题目内容

[化学选修-物质结构与性质]
已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大．其中A、C原子的L层有2个未成对电子．D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．F3+离子M层3d轨道电子为半满状态．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为
C＜O＜N
C＜O＜N
．
（2）A最简单的氢化物的分子空间构型是
正四面体
正四面体
，其中心原子采取
sp3
sp3
杂化，属于
非极性分子
非极性分子
（填“极性分子”和“非极性分子”）．
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：
元    素 M F
电离能
（kJ?mol-1）		 I1 717 759
I2 1509 1561
I3 3248 2957
比较两元素的I2、I3可知，气态M2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难．对此，你的解释是
Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定
Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定
；
（4）晶体熔点：DC
＞
＞
EC（填“＜、=、＞”），原因是
MgO与CaO都为离子晶体，Mg2+半径小于Ca2+，则MgO的晶格能大于CaO，所以熔点高
MgO与CaO都为离子晶体，Mg2+半径小于Ca2+，则MgO的晶格能大于CaO，所以熔点高
．
（5）H2S和C元素的氢化物（分子式为H2C2）的主要物理性质比较如下：
熔点/K 沸点/K 标准状况时在水中的溶解度
H2S 187 202 2.6
H2C2 272 423 以任意比互溶
H2S和H2C2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因
H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键
H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键
？
分析：A、C原子的L层有2个未成对电子，应位于周期表第二周期，则L层电子排布分别为2s22p2或2s22p4，则A为C，C为O，结合原子序数可知B为N元素，D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，则D为Mg，E应为Ca，F3+离子M层3d轨道电子为半满状态，则F为Fe，原子序数为26，结合元素周期律的递变规律以及元素对应单质、化合物的性质解答该题．
解答：解：A、C原子的L层有2个未成对电子，应位于周期表第二周期，则L层电子排布分别为2s22p2或2s22p4，则A为C，C为O，结合原子序数可知B为N元素，D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，则D为Mg，E应为Ca，F3+离子M层3d轨道电子为半满状态，则F为Fe，则
（1）A、B、C分别为C、N、O元素，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，由于N的2p轨道为半充满状态，性质比较稳定，第一电离能大于O，则有C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（2）A最简单的氢化物为CH4，为正四面体结构，C与H形成4个δ键，分子中正负电荷重心重叠，为非极性分子，
故答案为：正四面体；sp3；非极性分子；
（3）质子数为25的元素为Mn，由于Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定，难以失去电子，
故答案为：Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定；
（4）结构相似的离子晶体中，离子半径越小，晶体的晶格能越大，晶体的熔点越高，因Mg2+半径小于Ca2+，则MgO的晶格能大于CaO，所以熔点高，
故答案为：＞；MgO与CaO都为离子晶体，Mg2+半径小于Ca2+，则MgO的晶格能大于CaO，所以熔点高；
（5）C为O．非金属性较强，对应的氢化物能形成氢键，且与水分子之间也可以形成氢键，所以H2O2的沸点比H2S高，
故答案为：H2O2分子间存在氢键，与水分子可形成氢键．
点评：本题考查较为综合，涉及物质结构与性质的多个方面的知识，解答本题时，注意原子核外电子的排布特点，把握物质的结构、晶体类型与性质之间的关系．
练习册系列答案
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（2011?新余二模）化学--选修物质结构与性质
已知：A、B、C、D、E、F五种元素核电荷数依次增大，属周期表中前四周期的元素．其中A原子核外有三个未成对电子；化合物B2E的晶体为离子晶体，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的；F原子核外最外层电子数与B相同，其余各层均充满．请根据以上信息，回答下列问题：
（1）A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为
Na＜Al＜Si＜N
Na＜Al＜Si＜N
．（用元素符号表示）
（2）B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点
高
高
（填高或低），理由是
NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体
NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体
．
（3）E的最高价氧化物分子的空间构型是
平面正三角形
平面正三角形
．
（4）F的核外电子排布式是
1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）
1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）
，F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为
[Cu（NH3）4]2+
[Cu（NH3）4]2+
．
（5）A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示，则其化学式为
Cu3 N
Cu3 N
；（黑色球表示F原子）
（6）A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，其晶体中所含的化学键类型为
共价键
共价键
．
（2013?保定一模）[化学-选修物质结构与性质]
纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域．
单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料．已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
电离能（kJ/mol） I1 I2 I3 I4
A 932 1821 15390 21771
B 738 1451 7733 10540
（1）某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如右图所示，
该同学所画的电子排布图违背了
能量最低原理
能量最低原理
．
（2）根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为
直线形
直线形
．
（3）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．已知金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C60中C-C键长为145～140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确
不正确
不正确
，并阐述理由
C60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键
C60是分子晶体，熔化时不需破坏化学键
．
（4）科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体．写出基态钾原子的电子排布式
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p64s1
，该物质的K原子和C60分子的个数比为
3：1
3：1
．
（5）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
N＞C＞Si
N＞C＞Si
．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
30
30
．
[化学--选修物质结构与性质]
已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大．其中A、C原子的L层有2个未成对电子．D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构．F3+离子M层3d轨道电子为半满状态．请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）写出F原子的电子排布式
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
，F位于周期表
d
d
区．
（2）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为
N＞O＞C
N＞O＞C
．
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：
元    素 M F
电能
（kJ?mol-1）		 I1 717 759
I2 1509 1561
I3 3248 2957
比较两元素的I2、I3可知，气态M2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难．对此，你的解释是
Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定
Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态较稳定
、
而Fe2+的3d轨道电子数为6，不是较稳定状态
而Fe2+的3d轨道电子数为6，不是较稳定状态
；
（4）已知F晶体的堆积方式与金属钾相同，则F晶胞中F原子的配位数为
8
8
，一个晶胞中F原子的数目为
2
2
．
（5）H2S和C元素的氢化物（分子式为H2C2）的主要物理性质比较如下：
熔点/K 沸点/K 标准状况时在水中的溶解度
H2S 187 202 2.6
H2C2 272 423 以任意比互溶
H2S和H2C2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因
氧元素电负性很强，H2O2分子间存在氢键，所以熔沸点比H2S高，H2O2分子与水分子可形成氢键，所以与任意比互溶
氧元素电负性很强，H2O2分子间存在氢键，所以熔沸点比H2S高，H2O2分子与水分子可形成氢键，所以与任意比互溶
．
[化学-选修物质结构与性质]
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；
④Z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）RQ4Y分子的某中心原子采用的杂化轨道类型是
sp3
sp3
杂化．
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为
C＜O＜N
C＜O＜N
．
（3）已知：原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征．与RY分子互为等电子体的分子和离子分别为
N2
N2
和
CN-
CN-
（填化学式）．
（4）Z元素位于周期表的
d
d
分区．Z原子基态时的外围电子排布式为
3d24s2
3d24s2
，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
6
6
．
[化学──选修物质结构与性质]
图表法、图象法是常用的科学研究方法．下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：
元素
性质		 A B C D E F G H I J
原子半径（10-10m） 1.02 2.27 0.74 1.43 0.77 1.10 0.99 1.86 0.75 1.17
最高价态 +6 +1 - +3 +4 +5 +7 +1 +5 +4
最低价态 -2 - -2 - -4 -3 -1 - -3 -4
试回答下列问题：
（1）以上10种元素中第一电离能最小的是：
 
（填编号）．比元素B原子序数大10的元素在元素周期表中的位置：
 
周期，
 
族，其基态原子的核外电子排布是
 
．
（2）由上述C、E、G三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每个原子的最外层都满足8电子稳定结构的可能是
 
（写分子式，写出两种即可），元素G、I分别和J形成的两种化合物的晶体类型分别是
 
．
（3）元素E与C及氢元素可形成一种相对分子质量为60的一元羧酸分子．其分子中共形成
 
个σ键，
 
个π键．
（4）短周期某主族元素K的电离能情况如图（A）所示．则K元素位于周期表的第
 
族．
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图B是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图象，折线c可以表达出第
 
族元素氢化物的沸点的变化规律．不同同学对某主族元素的氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线-折线a和折线b，你认为正确的是
 
，理由是
 
．

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