山东专用2020届高考化学二轮复习专题五分子晶体结构与性质课件 93页

专题五 分子、晶体结构与性质 考点一　分子结构与性质 1.(2018课标Ⅱ,10,6分)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。 W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体;Y的周期数是族序数的3倍;Z原 子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是   ( A ) A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物 B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键 C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构 D.W的氧化物对应的水化物均为强酸 答案     A　由题意可推知W为N、X为O、Y为Na、Z为Cl。X与W可形成 NO、NO 2 、N 2 O 4 等,与Y可形成Na 2 O、Na 2 O 2 ,与Z可形成ClO 2 、Cl 2 O 7 等,A正 确;Na 2 O 2 、NaN 3 中均含有离子键与非极性共价键,B不正确;N 3- 、O 2- 、Na + 的 电子层结构相同,Cl - 与N 3- 、O 2- 、Na + 的电子层结构不同,C不正确;HNO 2 为弱 酸,D不正确。 2.(2018课标Ⅲ,13,6分)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大, 元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱 溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是   ( D ) A.原子半径大小为WCl>O>F,即Y>Z>W>X,错误;B项,X的氢化物是HF,Z的氢化物是HCl,HF是 弱酸,HCl是强酸,即X的氢化物水溶液酸性弱于Z的,错误;C项,Y 2 W 2 是Na 2 O 2 , 含有离子键和非极性共价键,ZW 2 是ClO 2 ,含有极性共价键,不含非极性共价 键,错误;D项,W的单质有O 2 和O 3 ,X的单质为F 2 ,标准状况下均为气体,即状态 相同,正确。 3. (201 5 山东理综, 33 , 12 分)氟在自然界中常以CaF 2 的形式存在。 (1)下列有关CaF 2 的表述正确的是 　　　     。 a.Ca 2+ 与F - 间仅存在静电吸引作用 b.F - 的离子半径小于Cl - ,则CaF 2 的熔点高于CaCl 2 c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF 2 晶体构型相同 d.CaF 2 中的化学键为离子键,因此CaF 2 在熔融状态下能导电 (2)CaF 2 难溶于水,但可溶于含Al 3+ 的溶液中,原因是 　　　　　　　　　　     (用离子方程式表示)。 已知Al   在溶液中可稳定存在。 (3)F 2 通入稀NaOH溶液中可生成OF 2 ,OF 2 分子构型为 　　　     ,其中氧原子的 杂化方式为 　　　     。 (4)F 2 与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF 3 、BrF 3 等。已知反 应Cl 2 (g)+3F 2 (g)   2ClF 3 (g)    Δ H =-313 kJ·mol -1 ,F—F键的键能为159 kJ·mol -1 , Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol -1 ,则ClF 3 中Cl—F键的平均键能为 　　　     kJ· mol -1 。ClF 3 的熔、沸点比BrF 3 的 　　　     (填“高”或“低”)。 答案 　(1)b、d (2)3CaF 2 +Al 3+   3Ca 2+ +Al   (3)V形　sp 3 (4)172　低 解析 　(1)a项,CaF 2 晶体中存在离子键,离子键是由阴阳离子的静电作用形成 的,离子之间的静电作用包含静电吸引作用和静电排斥作用;b项,离子晶体的 熔点高低与阴阳离子半径大小和阴阳离子所带电荷数有关,离子半径越小,离 子所带电荷数越多,离子晶体熔点就越高;c项,阴阳离子比为2∶1的物质中, CuCl 2 晶体与CaF 2 晶体构型不同;d项,CaF 2 为离子化合物,在熔融状态下发生电 离产生自由移动的离子,能导电。(3)OF 2 中氧原子与氟原子间形成两个σ键, 氧原子自身存在两对孤电子对,由价层电子对互斥理论可得OF 2 分子构型为V 形,氧原子杂化方式为sp 3 。(4)由反应Cl 2 (g)+3F 2 (g)   2ClF 3 (g)    Δ H =-313 kJ ·mol -1 可得:242 kJ·mol -1 +3 × 159 kJ·mol -1 =Cl—F键的平均键能 × 6-313 kJ·mol -1 ,所 以Cl—F键的平均键能为172 kJ·mol -1 。ClF 3 的相对分子质量小于BrF 3 的相对 分子质量,ClF 3 的分子间作用力小于BrF 3 的分子间作用力,故ClF 3 的熔、沸点 低于BrF 3 的熔、沸点。 4. (201 1 山东理综, 32 , 8 分)氧是地壳中含量最多的元素。 (1)氧元素基态原子核外未成对电子数为 　　　     个。 (2)H 2 O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 　　     　　 　　　     。   的沸点比   高,原因是     　　　　　 　　　　　　　　     。 (3)H + 可与H 2 O形成H 3 O + ,H 3 O + 中O原子采用       杂化。H 3 O + 中H—O—H键角比H 2 O中H—O—H键角大,原因为    　　　　　　　　　　　　　　　     。 (4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,已知CaO晶体密度为 a g·cm -3 , N A 表示 阿伏加德罗常数,则CaO晶胞体积为 　　　     cm 3 。 答案 　(1)2 (2)O—H键、氢键、范德华力       形成分子内氢键,而   形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大 (3)sp 3 　H 2 O中O原子有2对孤对电子,H 3 O + 中O原子只有1对孤对电子,排斥力 较小 (4)   解析 　(1)依据基态原子核外电子排布原则可画出氧元素基态原子的轨道表 示式:   ,所以未成对电子数为2个。 (2)沸点高说明分子间作用力大,根据氢键的形成方式得出 形成分子间氢键,   形成分子内氢键的结论。 (4)依据NaCl晶胞的结构可知,每个CaO晶胞中“实际”拥有4个CaO微粒,则 1 mol CaO微粒可形成   个晶胞,设每个晶胞的体积为 V cm 3 ,则   × V × a =56 , 解得 V =   。 1.共价键的判断 共价键 的分类   2.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断 分子(A为 中心原子) 中心原子上的 孤电子对数 中心原子 杂化方式 分子构型 示例 AB 2 0 sp 直线形 BeCl 2 1 sp 2 V形 SO 2 2 sp 3 V形 H 2 O AB 3 0 sp 2 平面三角形 BF 3 1 sp 3 三角锥形 NH 3 AB 4 0 sp 3 正四面体形 CH 4 特别提醒 　AB m 型分子中心原子杂化类型判断的方法 (1)中心原子价层电子对数=中心原子轨道杂化数目(价层电子对数分别为2、 3、4时,杂化方式依次为sp、sp 2 、sp 3 )。 (2)中心原子价层电子对数的计算方法   —   其中: a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去所带电荷数、阴离子要加上所 带电荷数), b 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数, x 是与中心原子 结合的原子数。 3.常见等电子体 粒子 价电子总数 立体构型 CO 2 、CS 2 、SCN - 、   16e - 直线形 C   、N   、SO 3 24e - 平面三角形 SO 2 、O 3 、N   18e - Ⅴ形 S   、P   32e - 正四面体形 P   、S   、Cl   26e - 三角锥形 CO、N 2 10e - 直线形 CH 4 、N   8e - 正四面体形 4.分子的性质 (1)键的极性与分子极性的关系 类型 实例 键的极性 空间构型 分子极性 X 2 H 2 、N 2 非极性键 直线形 非极性分子 XY HCl、NO 极性键 直线形 极性分子 XY 2 (X 2 Y) CO 2 、CS 2 极性键 直线形 非极性分子 SO 2 极性键 V形 极性分子 H 2 O、H 2 S 极性键 V形 极性分子 XY 3 BF 3 极性键 平面三角形 非极性分子 NH 3 极性键 三角锥形 极性分子 XY 4 CH 4 、CCl 4 极性键 正四面体形 非极性分子 (2)溶解性 “相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于 极性溶剂。若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。 (3)氢键的表示及对物质性质的影响 ①表示方法:A—H … B—(A、B为N、O、F等)。 ②形成分子间氢键,使物质的熔、沸点升高,溶解性增强。 ③在同分异构体中,形成分子内氢键的物质的沸点低于形成分子间氢键的物质。 考向一　化学键及其应用 1.(2019上海单科,3,2分)下列反应只需破坏共价键的是   ( A ) A.晶体硅熔化　　B.碘升华 C.熔融Al 2 O 3 　　 D.NaCl溶于水 答案     A　A项,晶体硅熔化破坏Si—Si共价键;B项,碘升华破坏分子间作用 力;C项,熔融Al 2 O 3 破坏离子键;D项,NaCl溶于水,破坏离子键。 2.(2019江西南昌一模)A、B、C、D、E为五种短周期主族元素,原子序数依 次增大。A元素的一种核素质子数与质量数在数值上相等;B的单质分子中 有三对共用电子;C、D同主族,且核电荷数之比为1∶2。下列有关说法不正 确的是   ( C ) A.C、D、E的简单离子半径:D>E>C B.A与B、C、D、E四种元素均可形成18电子分子 C.由A、B、C三种元素形成的化合物均能促进水的电离 D.分子D 2 E 2 中原子均满足8电子稳定结构,则分子中存在非极性键 答案     C　A、B、C、D、E为五种短周期主族元素,原子序数依次增大。A 元素的一种核素质子数与质量数在数值上相等,则A为氢元素;B的单质分子 中有三对共用电子,则B为氮元素;C、D同主族,且核电荷数之比为1∶2,则C 为氧元素、D为硫元素、E为氯元素。S 2- 与Cl - 电子层结构相同,O 2- 比S 2- 、Cl - 少一个电子层,离子半径:S 2- >Cl - >O 2- ,故A正确;A与B、C、D、E四种元素分别 形成的18电子分子为N 2 H 4 、 H 2 O 2 、H 2 S 、HCl,故B正确;由A、B、C三种元 素形成的化合物HNO 3 、HNO 2 抑制水的电离,故C错误;分子S 2 Cl 2 中原子均满 足8电子稳定结构,则分子中存在S—S键,故D正确。 3.(2019山东济南期末)X、Y、Z、Q、W均为短周期主族元素,原子序数依次 增大,X、Y是组成空气的主要元素,Y 2- 与Z + 核外电子排布相同,Q的原子序数 为Y的2倍。下列说法正确的是   ( A ) A.X、Y组成的原子个数比为1∶1和1∶2的两种化合物均是共价化合物 B.Y和Z可组成阴阳离子个数比为1∶1和1∶2的两种物质 C.Y、Q的简单氢化物的热稳定性:Q>Y D.X、Q、W最高价氧化物对应的水化物的酸性:X>W>Q 答案     A　X、Y、Z、Q、W均为短周期主族元素,原子序数依次增大,X、Y 是组成空气的主要元素,原子序数:Y>X,所以X是N元素,Y是O元素;Y 2- 与Z + 核 外电子排布相同,则Z是Na元素;Q的原子序数为Y的2倍,则Q是S元素,W是Cl 元素。X、Y组成的原子个数比为1∶1的化合物是NO,1∶2的化合物是NO 2 , 二 者都是非金属氧化物,属于共价化合物,A项正确;Y和Z组成的化合物有 Na 2 O、Na 2 O 2 ,二者的阴阳 离子个数比均为1∶2,B项错误;元素的非金属性越强, 其简单氢化物的稳定性就越强,非金属性:Y>Q,所以简单氢化物的热稳定性: Q”“<”或“=”)。 (5)砷化镓是优良的半导体材料,密度为 ρ g·cm -3 ,其晶胞结构如图2所示。Ga和 As原子半径分别为 r 1 pm和 r 2 pm,阿伏加德罗常数值为 N A ,则砷化镓晶体的空 间利用率为 　　　　　　     。   　       　　　　　图1　　　　　　　　　　　图2 答案 　(1)           　哑铃形　(2)N>P>S　(3)sp 3 　(4)2　V形            <　(5)   × 100% 解析　(1)As是33号元素,位于第四周期ⅤA族,价电子排布式为4s 2 4p 3 ,结合泡 利原理、洪特规则,价电子排布图为           ,核外电子占据的最高 能级为4p,其电子云轮廓图形状为哑铃形。 (2)同主族自上而下第一电离能减小,P原子3p轨道为半充满稳定状态,第一电 离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:N>P>S。 (3)S原子最外层电子数为6、As原子最外层电子数为5,S原子形成2个共价 键、As原子形成3个共价键,故黑色球为S、白色球为As,S原子有2对孤对电 子,S的价层电子对数为2+2=4,故S原子杂化方式为sp 3 杂化。 (4)SO 2 分子中S与2个O原子之间形成σ键,σ键数目为2,S原子孤电子对数为   =1,价层电子对数为2+1=3,故分子空间构型为V形。N   中N原子孤电 子对数为   =0,价层电子对数为0+3=3,而SO 2 分子中S原子有1对孤电子 对,孤电子对与成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,SO 2 分子 之间键角被压缩程度更大,故SO 2 分子中S—O键的键角Li 2 O。分子 间力(分子量)P 4 O 6 >SO 2 (4)   a        a        解析 　(1)A表示基态镁原子的第二电离能,B表示基态镁原子的第一电离能, 则电离能:A>B;C表示激发态镁原子的第一电离能,则电离能:A>B>C;D表示 激发态镁原子的第二电离能,则电离能:A>D。 (2)乙二胺分子中,氮原子核外孤电子对数为1,σ键数目为3,则杂化轨道数目为 4,故氮原子采取sp 3 杂化;碳原子核外孤电子对数为0,σ键数目为4,则杂化轨道 数目为4,故碳原子采取sp 3 杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg 2+ 、Cu 2+ 等金属离子,以配位键结合成稳定环状离子。 (3)一般来说,晶体熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体。Li 2 O、MgO均为离 子晶体,晶格能:Li 2 OLi 2 O;P 4 O 6 、SO 2 均为分子晶体,相对 分子质量:P 4 O 6 >SO 2 ,则分子间作用力:P 4 O 6 >SO 2 ,故熔点:P 4 O 6 >SO 2 。 (4)由图(b)可知, x 等于立方体面对角线长度的   ,即4 x =   a ,则 x =   a ;根图(a) (b)分析可知, y 等于立方体体对角线长度的   ,即4 y =   a ,则 y =   a ;据图(a)可 知,该晶胞占用Cu原子数目为4 × 4=16,据MgCu 2 可知,Mg原子数目为8,一个晶 胞的体积为( a × 10 -10 ) 3 cm 3 ,质量为   g,则MgCu 2 的密度为 g·cm -3 。 2.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超 导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题: (1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 　　　　     ,其沸点 比NH 3 的 　　     (填“高”或“低”),其判断理由是 　　　　　　　　　     　　     。 (2)Fe成为阳离子时首先失去 　　　     轨道电子,Sm的价层电子排布式为 4f 6 6s 2 ,Sm 2+ 价层电子排布式为 　　　     。 (3)比较离子半径:F - 　　     O 2- (填“大于”“等于”或“小于”)。 (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投 影位置如图2所示。   图中F - 和O 2- 共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用 x 和1- x 代表, 则该化合物的化学式表示为 　　　　　　　     ;通过测定密度 ρ 和晶胞参数, 可以计算该物质的 x 值,完成它们关系表达式: ρ = 　　　　　　　　　   g·cm -3 。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原 子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(   ,   ,   ),则原子2和3的坐标分别为     　　　     、 　　　　     。 答案 　(1)三角锥形　低　NH 3 分子间存在氢键 (2)4s　4f 6 　(3)小于　(4)SmFeAsO 1- x F x        　(   ,   ,0)　(0,0,   ) 解析 　(1)AsH 3 中As原子价层电子对数为4,其中有一对孤对电子,故AsH 3 立体 结构为三角锥形。NH 3 分子间可以形成氢键,导致NH 3 沸点高于AsH 3 。 (2)金属原子变为阳离子,首先失去最外层电子。 (3)F - 与O 2- 具有相同电子层结构,F原子序数较大,离子半径较小。 (4)根据原子在长方体晶胞中位置可知,晶胞中As、Fe、Sm各有两个原子,F 和O的原子数之和为2,则该化合物的化学式为SmFeAsO 1- x F x 。每个晶胞中有 “两个分子”,每个晶胞质量为   g;该晶胞为长方体,其体积 为 a 2 c × 10 -30 cm 3 ,则 ρ =   g·cm -3 。根据坐标系和原子1的坐标可 知,底面左后方的O或F原子为坐标系原点,其坐标是(0,0,0),则原子2的坐标为 (   ,   ,0),原子3的坐标为(0,0,   )。 3. (201 4 山东理综, 33 , 12 分)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。   (1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为 　　　     。 (2)图乙中,1号C的杂化方式是 　　　     ,该C与相邻C形成的键角 　　　     (填 “>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 (3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H 2 O中,则氧化石墨烯中可与H 2 O形成 氢键的原子有 　　　     (填元素符号)。 (4)石墨烯可转化为富勒烯(C 60 ),某金属M与C 60 可制备一种低温超导材料,晶胞 如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为 　      　     ,该材料的化学式为 　　　     。 答案 　(1)3　(2)sp 3 　<　(3)O、H　(4)12　M 3 C 60 解析 　(1)由题图甲中1号C原子采取sp 2 杂化,形成平面正六边形结构可知,1号 C与相邻C形成3个σ键。 (2)题图乙中1号C原子除结合原来的三个C原子外,还与一个O形成共价键,故 以sp 3 方式杂化,其键角小于sp 2 杂化时的120 ° 。 (3)氧化石墨烯中的H、O原子可分别与H 2 O形成氢键。 (4)根据“均摊法”计算。晶胞中M的个数:12 ×   +9=12;C 60 的个数:8 ×   +6 ×   = 4,所以其化学式可表示为M 3 C 60 。 1.物质熔、沸点高低比较规律 (1)不同类型晶体熔、沸点高低的比较 一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:共价晶体>离子晶体>分子 晶体,如:金刚石>NaCl>Cl 2 。金属晶体的熔、沸点有的很高,如钨、铂等,有的 则很低,如汞等。 (2)同种类型晶体熔、沸点高低的比较 ①共价晶体       键能越大   熔、沸点越高 如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。 ②离子晶体 a.最能反映离子晶体稳定性的数据是晶格能。晶格能越大,形成的离子晶体 越稳定,熔点越高,硬度越大。 b.一般来说,阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,晶格 能越大,离子晶体的熔、沸点越高,如熔点:MgO>MgCl 2 ,NaCl>CsCl。 ③金属晶体:金属原子半径越小,价电子数越多,则其金属键越强,金属单质的 熔、沸点也就越高,如熔、沸点:NaH 2 Te>H 2 Se>H 2 S。 b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如熔点: SnH 4 >GeH 4 >SiH 4 >CH 4 。 c.组成或结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸 点越高,如沸点:CO>N 2 ,CH 3 OH>CH 3 CH 3 。 d.在烷烃的同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低,如沸点:正戊烷>异戊 烷>新戊烷。 2.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法 (1)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数目的计算 晶胞 结构   NaCl   干冰   CaF 2 所含 微粒数 含4个Na + , 4个Cl - 含4个CO 2 含4个Ca 2+ ,8个F - (2)熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目 晶胞 结构   金刚石   体心立方   面心立方 所含 微粒数 含8个C 含2个原子 含4个原子 3.晶胞求算 (1)晶体密度的计算     晶体密度( ρ ) (2)晶体微粒与 M 、 ρ 之间的关系 若1个晶胞中含有 x 个微粒,则1 mol晶胞中含有 x mol微粒,其质量为 xM g( M 为 微粒的相对原子质量);1个晶胞的质量为 ρV g( V 为晶胞的体积),则1 mol晶胞 的质量为 ρVN A g,因此有 xM = ρVN A 。 1.(2019山东德州一模)镍是有机合成的重要催化剂。 (1)基态镍原子的价电子排布式 　　　　　　　     。 (2)镍和苯基硼酸共催化剂实现了丙烯醇(   )的绿色高 效合成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有 　　　     ;丙醛(CH 3 CH 2 CHO)与丙烯 醇(   )的相对分子质量相等,但丙醛比丙烯醇的沸点低 得多,其主要原因是 　　　　　　　     。 (3)羰基镍[Ni(CO) 4 ]用于制备高纯度镍粉,羰基镍[Ni(CO) 4 ]中Ni、C、O的电 负性由大到小的顺序为 　　　　　　　     。 (4)Ni 2+ 能形成多种配离子,如[Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ 、[Ni(SCN) 3 ] - 等。NH 3 的空间构型为 　　　　　     ;与SCN - 互为等电子体的分子有 　　　　　     (填分子式)。 (5)“NiO”晶胞如图:   　　         ①氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C原子坐标参数为     　　     。 ②已知氧化镍晶胞密度为 d g/cm 3 , N A 代表阿伏加德罗常数的值,则Ni 2+ 半径为 　　　     nm(用代数式表示)。 答案 　(1)3d 8 4s 2 (2)sp 2 、sp 3 　丙烯醇中分子间存在氢键 (3)O>C>Ni (4)三角锥形　N 2 O或CO 2 (5)①(   ,1,1)　②   ×   × 10 7 解析 　(2)丙烯醇中,碳碳双键中的碳原子是sp 2 杂化,饱和碳原子是sp 3 杂化。 丙烯醇分子间可以形成氢键,导致沸点较高。 (3)根据电负性规律,结合三种元素在周期表中的位置关系,可知电负性顺序 为O>C>Ni。 (4)NH 3 分子中的氮原子有一对孤电子对,且1个NH 3 分 子中有3个σ键,则NH 3 的 空间构型为三角锥形。根据等电子原理及元素在周期表中的位置,可知N 2 O、 CO 2 为SCN - 的等电子体。 (5)①根据题图可知C原子的坐标参数为(   ,1,1)。②该晶胞中有4个Ni 2+ 和4个 O 2- ,根据晶体密度可求得晶胞边长为   × 10 7 nm。晶胞的截面图中,大球 为O 2- ,小球为Ni 2+ ,根据直角三角形的斜边求法,可知O 2- 的半径为     × 10 7 nm,则Ni 2+ 的半径为(   × 10 7 -     × 10 7 × 2)/2 nm=   ×   × 10 7 nm。 2.(2019山东枣庄二模)Li、As、Po和一些常见化合物应用十分广泛。 (1)如图是某电动汽车电池正极材料的晶胞结构示意图,其化学式为 　　           ,P   的空间构型为 　　　     ,其中Fe 2+ 的基态电子排布式为 　　　　　     　　     。   (2)AsH 3 是无 色稍有大蒜气味的气体。AsH 3 的沸点高于PH 3 ,其主要原因 是         。 (3)在下列物质中:①N 2 　②H 2 O　③NaOH　④MgCl 2 　⑤C 2 H 2 　⑥Na 2 O 2 中既 含有非极性键又含有极性键的是 　　　     (填序号,下同),含有非极性键的离 子化合物是 　　　     。 (4)GaAs是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶 体中,每个As与 　　　     个Ga相连,As与Ga之间存在的化学键为 　　　     (填 序号)。 A.离子键　　B.σ键　　C.π键　　D.氢键 E.配位键　　F.金属键　　G.极性键 (5)钋(Po)是一种放射性金属,其晶胞的堆积模型如图所示,钋的摩尔质量为 209 g·mol -1 ,晶胞的密度为 ρ g·cm -3 ,则该晶胞的棱长( a )为 　　　     cm。(设 N A 为阿伏加德罗常数的值)   答案 　(1)LiFePO 4 　正四面体　1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 或[Ar]3d 6 (2)结构和组成相似的分子,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高 (3)⑤　⑥ (4)4　BEG (5)   解析 　(1)Li + 在晶胞中的位置有顶点、面心、棱上和体心,共4个;Fe 2+ 和P   均处于晶胞体内,都是4个,故该晶体的化学式为LiFePO 4 。P   中磷的价层电 子对数为4,故为sp 3 杂化,不存在孤电子对,空间构型为正四面体结构。Fe 2+ 基 态电子排布式符合构造原理,为[Ar]3d 6 。 (3)①氮气为单质,氮气分子中只存在非极性键;②H 2 O分子中只有极性键;③ NaOH中含有离子键和极性键;④MgCl 2 中只存在离子键;⑤C 2 H 2 分子内既有 极性键,又有非极性键;⑥Na 2 O 2 含有离子键和非极性键。 (4)GaAs晶体结构类似于金刚石,则每个As连接4个Ga,而每个Ga又连接4个 As。共价晶体的原子间通过共价键(σ键)相连,由于Ga缺电子,As和Ga之间还 形成部分配位键。 (5)Po晶胞为简单立方堆积结构,晶胞中只有一个Po,带入密度计算公式, ρ g· cm -3 =   ,解得 a =   cm。 3.(2019山东泰安二模)含氮、磷化合物在生活和生产中有重要用途,如:(CH 3 ) 3 N、磷化硼(BP)、磷青铜(Cu 3 SnP)等。 回答下列问题: (1)锡(Sn)是第五周期ⅣA族元素,基态锡原子的价电子排布式为 　　　　     , 据此推测,锡的最高正价是 　　　     。 (2)与P同周期的主族元素中,电负性比P小的元素有      种,第一电离能比P大有 　　　     种。 (3)PH 3 分子的空间构型为 　　　 　　     。PH 3 的键角小于NH 3 的原因是           。 (4)化合物(CH 3 ) 3 N能溶于水,试解析其原因 　　　　　　　　　　　　　     　　     。 (5)磷化硼是一种耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如 图1所示:   ①在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为 　　　　　　　　　     ,磷原子的配 位数为 　　　     。 ②已知晶胞边长为 a pm,阿伏加德罗常数的值为 N A 。则磷化硼晶体的密度为 　　　　　　　     g·cm -3 。 ③磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图2所示,请将表示B原子的圆圈涂 黑 　　　　　     。 答案 　(1)5s 2 5p 2 　+4 (2)4　1 (3)三角锥形　电负性N>P,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间的排 斥力越大,键角越大 (4)(CH 3 ) 3 N为极性分子且可与水分子形成氢键 (5)①面心立方最密堆积　4 ②   　③   解析 　(1)根据构造原理,基态锡的价电子为5s 2 5p 2 ,锡是ⅣA族元素,最高正价 为+4价。 (2)同周期元素从左到右电负性逐渐增大,故电负性比P小的有Na、Mg、Al、 Si四种元素。因P的3p轨道为半满状态,较稳定,故其第一电离能大于O元素, 则第一电离能比P大的只有Cl元素。 (3)PH 3 中P的价层电子对数是4,存在一对孤电子对,故P的杂化类型为sp 3 杂化, PH 3 的空间构型是三角锥形。 (4)(CH 3 ) 3 N分子为三角锥形,是极性分子,且氮原子存在孤电子对,能够与水形 成氢键。 (5)①磷原子位于晶胞的顶点和面心,故为面心立方最密堆积。由题图可知磷 的配位数为4。 ②该晶胞中有4个BP, a pm= a × 10 -10 cm,带入晶胞密度计算公式得 ρ =   g·cm -3 。 ③晶胞内四个硼原子构成正四面体结构,沿着体对角线投影则一个在六边形 的中心,另外三个硼原子形成正三角形,如答案中的图示。 素养引领·情境命题 1.A、B、C、D为短周期主族非金属元素并且原子序数依次增大,其中只 有A、B、C在同一周期。A元素原子核外成对电子数是未成对电子数的2倍; B元素原子的最外层有3个未成对电子;C元素原子的核外有3对成对电子;D 元素是所在周期中原子半径最小的;E元素位于周期表的第四周期第九列。 请根据相关信息,用化学用语回答下列问题: (1)A的基态原子核外有 　　     种运动状态不同的电子;B的基态原子中电子 占据最高能级的电子云轮廓图为 　　　     ;D的基态原子核外有 　　     种能 量不同的电子。 (2)B的氢化物BH 3 的VSEPR模型为 　　　　     ,其分子空间构型为 　　　     ;A、B、C三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 　　　　　     (填元素符号)。 (3)B   中B原子的杂化轨道类型为 　　 　     ;与AB - 互为等电子体的分子有 　　     ,离子有 　　　     (分别写出1种)。 (4)由A、C与氢形成H 2 A 2 C 4 分子中,1 mol该分子中含有π键的数目为 　　       。 (5)E元素位于元素周期表中的 　　     区,E 3+ 的一种配离子[E(BH 3 ) 5 D] 2+ 中,E 3+ 的配位数为 　　　     ,配位原子为 　　　     、 　　　     。 答案 　(1)6　哑铃形　5　(2)四面体形　三角锥形　N>O>C　(3)sp 2 　CO(或 N 2 )       (或   、NO + 等)　(4)2 N A 　(5)d　6　N　Cl 解析 　A、B、C、D为短周期主族非金属元素并且原子序数依次增大,其中 只有A、B、C在同一周期,A元素原子核外成对电子数是未成对电子数的2 倍,A是C元素;B元素原子的最外层有3个未成对电子,B是N元素;C元素原子 的核外有3对成对电子,C是O元素;D元素是所在周期中原子半径最小的,D是 Cl元素;E元素位于周期表的第四周期第九列,E是Co元素。 (1)A是C元素,C原子核外有6个电子,其基态原子核外有6种运动状态不同的 电子;B是N元素,基态N原子的核外电子排布式为1s 2 2s 2 2p 3 ,电子占据的最高能 级是2p,电子云轮廓图为哑铃形;D是Cl元素,基态Cl原子核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ,有5种能量不同的电子。 (2)NH 3 中N原子价层电子对数是3+   × (5-1 × 3)=4, VSEPR模型为四面体形,有1 对孤电子对,其分子空间构型为三角锥形;同周期元素从左到右,第一电离能 呈增大趋势,N原子2p轨道为半充满状态,结构稳定,第一电离能大于同周期相 邻元素,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。 (3)N   中N原子价层电子对数是2+   × (5+1-2 × 2)=3,所以N原子的杂化轨道类 型为sp 2 ;原子数相同、价电子数也相同的微粒互为等电子体,与CN - 互为等电 子体的分子有CO、N 2 ,离子有   、   、NO + 等。 (4)由C、O与H形成H 2 C 2 O 4 分子,结构式是   ,1 mol该分 子中含有π键的数目为2 N A 。 (5)Co原子的价电子排布式是3d 7 4s 2 ,所以Co元素位于元素周期表中的d区,Co 3+ 的一种配离子[Co(NH 3 ) 5 Cl] 2+ 中,E 3+ 的配位数为6,配位原子为Cl、N。 2.氮、磷是生物体中不可缺少的元素,它们能形成多种化合物。   图1　　　　　　　 　图2　　　       图3 (1)基态氮原子的价层电子排布图为 　　　　　　     。 (2)NF 3 的键角小于NH 3 的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　           。 (3)图1为硫、磷元素形成的一种分子,分子中每个原子最外层均达到8电子稳 定结构。 ①该化合物的分子式为 　　　     ,分子中硫原子的杂化轨道类型为 　　            。 ②P的第一电离能大于S的原因是 　　　　　　　　　　　     。 (4)PCl 5 中P—Cl键键长有198 pm和206 pm两种。PCl 5 是非极性分子,可作为导 电熔体,其原理为PCl 5 电离为一个阴离子和一个阳离子,其中阴离子为正八面 体,阳离子为正四面体,阴离子的化学式为 　　　     。 (5)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞结构如图2所示。图中a点和c点 的原子坐标参数依次为(0,0,0)、(1,   ,   ),则b点的原子坐标参数为 　　　     ; 已知该晶胞中距离最近的两个磷原子的核间距离为 d nm,则该晶体密度为 　　     g·cm -3 (阿伏加德罗常数用 N A 表示,列出计算式即可)。 (6)某直链多磷酸钠的阴离子呈如图3所示的无限单链状结构,其中磷氧四面 体通过共用顶角氧原子相连。则该多磷酸钠的化学式为 　　　     。 答案 　(1)           (2)F的电负性大于H,故NF 3 中N周围的电子密度小于NH 3 中周围的电子密度 (3)①P 4 S 3 　sp 3 ②磷原子3p轨道处于半充满状态,不易失去电子 (4)PC   (5)(   ,   ,   )       (6)(NaPO 3 ) n 或NaPO 3 解析　(1)基态氮原子的价电子排布式为2s 2 2p 3 ,价电子排布图为        。 (3)①P原子最外层有5个电子,达到8个电子的稳定结构要形成三对共用电子 对,而S原子最外层有6个电子,达到8个电子的稳定结构要形成两对共用电子 对,所以图示中黑球表示P原子,白球表示S原子,该物质的分子式为P 4 S 3 ;在P 4 S 3 分子中硫原子形成2个共价单键,且S上有2个孤电子对,因此P 4 S 3 分子中硫原 子的杂化轨道类型为sp 3 杂化。 ②P原子的3p电子处于半充满的稳定状态,失去一个电子需要的能量较高,因 此P的第一电离能大于S。 (4)PCl 5 作为导电熔体的原理是PCl 5 电离为阴、阳离子,阴离子为正八面体,阳 离子为正四面体,正四面体形阳离子为PC   、正八面体形阴离子是PC   ,发生 的电离反应式为2PCl 5   PC   +PC   ,阴离子的化学式为PC   。 (5)由a、c两点的坐标参数可知:以晶胞a点为坐标原点建立空间直角坐标系, 将该晶胞等分为8个小立方体,注意到b点在左下角靠近a点的小立方体的几 何中心上,根据立体几何知识以及对称性,不难判断b的原子坐标在各个坐标 轴上的分量为   ,所以其坐标参数为(   ,   ,   );一个晶胞中含有4个B原子,含有 的P原子数为8 ×   +6 ×   =4,一个晶胞的质量为 m =   g,该晶胞中距离最近的 两个磷原子的核间距离为 d nm, d 为晶胞面对角线的一半,所以晶胞的边长 L =   d nm=   d × 10 -7 cm,该晶胞的体积为 V = L 3 =(   d × 10 -7 cm) 3 =2   d 3 × 10 -21 cm 3 , 因此该晶胞的密度 ρ =   =   g·cm -3 =   g·cm -3 。 (6)P原子周围有4个O原子,其中2个氧原子分别为2个四面体结构共用,故每个 P完全与3个O形成阴离子,且P的化合价为+5,阴离子化合价为+5+3 × (-2)=-1, 故该多磷酸钠的化学式为(NaPO 3 ) n 或NaPO 3 。