- 晶胞
- 共1643题
第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物．
（1）下列叙述正确的是______．（填字母）
A．CH2O与水分子间能形成氢键
B．CH2O和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
C．C6H6分子中含有6个▱键和1个大π键，C6H6是非极性分子
D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：
Mn元素价电子排布式为______，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）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于______区．
（4）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如上图所示，则X的化学式为______．
（5）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN-离子，可在X的催化下，先用NaClO将CN-氧化成CNO-，再在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2．
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为______．
②与CNO-互为等电子体微粒的化学式为______（写出一种即可）．
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式______．
正确答案
（1）A中甲醛中含有羟基，与水可以形成氢键，故A正确；B二氧化碳为sp杂化，C中苯中碳碳键含有6个σ键，每个碳氢键含有一个σ键，苯分子中一共含有12个，故C错误；常温下二氧化碳为气体，二氧化硅为固体，CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故D正确；
故答案为：（1）A D；
（2）25号元素锰，价电子个数为25-18=7，价电子排布为3d54s2，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，而铁为26号元素，价电子排布为3d64s2，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，故气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难；
故答案为：3d54s2； Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转σσ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；
（3）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，s区、d区、ds区、p区、f区，s区为第ⅠA、ⅡA族，p区为第ⅢA到零族，d区包括从第ⅢB族到八族，ds区为第ⅠB、ⅡB族，f区为镧系和锕系，其中钛位于第ⅣB族，属于d区；
故答案为：d区；
（4）每个晶胞中含有钛原子数为8×0.125+1=2，氧原子数为4×0.5+2=4，故化学式为TiO2；
故答案为：TiO2；
（5）①氢位于第一周期，碳、氮、氧元素位于第二周期，同周期从左向右，电负性逐渐增大，故电负性大小为H＜C＜N＜O；
②CNO-电子数为22，等电子体为电子数相等，故与CNO-互为等电子体微粒的化学式CO2、N2O、SCN-等；
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，且其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，碳为四配位，氮为三配位，氧为两配位，故N≡C-O-H；
故答案为：①H＜C＜N＜O ②CO2（N2O）、SCN-③N≡C-O-H．
Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
回答下列问题：
（1）Mn元素价电子的电子排布式为______，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难．对此，你的解释是：______
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是______．
②六氯和亚铁离子〔Fe（CN）64-〕中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是______，写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式______．
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．据此判断三氯化铁的晶体类型为：______
（4）金属铁的晶体在不同的温度下有两种堆积方式，晶体分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为：______．
正确答案
（1）Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d54s2，所以价层电子排布式为3d54s2．
由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少．
故答案为：3d54s2． 由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少．
（2）①Fe原子或离子含有空轨道．所以，与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具有孤对电子．
故答案为：具有孤对电子．
②CN-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化．
CN-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为氮气分子等，结构式为N≡N．
故答案为：sp；N≡N
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．符号分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体．
故答案为：分子晶体．
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为1+6×
体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×
属于两种结构的铁原子数之比为4：2=2：1．
故答案为：2：1
已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素．它们的原子序数依次增大．其中A、C原子的L层有2个未成对电子．D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．F3+离子M层3d轨道电子为半满状态．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）写出C原子的价层电子排布图______，F位于周期表______区．
（2）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为______．（写元素符号）
（3）F和质子数为25的M的部分电离能数据列于下表
比较两元素的I2、I3可知，气态M2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难．对此，你的解释是______．
（4）晶胞中F原子的配位数为______，若F原子的半径为rcm，则F晶体的密度为______（用含r的表达式表示），该晶胞中原子空间利用率为______．
（5）H2S和C元素的氢化物（分子式为H2C2的主要物理性质比较如下
H2S和H2C2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因______．
正确答案
A、C原子的L层有2个未成对电子，电子排布图分别为
、
，原子序数A小于C，则A为C元素，C为O元素，则B为N元素，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，D应为Mg元素，D与E同主族，则E应为Ca元素，F3+离子M层3d轨道电子为半满状态，则离子的核外电子数为23，F的原子序数为26，应为Fe元素，则
（1）C为O元素，原子的价层电子排布图为
，F为Fe元素，原子核外含有d电子，位于周期表d区，
故答案为：
；d；
（2）同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，由于N的2p电子为半充满状态性质稳定，则第一电离能大于O，则有C＜O＜N，故答案为：C＜O＜N；
（3）质子数为25的元素为Mn，Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，则再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难，
故答案为：Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；
（4）Fe为体心立方堆积，配位数为8，空间利用率为68%，该晶胞含有Fe2+个数为8×
Fe原子的半径为rcm，由晶胞结构可知，晶体的体积为(
根据密度=
故答案为：8；
（5）O的电负性较大，形成的氢化物H2O2含有氢键，与水分子可形成氢键，则沸点较高，
故答案为：H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键．
下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素．
试填空．
（1）写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式______．
（2）元素③与⑧形成的化合物中元素③的杂化方式为：______杂化，其形成的化合物的晶体类型是：______．
（3）元素④、⑤的第一电离能大小顺序是：______＞______（用元素符号表示）；元素④与元素①形成的X分子的空间构型为：______．请写出与N3-互为等电子体的分子、离子的化学式______，______（各写一种）．
（4）在测定①与⑥形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是：______．
（5）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质，写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应后盐的化学式______．
（6）元素⑩在一定条件下形成的晶体的基本结构单元如下图1和图2所示，则在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为______．
正确答案
由元素在周期表中的位置可知，①为H，②为Be，③为C，④为N，⑤为O，⑥为F，⑦为Al，⑧为Cl，⑨为Cr，⑩为Co，
（1）Cr的原子序数为24，注意外围电子的半满为稳定状态，则外围电子排布为3d54s1，故答案为：3d54s1；
（2）元素③与⑧形成的化合物为CCl4，存在4个共价单键，没有孤对电子，则C原子为sp3杂化，构成微粒为分子，属于分子晶体，故答案为：sp3；分子晶体；
（3）④为N，⑤为O，N原子的2p电子半满为稳定结构，则第一电离能大，即N＞O；X分子为NH3，空间构型为三角锥形；与N3-互为等电子体的分子、离子，应具有3个原子和16个价电子，则有CO2（或CS2、N2O、BeCl2）、CNO-等微粒，故答案为：N；O；三角锥形；CO2；CNO-；
（4）因HF分子之间含有氢键，能形成缔合分子（HF）n，则测定的相对分子质量较大，故答案为：HF分子之间有氢键，能形成缔合分子（HF）n；
（5）Al与Be位于对角线位置，性质相似，则Be与NaOH溶液反应生成Na2BeO2，故答案为：Na2BeO2；
（6）由图1可知，与体心原子距离最近的原子位于顶点，则有8个；由图2可知，与顶点原子距离最近的原子位于面心，1个晶胞中有3个，空间有8个晶胞无隙并置，且1个面被2个晶胞共用，则晶体中有
氧气是化工生产的重要原料，很多金属和非金属都能和氧气直接作用．
（1）第二周期某种元素形成的氧化物分子中，既含有σ键又含有π键且二者数目相同的物质的结构式为______，其中心原子杂化方式为______．氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为______．氮元素的电负性______（填“＞”、“=”或“＜”）氧，主要原因是______．
（2）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如Cr2O3、Fe2O3、V2O5．基态铬原子外围电子排布式为______．核电荷数比Fe大1的元素在元素周期表中的位置为第______周期______族．
（3）四种同主族元素的氧化物晶体的晶格能数据如下表：
四种氧化物的共熔物冷却时，首先析出的是______．根据表中数据，说明影响上表中晶格能大小的主要因素______．
（4）某种由氧和钾元素形成的化合物，其晶胞结构如右图所示，该晶体的化学式为______．
正确答案
（1）第二周期元素形成的氧化物分子有：CO，CO2，NO、NO2、SO2、SO3等、满足要求的是：O=C=O，有2个σ键和2个π键，由于CO2 是直线型分子，故C原子采取sp 杂化；由于OF2的分子构型与H2O相似，H2O的分子构型为V形，所以OF2的分子构型V形，由于同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，所以氮的电负性＜氧的电负性，由于氧原子半径比氮原子小，吸S电子能力较强，故氧的电负性大；
故答案为：O=C=O；sp；V形＜氧原子半径比氮原子小，吸电子能力较强，
（2）24号元素铬的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d54s1，外围电子排布式：3d54s1；在元素周期表中第四周期，第Ⅷ族包括Fe、Co、Ni三种元素，故核电荷数比Fe大1的元素Co在元素周期表中仍处于第四周期，第Ⅷ族，
故答案为：3d54s1；四；Ⅷ，
（3）从共熔物冷却时，首先析出的为熔点高的氧化物，而离子晶体中晶格能越大，熔点越高，所以先首先析出的是
MgO，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+为同主族元素的离子，从上到下，离子半径逐渐增大，对应氧化物的晶格能在逐渐减少，因此同主族元素的离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，
故答案为：MgO；同主族元素的离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，
（4）每个晶胞中：K+=8×
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