题目内容

下面是C60、金刚石和二氧化碳的分子模型。

请回答下列问题：
（1）硅与碳同主族，写出硅原子基态时的核外电子排布式：_________________
（2）从晶体类型来看，C60属于_________晶体。
（3）二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是__________________________；晶体硅中硅原子与共价键的个数比为            
（4）图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个。实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为                。
（5）有机化合物中碳原子的成键方式有多种，这也是有机化合物种类繁多的原因之一。丙烷分子中2号碳原子的杂化方式是_______，丙烯分子中2号碳原子的杂化方式是_______，丙烯分子中最多有      个原子共平面。
（1）1s22s22p63s23p2 （2）分子 （3）6  ；1:2 （4）4  ；1:1（5）sp3   ；sp2   ；7

试题分析：（1）硅的原子数序为14，基态时的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2；（2）由题给结构模型知，C60有固定的组成，不属于空间网状结构，为分子晶体；（3）由题给结构模型知，金刚石中的最小环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6，二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子形成共价键，每一个共价键中Si的贡献为一半，则平均1个Si原子形成2个共价键，所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为1：2；（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×1/8+6×1/2=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1：1；（5）根据丙烷和丙烯的结构分析，丙烷分子中2号碳原子形成4个σ键，所以杂化方式是sp3，丙烯分子中2号碳原子碳原子形成3个σ键，所以杂化方式是sp2，丙烯中含有乙烯的结构特点，和双键共平面的原子共有6个原子，甲基中含C-H键，原子围绕着σ键旋转，则最多有1个原子和其它6个原子共平面，即丙烯分子中最多有7个原子共平面。
练习册系列答案
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金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
(1)基态Ni原子的价电子(外围电子)排布式为       ;
(2)金属镍能与CO形成配合物Ni(CO)4,写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式       、       ;
(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可与H2发生加成反应。
如①CH2=CH2、②HC≡CH、③、④HCHO,其中碳原子采取sp2杂化的分子有       (填物质序号),HCHO分子的立体结构为       形;
(4)Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO       FeO(填“＜”或“＞”);
(5)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为       ;
(1)锌是一种重要的金属,锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌元素在周期表中的位置:　　　　周期,　　　　族,　　　　区。 
②NH3分子中氮原子的杂化轨道类型为　　　　,基态氮原子的核外电子排布式是　。 

③如图表示锌与某非金属元素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　。 
(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C60中C—C键长为140~145 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确　　　　,并阐述理由　。 

②科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如右图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为　　　　。 
③继C60后,科学家又合成了Si60、N60。C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是　　　　。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为　　　　。 
I．氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2+中，电子占据的最高能层符号为       ，该能层具有的原子轨道数为     ；
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用实现储氢和输氢。下列说法正确的是        ；
a．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
b．NH+4与PH+4、CH4、BH-4、ClO—4互为等电子体
c．相同压强时，NH3的沸点比PH3的沸点高
d．[Cu（NH3）4]2+离子中，N原子是配位原子
（3）已知NF3与NH3的空间构型相同，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是        ；
II．氯化钠是生活中的常用调味品，也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物，其晶胞结构如图所示。

（1）设氯化钠晶体中Na+与跟它最近邻的Cl—之间的距离为r，则该Na+与跟它次近邻的C1—个数为      ，该Na+与跟它次近邻的Cl—之间的距离为     ；
（2）已知在氯化钠晶体中Na+的半径为以a pm，Cl—的半径为b pm，它们在晶
体中是紧密接触的，则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为     ；（用含a、b的式子袁示）
（3）纳米材料的表面原子占总原子数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞的10倍，则该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为                。
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________。
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)。
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[:C┇┇N:]－
（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)]。
Ⅰ（1分）下列说法中正确的是       。
A．丙烯分子中有8个σ键，1个π键
B．在SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键
C．NF3的沸点比NH3的沸点低得多，是因为NH3分子间有氢键，NF3只有范德华力
D．NCl3和BC13分子中，中心原子都采用sp3杂化
II（14分）人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛（Ti），它被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题：
（1）Ti元素在元素周期表中的位置是第________周期第________族；其基态原子的电子排布式为________。
（2）在Ti的化合物中，可以呈现＋2、＋3、＋4三种化合价，其中以＋4价的Ti最为稳定。偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如右图所示，它的化学式是           ，其中Ba2＋的氧配位数为            ，
（3）常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点-23．2℃，沸点136．2℃，所以TiCl4固体是       晶体。
（4）已知Ti3＋可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如下图1所示，我们通常可以用下图2所示的方法来表示其空间构型（其中A表示配体，M表示中心原子）。配位化合物[Co（NH3）4Cl2]的空间构型也为八面体型，请在下图方框中将它的所有同分异构体画出。
     
四种短周期元素A、B、C、D的性质或结构信息如下。

信息① 原子半径大小：A>B>C>D
信息② 四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质：
甲：是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。
乙：无色，无味而易燃，是21世纪的主要能源。
丙：有强氧化性，可以用于消毒杀菌。请根据上述信息回答下列问题。
（1）丙           （写化学式）写出其分子的的电子式         。
（2）写出A原子最外层电子排布式                。将该元素的单质溶于水，形成的平衡体系中所有离子的浓度按由大到小排序：                                
（3）B形成的单质晶体可能为         。
A．离子晶体      B．分子晶体       C．原子晶体      D．金属晶体
（4）C的同主族元素的单质及其化合物的性质存在着相似性和递变性。下列有关说法正确的是____       
A．其气态氢化物的稳定性按H2O、H2S、H2Se、H2Te的顺序依次减弱
B．其氢化物中的键长按O—H、S—H、Se—H、Te—H的顺序依次减小
C．其氢化物的沸点按H2O、H2S、H2Se、H2Te的顺序依次增强
D．其阴离子的还原性按O2–、S2–、Se2–、Te2–的顺序依次增强
（5）与氩原子质子数和电子数均相同的微粒有HCl、H2S、PH3、SiH4，以及还有_______ 、___________等（例举两种即可）
原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子，E元素原子序数为29。请用元素符号或化学式回答下列问题：
（1）X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为           ；
（2）已知YZ2+与XQ2互为等电子体，则1 mol YZ2+中含有π键数目为_______；
（3）Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物高的多，其原因是              ；
（4）X、Z与氢元素可形成化合物H2X2Z4，常用作工业除锈剂。H2X2Z4分子中X的杂化方式为      ；
（5）E原子的核外电子排布式为          ；E有可变价态，它的某价态的离子与Z的阴离子形成晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为          。
碳、氮、氧是地球上丰富的元素。
（1）C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为（用元素符号表示）_________。
（2）前四周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有_________种。
（3）试判断NH3溶于水后，形成NH3·H2O的合理结构：_______（填字母代号），推理依据是____ ___________。

（4）H2O分子与H+结合的过程中未发生改变的是_________（填序号）。
a．微粒的空间构型   b．O原子的杂化方式      c．H—O—H的键角
（5）C60晶体（其结构模型如图）中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有__________个。

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