)1.(2016漳州二模)已知A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子,C、D同主族。E、F都是第4周期元素,E原子核外有4个未成对电子,F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满。根据以上信息填空:(1)基态D原子中,电子占据的最高能层符号是_,该能层具有的原子轨道数为_。(2)E2+的价层电子排布图是_,F原子的核外电子排布式是_。(3)A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为_,B元素的气态氢化物的分子模型为_。(4)化合物AC2、B2C和阴离子D
2、AB-互为等电子体,它们结构相似,DAB-的电子式为_。(5)某种化合物由D、E、F三种元素组成,其晶胞如图所示,则其化学式为_,该晶胞上下底面为正方形,侧面与底面垂直,根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度:d=_gcm-3。【解析】A、B、C、D四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大,A原子、C原子的L能层中都有两个未成对的电子,则A原子核外电子排布式为1s22s22p2,C原子核外电子排布式为1s22s22p4,故A为碳元素、C为氧元素;B原子序数介于C、O之间,则B为氮元素;C、D同主族,则D为硫元素;E、F都是第4周期元素,E原子核外有4个未成对电子,原子核外电子排布式为1s22s2
3、2p63s23p63d64s2,则E为Fe;F原子除最外能层只有1个电子外,其余各能层均为全充满,F原子核外电子数=2+8+18+1=29,则F为铜元素。(1)基态硫原子中电子占据的最高能层为第3能层,符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道。(2)Fe2+的价层电子排布式为3d6,其价层电子排布图是,F为铜元素,原子核外有29个电子,原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1。(3)碳元素的最高价氧化物对应的水化物为H2CO3,分子结构式为,中心碳原子成3个键、没有孤电子对,碳原子采取sp2杂化方式;B的气态氢化物为NH3,为三角锥形结构
4、。(4)化合物CO2、N2O和阴离子SCN-互为等电子体,它们结构相似,SCN-中碳原子与硫、氮原子之间分别形成2对共用电子对,SCN-的电子式为(5)晶胞中D(S)原子位于晶胞内部,原子数目为8个,E(Fe)原子6个位于面上、4个位于棱上,E(Fe)原子数目=6+4=4,F(Cu)原子4个位于面上、1个位于内部、8个位于顶点上,原子数目=4+1+8=4,晶体中铜、铁、硫原子数目之比=448=112,故该晶体化学式为CuFeS2;晶胞质量=4,晶胞体积=(52410-10cm)2(1 03010-10)cm,该晶体的密度d=4(52410-10cm)2(1 03010-10)cm=4.32 g
5、cm-3。答案:(1)M9(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)sp2三角锥形(4) (5)CuFeS24(52410-10cm)2(1 03010-10)cm=4.322.(2016潍坊一模)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关。回答下列问题:(1)基态氮原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_。前4周期元素中,基态原子核外电子排布成单电子数最多的元素的价层电子排布式为_。(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。(3)N2F2分子中氮原子的杂化方式是_,1 mol N2F2含有_mol键。(4)NF3的键角_NH3的键角(填“”或“=”),原因是_。(5)N
6、H4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有_mol配位键。(6)安全气囊的设计原理为6NaN3+Fe2O33Na2O+2Fe+9N2。等电子体的原理是原子总数相同,价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质。写出两种与互为等电子体的分子或离子_;Na2O的晶胞结构如图所示,晶胞边长为566 pm,晶胞中氧离子的配位数为_,Na2O晶体的密度为_gcm-3(只要求列算式,不必计算出结果)。【解析】(1)2p能级3个电子分别单独优先占据一个轨道,符合洪特规则;前4周期元素中,基态原子核外电子排布成单电子数最多,只能处于第4周期,由洪特规
7、则特例可知价层电子排布式为3d54s1。(2)同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,氮元素2p能级为半满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:NOC。(3)N2F2分子结构式为FNNF,分子中氮原子含有1对孤电子对,氮原子的杂化方式是sp2杂化,l mol N2F2含有3 mol键。(4)F电负性比H大,NF3中N周围电子密度小于NH3中N周围电子密度,成键电子对之间的排斥力较小,因而NF3的键角OC(3)sp2杂化3(4)AsSe。(3)气态SeO3分子中中心原子的价层电子对数为=3,无孤电子对,所以分子构型为平面三角形,又因为等电子体要求原子总数相同,价电子总数相
8、同,所以与SeO3互为等电子体的一种离子为C或N。(4)硼酸为一元弱酸,在水溶液里电离出阴阳离子,其电离方程式为H3BO3+H2OB(OH)4-+H+;根据1个硼酸分子能形成3个氢键,1个硼酸分子能形成6个键,则1 mol H3BO3的晶体中氢键物质的量是3 mol,键是6 mol;根据图知,硼酸(H3BO3)中每个硼原子连接3个氧原子且不含孤电子对,据此确定硼原子杂化方式为sp2。(5)该晶胞中Si个数=8+6+4=8,故晶胞质量为g=g,硅晶体的密度为gcm-3,则晶胞棱长=cm,则晶胞体对角线长度为cm,故最近的两个硅原子之间的距离为cm=cm。答案:(1)1s22s22p63s23p6
9、3d104s24p3(或Ar3d104s24p3)(2)BrAsSe(3)平面三角形C或N(4)H3BO3+H2OB(OH)4-+H+36sp2(5)(建议用时:25分钟)1.硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。(1)基态硒原子的价层电子排布式为_。(2)锗、砷、硒的第一电离能大小排序为_。H2SeO4的酸性比H2SeO3的强,其原因是_。(3)H2SeO3的中心原子杂化类型是_;Se的立体构型是_。与Se互为等电子体的分子有(写一种物质的化学式即可)_ _。(4)H2Se属于_(填“极性”或“非极性”)分子;单质硒的熔点为217,它属于_晶体。(5)硒化锌是一种重要
10、的半导体材料,其晶胞结构如图所示,该晶胞中硒原子的配位数为_;若该晶胞密度为gcm-3,硒化锌的摩尔质量为Mgmol-1。NA代表阿伏加德罗常数,则晶胞参数a为_pm。【解析】(1)硒的质子数为16+18=34,基态硒原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,故硒原子价层电子排布式为4s24p4。(2)砷原子的4p轨道达到半充满状态,故砷的第一电离能大于硒。硒酸分子中有2个非羟基氧,亚硒酸分子中有1个非羟基氧,非羟基氧越多,硒元素的价态越高,导致氢氧键上电子向氧原子偏移程度增大,电离氢离子能力增强,故硒酸的酸性比亚硒酸的强。(3)H2SeO3中硒原子价层电子对数为=4,中心原子的杂化类型为sp3杂化。Se的硒原子价层电子对数为4,其中,一个孤电子对、三个成键电子对,立体构型为三角锥形;Se的等电子体有CCl4、SiCl4、SiF4、CBr4等。(4)硒化氢类似水分子,V形结构,它是极性分子。根据硒单质的熔点可判断其为分子晶体。(5)观察图示知,该晶胞中含4个锌离子,4个硒离子,故硒化锌的化学式为ZnSe。硒或锌的配位
