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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CN22-,与CN22-互为等电子体的分子有N2O和(填化学式),由此可以推知CN22-的空间构型为。(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
2、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.(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。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
3、量比二氧化碳大,所以沸点:SiO2CO2B.电负性由小到大的顺序:BCH2S,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。(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。(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
4、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。SO42-的立体构型为,其中S原子的杂化轨道类型为。(4)某种Al-Fe合金的晶胞如图所
5、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.(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电离能/(kJmol-1)I1717759I21 5091 561I33 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,
6、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键的个数比为。(5)Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiOFeO(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
7、常数的值为NA,则a=。答案全解全析1.答案(1)1s22s22p63s23p64s2或Ar4s2Ca2+CC2-(2)COCO2,是因为二氧化硅属于原子晶体,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:CNH2S,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+818+612=8。(6)O与Cu形成的离
8、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=氧离子数目=818+612=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(43a3+43b3)pm3,晶胞棱长=2(a+b)pm,故晶胞体积为8(a+b)3pm3,故该晶胞的空间利用率=4(43a3+43b3)8(a+b)3=2(a3+b3)3(a+b)3。3.答案(1)3s 3p(2分)(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AlFe2,2分)5.561023a3NA(2分)解析(1)铝的核
9、电荷数是13,则价电子排布图为3s 3p。(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。SO42-中S原子的价层电子对数为6+22=4,孤电子对数为(6+2-42)2=0,所以SO42-的立体构型是正四面体形,其中S原子的杂化轨道类型是sp3杂化。(4)晶胞中含有Fe原子数为188+1412+126+1=8,含有Al原子数为4,因此化学式为Fe2Al(或AlFe2)。设该晶胞的密度为,则有(a10-7cm)3=4NA(562+27)g,则=5.56102
10、3a3NA gcm-3。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)(1分)(6)V形(1分)BaTiO3(1分)3233NA(2分)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
11、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=mV=233NAa3=233a3NA,可得a=3233NA。10
