- 无机分子的立体结构
- 共546题
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
一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)(化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O)是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组以孔雀石(主要成分为Cu2(OH)2CO3，含少量Fe2O3和SiO2杂质)为原料制备该物质的流程如下：
请回答：
（1）沉淀A的晶体中最小环上的原子个数为________，气体C分子中σ键和π键的个数比为________。
（2）溶液D的溶质阴离子的空间构型为__________，其中心原子的杂化轨道类型为________。
（3）MgO的熔点高于CuO的原因为______________________________________。
（4）画出一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)中配离子([Cu(NH3)4]2＋)的配位键________________。
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为 ，若该晶胞的边长为a pm，则合金的密度为 g·cm－3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为NA）。
正确答案
（9分）
（1）12 1∶1
（2）正四面体形 sp3
（3）MgO的晶格能大(其他合理答案也可)
（4）
（5）1:3 (197+64×3)×1030/a3NA
试题分析：（1）SiO2不与稀硫酸反应，故沉淀A是SiO2，SiO2是原子晶体，晶体中最小环上的原子个数为12。气体C是CO2，分子中σ键和π键的个数比为1：1。
（2）溶液D是CuSO4溶液，阴离子是SO42-，空间构型为正四面体形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。
（3）MgO的熔点高于CuO的原因为MgO的晶格能比CuO的大。
（4）Cu2+周围有四个配位键，其图示为
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为1:3，若该晶胞的边长为a pm，则合金的密度为(197+64×3)×1030/a3NA g·cm－3。
点评：金属及其重要化合物的主要性质、共价键、晶体等都是和实验有密切联系，认真复习课本中的实验，弄清实验原理、目的、要求、步骤和注意事项等实验基础知识，并能做到举一反三，是我们做好实验复习的保证。
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
[化学-物质结构与性质]
研究物质结构是为更好的掌握物质的性质．
（1）第四周期过渡元素在性质上存在一些特殊性，在前沿科技中应用广泛．
①铜为第四周期过渡元素，其基态原子电子排布式为______，请解释金属铜能导电的原因______．
②金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成液态Ni（CO）4分子．423K时，Ni（CO）4分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉．试推测Ni（CO）4易溶于下列______．
a．水 b．四氯化碳 c．苯 d．硫酸镍溶液
③在硫酸铜溶液中通入过量的氨气，小心蒸发，最终得到深蓝色的[Cu（NH3）4]SO4晶体，晶体中含有的化学键除普通共价键外，还有______．
（2）已知：下表是14种元素的电负性的数值（用X表示）．
①经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键，如NaCl；当小于1.7时，一般为共价键，如AlCl3．请写出铁元素和表中非金属元素形成的常见共价化合物：______．
②气态氯化铝通常以二聚分子形式存在，分子式为Al2Cl6，分子中所有原子均达到8电子稳定结构，则Al2Cl6的结构式为______．
③由表中两种元素形成的化合物中，分子中既含有σ键又含有π键，且二者数目相同的有（写一个即可）______，其分子空间构型为______．
正确答案
（1）①铜是29号元素，该原子核外有29个电子，4S能级能量小于3d能级能量，根据能量最低原理，电子先排4s能级后排3d能级，但轨道处于全满、半满、全空时原子最稳定，所以铜的核外电子排布式为[Ar]3d104s1；
铜是金属晶体，金属晶体是由金属阳离子和自由电子通过金属键形成，自由电子在外电场中可以定向移动，所以能导电，
故答案为：[Ar]3d104s1；铜是由自由电子和金属阳离子通过金属键形成，自由电子在外电场中可以定向移动，所以能导电；
②Ni（CO）4采取SP3杂化，是正四面体结构，所以属于非极性分子，根据相似相溶原理，非极性溶质易溶于非极性溶剂，苯和四氯化碳是非极性分子，所以Ni（CO）4易溶于苯和四氯化碳，故答案为：bc；
③[Cu（NH3）4]SO4中[Cu（NH3）4]2+和 SO4 2-之间存在离子键，Cu和NH3之间存在配位键，N、H原子间存在共价键，所以[Cu（NH3）4]SO4中除存在普通共价键外，还有离子键、配位键．
故答案为：离子键、配位键；
（2）①当形成化学键的两原子相应元素的X差值小于1.7时，一般为共价键，铁的电负性为1.8，所以非金属的电负性小于3.5，且形成的化合物为常见化合物，所以为FeCl3或FeS．
故答案为：FeCl3或FeS；
②氯化铝为共价化合物，氯原子提供孤对对子，铝原子提供空轨道，形成配位键，使所有原子均达到8电子稳定结构，所以结构式为
．
故答案为：
；
③根据题意知，分子中含有双键，原子和原子间能形成双键的有CO2或CS2；空间构型为直线型．
故答案为：CO2或CS2；直线型．
（13分） 四种常见元素的性质或结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
⑴写出B原子的电子排布式 。
⑵A元素的氢化物的沸点比同主族相邻元素氢化物沸点 （填“高”或“低”），其是__________________________。
⑶D的最高价氧化物的电子式： 。高温下D的氧化物还原赤铁矿的方程式为可逆反应，写出该反应的化学方程式___________________，该反应的平衡常数表达式K=___________。
⑷往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液，可生成的配合物的化学式为________________，简要描述该配合物中化学键的成键情况__________________。
⑸下列分子结构图中的“
则在以上分子中，中心原子采用sp3杂化形成化学键的且空间构型是角形的是 （填写序号）；在②的分子中有 个σ键和 个π键。
⑹已知NH4+、N4H44+的空间构型均为四面体，NH4+的结构式为 \s\up10(∣←N－,\s\up10(∣H（→表示共用电子对由N原子单方面提供）。 请画出N4H44+的结构式_____________________。
正确答案
⑴ 1s22s22p63s23p4 （1分）
⑵高，因为A的氢化物存在氢键（各1分）
⑶ 
⑷[Cu(NH3)4]SO4（1分）,中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合（1分）⑸ ④（1分）3 （1分） 2（1分）
⑹ 
试题分析：B原子的M层有1对成对的p电子,说明M层电子数是4，所以B原子的电子排布式1s22s22p63s23p4 ；，
A原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子所以A原子L层电子数是5即是N原子，A元素的氢化物的沸点比同主族相邻元素氢化物沸点高，因为A的氢化物存在氢键；
D有两种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂，是CO所以D的最高价氧化物的电子式
所以C原子时Cu，C元素的硫酸盐溶液是硫酸铜溶液，逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液是氨水，可生成的配合物的化学式为[Cu(NH3)4]SO4，该配合物中化学键的成键情况是中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合；中心原子采用sp3杂化形成化学键的且空间构型是角形的是 ④；在②的分子中有3个σ键和 2个π键；已知NH4+、N4H44+的空间构型均为四面体，NH4+的结构式为 \s\up10(∣←N－,\s\up10(∣H
；N4H44+的结构式是
点评：对于某元素原子的核外电子排布情况，先确定该原子的核外电子数（即原子序数、质子数、核电荷数），然后将电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布，只有前面的亚层填满后，才去填充后面的亚层，每一个亚层上最多能够排布的电子数为：s亚层2个，p亚层6个，d亚层10个，f亚层14个。最外层电子到底怎样排布，还要参考洪特规则
洪特规则
从光谱实验结果总结出来的洪特规则有两方面的含义：一是电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行；洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层，当电子排布处于全满（s2、p6、d10、f14）半满（s1、p3、d5、f7）全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定。
配位键：一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键.即成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键。
(2)①.配合物：由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子(或离子)以配位键形成的化合物称配合物,又称络合物。
②形成条件：a.中心原子(或离子)必须存在空轨道. b.配位体具有提供孤电子对的原子。
③配合物的组成。
④配合物的性质：配合物具有一定的稳定性.配合物中配位键越强，配合物越稳定.当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
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