以某元素或某族元素為背景考查物質結構與性質1.氮族元素是一類重要元素,廣泛應用于生產生活,特別是在醫藥、納米材料制備中。回答下列問題:(1)基態磷原子核外電子的空間運動狀態共有種。N、P同族,性質相似。氮原子間可形成鍵能很大的氮氮三鍵而磷原子間不能形成類似結構的原因是。

(2)肼(N2H4)和偏二甲肼[(CH3)2NNH2]均為無色液體,屬于同系物,是常用的火箭推進劑,其熔沸點如表:物質肼偏二甲肼熔點1.4℃-58℃沸點113.5℃63.9℃二者熔沸點差異較大的主要原因是

。

(3)在多原子分子中如有相互平行的p軌道,它們連貫重疊在一起構成一個整體,p電子在多個原子間運動形成π型化學鍵,這種不局限在兩個原子之間的π鍵稱為離域π鍵,簡稱大π鍵。可用符號Πmn表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數,n代表參與形成大π鍵的電子數,如苯分子中的大π鍵可表示為Π66。計算表明,N4H62+結構如圖所示,(4)氮化硼(BN)是由氮原子和硼原子所構成的晶體。工業上制備氮化硼的一種方法為BCl3(g)+NH3(g)BN(s)+3HCl(g)。形成BCl3時,基態B原子價電子層上的電子先激發再雜化,激發時B原子的價電子軌道表示式可能為(填標號)。

(5)新型半導體材料立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結構類似,兩種晶體中熔點較高的是;

如圖所示,砷化鎵晶體中砷原子作立方最密堆積,鎵原子填入間隔的四面體空隙中。已知晶胞中原子1的坐標為(0,0,0),原子2的坐標為(14,14,34),則原子3的坐標為。砷化鎵的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數的值為NA,計算晶體中砷原子和鎵原子的核間距2.硅材料和鋁材料在生產生活中應用廣泛。回答下列問題:(1)一種磷酸硅鋁分子篩常用于催化甲醇制烯烴的反應。由硅原子核形成的三種微粒:a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1),半徑由大到小的順序為(填標號);第三周期元素中,第一電離能介于Al和P之間的元素有種。

(2)N(SiH3)3是一種高介電常數材料。已知:N(SiH3)3中Si—N—Si鍵角120°,N(CH3)3中C—N—C鍵角111°。共價鍵的極性Si—NC—N(填“>”“=”或“<”)。下列劃線原子與N(SiH3)3中N原子雜化類型相同的是(填標號)。

A.Al(OCH3)3 B.NH3BH3C.N(CH3)3 D.NH4NO3(3)鋁硼中間合金在鋁生產中應用廣泛。金屬鋁熔點為660.3℃,晶體硼熔點為2300℃,晶體硼熔點高于鋁的原因是

。

晶體硼的結構單元是正二十面體,每個單元中有12個硼原子,結構如圖。若其中有兩個原子為10B,其余為11B,則該結構單元有種。

(4)已知合金Na2AlAu3的立方晶胞結構如圖1,Na原子以金剛石方式堆積,八面體空隙和半數的四面體空隙中填入Au3Al四面體;圖2為沿x軸投影晶胞中所有Na原子的分布圖。每個Na周圍距離其最近的Na有個;以晶胞參數為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱為原子的分數坐標,如A點的分數坐標為(14,14,14),設NA為阿伏加德羅常數的值,Na2AlAu3的摩爾質量為Mg·mol-1,晶體的密度為ρg·cm-3,則A、C兩原子間的距離為pm(列出計算表達式)。

B卷3.(2023·北京豐臺區二模)隨著科學的發展,氟及其化合物的用途日益廣泛。Ⅰ.離子液體具有電導率高、化學穩定性高等優點,在電化學領域用途廣泛。某離子液體的結構簡式如下圖。1?乙基?3?甲基咪唑四氟硼酸鹽([Emim]BF4)(1)寫出基態銅原子的價電子排布式。

(2)NaBF4是制備此離子液體的原料。①微粒中F—B—F鍵角:BF3BF4?(填“>”“<”或“=”)②BF3可以與NaF反應生成NaBF4的原因是

。

(3)以Cu(BF4)2和[Emim]BF4的混合體系做電解質溶液,可以實現在不銹鋼上鍍銅。鍍銅時,陽極材料為,電解質溶液中Cu2+向極移動(填“陰”或“陽”)。

Ⅱ.NaF等氟化物可以做光導纖維材料,一定條件下,某NaF的晶體結構如圖。(4)與F-距離最近且相等的Na+有個。

(5)NA表示阿伏加德羅常數的值。NaF晶胞為正方體,邊長為anm,則晶體的摩爾體積Vm=m3·mol-1。(1nm=10-9m)

4.研究金屬原子結構及晶體結構具有重大意義。(1)Fe3+價電子軌道表示式為。

(2)原子發射光譜法是通過處于激發態的待測元素微粒回到基態時發射的特征譜線對其進行鑒別的方法。下列狀態的鐵粒子處于激發態的是(填標號)。

A.3d64s2 B.3d44s1 C.3d6 D.3d54s1(3)利用配合物的特征顏色可檢驗補鐵藥片中的Fe3+和Fe2+,部分配合物的結構如下:①取等量碾碎的藥片放入兩支試管中,試管1加鹽酸溶解,試管2加等體積蒸餾水溶解。分別滴加KSCN溶液,發現試管1溶液變紅,試管2溶液不變色。依據圖示信息,解釋SCN-檢驗Fe3+須在酸性條件下進行的原因。

②配體SCN-的空間結構為。

③鄰二氮菲中N原子的價層孤電子對占據。

(填標號)。A.2s軌道 B.2p軌道C.sp雜化軌道 D.sp2雜化軌道(4)金屬合金MgCux的結構可看作以Cu4四面體(相互共用頂點)替換立方金剛石結構中的碳原子,形成三維骨架,在晶胞空隙處,有序地放置Mg原子(四面體的4個頂點代表Cu原子,圓球代表Mg原子),結構如圖所示。①x=。

②若Mg原子A的原子坐標為(0.25,0.25,0.75),則C的原子坐標為。

③晶胞參數為anm,則AB原子之間的距離為nm。

5.設計新型的CuAs基化合物并探索其中可能存在的超導物性,是超導領域的前沿科學問題之一。一種新型CuAs基超導體系的四方晶胞結構如圖所示。回答下列問題:(1)基態As的價電子軌道表示式為,Ge、As、Se元素第一電離能由大到小的順序是。

(2)AsH3的沸點為-62℃,GeH4的沸點為-90℃,AsH3的沸點比GeH4高的主要原因是。

(3)CuCl可以吸收CO形成一種含水雙核平面配合物,下列對配合物中Cu原子雜化方式推斷合理的是(填標號)。

A.dsp3 B.sp2 C.sp3 D.dsp2(4)新型CuAs基超導體系晶體(摩爾質量為Mg·mol-1)的化學式為。晶胞參數為anm和cnm,設NA為阿伏加德羅常數的值,則新型CuAs基超導體系晶體的密度為g·cm-3(用代數式表示)。以某元素或某族元素為背景考查物質結構與性質1.(1)9P原子半徑大,p軌道難以有效肩并肩重疊,不能形成穩定的π鍵(2)肼(N2H4)分子間氫鍵數目多于偏二甲肼[(CH3)2NNH2](3)Π4(5)氮化硼(34,14,14)解析(1)P原子序數為15,核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,電子占據的軌道數為1+1+3+1+3=9,1個軌道為一個空間運動狀態,故共有9種空間運動狀態;三鍵含有1個σ鍵,2個π鍵,π鍵是原子軌道肩并肩形式重疊而成,磷原子間不能形成磷磷三鍵的原因是P原子半徑大,p軌道難以有效肩并肩重疊,不能形成穩定的π鍵。(2)肼(N2H4)和偏二甲肼[(CH3)2NNH2]均為分子晶體,均含有氫鍵,但肼(N2H4)分子間氫鍵數目多于偏二甲肼[(CH3)2NNH2],所以肼(N2H4)的熔沸點高于偏二甲肼[(CH3)2NNH2]。(3)參與形成大π鍵的原子為4個N原子,每個氮已形成3個σ鍵,且4個N原子失去2個電子,最后氮原子剩余價電子數為5×4-2-3×4=6,即參與形成大π鍵的電子數為6,原子數為4,可表示為46。(4)BCl3中心原子周圍的價電子對數為:3+12(3-3×1)=3,根據價電子對互斥理論可知,其空間結構為平面三角形,中心原子sp2雜化,形成BCl3時,基態B原子價電子層上的電子先進行激發,再進行雜化,能與Cl形成3個相同的共價鍵,故激發時B原子的價電子軌道表示式可能為C。(5)立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體類似,均屬于共價晶體,原子半徑N<As、B<Ga,故氮化硼中共價鍵更強,熔點更高;根據圖中信息,砷化鎵晶體中砷原子為立方最密堆積,鎵原子填入間隔的四面體空隙中,以頂角的原子分析出配位數是4,根據晶胞中原子1的坐標和原子2的坐標,可以理解為把晶胞分為八個小立方體,原子3在右下后方小立方體的體心,因此原子3的坐標為(34,14,14);根據砷化鎵晶體結構得到晶體中有4個砷和4個鎵,砷化鎵的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數的值為NA,則晶胞體積為V=mρ=145g·mol2.(1)cab3(2)>AD(3)晶體硼為共價晶體,鋁為金屬晶體3(4)4(34,14,34)解析(1)電子層數越多半徑越大,質子數相同、電子層數也相同時,電子數越多半徑越大,由硅原子核形成的三種微粒:a.([Ne]3s23p2)、b.([Ne]3s23p1)、c.([Ne]3s23p14s1),半徑由大到小的順序為([Ne]3s23p14s1)>([Ne]3s23p2)>([Ne]3s23p1);同周期元素從左到右第一電離能有增大趨勢,第三周期元素中,Mg的3s能級全充滿、P的3p能級半充滿,結構穩定,第一電離大于同周期相鄰元素,第一電離能介于Al和P之間的元素有Mg、Si、S共3種元素。(2)C與N之間電負性差值小于N與Si之間的電負性差值,故共價鍵的極性Si—N>C—N。N(SiH3)3中Si—N—Si鍵角120°,說明N原子采用sp2雜化。A.Al(OCH3)3中Al原子形成3個σ鍵,無孤電子對,Al原子采用sp2雜化,故選A;B.NH3BH3中B原子形成4個σ鍵,無孤電子對,B原子采用sp3雜化,故不選B;C.N(CH3)3中N原子形成3個σ鍵,C—N—C鍵角111°,說明有1個孤電子對,N原子采用sp3雜化,故不選C;D.NH4NO3中N原子價電子對數為3,N原子采用sp2雜化,故選D。(3)晶體硼是共價晶體,鋁是金屬晶體,所以晶體硼熔點高于鋁。晶體硼的結構,若其中有兩個原子為10B,其余為11B,可以理解為2個11B被10B代替,則該結構單元可能1、2號B原子為10B,1、3號B原子為10B,1、4號B原子為10B,共3種結構。(4)根據圖示,每個Na周圍距離其最近的Na有4個;如A點的分數坐標為(14,14,14),則B點的分數坐標為(34,14,34);根據均攤原則,每個晶胞含有Na的個數為8×18+6×12+4=8,設NA為阿伏加德羅常數的值,Na2AlAu3的摩爾質量為Mg·mol-1,晶體的密度為ρg·34Mρ3.(1)3d104s1(2)①>②BF3可與F-結合形成配位鍵(3)Cu陰(4)6(5)NAa解析(1)銅是29號元素,基態銅原子的價電子排布式為3d104s1;(2)①BF3中價層電子對數=σ鍵數+孤電子對數=3+3?3×12=3,雜化軌道數=價層電子對數=3,B采取sp2雜化,而BF4?價層電子對數=4+3+1?4×12=4,雜化軌道數=4,B采取sp3雜化,所以F-B-F鍵角:BF3>BF4?;②BF3可與F-結合形成配位鍵,故BF3可以與NaF反應生成NaBF4;(3)鍍銅時,陽極材料為Cu,電解質溶液中陽離子Cu2+向陰極移動;(4)白球Na+,黑球F-,與F-等距且最近的Na+有6個,以體心處黑球F-為研究對象,與F-等距且最近的Na+位于6個面心處;(5)1個晶胞中有8×18+6×12=4個Na+,12×14+1=4個F-,晶胞物質的量=4NAmol,晶胞體積=(a×104.(1)(2)BD(3)①用SCN-檢驗Fe3+時,SCN-會與OH-競爭結合Fe3+。pH升高,OH-更易與Fe3+結合,酸性增強,OH-濃度減小,SCN-可以競爭到Fe3+②直線形③D(4)①2②(0.75,0.25,0.25)③22a解析(1)Fe3+價電子為3d5,軌道表示式為;(2)基態鐵原子價電子為3d64s2,基態Fe2+價電子為3d6,基態Fe3+價電子為3d5,因此處于激發態的為3d44s1、3d54s1,為3d軌道電子躍遷到4s軌道,故選BD;(3)①由圖可知OH-與SCN-都能與鐵形成配位鍵,堿性狀態下含有大量的OH-,阻礙SCN-與鐵的配合;②SCN-中中心原子為C,雜化方式為sp雜化,無孤電子對,故離子的空間結構為直線形;③鄰二氮菲中氮原子成一個雙鍵,雜化方式為sp2雜化,因此孤電子對占據sp2雜化軌道。(4)①由圖可知Cu4位于頂角、面心和四個四面體空隙,根據均攤法可得個數為8×18+6×12+4=8,每個銅原子由兩個四面體共用,因此銅原子個數為8×4×12=16,Mg原子位于四個四面體空隙和八面體空隙中,八面體空隙有12×14+1=4個,因此Mg原子共有8個,由此可知化學