- 分子结构与性质
- 共1817题
(《物质结构与性质》)
(1)金属镁有许多重要的用途,法国化学家维多克•格利雅因发明了在有机合成方面用途广泛的格利雅试剂而荣获诺贝尔化学奖,格利雅试剂的结构简式可表示为RMgX,它是金属镁和卤代烃反应的产物,简称格氏试剂,它在醚的稀溶液中以单体形式存在,并与二分子醚络合,在浓溶液中以二聚体存在,结构如图:
①上述2种结构中均存在配位键,把你认为是配位键的用“→”标出______.
②由原子间的成键特点,可以预测中心原子Mg的杂化类型可能为______;Mg原子的核外电子排布式可表示为______.
③下列比较中正确的是______
A.金属键的强弱:Mg>Al B.基态原子第一电离能:Mg>Al
C.金属性:Mg>Al D.晶格能:NaCl>MgCl2
(2)将TiCl4在氩气保护下与镁共热得到钛:TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2
①Ti元素在元素周期表中的位置是______,钛原子的外围电子排布式为______.
②TiCl4在常温下是无色液体,在水或潮湿空气中易水解而冒白烟.则TiCl4属于______(填“原子”、“分子”或“离子”)晶体.
③二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水,达到无害化.有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是______.
A.苯与B3N3H6互为等电子体
B.甲醛、苯分子中碳原子均采用sp2杂化
C.苯、二氧化碳是非极性分子,水和甲醛是极性分子
D.水的沸点比甲醛高得多,是因为水分子间能形成氢键
(3)2001年报导的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录.如图中示意的该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱柱,则棱柱的上下底面还各有一个镁原子,六个硼原子位于棱柱内,则该化合物的化学式可表示为______
A.MgB B.MgB2 C.Mg2B D.Mg3B2.
正确答案
解:(1)①含有空轨道的离子和含有孤电子对的原子间易形成配位键,配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子,所以其配位键分别是、
,
故答案为:、
;
②镁原子价层电子对个数是4,所以中心原子Mg的杂化类型为sp3,Mg是12号元素,原子核外有12个电子,根据构造原理知,其原子核外电子排布式为[Ne]3s2 或1s22s22p63s2,
故答案为:sp3;[Ne]3s2 或1s22s22p63s2;
③A.原子半径越小,金属键越强,镁原子半径大于铝原子,所以金属键的强弱:Mg<Al,故错误;
B.同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族元素大于相邻元素,所以基态原子第一电离能:Mg>Al,故正确;
C.同一周期元素中,元素的金属性随着原子序数的增大而呈减小,所以金属性:Mg>Al,故正确;
D.离子晶体中,离子半径越小、电荷越多,晶格能越大,所以钠离子半径大于镁离子,且镁离子电荷大于钠离子,所以晶格能:NaCl<MgCl2,故错误;
故选:BC;
(2)①钛原子序数22号元素,钛位于第四周期第ⅣB族;根据构造原理知,其价电子排布式为3d24s2,
故答案为:第四周期、ⅣB族;3d24s2;
②TiCl4的熔点较低,属于分子晶体,
故答案为:分子;
③A.原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体,所以苯与B3N3H6互为等电子体,故正确;
B.甲醛、苯分子中碳原子价层电子对个数都是3,所以碳原子均采用sp2杂化,故正确;
C.分子中正负电荷重心重合的为非极性分子,正负电荷重心不重合的为极性分子,苯、二氧化碳分子中正负电荷重心重合,所以是非极性分子,水和甲醛分子中正负电荷重心不重合,所以是极性分子,故正确;
D.氢键的存在导致物质的沸点升高,水的沸点比甲醛高得多,是因为水分子间能形成氢键,故正确;
故选:ABCD;
(3)镁原子个数=12×+2×
=3,B原子个数=6,所以镁原子和硼原子个数比为3:6=1:2,则其化学式为MgB2,
故选:B.
解析
解:(1)①含有空轨道的离子和含有孤电子对的原子间易形成配位键,配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子,所以其配位键分别是、
,
故答案为:、
;
②镁原子价层电子对个数是4,所以中心原子Mg的杂化类型为sp3,Mg是12号元素,原子核外有12个电子,根据构造原理知,其原子核外电子排布式为[Ne]3s2 或1s22s22p63s2,
故答案为:sp3;[Ne]3s2 或1s22s22p63s2;
③A.原子半径越小,金属键越强,镁原子半径大于铝原子,所以金属键的强弱:Mg<Al,故错误;
B.同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族元素大于相邻元素,所以基态原子第一电离能:Mg>Al,故正确;
C.同一周期元素中,元素的金属性随着原子序数的增大而呈减小,所以金属性:Mg>Al,故正确;
D.离子晶体中,离子半径越小、电荷越多,晶格能越大,所以钠离子半径大于镁离子,且镁离子电荷大于钠离子,所以晶格能:NaCl<MgCl2,故错误;
故选:BC;
(2)①钛原子序数22号元素,钛位于第四周期第ⅣB族;根据构造原理知,其价电子排布式为3d24s2,
故答案为:第四周期、ⅣB族;3d24s2;
②TiCl4的熔点较低,属于分子晶体,
故答案为:分子;
③A.原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体,所以苯与B3N3H6互为等电子体,故正确;
B.甲醛、苯分子中碳原子价层电子对个数都是3,所以碳原子均采用sp2杂化,故正确;
C.分子中正负电荷重心重合的为非极性分子,正负电荷重心不重合的为极性分子,苯、二氧化碳分子中正负电荷重心重合,所以是非极性分子,水和甲醛分子中正负电荷重心不重合,所以是极性分子,故正确;
D.氢键的存在导致物质的沸点升高,水的沸点比甲醛高得多,是因为水分子间能形成氢键,故正确;
故选:ABCD;
(3)镁原子个数=12×+2×
=3,B原子个数=6,所以镁原子和硼原子个数比为3:6=1:2,则其化学式为MgB2,
故选:B.
A、B、C、D、E、F为前四周期的元素.其中,A元素和B元素的原子都有一个未成对电子,A3+比B-少一个电子层,B原子得一个电子后3p轨道全充满;C原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大;D的最高化合价与最低化合价代数和为4,其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池;E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子;F元素的单质为紫红色固体,可通过“湿法冶金”而得.请回答下列问题:
(1)CB3分子中心原子的杂化类型是______.
(2)F元素的原子的外围电子排布式为______;如图所示为F与Au以3:1形成的合金晶胞图,在图中的括号内写出对应的元素符号.
(3)B、D元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱:______(填化学式).
(4)用导线将A和F的单质做成的电极连接起来,插入到盛有C的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池,试写出在单质A表面发生反应的电极反应式:______.
(5)分子R是由C元素与氢元素形成的18电子分子,R的电子式为______.
(6)24g E的单质在33.6L氧气(标准状况)中燃烧,至反应物全部耗尽,放出x kJ热量.则1mol E与O2反应生成E的低价氧化物时的热化学方程式为______(已知:E的燃烧热为y kJ/mol).
正确答案
解:A、B、C、D、E、F为前四周期的元素,其中,A元素和B元素的原子都有一个未成对电子,B原子得一个电子后3p轨道全充满,则B是Cl元素,A3+比B-少一个电子层,则A是Al元素;
C原子的p轨道中有3个未成对电子,则位于第VA族,其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大,则C是N元素;
D的最高化合价与最低化合价代数和为4,其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池,则D是S元素;
E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子,有几种运动状态的电子则就有几个电子,则E是C元素;
F元素的单质为紫红色固体,可通过“湿法冶金”而得,则F是Cu元素.
(1)NCl3分子中心原子含有3个σ键和1个孤电子对,所以N原子的杂化类型是sp3,故答案为:sp3;
(2)F是Cu元素,铜原子核外有29个电子,3d能级上排列10个电子,4s能级上排列1个电子,所以Cu元素的原子的外围电子排布式为3d104s1,Cu与Au以3:1形成的合金晶胞图,利用均摊法得,黑色小球个数=8×=1,灰色小球的个数=6×
,所以黑色小球表示Au原子,灰色小球表示Cu原子,其图象为
,
故答案为:3d104s1;;
(3)同一周期元素中,元素的非金属性随着原子序数的增大而增强,所以Cl元素的非金属性大于S元素,元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,所以酸性HClO4>H2SO4,
故答案为:HClO4>H2SO4;
(4)用导线将Al和Cu的单质做成的电极连接起来,插入到盛有N的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池,铜易失电子而作负极,铝作正极,正极上硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O,故答案为:2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O;
(5)分子R是由N元素与氢元素形成的18电子分子,R为N2H4,R的电子式为,故答案为:
;
(6)24g C的单质在33.6L氧气(标准状况)中燃烧,至反应物全部耗尽,放出xkJ热量,
24gC的物质的量==2mol,n(O2)=
=1.5mol,根据原子守恒知该反应热化学反应方程式为:
2C(s)+1.5O2(g)=CO(g)+CO2 △H=-xkJ/mol,
E的燃烧热为y kJ/mol,其完全燃烧热化学反应方程式为C(s)+O2(g)=CO(g)2 △H=-ykJ/mol,
1mol C与O2反应生成C的低价氧化物时的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-(x-y)kJ/mol,
故答案为:C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-(x-y)kJ/mol.
解析
解:A、B、C、D、E、F为前四周期的元素,其中,A元素和B元素的原子都有一个未成对电子,B原子得一个电子后3p轨道全充满,则B是Cl元素,A3+比B-少一个电子层,则A是Al元素;
C原子的p轨道中有3个未成对电子,则位于第VA族,其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大,则C是N元素;
D的最高化合价与最低化合价代数和为4,其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池,则D是S元素;
E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子,有几种运动状态的电子则就有几个电子,则E是C元素;
F元素的单质为紫红色固体,可通过“湿法冶金”而得,则F是Cu元素.
(1)NCl3分子中心原子含有3个σ键和1个孤电子对,所以N原子的杂化类型是sp3,故答案为:sp3;
(2)F是Cu元素,铜原子核外有29个电子,3d能级上排列10个电子,4s能级上排列1个电子,所以Cu元素的原子的外围电子排布式为3d104s1,Cu与Au以3:1形成的合金晶胞图,利用均摊法得,黑色小球个数=8×=1,灰色小球的个数=6×
,所以黑色小球表示Au原子,灰色小球表示Cu原子,其图象为
,
故答案为:3d104s1;;
(3)同一周期元素中,元素的非金属性随着原子序数的增大而增强,所以Cl元素的非金属性大于S元素,元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,所以酸性HClO4>H2SO4,
故答案为:HClO4>H2SO4;
(4)用导线将Al和Cu的单质做成的电极连接起来,插入到盛有N的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池,铜易失电子而作负极,铝作正极,正极上硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O,故答案为:2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O;
(5)分子R是由N元素与氢元素形成的18电子分子,R为N2H4,R的电子式为,故答案为:
;
(6)24g C的单质在33.6L氧气(标准状况)中燃烧,至反应物全部耗尽,放出xkJ热量,
24gC的物质的量==2mol,n(O2)=
=1.5mol,根据原子守恒知该反应热化学反应方程式为:
2C(s)+1.5O2(g)=CO(g)+CO2 △H=-xkJ/mol,
E的燃烧热为y kJ/mol,其完全燃烧热化学反应方程式为C(s)+O2(g)=CO(g)2 △H=-ykJ/mol,
1mol C与O2反应生成C的低价氧化物时的热化学方程式为C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-(x-y)kJ/mol,
故答案为:C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-(x-y)kJ/mol.
某钙钛型复合氧化物(如图),以A原子为晶胞的顶点,A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb,当B位是V、Cr、Mn、Fe时,这种化合物的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化(巨磁电阻效应).
(1)用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式______.在图中,与A原子配位的氧原子数目为______.
(2)基态Cr原子的核外电子排布式为______,其中电子的运动状态有______种.
(3)某些钙钛型复合氧化物能够催化NO直接分解为N2和O2,N和O的基态原子中,未成对的电子数目比为______.
(4)下表是几种碳酸盐的热分解温度和阳离子半径
请解释碳酸钙热分解温度最低的原因:______.
正确答案
解:(1)A位于顶点、B位于体心,O位于面心,则晶胞中A的个数为8×=1,B的个数为1,O的个数为6×
=3,则化学式为ABO3,晶胞中与A最近的氧原子位于同一平面内的面心和定点,每个晶胞中有
个O与A距离最近,而A为8个晶胞共有,则与A原子配位的氧原子数目为8×
=12,
故答案为:ABO3;12;
(2)Cr元素为24号元素,原子核外有24个电子,所以核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1,每个电子的运动状态都不同,则有24种不同的电子,
故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1;24;
(3)N和O的价电子排布式分别为2s22p3、2s22p4,则未成对的电子数目比为3:2,
故答案为:3:2;
(4)从表格中得出:这些物质的阴离子是相同的,均为碳酸根,阳离子的半径越大,分解温度越高,由于钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易,氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低,
故答案为:碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子,使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果.钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易,氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低.
解析
解:(1)A位于顶点、B位于体心,O位于面心,则晶胞中A的个数为8×=1,B的个数为1,O的个数为6×
=3,则化学式为ABO3,晶胞中与A最近的氧原子位于同一平面内的面心和定点,每个晶胞中有
个O与A距离最近,而A为8个晶胞共有,则与A原子配位的氧原子数目为8×
=12,
故答案为:ABO3;12;
(2)Cr元素为24号元素,原子核外有24个电子,所以核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1,每个电子的运动状态都不同,则有24种不同的电子,
故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1;24;
(3)N和O的价电子排布式分别为2s22p3、2s22p4,则未成对的电子数目比为3:2,
故答案为:3:2;
(4)从表格中得出:这些物质的阴离子是相同的,均为碳酸根,阳离子的半径越大,分解温度越高,由于钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易,氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低,
故答案为:碳酸盐的热分解是由于晶体中的阳离子结合碳酸根中的氧离子,使碳酸根分解为二氧化碳分子的结果.钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易,氧化钙晶格能大,所以碳酸钙分解温度低.
用VSEPR模型和杂化轨道理论相关知识填表:
正确答案
解:NH3中,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(5-3×1)=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,中心原子以采取sp3杂化,分子形状为三角锥形;
BeCl2中,铍原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子形状为直线形;
SO3中,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数3,硫原子采用sp2杂化,分子形状为平面三角形;
NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
SO中,价层电子对数=σ 键个数+
(a-xb)=4+
(6+2-4×2)=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,所以原子杂化方式是sp3,分子形状为三角锥形;
故答案为:
解析
解:NH3中,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(5-3×1)=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,中心原子以采取sp3杂化,分子形状为三角锥形;
BeCl2中,铍原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子形状为直线形;
SO3中,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数3,硫原子采用sp2杂化,分子形状为平面三角形;
NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
SO中,价层电子对数=σ 键个数+
(a-xb)=4+
(6+2-4×2)=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,所以原子杂化方式是sp3,分子形状为三角锥形;
故答案为:
下列微粒:①CH4;②CH≡CH;③NH4+;④BF3;⑤H2O填写下列空白(填序号)
(1)呈正四面体的是______.
(2)中心原子轨道采取sP3杂化的是______,采取sP2杂化的是______,采取sP杂化的是______.
(3)所有原子共平面的是______,共线的是______.
(4)含有极性键的极性分子是______.
正确答案
解:(1)①CH4是正四面体结构;②CH≡CH是直线形分子;③NH4+是正四面体结构;④BF3是平面三角形分子;⑤H2O是V形分子;
故答案为:①③;
(2)①CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
②C2H2中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+0=2,所以采取sp杂化,
③NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
④BF3中B原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
⑤H2O中O原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化;
所以采取sp3杂化的化合物是①③⑤;为sp2杂化的是④;为sp杂化的是②;
故答案为:①③⑤;④;②;
(3)②C2H2是直线形分子,所有原子共平面也共线;
④BF3是平面三角形分子,所有原子共平面而不共线;
⑤H2O是V形分子,所有原子共平面而不共线;
故答案为:②④⑤;②;
(4)①CH4分子中含有碳氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
②C2H2分子中含有碳氢极性键,碳碳非极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
③NH4+不是分子;
④BF3分子中含有硼氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
⑤H2O分子中含有氢氧极性键,电荷的分布是不均匀的,不对称,为极性分子;
所以含有极性键的极性分子是⑤;
故答案为:⑤.
解析
解:(1)①CH4是正四面体结构;②CH≡CH是直线形分子;③NH4+是正四面体结构;④BF3是平面三角形分子;⑤H2O是V形分子;
故答案为:①③;
(2)①CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
②C2H2中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+0=2,所以采取sp杂化,
③NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
④BF3中B原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
⑤H2O中O原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化;
所以采取sp3杂化的化合物是①③⑤;为sp2杂化的是④;为sp杂化的是②;
故答案为:①③⑤;④;②;
(3)②C2H2是直线形分子,所有原子共平面也共线;
④BF3是平面三角形分子,所有原子共平面而不共线;
⑤H2O是V形分子,所有原子共平面而不共线;
故答案为:②④⑤;②;
(4)①CH4分子中含有碳氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
②C2H2分子中含有碳氢极性键,碳碳非极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
③NH4+不是分子;
④BF3分子中含有硼氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
⑤H2O分子中含有氢氧极性键,电荷的分布是不均匀的,不对称,为极性分子;
所以含有极性键的极性分子是⑤;
故答案为:⑤.
氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为( )
正确答案
解析
解:a位置上Cl原子成2个单键,含有2对孤对电子,杂化轨道数为4,杂化轨道类型为sp3,故选C.
A.《物质结构与性质》
锌是一种重要的金属,锌及其化合物有着广泛的应用.
(1)葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂.写出Zn2+基态电子排布式______;葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]分子中碳原子杂化方式______.
(2)Zn2+也能与NH3形成配离子[Zn(NH3)4]2+.配位体NH3分子空间构型为______;
在[Zn(NH3)4]2+中,Zn2+位于正四面体中心,N位于正四面体的顶点,试在图1中表示[Zn(NH3)4]2+中Zn2+与N之间的化学键______.
(3)如图2表示锌与某种元素X形成的化合物晶胞,其中Zn和X通过共价键结合,该化合物的化学式为______;该化合物的晶体熔点比干冰高得多,原因是______.
正确答案
解:(1)Zn元素是30号元素,Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,故Zn2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,葡萄糖分子中-CHO中的C原子成2个单键、1个C=O,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,其它C原子成4个单键,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,故答案为:1s22s22p63s23p63d10,sp2、sp3;
(2)NH3分子中N原子成3个N-H单键、含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,故NH3分子为三角锥型,
[Zn(NH3)4]2+中Zn2+有空轨道,N有孤对电子,Zn2+与N之间的化学键为配位键,
故答案为:三角锥型,;
(3)由晶胞结构可知,晶胞中Zn原子处于晶胞内部,晶胞中含有4个Zn原子,X原子处于顶点与面心,晶胞中X原子数目为8×+6×
=4,故该化合物化学式为ZnX,晶胞中Zn和X通过共价键结合,故该晶体通过共价键形成的空间网状结构,属于原子晶体,干冰属于分子晶体,故该化合物的熔点比干冰高,
故答案为:ZnX,该化合物是原子晶体,而干冰是分子晶体.
解析
解:(1)Zn元素是30号元素,Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,故Zn2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,葡萄糖分子中-CHO中的C原子成2个单键、1个C=O,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,其它C原子成4个单键,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,故答案为:1s22s22p63s23p63d10,sp2、sp3;
(2)NH3分子中N原子成3个N-H单键、含有1对孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,故NH3分子为三角锥型,
[Zn(NH3)4]2+中Zn2+有空轨道,N有孤对电子,Zn2+与N之间的化学键为配位键,
故答案为:三角锥型,;
(3)由晶胞结构可知,晶胞中Zn原子处于晶胞内部,晶胞中含有4个Zn原子,X原子处于顶点与面心,晶胞中X原子数目为8×+6×
=4,故该化合物化学式为ZnX,晶胞中Zn和X通过共价键结合,故该晶体通过共价键形成的空间网状结构,属于原子晶体,干冰属于分子晶体,故该化合物的熔点比干冰高,
故答案为:ZnX,该化合物是原子晶体,而干冰是分子晶体.
在HS-中S的杂化类型是______.
正确答案
sp3
解析
解:HS-中S的中心原子中含有3个孤电子对和1个σ键,杂化轨道数3+1=4,故硫原子采取sp3杂化;
故答案为:sp3.
AlCl3在图反应中作催化剂,分子③中碳原子的杂化类型为______
正确答案
sp2和sp3
解析
解:分子③中有的碳原子有些是形成4个σ键,无孤电子对,有些是形成3个σ键,无孤电子对,所以碳原子的杂化方式为sp2和sp3;
故答案为:sp2和sp3.
硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:则Xm-的化学式为______,硼原子轨道的杂化类型有______杂化,原子3的轨道杂化类型为______杂化,Na+与Xm-之间的作用力是______.
正确答案
解:观察模型,1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,则Xm-的化学式为:(H4B4O9)2-;
2号B形成3个键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(3-3×1)=3,则B原子为SP2杂化,B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键是配位键,配位键存在4号与5号之间,4号B形成4个键,价层电子对数=4,则B原子为SP3杂化;
3号氧原子形成2个单键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=2+
(6-2×1)=4,所以氧原子是sp3杂化;
钠离子与Xm-形成离子键,
故答案为:(H4B4O9)2-;sp2杂化、sp3;sp3;离子键.
解析
解:观察模型,1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,则Xm-的化学式为:(H4B4O9)2-;
2号B形成3个键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(3-3×1)=3,则B原子为SP2杂化,B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键是配位键,配位键存在4号与5号之间,4号B形成4个键,价层电子对数=4,则B原子为SP3杂化;
3号氧原子形成2个单键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=2+
(6-2×1)=4,所以氧原子是sp3杂化;
钠离子与Xm-形成离子键,
故答案为:(H4B4O9)2-;sp2杂化、sp3;sp3;离子键.
关于原子轨道的说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.凡是中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子,其几何构型不一定相同,如H2O和CH4都是sp3杂化,但水分子是V型,甲烷分子是正四面体型,故A正确;
B.能量不同的轨道杂化后变成能量相同的轨道,所以sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个s轨道和一个p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道,故B正确;
C.AB3型的共价化合物,其中心原子A不一定采用sp2杂化轨道成键,如NH3是采用sp3杂化,故C错误;
D.乙烯与氢气反应会变成乙烷,乙烯分子中碳原子含有3个σ键且不含孤电子对,所以采用sp2 杂化,乙烷分子中碳原子含有4个σ键且不含孤电子对,所以采用sp3杂化,则碳原子的杂化类型由sp2 变为sp3,故D正确;
故选C.
正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,有与石墨相似的层状结构.层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图).下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.正硼酸晶体中存在H3BO3分子,且该晶体中存在氢键,说明硼酸由分子构成,是分子晶体,原子晶体内只有共价键,故A错误.
B.分子的稳定性与分子内的B-O、H-O共价键有关,熔沸点与氢键有关,故B错误.
C.B只形成了3个单键,没有孤电子对,所以采取sp2杂化,故C错误.
D.1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子共用的,所以平均含3个氢键,则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键,故D正确;
故选D.
第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要.天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子.根据上述信息,完成下面两题:
(1)下列关于天然气水合物中两种分子描述正确的是______
A.两种都是极性分子
B.两种都是非极性分子
C.H2O是极性分子,CH4是非极性分子
D.其中氧原子和碳原子的杂化方式分别为sp2和sp3
E.其中氧原子和碳原子的杂化方式均为sp3
(2)晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为______.
正确答案
CE
CH4•8H2O或6CH4•48H2O
解析
解:水分子的空间构型为V型结构,正负电荷的中心不重合,属于极性分子;甲烷的空间构型为正四面体,C原子位于结构的中间,带负电,4个H原子位于四周,各带正电,但由于正四面体为空间对称结构,结构对称且正负电荷的中心重合,属于非极性分子;水分子中中心原子O的价层电子对数=2=4,故氧原子为sp3杂化,甲烷中中心原子C价层电子对数=4
=4,故碳原子为sp3杂化,故答案为:CE;
(2)晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,因此6个笼中有6个甲烷分子,水分子46+2=48,共48个H2O,则天然气水合物平均分子组成可表示为CH4•8H2O或6CH4•48H2O,故答案为:CH4•8H2O或6CH4•48H2O.
Ⅰ.(1)碳是形成化合物最多的元素,其单质与化合物广布于自然界.CS2是一种重要的有机溶剂,其结构与CO2相似,CS2分子中中心原子的杂化类型为______; 一个CS2分子中含有______ 个π键;
(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如下图,每种球均表示一个水分子,其中空心球位于立方体的顶点或面心,实心球位于立方体内)类似.每个晶胞平均占有______个水分子,每摩尔冰中含有______个氢键(用NA 表示阿伏加德罗常数),冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是______;
(3)SO2 中心原子的杂化类型为______;CO32-空间构型为______,键角为______;
Ⅱ.MgO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同,其晶格能分别为:MgO-3791kJ/mol、NaCl-786kJ/mol.导致两者晶格能差异的主要原因______.
正确答案
解:I、(1)CS2分子碳原子的价层电子对是2,所以碳原子采用SP杂化,二氧化碳和二硫化碳的结构相似,根据二氧化碳的结构式知,一个CS2分子中含有2个π键,
故答案为:sp;2;
(2)冰晶胞中水分子个数=4+8×,每1个水分子形成2个氢键,所以每摩尔冰中含有2NA个氢键,
金刚石中,C原子为sp3杂化,而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同,说明C原子与O原子都为sp3杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键,
故答案为:8;2NA;氢键具有方向性,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键;
(3)SO2 中心原子的价层电子数=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以采用sp2杂化,
CO32-中碳原子的价层电子数=3+(4+2-3×2)=3,且不含孤电子对,所以其空间构型是平面正三角形,键角是120°,故答案为:sp2;平面三角形;120°;
Ⅱ、晶格能的大小与离子半径成反比,和电荷成正比,MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl,所以二者晶格能有差异,
故答案为:MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl.
解析
解:I、(1)CS2分子碳原子的价层电子对是2,所以碳原子采用SP杂化,二氧化碳和二硫化碳的结构相似,根据二氧化碳的结构式知,一个CS2分子中含有2个π键,
故答案为:sp;2;
(2)冰晶胞中水分子个数=4+8×,每1个水分子形成2个氢键,所以每摩尔冰中含有2NA个氢键,
金刚石中,C原子为sp3杂化,而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同,说明C原子与O原子都为sp3杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键,
故答案为:8;2NA;氢键具有方向性,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键;
(3)SO2 中心原子的价层电子数=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以采用sp2杂化,
CO32-中碳原子的价层电子数=3+(4+2-3×2)=3,且不含孤电子对,所以其空间构型是平面正三角形,键角是120°,故答案为:sp2;平面三角形;120°;
Ⅱ、晶格能的大小与离子半径成反比,和电荷成正比,MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl,所以二者晶格能有差异,
故答案为:MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl.
n、l、m确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的( )
正确答案
解析
解:每个原子轨道要用主量子数、角量子数和磁量子数来描述,n表示主量子数决定电子层数(n取1、2、3、4、5、6、7);
l表示角量子数决定电子亚层(取n-1)如l=0,1,2,3分别是s,p,d,f;
m表示磁量子数决定决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向(s能级只有1个轨道,p能级有3个轨道,d能级有5个轨道,f能级有7个轨道).
A.当n确定,就能确定电子层数,当l确定就能确定电子亚层的数目,当m确定就能确定,决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向,n、l、m确定后,能确定原子轨道的数目,如n=2、l=1表示原子第二能层有s能级、p能级,故A正确;
B.s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道呈纺锤形,d亚层为花瓣形,如3d,表示第三能层含有3s、3p、3d三个能级,3d亚层为花瓣形,故B正确;
C.多电子原子中,电子填充原子轨道时,各原子轨道的能量高低比较方法:相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf;形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s…;同一能级上的原子轨道具有相同的能量:npx=npy=npz,所以当n、l、m确定后,即可确定原子轨道的能量,故C正确;
D.当n确定,就能确定电子层数,当l确定就能确定电子亚层的数目,当m确定就能确定,决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向,但不能确定每一轨道是否已填满,所以无法确定所填充的电子数目,故D错误;
故选D.
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