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1、1 第 35 题 物质结构与性质 1.(15 分)三聚氰胺俗称“蛋白精”,工业上通过下列流程合成三聚氰胺。请回答下列问题: CaOCaC2CaCN2NH2CN4CO(NH2)2 (尿素) (1)基态 Ca 原子的核外电子排布式为 ;CaC2的电子式为 。 (2)尿素分子中所含除氢元素以外的元素原子的第一电离能由小到大的顺序为 。 (3)CaCN2中阴离子为 C,与 C互为等电子体的分子有 N2O 和 (填化学式),由此可以推知 C N 2 - 2 N 2 - 2 的空间构型为 。 N 2 - 2 (4)三聚氰胺分子中碳原子的杂化方式为 。 (5)动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后,三聚氰酸与三聚
2、氰胺分子相互之间通过 结合,在肾脏内易形成结石。 (6)CaO 晶胞如图所示,CaO 晶体中 Ca2+的配位数为 ,已知 CaO 晶体的密度为 gcm-3,用 NA表示阿 伏加德罗常数的值,求得晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为 cm(用含 、NA的代数 式表示)。 2 2.(15 分)A、B、C、D、E、F 为原子序数依次增大的六种元素,位于元素周期表的前四周期。B 元素原子含有 3 个能级,且每个能级所含的电子数相同;D 的原子核外有 8 种运动状态不同的电子;E 元素与 F 元素处于同一周 期相邻的族,它们的原子序数相差 3,且 E 元素的基态原子 3d 轨道上有 4 个未成对电子。
3、请回答下列问题: (1)写出基态 C 原子的价电子排布图: ,写出基态 F 原子的外围电子排布式: 。 (2)下列说法不正确的是 (填序号)。 A.二氧化硅的相对分子质量比二氧化碳大,所以沸点:SiO2CO2 B.电负性由小到大的顺序:BH2S,水分子更稳定的原因是水分子间存在氢键 (3)F 元素位于周期表中 区,其离子是人体内多种酶的辅因子,人工模拟酶是当前研究的热点。向 F 的硫 酸盐溶液中通入过量的 C 与 A 形成的气体 X 可生成F(X)42+,该离子的结构式为 (用元 素符号表示)。 (4)某化合物与 F()(表示化合价为+1)结合形成图 1 所示的离子,该离子中碳原子的杂化方式为
4、 。 (5)B 单质的一种同素异形体的晶胞如图 2 所示,则一个晶胞中所含 B 原子的个数为 。 3 (6)D 与 F 形成离子个数比为 11 的化合物,晶胞与 NaCl 类似,设 D 离子的半径为 a pm,F 离子的半径为 b pm,则该晶胞的空间利用率为 。 3.(15 分)铝、铁和铜都是日常生活中常见的金属,有着广泛的用途。请回答下列问题: (1)铝原子的价电子排布图为 。 (2)K3Fe(CN)6溶液可用于检验 Fe2+,实验现象是 。CN-与 N2互为等电子体,则 CN-的电子式为 。 (3)向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透
5、明溶液;若 加入极性较小的溶剂(如乙醇),将析出深蓝色的晶体。与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与 铜原子相同的元素为 (填元素符号)。实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子的化学式为 。S的立体构型为 ,其中 S 原子的杂化轨道类型为 。 O 2 - 4 (4)某种 Al-Fe 合金的晶胞如图所示,该合金的化学式为 。若晶胞的边长为 a nm,则合金的密度为 gcm-3。 4 4.(15 分)(1)太阳能热水器吸热涂层常使用一种以镍或镍合金制成的空心球作吸收剂,基态镍原子的外围电子排 布式为 。 (2)Mn 和 Fe 的部分电离能数据如下表: 元素 MnFe I1717759 I21
6、5091 561 电离能/(kJmol- 1) I33 2482 957 根据表中数据可知,气态 Mn2+再失去一个电子比气态 Fe2+再失去一个电子难,其原因是 。 (3)由氧、镍和碳三种元素组成的化合物四羰基镍Ni(CO)4为无色挥发性剧毒液体,熔点为-25 ,沸点为 43 ,不溶于水,易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂。四羰基镍的晶体类型是 ,写出一种与其 配体互为等电子体的物质的化学式 。 (4)血红素铁是血液的重要组成部分,其结构如下图。其中 C 原子的杂化方式为 ,N 与 Fe 之间存在 的相互作用是 。在人体内合成血红素铁的基本原料之一为甘氨酸(),甘 氨酸分子中的 键和
7、键的个数比为 。 5 (5)Ni2+和 Fe2+的半径分别为 69 pm 和 78 pm,则熔点 NiO FeO(填“”)。 (6)嫦娥三号卫星上的 PTC 元件(热敏电阻)的主要成分钡钛矿的晶体结构如图所示,边长为 a cm。顶点位置被 Ti4+所占据,体心位置被 Ba2+所占据,所有棱心位置被 O2-所占据。 O 元素与 H 元素形成的简单化合物的空间构型为 。 写出该晶体的化学式: 。 若该晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为 NA,则 a= 。 6 答案全解全析 1.答案 (1)1s22s22p63s23p64s2或Ar4s2 Ca2+CC2- (2)CCO2,是因为二氧化硅
8、属于原子晶体,二氧化碳属于分子晶体,A 错误;同周期元素从左到右电负性 依次增大,故电负性:CH2S,是因为非金属 性:OS,与分子之间存在氢键无关,D 错误。 (3)C 与 A 形成气体 X,则 A 为 H 元素,X 为 NH3;F 的硫酸盐为 CuSO4,向 CuSO4溶液中通入过量的 NH3可生 成Cu(NH3)42+,该离子的结构式为。(5)由晶胞结构可知,碳原子有 4 个位于晶胞内 部,其余碳原子位于顶点、面心,则一个晶胞中所含碳原子数为 4+8 +6 =8。 1 8 1 2 (6)O 与 Cu 形成的离子个数比为 11 的化合物为 CuO,晶胞与 NaCl 类似,晶胞中铜离子数目=
9、氧离子数目 =8 +6 =4,O2-的半径为 a pm,Cu2+的半径为 b pm,则晶胞中原子总体积为 4( a3+ b3)pm3,晶胞棱长 1 8 1 2 4 3 4 3 =2(a+b)pm,故晶胞体积为,故该晶胞的空间利用率=。 8(a + b) 3pm3 4 ( 4 3a 3 + 4 3b 3) 8(a + b) 3 2(a 3 + b 3) 3(a + b) 3 9 3.答案 (1) 3s (2 分) 3p (2)产生蓝色沉淀(1 分) CN-(2 分) (3)Cr(1 分) Cu(NH3)42+(2 分) 正四面体形(1 分) sp3杂化(2 分) (4)Fe2Al(或 AlFe2
10、,2 分) (2 分) 5.56 10 23 a 3N A 解析 (1)铝的核电荷数是 13,则价电子排布图为 3s 。(2)含 Fe2+的溶液与 K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀;CN-的电子式为CN-。(3)铜的外围电子排 3p 布式为 3d104s1,铬的外围电子排布式为 3d54s1,它们的最外层电子数相同。S中 S 原子的价层电子对数为 O 2 - 4 =4,孤电子对数为(6+2-42)2=0,所以 S的立体构型是正四面体形,其中 S 原子的杂化轨道类型是 6 + 2 2 O 2 - 4 10 sp3杂化。(4)晶胞中含有 Fe 原子数为 8+ 12+ 6+1=8,含有 Al
11、原子数为 4,因此化学式为 Fe2Al(或 1 8 1 4 1 2 AlFe2)。设该晶胞的密度为 ,则有 (a10-7cm)3=(562+27)g,则 = gcm-3。 4 NA 5.56 10 23 a 3N A 4.答案 (1)3d84s2(1 分) (2)Mn2+转化为 Mn3+时,3d 能级由较稳定的 3d5半充满状态转变为不稳定的 3d4 状态,而 Fe2+转化为 Fe3+时,3d 能级由不稳定的 3d6状态转变为较稳定的 3d5半充满状态(2 分) (3)分子晶体 (1 分) N2(1 分) (4)sp2、sp3杂化(2 分) 极性共价键、配位键(2 分) 91(1 分) (5)
12、(1 分) (6)V 形(1 分) BaTiO3(1 分) (2 分) 3 233 NA 解析 (1)Ni 是 28 号元素,基态镍原子的外围电子排布式为 3d84s2。(3)四羰基镍Ni(CO)4的熔、沸点较低,所 以四羰基镍的晶体类型是分子晶体;该物质的配体是 CO,与 CO 互为等电子体的分子是 N2。(4)血红素铁中 C 原子的杂化方式为 sp2、sp3杂化。N 与 Fe 之间存在的相互作用力是极性共价键、配位键。甘氨酸分子中的 共价单键是 键,一个双键中有一个 键和一个 键,故 键与 键的个数比为 91。(5)NiO 与 FeO 形成的 晶体都是离子晶体,构成离子晶体的离子半径越小,电荷数越多,晶格能越大,熔点就越高,Ni2+的半径小于 Fe2+的 半径,所以 NiO 的熔点大于 FeO 的熔点。(6)O 元素与 H 元素形成的简单化合物 H2O 的空间构型为 V 形。 根据晶胞结构图可知:一个晶胞中 Ba2+个数为 1,Ti4+个数为 81/8=1,O2-个数为 121/4=3,所以该晶体的 化学式为 BaTiO3。由于晶胞为立方体,边长为 a cm,一个晶胞中含有一个“BaTiO3”,若该晶体的密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为 NA,则根据晶体的密度 = =,可得 a=。 m V 233 NA a 3 233 a 3N A 3 233 NA
