物質結構與性質【原卷】

大題訓練(共10題)

1.現有A、B、C、D、E、F原子序數依次增大的六種元素，它們位于元素周期表

的前四周期。已知B元素L層電子數為K層上的2倍，D的原子核外存8種運動

狀態不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差

3,且E元素的基態原子有4個未成對電子。請回答下列問題：

(1)寫出D原子基態的價層電子排布圖：。

(2)下列說法錯誤的是(填序號)。

A.二氧化硅的相對分子質量比二氧化碳大，所以沸點：SiO2>CO2

B.電負性：C<N<CKF

C.$與CO互為等電子體，結構相似，化學性質相似

D.穩定性：H2O>H2S,是因為水分子間存在氫鍵的緣故

(3)F離子是人體內多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前研究的熱點。向元素F

的硫酸鹽溶液中通入過量的氣體X(X由C、A兩種元素形成的含有10個電子的微

粒)可生成［F(X)J+，該離子的結構式為(用相關元素符號表示)。

(4)某化合物與F(1)(1表示元素F的化合價為+1價)結合形成如圖所示的離子,

該離子中碳原子的雜化方式是o

1

NH

(5)已知(BC),是直線型分子，并有對稱性，且分子中每個原子最外層都達到8電

子穩定結構，貝!J(BC)2中。鍵和n鍵的個數比為—0

(6)C元素最高價含氧酸與硫酸酸性強度相近，原因是o

(7)B單質的一種同素異形體的晶胞如圖所示：

則一個晶胞中所含B原子個數為;其中原子坐標參數為:a(0,0,0),,

則C點原子的坐標參數為。(坐標系如圖)

(8)D與F形成離子個數比為1:1的化合物晶胞與NaCl類似，D離子的配位數是

;設該晶胞的棱長為apm,則該晶體的密度為gem，(用相關

2

字母表示，已知阿伏加德羅常數為NA)

2.A、B、C、D、E代表前四周期原子序數依次增大的五種元素。A、D同主族且有

兩種常見化合物DA?和DA3；工業上電解熔融CA制取單質C；B、E除最外層均只

有2個電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區。回答下列問題：

(1)B、C中第一電離能較大的是基態D原子價電子的軌道表達式為

DA2分子的VSEPR模型是—o

(2)實驗測得C與氯元素形成化合物的實際組成為C2c16,其球棍模型如圖1所

示。已知C2c卜在加熱時易升華，與過量的NaOH溶液反應可生成Na[C(OH)」。

圖I

①C2c16屬于—晶體(填晶體類型)，其中C原子的雜化軌道類型為—雜化。

②[C(OH)J中存在的化學鍵有

③C2c16與過量的NaOH溶液反應的化學方程式為—o

(3)B、C的氟化物晶格能分別是29574?010廣、5492kJ-mor1,二者相差很大的

原因是一。

(4)D與E所形成化合物晶體的晶胞如圖2所示。

3

①在該晶胞中，E的配位數為—。

②已知該晶胞的密度為Pg/cnf,則其中兩個D原子之間的距離為_pm(列出計

算式即可)。

3.X、Y、Z、W為元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L層電子數是K

層電子數的兩倍，Y的內層電子數是最外層電子數的9倍。Z在元素周期表的各

元素中電負性最大。W原子的第三電子層處于全充滿狀態且第四電子層只有2個

電子。請回答下列問題：

(DW元素屬于_______區元素。其基態原子的電子排布式為

(2)vr能與氨氣分子形成配離子［WINK，］。其中配體分子的空間構為,

寫出該配離子的結構簡式(標明配位鍵)

(3)X能與氫、氮、氧三種元素構成化合物XO(NH2)2,其中X原子的雜化方式為

Imol該分子中。鍵的數目為

(4)X的某種晶體為層狀結構可與熔融金屬鉀作用。鉀原子填充在各層之間形成

間隙化合物，其常見結構的平面投影如圖所示，則其化學式可表示為

4

(5)元素Y與元素Z形成的晶體結構如圖所示。設晶胞中最近的Y的離子與Z的

距離為apm。該化合物的摩爾質量為bg/mol,則該晶胞密度的計算式為

_________g/cm3

4.離子液體是一類具有很高應用價值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM*由H、C、

N三種元素組成，結構如圖甲所示。回答下列問題：

(1)碳原子價層電子的軌道表達式為，基態碳原子中，核外電子占據的最

高能級的電子云輪廓圖為形。

5

(2)根據價層電子對互斥理論，NH3>N03\NO2一中，中心原子價層電子對數不同

于其他兩種粒子的是oNB比PA的沸點高，原因是o氮元素的第一電

離能比同周期相鄰元素都大的原因是o

(3)EMIT中，碳原子的雜化軌道類型為o

(4)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩定性遠高于金剛石，其晶胞結構如

圖所示。立方氮化硼屬于晶體，其中硼原子的配位數為o已知：立

方氮化硼密度為dg/cm。B原子半徑為xpm,N原子半徑為ypm,阿伏伽德羅常數

的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為(列出化簡后的計算式)。

5.英國曼徹斯特大學科學家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫。共同工作多

年的二人因“突破性地”用撕裂的方法從石墨中成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎。

制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型示意圖如

下：

(1)下列有關石墨烯的說法正確的是

6

A.12g石墨烯含化學鍵數為NA

B.石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C.從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力

D.石墨烯中每個C原子連接3個六元環，每個六元環占有6個C原子

(2)化學氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一,催化劑為金、銅、鉆等

金屬或合金,含碳源可以是甲烷、乙煥、苯、乙醇或配菁等中的一種或任意組合。

①基態銅原子能量最高的電子占據的能級符號是;第四周期元素中，

最外層電子數與銅原子相同的元素還有o

②下列分子屬于非極性分子的是。

a.甲烷b.二氯甲烷c.苯d.乙醇

③乙醇的沸點要高于相對分子質量比它還大的丁烷,請解釋原因

_______________________________________________________________________________O

④歆菁與酸菁銅染料分子結構(如圖),獻菁分子中碳原子采用的雜化方式是—

7

⑤金與銅可形成的金屬互化物合金(如圖)，它的化學式可表示為;在

Au周圍最近并距離相等的Cu有個,若2個Cu原子核的最小距離為dpm,

該晶體的密度可以表示為g/cm)(阿伏伽德羅常數用NA表示).

6.銅、鎂、金等的相關物質在生產生活中具有重要的作用。回答下列問題：

(D銅元素在周期表中的位置是，基態銅原子中，核外電子占據最高

能層的符號是，占據該最高能層的電子數為o

(2)在一定條件下，金屬相互化合形成的化合物稱為金屬互化物，如Cu9AL、Cu5Zn8

等。某金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互

化物屬于(填“晶體”或“非晶體”)

(3)銅能與類鹵素［(SCN)］反應生成CU(SCN)2,lmol(SCN)2分子中含有。鍵的數

目為o(SCN)2對應的酸有硫氨酸(H-S-C三N)、異硫氨酸(H-N=C=S)

兩種。理論上前者沸點低于后者，其原因是

(4)銅與金形成的金屬互化物的晶胞結構如圖1所示，其晶胞邊長為anm,該金

屬互化物的密度為(用含a、NA的代數式表示)g-cmT

8

■t

(6)某金屬晶體中原子的堆積方式為六方最密堆積如圖2所示，晶胞可用圖3表

示。已知該金屬的原子半徑為acm,該金屬晶胞的高為bcm：若以晶胞中A點原

子為原點建立空間直角坐標系。-xyz,則A點原子的坐標為(0,0,0),C點原子

的坐標為(2a,0,0),D點原子的坐標為(0,0,b),則B點原子的坐標為

7.大型客機燃油用四乙基鉛［Pb(CH2cHJJ)做抗震添加劑，但皮膚長期接觸四乙

基鉛對身體健康有害，可用硫基乙胺(HSCH2cH螃2)和KMiA清除四乙基鉛。

(1)碳原子核外電子的空間運動狀態有種，基態鎰原子的外圍電子排布式

為該原子能量最高的電子的電子云輪廓圖形狀為o

(2)N、C和Mn電負性由大到小的順序為o

(3)HSCH2cH2NH2中C的雜化方式為,其中NHz一空間構型為；N和P的價

電子相同，但磷酸的組成為H3PO,，而硝酸的組成不是H3NO4,其原因是o

(4)Pb(CH2cH，是一種難電離且易溶于有機溶劑的配合物，其晶體類型屬于

晶體。已知Pb(CH2cH3)4晶體的堆積方式如下。

9

z

Pb(CH2cHJ」在xy平面上的二維堆積中的配位數是—,A分子的坐標參數為

設阿伏加德羅常數為NA/IDOI,Pb(CH2cH3)1的摩爾質量為乂8/11101,則Pb(CH2cH3)j

晶體的密度是g/cn?(列出計算式即可)。

8.鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。

(1)基態Fe*的電子排布式為。

(2)實驗室用KSCN溶液、苯酚(C-OH)檢驗Fe：N、0、S的第一電離能由大到

小的順序為(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為o

(3)FeCL的熔點為306℃,沸點為315℃。FeCL的晶體類型是。FeS04

常作補鐵劑，S0廣的立體構型是。

(4)埃基鐵［Fe(CO)J可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1molFe(C0”分子中含

mol。鍵，與CO互為等電子體的離子是(填化學式,寫一種)。

(5)氮化鐵晶體的晶體結構示意圖如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比

為。

10

圖2

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為Pg-cml

M代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中,與Fe?+緊鄰且等距離的Fe?+數目為

Fe"與-的最短核間距為pmo

9.碳是地球上組成生命的最基本的元素之一。按要求回答:

(1)碳原子核外有種不同空間運動狀態的電子，第一電離能介于B和

C之間的元素的名稱為

(2)碳元素能形成多種無機物。

①C(V的立體構型是

②MgCOs分解溫度比CaC03低的原因是

③石墨與鉀可形成石墨夾層離子晶體C8K(如圖)，其結構為每隔一層碳原子插入

一層鉀原子，與鉀原子層相鄰的上下兩層碳原子排列方式相同，則與鉀最近等距

的配位碳原子有.個。

11

(3)碳也可形成多種有機化合物，下圖所示是一種噂吟和一種毗咤的結構，兩

種分子中所有原子都在一個平面上。

嚓吟毗吃

①1mol口比咤分子中含有。鍵數目是o

②喋吟結構中N原子的雜化方式為o

③嗯吟中軌道之間的夾角N1比N2大，解釋原因

(4)將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4個碳原子組成的正四面體結構單

元取代可形成碳的一種新型三維立方晶體結構一一T-碳。已知T-碳密度為P

g/cm,阿伏加德羅常數為NA,則T-碳的晶胞參數a=pm(寫出表達式即

可)。

(圖中的。表示碳形成的正四面體結構)

10.碳、氮、銅形成的單質及它們形成的化合物有重要研究和應用價值，回答下

列問題：

12

(1)鄰氨基口比咤的銅配合物在有機不對稱合成中起催化誘導效應，其結簡式如圖

所示。

①基態Cu原子的價電子排布式為,在元素周期表中銅位于

_________區(填“s”“p”“d”或“ds”)0

②C、N、0三種元素的第一電離能由大到小的順序為o

③鄰氨基瞰咤的銅配合物中，Cu"的配位數是,N原子的雜化類型為

_________________________O

(2)C6。是富勒烯族分子中穩定性最高的一種，％是未來的火箭燃料，二者結構相

似。

①有關C6。和％的說法中正確的是。

A.C6。和%均屬于分子晶體B.g的穩定性強于N2

C.C60中碳原子是sp3雜化D.Ceo易溶于CS2、苯

②近年來，科學家合成了一種具有“二重結構”的球形分子，它是把足球形分子

C6。容納在足球形分子Si6。中，則該分子中含有的化學鍵類型為(填

“極性鍵”“非極性鍵”)o

13

(3)原子坐標參數和晶胞參數是晶胞的兩個基本參數。

①圖中原子坐標參數分別為：A(0,0,0),B(l/2,1/2,0),C(l/2,0,1/2),

則D的原子坐標參數為o

②圖為銅的晶胞，銅原子半徑為Rnm,凡是阿伏加德羅常數的值，則銅晶體的密

度為g?cuT"用含R、NA的式子表示)

14

物質結構與性質

大題訓練(共10題)

1.現有A、B、C、D、E、F原子序數依次增大的六種元素，它們位于元素周期表

的前四周期。已知B元素L層電子數為K層上的2倍，D的原子核外存8種運動

狀態不同的電子；E元素與F元素處于同一周期相鄰的族，它們的原子序數相差

3,且E元素的基態原子有4個未成對電子。請回答下列問題：

(1)寫出D原子基態的價層電子排布圖：。

(2)下列說法錯誤的是(填序號)。

A.二氧化硅的相對分子質量比二氧化碳大，所以沸點：SiO2>CO2

B.電負性：C<N<CKF

C.$與CO互為等電子體，結構相似，化學性質相似

D.穩定性：H2O>H2S,是因為水分子間存在氫鍵的緣故

(3)F離子是人體內多種酶的輔因子，人工模擬酶是當前研究的熱點。向元素F

的硫酸鹽溶液中通入過量的氣體X(X由C、A兩種元素形成的含有10個電子的微

粒)可生成［F(X)J+，該離子的結構式為(用相關元素符號表示)。

(4)某化合物與F(1)(1表示元素F的化合價為+1價)結合形成如圖所示的離子,

該離子中碳原子的雜化方式是o

15

NH

(5)已知(BC),是直線型分子，并有對稱性，且分子中每個原子最外層都達到8電

子穩定結構，貝!J(BC)2中。鍵和n鍵的個數比為—0

(6)C元素最高價含氧酸與硫酸酸性強度相近，原因是o

(7)B單質的一種同素異形體的晶胞如圖所示：

則一個晶胞中所含B原子個數為;其中原子坐標參數為:a(0,0,0),,

則C點原子的坐標參數為。(坐標系如圖)

(8)D與F形成離子個數比為1:1的化合物晶胞與NaCl類似，D離子的配位數是

;設該晶胞的棱長為apm,則該晶體的密度為gem，(用相關

16

字母表示，已知阿伏加德羅常數為NA)

NH3

2s2P「iI2*

【答案】(1)向|小；”|(2)ACD(3)H3N-Cu-NH3(4)sp?和sp3

Lf-

NH3

(5)3:4(6)二者的非金屬性相近(或者從非羥基氧數目的角度來作答，只要

11Q70x1030

合理即可)⑺8(1，Y)(8)6二；十g/cm3

【解析】B元素的L層電子是K層上的2倍，K層只能填2個電子，則L層填4

個電子，B元素是碳，D的原子核外存在8種運動狀態不同的電子，則D只能是

氧，C為二者中間的氮，E和F為什么相鄰的族序數卻差3呢？很簡單，因為第

VIII族有三種元素，所以要在第VHI族及其附近來考慮，結合E的4個未成對

電子可知E為鐵，F為銅，再來分析選項即可。

(1)根據分析D為氧，其基態的價層電子排布圖為回l；

|山；1t

(2)A.二氧化硅是原子晶體，二氧化碳是分子晶體，不能簡單地根據相對

分子質量的大小來判斷熔沸點大小，A項錯誤；B.同周期元素從左到右電負性

增強，B項正確；

C.二者確實互為等電子體，但是只是結構相似，化學性質是有很大差異的，C

項錯誤；

D.氫鍵是分子間作用力，一般只影響物質的熔沸點、溶解度，對穩定性無貢獻，

D項錯誤；答案選ACD；

17

(3)既然X是一種含氮的氣體，又是10個電子的微粒，那么只能是氨氣了，因

NH3

-|-12+

此畫出結構簡式H3N-Cu-NH3即可；

,t-

NH3

(4)圖中可以看出，雜環上的碳原子形成了3個◎鍵，沒有孤對電子，因此是sp2

雜化，其它碳原子形成了4個共價鍵，因此為sp3雜化；

(5)根據描述，結合碳要形成4個共價鍵、氮要形成3個共價鍵的前提，不難

得出氟分子的結構為N=C——C=N,因此◎鍵和兀鍵的比例為3:4；

(6)元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，而氮的

非金屬性與硫相近，且二者含有的非羥基氧的數目相同，因此酸性相近；

(7)頂點的原子按(算，面心的原子按:算，剩下的按1個算，因此一個晶胞內

o2

一共有8x!+6x1+4=8個原子；按照坐標軸來看，C原子位于晶胞右表面的面心位

o2

置，因此坐標為

(8)氯化鈉中的配位數為6,既然cu。的結構與氯化鈉類似，其配位數也為6,

我們知道1個氯化鈉晶胞中有4個Na+和C1,因此1個氧化銅中應該也有4個Cu"

和爐，根據P=9,代入數據可得4X：4；6)X10，。,化簡后得到用^g/cm\

2.A、B、C、D、E代表前四周期原子序數依次增大的五種元素。A、D同主族且有

兩種常見化合物DA?和DA3；工業上電解熔融CA制取單質C；B、E除最外層均只

有2個電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區。回答下列問題：

(1)B、C中第一電離能較大的是—，基態D原子價電子的軌道表達式為—，

18

DA2分子的VSEPR模型是—o

(2)實驗測得C與氯元素形成化合物的實際組成為C2ck,其球棍模型如圖1所

示。已知C2c卜在加熱時易升華，與過量的NaOH溶液反應可生成Na[C(0H)」。

ffll

①C2c16屬于—晶體(填晶體類型)，其中C原子的雜化軌道類型為—雜化。

②[c(OH)J中存在的化學鍵有

③C2cL與過量的NaOH溶液反應的化學方程式為—o

(3)B、C的氟化物晶格能分別是2957kJ?molT、5492kJ?mol\二者相差很大的

原因是O

(4)D與E所形成化合物晶體的晶胞如圖2所示。

①在該晶胞中，E的配位數為—o

②已知該晶胞的密度為Pg/cm3,則其中兩個D原子之間的距離為—pm(列出計

19

算式即可)。

【答案】⑴鎂(或Mg)扁印行]平面三角形⑵分子sp3極

性共價鍵、配位鍵(或共價鍵、配位鍵)

3

Al2C16+2Na0H+6H2()=2Na[Al(OH)4]+6HCl(3)A1UMgz+電荷高、半徑小,AIF3的晶

叵3,4x97

格能比MgF2大得多4X1O10

【解析】由A、D同主族且有兩種常見化合物DA?和DA3,可推出A為。，D為S；

由工業上電解熔融c2A3制取單質C,可推出C為Al；B、E除最外層均只有2個

電子外，其余各層全充滿，E位于元素周期表的ds區，且A、B、C、D、E五種

元素原子序數依次增大，可推出B為Mg,E為Zn。

(1)根據上述分析,B為Mg元素,C為A1元素,鎂的最外層s軌道上有2個電子，

處于全充滿狀態，比相鄰元素的第一電離能大，則Mg、Al中第一電離能較大的

是Mg；D為S元素，基態原子核外電子排布式為Is22s22P63s23P二則基態D原子價

電子的軌道表達式為f時?了；

DAz為SO”根據價層電子對互斥理論可知，S02中硫原子含有的孤電子對數是

(6-2x2)+2=l,成鍵電子對數為2,采用sp2雜化，貝Ijso?分子的VSEPR模型是平

面三角形；

⑵①G”是ALCk,根據題意，C2ck在加熱時易升華，說明該分子的熔沸點較

低，則AL5屬于分子晶體；根據圖給球棍模型可知，A1原子形成4個共價單鍵，

則A1原子的雜化軌道類型為sp，雜化；

?[A1(OH)4]-中A1最外層有3個電子，與0原子形成三個極性共價鍵，A1原子還

20

有一個空軌道，與氧原子的孤對電子形成配位鍵，所以[A1(OH)J中存在的化學鍵

有極性共價鍵和配位鍵；

③c2ck與過量的NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉，化學方程式為

A12C16+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+6HC1；

(3)B、C的氟化物分別為MgF?、A1F3,因為Al"比Mg?+電荷高、半徑小，所以A1F3

的晶格能比MgF?大得多。

(4)①根據如圖所示晶胞，E原子位于頂點和面心，面心上的E原子，與它等距

離最近的D原子有4個，則在該晶胞中，E的配位數為4。

②根據如圖所示晶胞，晶胞中有E原子8X：+6X：=4,D原子位于四分之一晶胞

oZ

中的4個小正方體的體心上，一共有4個，設該晶胞的邊長為xcm,已知該晶胞

的密度為則晶胞的邊長其觀察晶胞圖可知：4個Zn原子

分布于8個:晶胞的中心，并且這4個Zn原子呈正四面體結構，所以2個Zn

O

原子的距離為面對角線的一半，即為爭產7

------------X10"'pm。

PNA

3.X、Y、Z、W為元素周期表前四周期的元素。其中X原子核外的L層電子數是K

層電子數的兩倍，Y的內層電子數是最外層電子數的9倍。Z在元素周期表的各

元素中電負性最大。W原子的第三電子層處于全充滿狀態且第四電子層只有2個

電子。請回答下列問題：

(DW元素屬于______區元素。其基態原子的電子排布式為

21

(2)W"能與氨氣分子形成配離子［W(NH3)1:其中配體分子的空間構為，

寫出該配離子的結構簡式(標明配位鍵)

(3)X能與氫、氮、氧三種元素構成化合物XO(NH2)2,其中X原子的雜化方式為

lmol該分子中。鍵的數目為

(4)X的某種晶體為層狀結構可與熔融金屬鉀作用。鉀原子填充在各層之間形成

間隙化合物，其常見結構的平面投影如圖所示，則其化學式可表示為

O——K原子

(5)元素Y與元素Z形成的晶體結構如圖所示。設晶胞中最近的Y的離子與Z的

距離為apmo該化合物的摩爾質量為bg/mol,則該晶胞密度的計算式為

_________g/cm3

【答案】(l)dsIs22s22P63s23P43dzs2(2)三角錐形>?((3)

IIXXH

22

sp27X6.02X1()23個⑷迎8(5)

16NAa

【解析】X、Y、Z、M為元素周期表前四周期的元素，X原子核外的L層電子數是

K層電子數的兩倍，則X有2個電子層，最外層電子數為4,故X為C元素；Y

的內層電子數是最外層電子數的9倍，Y只能處于第四周期，最外層電子數只能

為2,內層電子總數為18,核外電子總數為20,故Y為Ca元素；Z在元素周期

表的各元素中電負性最大，則Z為F元素，W元素的第三電子層處于全充滿狀態

且第四電子層只有2個電子，則W的質子數為2+8+18+2=30,即W為Zn。

⑴W為Zn,屬ds區元素，其基態原子的電子排布式為Is22s22P63s23P43dzs2,

故答案為：ds；Is22s22P63s23P43dzs2；

(2)W為Zn,與氨氣分子形成配離子為：［Zn(NH3)/。其中配體為氨氣分子，

NB分子中N原子成3個N4I單鍵、含有1對孤對電子，雜化軌道數為4,采取

sp，雜化，故加3分子為三角錐形，［Zn(NH3)］+中Zr?+有空軌道，N有孤對電子，

j11.、xtllfllAXIL

則配離子的結構簡式為>-(，故答案為：三角錐形，><；

IINXH-JLIIVXH*.

(3)X為C元素，則C0(NH，分子的結構簡式為一?所以該分子中

H?N-C—NH2

碳原子的雜化方式為sp?雜化，每個分子中含有7個。鍵，所以Imol尿素中含有

7moi。鍵；故答案為：sp2；7X6.02X1023個;

(4)可以取三個鉀原子形成的小三角形為計算單位，其完全占有的碳原子數是

4,占有的鉀原子數為l/6X3=l/2,故碳原子數和鉀原子數之比是4:1/2=8:1,X

的某種晶則其化學式時表示為KC8；故答案為：KC8；

23

(5)設邊長為xpm,上下方向的平面：晶胞上底面、下底面、中間4個藍色球

構成的2個平面、4個面心球構成面,這5個面之間的距離相等為l/4xpm,同理，

左右方向形成的面間的距離相等為l/4xpm,故a球到晶胞右側面的距離為l/4xpm,

從a球向晶胞下底面作垂線，垂足為o,再作。c垂直棱,

即oc為l/4xpm,be長為l/4xpm,ao長為l/4xpm,ab兩球的距離

4Q

〃加=4,所以*=8^111,元素Ca與元素F形成晶體，晶胞

中藍色球數目=8X1/8+6X1/2=4、藍色球為8個，故化學式為CaF2,該化合物的

b

摩爾質量為bg/moL晶胞質量=4X^-g,晶胞邊長為xpm,則晶胞體積=(xXl(T

ZA

10cm)3=x3X10Toem3=如衿、10-3。加，則晶胞密度為:

—77s-=3M；xl()30g/cm3,故答案為：3b81030

64a'63。163取口未內.163

X1v

9

4.離子液體是一類具有很高應用價值的綠色溶劑和催化劑，其中的EMIM*由H、C、

N三種元素組成，結構如圖甲所示。回答下列問題：

24

(1)碳原子價層電子的軌道表達式為，基態碳原子中，核外電子占據的最

高能級的電子云輪廓圖為形。

(2)根據價層電子對互斥理論，NH3>NO八NO?一中，中心原子價層電子對數不同

于其他兩種粒子的是oNH3比PH3的沸點高，原因是o氮元素的第一電

離能比同周期相鄰元素都大的原因是o

(3)EMIT中，碳原子的雜化軌道類型為o

(4)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，但熱穩定性遠高于金剛石，其晶胞結構如

圖所示。立方氮化硼屬于晶體，其中硼原子的配位數為o已知：立

方氮化硼密度為dg/cm。B原子半徑為xpm,N原子半徑為ypm,阿伏伽德羅常數

的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為(列出化簡后的計算式)。

,7s。0

【答案】(1)曲||啞鈴(2)NH3NIL分子間能形成氫鍵，而

PH3不能同周期第VA族的價電子排布式為ns2np3,np軌道上的電子為半充

滿，比較穩定⑶sp\sp3(4)原子4坦正詈需叱'I。。％

/DX1U

【解析】(1)碳的原子原子序數是6,價電子數是4,價電子排布式為2s22P2,

2sD

故碳原子價層電子的軌道表達式為曲11II;基態碳原子占據的最高能

級為2p,p能級的電子云輪廓圖為啞鈴形；

25

(2)NH3中N原子價層電子對數為：3+(5-3)/2=4,N0)中N原子價層電子對數為：

3+(5+l-2X3)/2=3,NO/中N原子價層電子對數為：2+(5+1-2X2)=3,所以中心

原子價層電子對數不同于其他兩種粒子的是NB;NB分子間能形成氫鍵，而PL

不能，故比PA的沸點高；同周期第VA族的價電子排布式為ns2np3,np軌

道上的電子為半充滿，體系比較穩定；

(3)根據EMIM*結構圖甲，EMIM*離子中C原子的價層電子對數為3和4,故EMHT

中，碳原子的雜化軌道類型為sp2、sp3；

(4)立方氮化硼硬度僅次于金剛石，晶體類型與金剛石相似，故立方氮化硼晶

體類型是原子晶體；晶胞中每個N原子連接4個B原子，晶胞中每個B原子連接

4個N原子，即硼原子的配位數為4；晶胞中N原子數是4,B原子數是4,令4

個N原子和4個B原子的體積為V1，晶胞的體積為V2,%=

產(“X吧)：,+.4"(二1吐》4=殍。3+丁3“10一3。。加，dXV2XNA=4X(11+14),V2=

333

粵(丁+網乂巾加

五F加，故該晶胞中原子的空間利用率為：7X1OO%=―100--------xl00%=

3A“2——cm?

dNA

W+y3WxlO-Qxioo%

75xlO30

5.英國曼徹斯特大學科學家安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫。共同工作多

年的二人因“突破性地”用撕裂的方法從石墨中成功獲得超薄材料石墨烯而獲獎。

制備石墨烯方法有石墨剝離法、化學氣相沉積法等。石墨烯的球棍模型示意圖如

下：

26

(1)下列有關石墨烯的說法正確的是

A.12g石墨烯含化學鍵數為NA

B.石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面

C.從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間的分子間作用力

D.石墨烯中每個C原子連接3個六元環，每個六元環占有6個C原子

(2)化學氣相沉積法是獲得大量石墨烯的有效方法之一,催化劑為金、銅、鉆等

金屬或合金,含碳源可以是甲烷、乙煥、苯、乙醇或酰菁等中的一種或任意組合。

①基態銅原子能量最高的電子占據的能級符號是;第四周期元素中，

最外層電子數與銅原子相同的元素還有。

②下列分子屬于非極性分子的是o

a.甲烷b.二氯甲烷c.苯d.乙醇

③乙醇的沸點要高于相對分子質量比它還大的丁烷,請解釋原因

④獻菁與獻菁銅染料分子結構(如圖),獻菁分子中碳原子采用的雜化方式是

27

⑤金與銅可形成的金屬互化物合金（如圖），它的化學式可表示為;在

Au周圍最近并距離相等的Cu有個,若2個Cu原子核的最小距離為dpm,

該晶體的密度可以表示為g/cm3o（阿伏伽德羅常數用NA表示）.

QA.U

*Cu

【答案】（1）BC（2）①3dK、Cr②a、c③乙醇分子間可形成氫鍵而

l

丁烷分子間不能形成氫鍵④sp?⑤CusAu或AUCU312389y

【解析】（1）A.石墨烯中一個碳原子具有1.5個。鍵，所以12g石墨烯含。鍵

數為1.5NA,選項A錯誤；B.碳碳雙鍵上所有原子都處于同一平面，所以導致

石墨烯分子中所有原子可以處于同一平面，選項B正確；C.石墨結構中，石墨

層與層之間存在分子間作用力，所以從石墨剝離得石墨烯需克服石墨層與層之間

的分子間作用力，選項C正確；D、石墨烯晶體中最小的環為六元環，每個碳原

子連接3個C-C化學健，則每個C原子連接3個六元環，每個六元環占有的C原

子數為6X^=2,選項D錯誤；答案選BC；

28

(2)①銅是29號元素，其基態原子的電子排布式為：Is22s22P63s23P63dzs)基

態銅原子能量最高的電子占據的能級符號是3d；第四周期元素中,最外層電子數

與銅原子相同的元素還有K、Cr;

②a.甲烷為正四面體結構，結構對稱，正負電荷的中心重合，屬于非極性分子,

選項a正確；b.二氯甲烷為四面體分子，結構不對稱，正負電荷的中心不重合,

屬于極性分子，選項b錯誤；c.苯為平面正六邊形，結構對稱，正負電荷的中心

重合，屬于非極性分子，選項c正確；d.乙醇結構不對稱，正負電荷的中心不重

合，屬于極性分子，選項d錯誤；

答案選ac；

③乙醇分子間存在氫鍵，使得其熔、沸點升高,而丁烷分子間不存在氫鍵；

④獻菁分子中碳原子形成3個。鍵和1個兀鍵，所以采取sp2雜化；酬菁銅分子

中能提供孤電子對的氮原子才是配位原子，所以酣菁銅分子中心原子的配位數為

2；

⑤該晶胞中含銅原子個數為6X1=3,含有金原子數為8x1=l,所以其化學式為

CiMu或AuCih,根據圖示，銅原子周圍最近并距離相等的金原子有4個。根據化

學式，在Au周圍最近并距離相等的Cu有12個；若2個銅原子核的最小距離為

389,

dpm,則晶胞的棱長為五dpm=V2dx10H0cm,該晶體的密度=----"------=

389x72xlO30

6.銅、鎂、金等的相關物質在生產生活中具有重要的作用。回答下列問題：

29

(1)銅元素在周期表中的位置是，基態銅原子中，核外電子占據最高

能層的符號是，占據該最高能層的電子數為O

(2)在一定條件下，金屬相互化合形成的化合物稱為金屬互化物，如Cu9AL、Cu5Zn8

等。某金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，該金屬互

化物屬于(填“晶體”或“非晶體”)

(3)銅能與類鹵素［(SCN)21反應生成CU(SCN)2,lmol(SCN)2分子中含有。鍵的數

目為-(SCN)2對應的酸有硫氟酸(H-S-C三N)、異硫氨酸(H-N=C=S)

兩種。理論上前者沸點低于后者，其原因是

(4)銅與金形成的金屬互化物的晶胞結構如圖1所示，其晶胞邊長為anm,該金

屬互化物的密度為(用含a、NA的代數式表示)g-cinr

(6)某金屬晶體中原子的堆積方式為六方最密堆積如圖2所示，晶胞可用圖3表

示。已知該金屬的原子半徑為acm,該金屬晶胞的高為bcm：若以晶胞中A點原

子為原點建立空間直角坐標系。-xyz,則A點原子的坐標為(0,0,0),C點原子

的坐標為(2a,0,0),D點原子的坐標為(0,0,b),則B點原子的坐標為

30

【答案】(1)第四周期第IB族N1(2)晶體(3)5NA異硫

233

氟酸分子間可形成氫鍵,而硫禽＜酸分子間不能形成氫鍵(4)3.89X10/(aNA)

(a,華，”

【解析】(1)銅元素位于周期表中第四周期IB族；銅元素核外電子占據最高能

層的符號是N；銅元素價電子排布式為3dZs1則銅元素中占據該最高能層的電

子數為1;

(2)該金屬互化物具有自范性，原子在三維空間里呈周期性有序排列，這是晶

體的特點，即該金屬互化物屬于晶體；

(3)(SCN)2的結構式為N三C—S—S—C三N,成鍵原子之間只能形成1個。鍵，

因此Imol(SCN)2中含有。鍵的個數為5NA；根據形成分子間氫鍵的條件，異硫鼠

酸能形成分子間氫鍵，硫氨酸不能形成分子間氫鍵，因此異硫氨酸的沸點高于硫

粗酸;

(4)根據圖1,Au位于頂點，個數為8義1/8=1,Cu為面心，個數為6Xl/2=3,

該晶胞的化學式為ClMu,晶胞的質量為小(64x3+197)g,晶胞的體積為4X10-

2132333

cm,則晶胞的密度為3.89X10/(aNA)g/cm；

(6)根據圖2和圖3,B處于正四面體頂角原子處，根據立體幾何知識，不難求

出B原子的原子坐標為(a,孕)o

7.大型客機燃油用四乙基鉛［Pb(CH2cH3D做抗震添加劑，但皮膚長期接觸四乙

基鉛對身體健康有害，可用硫基乙胺(HSCH2cH朋2)和KMnO4清除四乙基鉛。

31

(1)碳原子核外電子的空間運動狀態有種，基態鎰原子的外圍電子排布式

為—，該原子能量最高的電子的電子云輪廓圖形狀為O

(2)N、C和Mn電負性由大到小的順序為o

(3)HSCH2cH2NH2中C的雜化方式為,其中陽2-空間構型為;N和P的價

電子相同，但磷酸的組成為H3P而硝酸的組成不是ANO”其原因是o

(4)Pb(CH2cH，是一種難電離且易溶于有機溶劑的配合物，其晶體類型屬于

晶體。已知Pb(CH2cH3浦晶體的堆積方式如下。

Pb(CH2cH3)」在xy平面上的二維堆積中的配位數是—,A分子的坐標參數為

設阿伏加德羅常數為N/mol,Pb(CH2cH3)1的摩爾質量為Mg/moL則Pb(CH2cH3)J

晶體的密度是g/cn?(列出計算式即可)。

【答案】(1)63d54s2球形(2)N>C>Mn(3)s/V型N原子半

徑較小，不能容納較多的原子軌道，故不能形成H3NO4(4)分子6I，；，

4Mxi()21

2

abNA^

【解析】(1)碳原子核外電子排布為Is22s22P2,核外電子的空間運動狀態有6種，

原子序數為27的鎰元素基態原子的外圍電子排布式為3d54s2,據此可以得出鎰

32

元素在周期表中的位置是第四周期第VIIB族，能量最高的電子是4s2電子，值

得注意的是，教材上提供的構造原理是原子填充順序規則，并不代表電子的能量

高低，在金屬元素的原子中，最易失去的電子才是該原子能量最高的電子，4s

電子的電子云輪廓圖為球形，故答案為：6；3d54s2；球形；

(2)電負性是金屬性與非金屬性定量描述的一個物理量，元素的非金屬性越強，

往往其電負性越大，根據元素周期表中元素非金屬性(或電負性)的遞變規律,

同周期從左到右元素電負性增大，可以得到電負性大小為N大于C,而Mn為金

屬元素，其電負性小于非金屬性，N、C和Mn三種元素的電負性由大到小的順序

為：N、C、Mn,故答案為：N、C、Mn；

(3)HSCH2cH朋2分子中，C形成4個共價鍵，它們價層電子對數為4對，其雜化

方式為sp:在-ML中N有兩個單鍵，一對孤對電子和一個單電子，因為單電子

也需要占用一個軌道，所以N的價層電子對數依然可以視為4對，其雜化方式也

為sp)考慮配位原子只有兩個H,所以其空間構型為平面三角形，N和P為同族

元素，其價層電子數相同，通常情況下其成鍵方式相同，但是由于N原子半徑小

于P,N原子周圍空間無法容納4個氧原子成鍵，所以在其最高價含氧酸中，前

者為一元酸后者為三元酸，或說LN。,分子會因為N原子半徑小，無法容納4個

氧原子成鍵，要脫去一個水分子，以HN03形式存在，故答案為：sp3；平面三角

形；N和P為同族元素，其價層電子數相同，通常情況下其成鍵方式相同，但是

由于N原子半徑小于P,N原子周圍空間無法容納4個氧原子成鍵，所以在其最

高價含氧酸中，前者為一元酸后者為三元酸，或說H3NO4分子會因為N原子半徑

小，無法容納4個氧原子成鍵，要脫去一個水分子，以HN03形式存在；

33

(4)題目信息，Pb(CH2cH3)4是一種難電離且易溶于有機溶劑的配合物，可知

其晶體類型為分子晶體,這一點也可以從Pb(CH2cH3)4晶體的堆積方式得到結論,

Pb(CH2cH3)4晶體堆積方式為六方密堆積，所以在xy平面上的二維堆積中也采

取二維最密堆積即配位數為6,A分子的坐標參數為(|，；］)由堆積圖可知每

2M

個晶胞中包含2個Pb(CH2cH3)4分子，所以每一個晶胞的質量為▽g,再結合

A

晶胞參數,可以得到晶胞的體積為舞cd,則出2cHJ,晶體的密度是

4Mxi

4Mxi0"_3六研-2tL..―門

而不方g-cm,故答案為：分子；6；2

abNAV3

8.鐵被譽為“第一金屬”，鐵及其化合物在生活中有廣泛應用。

(1)基態Fe”的電子排布式為o

⑵實驗室用KSCN溶液、苯酚(。-。。檢驗Fe：N、0、S的第一電離能由大到

小的順序為(用元素符號表示)，苯酚中碳原子的雜化軌道類型為。

(3)FeCL的熔點為306℃,沸點為315℃。FeCL的晶體類型是。FeS04

常作補鐵劑，S(V的立體構型是o

(4)埃基鐵［Fe(CO)J可用作催化劑、汽油抗暴劑等。1molFe(CO”分子中含

mol。鍵，與CO互為等電子體的離子是(填化學式,寫一種)。

(5)氮化鐵晶體的晶體結構示意圖如圖1所示。該晶體中鐵、氮的微粒個數之比

為O

34

圖2

(6)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖2所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為Pg-cml

M代表阿伏加德羅常數的值。在該晶胞中,與Fe?+緊鄰且等距離的Fe?+數目為

Fe"與-的最短核間距為pmo

【答案】(1)Is22s22P63s23P63d$或[Ar]3d$(2)N>O>Ssp2(3)分子

晶體正四面體形(4)10CN一或Cz"(5)3:1(6)12x

IO10

【解析】(1)鐵原子失去4s能級上的2個電子和3d能級上的1個電子后形成

Fe3+,因此基態Fe，+的電