- 物质性质的研究
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氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。
（1）Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①Ti2＋基态的电子排布式可表示为________。
②BH4-的空间构型是________(用文字描述)。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2＋3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是________(多项选择)。
（3）2008年，Yoon等人发现Ca与C60(分子结构如图)生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。
①C60晶体易溶于苯、CS2，C60是________分子(填“极性”或“非极性”)。
②1 mol C60分子中，含有σ键数目为________。
（4）MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积为________cm3[a、NA表示(NA表示阿伏加德罗常数的值)]。
正确答案
（1）①1s22s22p63s23p63d2或[Ar]3d2(2分)
②正四面体(2分)
（2）ABCD（2分，少选不给分)
（3）①非极性(2分) ②90×6.02×1023(或90 mol)(2分)
（4）
试题分析：：（1）①钛是22号元素，Ti2+核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d2，故答案为：1s22s22p63s23p63d2；②BH4-中B原子价层电子对=4+1/2(3+1−4×1)＝4，且没有孤电子对，所以是正四面体结构，故答案为：正四面体；（2）a．NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采用sp3杂化，故正确；b．相同压强时，氨气中含有氢键，PH3中不含氢键，所以NH3沸点比PH3高，故正确；c．[Cu（NH3）4]2+离子中，N原子提供孤电子对，所以N原子是配位原子，故正确；d．CN-的电子式为
已知：A、B、C、D四种短周期元素，其化合价最高正价数依次为1、4、5、7，已知B原子的核外次外层电子数为2。A、C原子的核外次外层电子数为8。D元素的最高价氧化物对应的水化物是已知含氧酸中酸性最强的酸。试回答下列有关的问题：
（1）写出C元素原子的价电子轨道表达式 ；D元素的价电子排布式 。
（2）已知B元素与氢元素形成的气态化合物在标准状况下的密度为1.161g·L-1，则在该化合物的分子中B原子的杂化方式为 。
（3）已知C、D两种元素形成的化合物通常有CD3、CD5两种。这两种化合物中一种为非极性分子，一种为极性分子，则属于极性分子的化合物的化学式是 。
（4）由B元素形成具有正四面体结构的晶体和由C元素形成具有正四面体结构的晶体相比，熔点较高的晶体是 （填写晶体的名称）。
（5）由A、D两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有或近似具有球型对称结构，它们都可以看作刚性圆球，并彼此“相切”。如下图所示为A、D形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：
a＝5.6×10-8cm，则该晶体的密度为 g·cm-3（精确到小数点后1位）。
正确答案
（12分，每空2分） （1）
（2）sp （3）PCl3 （4）金刚石 （5）2.2
试题分析：已知B的原子核外次外层电子数为2，最高正价为4，则B为碳元素；A、C原子的核外次外层电子数为8，最高正价分别为1、5，则A为钠元素，C为磷元素；D元素的最高价氧化物对应的水化物是已知含氧酸中最强的酸，该酸为高氯酸，且Cl的最高价为+7，所以D为氯元素。
（1）C为磷元素，最外层有5个电子，3s能级有2个电子，3p能级有3个电子，P原子的价电子轨道表示式为
（2）B为碳元素，已知B与氢元素形成的化合物在标准状况下的密度为1.161g/L，该化合物的摩尔质量为1.161g/L×22.4L/mol＝26g/mol，故该氢化物为C2H2。乙炔是直线型结构，C原子杂化轨道数为1+1＝2，C原子的杂化方式为sp杂化。
（3）C为磷元素、D为氯元素，CD3、CD5分别为PCl3、PCl5。PCl5中心原子P原子最外层电子全部成键为非极性分子，PCl3中心原子P原子最外层电子未全部成键为极性分子，P原子呈3个σ键、含有1对孤对电子对，采取sp3杂化，空间结构为三角锥型。
（4）由B元素形成具有正四面体结构的晶体是金刚石，由C元素形成具有正四面体结构的晶体是白磷。金刚石是原子晶体，白磷是分子晶体，所以熔点较高的晶体是金刚石。
（5）在氯化钠晶胞中还有钠离子和氯离子的个数分别是
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。该题以“周期表中元素的推断”为载体，比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力。考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。
2012年12月，我国成功实现歼—15飞机在“辽宁号”航母上的起降实验，建造航母平台和舰载飞机离不开如钛、物质A等材料。请回答下列问题：
(1)写出钛基态原子的核外电子排布式：___________________________。
(2)已知元素A处于第3周期，其原子的第一至第四电离能数据如表所示：
①A的元素符号为________。
②与元素A同周期的电负性最大的元素为________(填元素符号)，该元素能与同周期的另一种非金属元素形成5原子分子，该分子的中心原子采用的杂化方式是________，该分子的空间构型为________。
(3)钛镁合金是制造高性能飞机的重要材料。已知钛、镁金属均采用六方最密堆积(
A．用钛镁合金来制造高性能飞机，主要由于其价格昂贵，制造出的飞机能卖个好价钱
B．在高温下切割金属钛不会产生任何安全事故
C．钛、镁金属晶体中，其配位数均为12
D．金属钛的熔点很高(1 668 ℃)，与金属键关系不大
(4)钙钛型复合氧化物(如图所示)可用于制造航空母舰中的热敏传感器，该晶体以A原子为晶胞的顶点，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B是V、Cr、Mn或Fe时，这种化合物具有很好的电化学性能。用A、B、O表示钙钛型复合氧化物晶体的化学式为________。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
(2)①Mg ②Cl sp3杂化 正四面体
(3)C (4)ABO3
(1)钛的原子序数为22，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(2)①由元素A的电离能数据可知，第一和第二电离能相对较小，第三和第四电离能相对较大，故元素A应为第3周期ⅡA族的Mg。②与Mg同周期的电负性最大的元素为Cl，与Cl同周期的非金属元素还有Si、P、S，但能与Cl形成5原子分子的元素为Si，SiCl4中Si原子采用sp3杂化，该分子的空间构型为正四面体。(3)选项A，用钛镁合金来制造高性能飞机与材料的结构和性质有关，并不在于其价格昂贵。选项B，由金属钛在元素周期表中的位置可知，钛是一种较活泼的金属，高温下能与空气中的O2等反应，从而出现严重的安全事故。选项C，钛、镁金属晶体中，原子周围最近且等距离的钛、镁原子数均为12，所以其配位数均为12。选项D，金属的熔点高低是由金属键的强弱决定的。(4)根据“均摊法”，一个晶胞中含有A原子的数目为8×1/8＝1，含有B原子的数目为1，含有O原子的数目为6×1/2＝3，故该晶体的化学式为ABO3。
I.S4N4的结构如图:
（1）S4N4的晶体类型是___。
（2）用干燥的氨作用于S2Cl2的CCl4,溶液中可制S4N4，化学反应方程为:6S2Cl2＋16NH3＝S4N4＋S8＋12NH4Cl
①上述反应过程中，没有破坏或形成的微粒间作用力是___；
a离子键；b极性键；c非极性键；d金属键；e配位键；f范德华力
②S2Cl2中，S原子轨道的杂化类型是___。
II.二甘氨酸合铜(II)是最早被发现的电中性内配盐，它的结构如图：
（3）基态Cu2+的外围电子排布式为_ _。
（4）二甘氨酸合铜( II)中，第一电离能最大的元素与电负性最小的非金属元素可形成多种微粒，其中一种是5核10电子的微粒，该微粒的空间构型是 _。
（5）lmol二甘氨酸合铜(II)含有的二键数目是 _ 。
（6）二甘氨酸合铜(II)结构中，与铜形成的化学键中一定属于配位键的是 ____ (填写编号)。
正确答案
（1）分子晶体（1分）
（2）① d （2分）②sp3 （2分）
（3）3d9 （2分）
（4）正四面体形（2分）
（5）2NA或1.204×1024 （2分）
（6）1和4 （2分）
试题分析：（1）)S和N均是活泼的非金属，则S4N4的结构式可知，结构中存在分子，因此形成的晶体类型是分子晶体。
（2）①在反应6S2Cl2＋16NH3＝S4N4＋S8＋12NH4Cl过程中，反应物中的化学键有极性键和非极性键，且二者形成的晶体都是分子晶体，且氨气中存在氢键。而反应后又有共价键和离子键形成，氯化铵是离子化合物，存在配位键，所以没有破坏或形成的微粒间作用力是金属键，答案选d。
②S2Cl2结构式为Cl－S－S－Cl，其中每个S原子形成2个共价键，同时还含有2对孤对电子，即S原子价层电子对数是4，所以S原子轨道的杂化类型是sp3杂化。
（3）铜元素的原子序数是29，则根据核外电子排布规律可知铜元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则基态Cu2+的外围电子排布式为3d9。
（4）由于氮元素的2p广东电子处于半充满状态，稳定性强，因此氮元素的第一电离能大于氧元素的第一电离能，所以二甘氨酸合铜( II)中，第一电离能最大的元素是氮元素，电负性最小的非金属元素是氢元素。二者形成多种微粒，其中一种是5核10电子的微粒，该微粒是NH4＋，微粒中氮元素价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体形。
（5）根据结构式可知，分子中存在2个碳氧双键，所以lmol二甘氨酸合铜(II)含有的二键数目是2NA或1.204×1024。
（6）由于氢氧化铜能溶解在氨水中形成配位键，这说明铜更容易与氮元素形成配位键，所以二甘氨酸合铜(II)结构中，与铜形成的化学键中一定属于配位键的是1和4。
元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷（As）、锑（Sb）等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：
（1）N4分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N4是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp3，该分子的空间构型为________，N—N键的键角为________。
（2）基态砷原子的最外层电子排布式为________。
（3）电负性是用来表示两个不同原子形成化学键时吸引键合电子能力的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子对的能力。由此判断N、P、As、Sb的电负性从大到小的顺序是______________。
（4）联氨（N2H4）可以表示为H2N—NH2，其中氮原子采用的轨道杂化方式为________，联氨的碱性比氨的碱性________（填“强”或“弱”），其原因是________________________________________________________________。
写出N2H4与N2O4反应的化学方程式：____________________。
（5）元素X与N同周期，且X的原子半径是该周期主族元素原子半径中最小的，X与Ca形成的化合物CaX2的晶胞结构如图所示：
CaX2的晶体类型是________，一个晶胞中含有Ca的离子数为________，含有X的离子数为________。
正确答案
（1）正四面体 60° （2）4s24p3
（3）N＞P＞As＞Sb
（4）sp3 弱 N2H4中的N原子上电子云密度小于NH3，更难结合H＋ 2N2H4＋N2O4=3N2＋4H2O
（5）离子晶体 4 8
（1）N4中氮原子的轨道杂化方式为sp3，其空间构型可参照P4（白磷），应为正四面体结构，N—N键的键角为60°；（2）砷位于第四周期ⅤA族，其最外层电子排布式为4s24p3；（3）同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小；（4）联氨（HN2—NH2）中氮原子与其他原子结合形成三个σ键，还有一对孤电子对，其轨道杂化方式为sp3；与NH3相比，N2H4碱性弱，因为N2H4相当于NH3的一个H原子换成了—NH2，N原子的吸电子能力远强于H原子，因此N2H4中的N原子上电子云密度小于NH3，更难结合H＋；（5）N元素位于第二周期，该周期中原子半径最小的主族元素为F，CaF2为离子晶体，该晶胞中Ca2＋的个数为8×
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