- 物质性质的研究
- 共799题
X、Y、Z、Q、W为按原子序数由小到大排列的五种短周期元素，已知：
①x元素与Q处于同一主族，其原子价电子排布式都为ns2np2，且x原子半径小于Q的原子半径；
②Y元素是地壳中含量最多的元素；w元素的电负性略小于Y元素；在w原子的电子排布中，P轨道上只有1个未成对电子；
③Z元素的电离能数据见下表(kJ·mol-1)
（1）XY2分子空间构型为____________________________。QX的晶体结构与金刚石的相似，其中X原子的杂化方式为_______________，微粒间存在的作用力是____________。
（2）晶体ZW的熔点比晶体XW4明显高的原因是______________。
（3）氧化物MO的电子总数与QX的相等，则M为_____(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与ZW晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是___________________________________。
正确答案
（8分）（1）直线型（1分）；sp3（1分）；共价键（1分）
（2）氯化钠为离子晶体而四氯化碳为分子晶体（2分）
（3）Mg（1）；Mg2＋半径比Ca2＋小，氧化镁晶格能大（2分）
试题分析：X、Y、Z、Q、W为按原子序数由小到大排列的五种短周期元素，X元素与Q处于同一主族，其原子价电子排布式都为ns2np2，且x原子半径小于Q的原子半径，则X和Q属于第IVA族元素，所以X是C元素，Q是Si元素；Y元素是地壳中含量最多的元素，所以Y是O元素；W元素的电负性略小于Y元素，在W原子的电子排布中，p轨道上只有1个未成对电子，所以W是Cl元素。根据Z的电离能知，Z的第二电离能远大于第一电离能，所以Z是第IA族元素，且Z的原子序数大于Y，因此Z是Na元素。
（1）根据价层电子对互斥理论可知，CO2分子中中心碳原子含有的孤对电子对数＝（4－2×2）÷2＝0。由于分子中碳原子的价层电子数是2，所以二氧化碳的分子空间构型为直线型，SiC的晶体结构与金刚石的相似，每个碳原子含有4个C－Si键，所以C原子的杂化方式为SP3，碳原子和硅原子之间以共价键相结合。
（2）一般来说，离子晶体熔点高于分子晶体，氯化钠是离子晶体，四氯化碳是分子晶体，所以晶体NaCl的熔点比晶体CCl4明显高。
（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等，均为为20，则M是Mg元素，MgO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，相同类型的离子晶体中，晶格能与离子半径成反比，晶格能越大其熔点越高，镁离子半径小于钙离子半径，所以氧化镁的晶格能大，则MgO的熔点比CaO的高。
铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
（1）写出铜原子价电子层的电子排布式____________；与铜同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有_______________（填元素符号）。
（2）波尔多液是一种保护性杀菌剂。胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料，其结构示意图可简单表示如右图：
①胆矾的化学式用配合物的形式表示为_______。
②胆矾中含有的作用力除极性共价键、配位键外还有__________。
③胆矾晶体中杂化轨道类型是sp3的原子是_____________。
（3）赤铜矿的晶胞结构如图所示，铜原子的配位数为_________。
正确答案
（1）1s2p62s22p63s23p63d104s1 Cr
（2）①[Cu(H2O)4]SO4 ②离子键 氢键 ③S、O
（3）2
试题分析：铜为29号元素，价电子层的电子排布式为1s2p62s22p63s23p63d104s1，最外层电子数相同的还有Cr；（2）在晶体结构中一个铜离子与4个水分子形成配位键，所以化学式为[Cu(H2O)4]SO4，胆矾中含有的作用力有极性共价键、配位键、离子键、氢键等；有结构示意图可知S形成4个键，O形成3个键，还有一个孤电子对，S、O均为sp3杂化；
（3）晶体中 Cu 4
O 8×1/8+1=2
化学式为Cu2O
有图可知O配位数是4，则铜原子配位数是2.
已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H2N-CH2-COONa）即可得到配合物A。其结构如右图：
（1）Cu元素基态原子的外围电子排布式为 。
（2）元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为 。
（3）A中碳原子的轨道杂化类型为 。
（4）1mol氨基乙酸钠（H2N-CH2-COONa）含有σ键的数目为 。
（5）氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体： （写化学式）。
（6）已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图，则该化合物的化学式是 。
正确答案
（1）3d104s1
（2）N>O>C
（3）sp2、sp3
（4）8mol
（5）N2O（或SCN—、N3—等）
（6）Cu2O
试题分析：（1）注意书写的是外围电子，不是原子的电子排布式；（2）原子最外层电子为全满、半满为相对稳定结构，能量较低，失去电子较难，氮原子最外层电子为半满结构，第一电离能高于相邻的原子，故为N>O>C；（3）该结构中含有两种碳原子，一种是全形成单键为sp3，一种是含有碳氧双键为sp2；（4）氨基乙酸钠结构中含有N-H 2个，C-H 2个，碳氧单键和双键个一个，N-C、C-C各一个共8个σ键；（5）等电子体为价电子数和原子个数相同，故采用上下互换，左右调等方法书写为N2O、SCN—、N3—等；（6）根据均摊法计算白球数为8×1/8＋1=2 黑球为4个，取最简个数比得化学式为Cu2O。
[物质结构与性质]碳是形成化合物种类最多的元素。
(1)CH2=CH—C≡N是制备腈纶的原料，其分子中σ键和π键的个数之比为________(填最简整数比)，写出该分子中所有碳原子的杂化方式：________________。
(2)乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)的分子式均为C2H6O，但CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点，其原因是_______________________________。
(3)某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为________________。
(4)碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。如图所示为碳化硅的晶胞(其中
正确答案
(1)2∶1 sp2、sp (2)乙醇分子之间形成氢键
(3)3d84s2 (4)4
(1)凡单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故CH2=CH—C≡N中含有6个σ键，3个π键，故σ键和π键的个数之比为2∶1。分子中所有碳原子的价电子均参与形成了共价键，第一个和第二个碳原子有3个σ键，采取sp2杂化，而第三个碳原子只有2个σ键，采取sp杂化。
(2)乙醇分子之间可形成氢键，故其沸点较高。
(3)基态碳原子的未成对电子数为2个，故第四周期第Ⅷ族元素的基态原子有2个未成对电子，其基态价层电子排布式为3d84s2。
(4)由题意碳化硅的结构与金刚石类似，则每个碳原子周围与其距离最近的硅原子应为4个。每个晶胞含有碳原子和硅原子各4个，故每个晶胞的质量为
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 。
②BH—4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）。
a.NH3分子中N原子采用sp3杂化
b.相同压强时，NH3沸点比PH3高
c.[Cu(NH3)4]2+离子中，N原子是配位原子
d.CN—的电子式为：
（3）2008年，Yoon等人发现Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。
①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是 分子（选填：“极性”、“非极性”）；
②1mol 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ag·cm-3，则晶胞的体积为 cm3[用a、NA表示阿伏加德罗常数]。
正确答案
（1）①1s22s22p63s23p63d2（或[Ar]3d2） ②正四面体
（2）abcd
(3) ①非极性 ②90NA或5.418×1024
（4）52/aNA
试题分析：（1）BH4-中心原子杂化方式为sp3，故空间构型为正四面体；（2）a、NH3分子中N原子价电子对数为（5+3）/2=4，故采用sp3杂化，正确；b、NH3分子间存在氢键，故熔沸点较高，正确；c、[Cu(NH3)4]2+离子中，Cu是中心原子，N原子是配位原子，正确；d、CN—与氮气为等电子体，电子式同氮气的电子式，正确。（3）相似相溶是分子晶体的性质，苯和二硫化碳是非极性分子，故其为分子晶体；采用均摊法计算σ键数目：1个碳原子形成3个σ键，每个σ键2个碳原子公用，故有60×3×1/2=90；（4）计算出晶胞的质量，再根据密度即可求出晶胞的体积。晶胞中含有MgH2微粒数为2个：Mg 8×1/8+1=2 H 4×1/2+2=4，列式为2/NA=va/26 v=52/aNAcm3
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