题目内容

【化学选修3：物质结构与性质】(15分)

Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增。已知：

①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；

②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；

③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；

④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂；

⑤Z有“生物金属”之称，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。

请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）

（1）化合物M的空间构型为               ，其中心原子采取         杂化；化合物N在固态时的晶体类型为               。

（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为           ；

（3）由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为          （写分子式）

（4）由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X2、RY2等物质。该反应的离子方程式为                。

（5）Z原子基态时的外围电子排布式为                 ；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为               

 

 

【答案】

（1）平面三角形     sp2   分子晶体

（2）① C<O<N   

（3）N2O

（4） 2CNO+2H+3ClO= N2↑+2CO2↑+3C1+H2O

（5）3d24s2（2分）          6

【解析】

 

练习册系列答案
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【化学--选修3：物质结构与性质】
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．请回答下列问题：
（1）白磷单质的中P原子采用的轨道杂化方式是
sp3
sp3
；
（2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为
N＞P＞As
N＞P＞As
；
（3）As原子序数为
33
33
，其核外M层和N层电子的排布式为
3s23p63d104s24p3
3s23p63d104s24p3
；
（4）NH3的沸点比PH3
高
高
（填“高”或“低”），原因是
NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
．
PO43-离子的立体构型为
正四面体
正四面体
；
（5）H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13．硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10-4，请根据结构与性质的关系解释：
①H3PO4的K1远大于K2的原因
第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离
第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离
；
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因
硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子
硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子
；
（6）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为
2
2
a
2
2
a
cm（用含有a的代数式表示）．
在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”（如图），可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为
1.83×10-3
1.83×10-3
g （氧离子的半径为1.40×10-10m）
【化学--选修3：物质结构与性质】
已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48．X的一种1：2型氢化物分子中既有σ键又有π键，所有原子共平面．Z是金属元素，Z的单质和化合物有广泛的用途．已知Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子．工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制化合物M（M可看做一种含氧酸盐）．经X射线分析，M晶体的最小重复单元为正方体（如图），顶点位置为Z4+所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2-所占．
（1）Y2+的结构示意图
；Z的价层电子排布式为
3d24s2
3d24s2
．
（2）X在该氢化物中以
sp2
sp2
方式杂化；X和Y形成的化合物YX2的电子式为
．
（3）①制备M的化学反应方程式是
TiO2+BaCO3
 高温 
.
 
BaTiO3+CO2↑
TiO2+BaCO3
 高温 
.
 
BaTiO3+CO2↑
；
②在M晶体中，若将Z4+置于立方体的体心，Ba2+置于立方体的顶点，则O2-处于立方体的
面心
面心
；
③已知O2-半径为1.4×10-10 m，Z4+的半径为6.15×10-11m，阿佛加德罗常数为NA，则M的密度为
233g/mol
(4.03×10-8 cm)3NA
233g/mol
(4.03×10-8 cm)3NA
g?cm-3．（不必化简）
【化学--选修3：物质结构与性质】
已知：①A的简单阴离子核外有2个电子，B元素原子最外层电子数是内层电子数的3倍，E原子基态3p原子轨道上有2个未成对电子，其单质晶体类型属于分子晶体，F元素原子序数为26．
②X、Y和Z为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表：
电离能/kJ?mol-1 I1 I2 I3 I4
X 496 4562 6912 9543
Y 738 1451 7733 10540
Z 578 1817 2745 11578
回答下列问题：
（1）B元素原子核外已成对电子数是未成对电子数的
 
倍．
（2）X、Y、Z的电负性从大到小的顺序为
 
（用元素符号表示）．
（3）分子式为A2B、A2E的两种物质中
 
更稳定（用化学式表示），原因是
 
．
（4）X的氯化物的熔点比Y的氯化物的熔点
 
，原因是
 
．
（5）F的氯化物FCl3与KSCN溶液反应显红色，该反应的离子方程式为
 
．等电子体指的是原子总数相同．价电子总数相同的分子．离子或基团，据此定义写出离子SCN-的一种等电子体
 
．精英家教网
（6）F的一种常见配合物F（CO）3常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断F（CO）3的晶体类型为
 
．F元素的单质晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示．在面心立方晶胞中F原子的配位数为
 
，体心立方晶胞的密度可表示为
 
．（F的原子半径为r）
【化学--选修3：物质结构与性质】
现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大．请根据下列相关信息，回答问题．
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子的第一至第四电离能分别是：
I1=738kJ/mol  I2=1451kJ/mol  I3=7733kJ/mol  I4=10540kJ/mol
D原子核外所有p轨道全满或半满
E元素的主族序数与周期数的差为4
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第七列
（1）G位于
 
族
 
区，价电子排布式为
 
．
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有
 
个方向，原子轨道呈
 

形．
（3）画出C原子的电子排布图
 
．
（4）已知BA5为离子化合物，写出其电子式
 
．
（5）DE3中心原子的杂化方式为
 
，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为
 
．
（6）用电子式表示F元素与E元素形成化合物的形成过程
 
．
【化学选修3：物质结构与性质】
A-I为原子序数递增的前4周期的元素，已知A原子的最外层电子是次外层电子数的2倍，D为周期表中电负性最大的元素，F与C位于同一主族，E与G在周期表的位置是上下相连，两元素所在主族中所有元素都是金属，H为应用最广泛的金属；I处于周期表中的第二副族．请回答下列问题：（以下问题中的所有原子都必须在上述元素中寻找）
（1）B单质分子中σ与π键数目比为
 
；B、C、D第一电离能由小到大的顺序为
 
；（填写元素符号）
（2）H元素原子的价层电子排布式为
 
，H3+离子可以与上述元素中的三种形成的某阴离子生成血红色络合物；该阴离子又与A-I元素中的某些原子形成的分子互为等电子体，这种分子的化学式为
 
（写一种即可），该阴离子空间构型为
 
；精英家教网
（3）D与G可以形成如图的晶胞，则黑点表示的是
 
元素（填写元素符号），该元素原子在该晶胞中的配位数为
 
；
（4）若将上述晶胞圆圈对应的原子所在上下两层平面原子，按两条相互垂直的对角线上各去掉该原子2个（共去掉4个），并将小点和圆圈对应的元素更改为另外两种元素，则这个晶胞化学式为
 
，若再将留下的所有原子换成另外一种新元素的原子，则成为另外一种晶胞，该晶胞中成键原子键角为
 
；
（5）已知，F单质晶体的原子堆积为ABAB型，那么，该晶体的空间利用率为
 
如果F单质的摩尔质量为M，晶胞棱长为a，晶胞高度为c则，该晶体密度表达式为
 
．（阿伏加德罗常数用NA表示，不化简）如果F的原子半径为R，用R表示的晶胞高度为
 
．

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