高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專題二十五 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)AB卷1

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物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) A卷　全國卷 　原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1．(2013課標(biāo)全國卷Ⅰ，37，15分)硅是重要的半導(dǎo)體材料，構(gòu)成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎(chǔ)?；卮鹣铝袉栴}： (1)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為________，該能層具有的原子軌道數(shù)為________、電子數(shù)為________。 (2)硅主要以硅酸鹽、________等化合物的形式存在于地殼中。 (3)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以____________相結(jié)合，其晶胞中共有8個原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)____________個原子。 (4)單質(zhì)硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應(yīng)來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質(zhì)中反應(yīng)制得SiH4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。 (5)碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能如下所示，簡要分析和解釋下列有關(guān)事實(shí)： 化學(xué)鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 356 413 336 226 318 452 ①硅與碳同族，也有系列氫化物，但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多，原因是______________________。 ②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是______________________。 (6)在硅酸鹽中，SiO四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結(jié)構(gòu)型式。圖(b)為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根：其中Si原子的雜化形式為____________，Si與O的原子數(shù)之比為____________，化學(xué)式為________________。 解析　硅的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2，M能層有s、p、d三個能級，共9個原子軌道； (3)立方體共有6個面，面心位置上貢獻(xiàn)3個原子； (4)此反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物除SiH4外，還應(yīng)有MgCl2，另一生成物只能是NH3； (5)由信息可知應(yīng)從反應(yīng)物、產(chǎn)物鍵能的差異角度進(jìn)行分析； (6)一個硅原子與四個氧原子相連，形成4個σ鍵，硅原子最外層四個電子全部參與成鍵，無孤電子對，為sp3雜化；①、②兩個氧原子有兩個結(jié)構(gòu)單元共用，如圖，中間的結(jié)構(gòu)單元均攤1，再加上其他2個氧原子，一個結(jié)構(gòu)單元中含有一個硅原子，3個氧原子，依據(jù)化合價可知一個結(jié)構(gòu)單元表現(xiàn)的化合價為－2，即化學(xué)式為SiO或[SiO3]。 答案　(1)M　9　4 (2)二氧化硅 (3)共價鍵　3 (4)Mg2Si＋4NH4Cl===SiH4＋4NH3＋2MgCl2 (5)①C—C鍵和C—H鍵較強(qiáng)，所形成的烷烴穩(wěn)定，而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低，易斷裂，導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成 ②C—H鍵的鍵能大于C—O鍵，C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠(yuǎn)小于Si—O鍵，所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O鍵 (6)sp3　1∶3　[SiO3](或SiO) 　分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2．(2016課標(biāo)全國卷Ⅱ，37，15分)東晉《華陽國志南中志》卷四中已有關(guān)于白銅的記載，云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品?；卮鹣铝袉栴}： (1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為________，3d能級上的未成對電子數(shù)為________。 (2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是________。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為________，提供孤電子對的成鍵原子是________。 ③氨的沸點(diǎn)________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為________。 (3)單質(zhì)銅及鎳都是由________鍵形成的晶體；元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu＝1 958 kJmol–1、INi＝1 753 kJmol－1，ICu>INi的原因是______________。 (4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。 ①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為________。 ②若合金的密度為d gcm–3，晶胞參數(shù)a＝________nm。 解析　(1) 鎳是28號元素，位于第四周期，第Ⅷ族，根據(jù)核外電子排布規(guī)則，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d能級有5個軌道，根據(jù)洪特原則，先占滿5個自旋方向相同的電子，再分別占據(jù)三個軌道，電子自旋方向相反，所以未成對的電子數(shù)為2。(2) ①根據(jù)價層電子對互斥理論，SO的σ鍵電子對數(shù)等于4，孤電子對數(shù)為＝0，則陰離子的立體構(gòu)型是正四面體形；②根據(jù)配位鍵的特點(diǎn)，在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為配位鍵，提供孤電子對的成鍵原子是N；③氨氣分子間存在氫鍵，分子間作用力強(qiáng)，所以氨的沸點(diǎn)高于膦(PH3)；根據(jù)價層電子對互斥理論，氨氣中心原子N的σ鍵電子對數(shù)等于3，孤電子對數(shù)為＝1，則中心氮原子軌道雜化類型為sp3雜化，分子為三角錐形，正負(fù)電荷重心不重疊，氨氣是極性分子。(3)銅和鎳屬于金屬，則單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體；銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子，所以ICu＞INi。(4) ①根據(jù)均攤法計算，晶胞中銅原子個數(shù)為6＝3，鎳原子的個數(shù)為8＝1，則銅和鎳的數(shù)量比為3∶1；②根據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni，若合金的密度為dgcm－3，根據(jù)ρ＝，則晶胞參數(shù)a＝107 nm。 答案　(1) 1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2 (2) ①正四面體?、谂湮绘I　　N ③高于　氨氣分子間可形成氫鍵　極性　 sp3 (3)金屬　銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子 (4)①3∶1　 ②107 3．(2014課標(biāo)全國卷Ⅱ，37，15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，d與c同族；e的最外層只有1個電子，但次外層有18個電子。回答下列問題： (1)b、c、d中第一電離能最大的是________(填元素符號)，e的價層電子軌道示意圖為__________________。 (2)a和其他元素形成的二元共價化合物中，分子呈三角錐形，該分子的中心原子的雜化方式為________；分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是________(填化學(xué)式，寫出兩種)。 (3)這些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是________；酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是________(填化學(xué)式)。 (4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)如圖1，則e離子的電荷為________。 (5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中，陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)；陽離子呈軸向狹長的八面體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。 該化合物中，陰離子為________，陽離子中存在的化學(xué)鍵類型有________；該化合物加熱時首先失去的組分是________，判斷理由是______________ ______________________________________________________________。 解析　依題給信息可直接判斷a為氫(H)，c為氧(O)，d為硫(S) ，e為銅(Cu)，又知b的價電子層中未成對電子數(shù)有3個，且其原子序數(shù)，介于a、c之間，可確定b為氮(N)。(1)N、O、S三種元素中第一電離能最大的是N；Cu的價層電子軌道示意圖為。(2)NH3分子呈三角錐形，分子中N原子采取sp3雜化；分子中含有極性鍵和非極性鍵的化合物有H2O2和N2H4等。(3)這些元素形成的含氧酸有HNO3、HNO2、H2SO4、H2SO3等，其中中心原子價層電子對數(shù)為3的是HNO2和HNO3，酸根呈三角錐結(jié)構(gòu)的酸是H2SO3。(4)圖1所示晶胞中e離子數(shù)＝4，c離子數(shù)＝1＋8＝2，則N(Cu)∶N(O)＝4∶2＝2∶1，該離子化合物的化學(xué)式為Cu2O，故銅離子的電荷為＋1。(5)5種元素形成的離子化合物中陰離子呈四面體結(jié)構(gòu)，陰離子為SO；由題圖2可知陽離子是[Cu (NH3)4(H2O)2]2＋，化學(xué)鍵類型有共價鍵和配位鍵，該離子中，H2O分子離Cu2＋較遠(yuǎn)，Cu2＋與H2O分子間的配位鍵比Cu2＋與NH3分子間的配位鍵弱，故該化合物加熱時，首先失去的組分是H2O。 答案　(1)N　 (2)sp3　H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3　H2SO3 (4)＋1 (5)SO　共價鍵和配位鍵　H2O　H2O與Cu2＋的配位鍵比NH3與Cu2＋的弱 　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4．(2016新課標(biāo)全國Ⅰ，37，15分)鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}： (1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]________，有________個未成對電子。 (2)Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是___________________。 (3)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因____________________________________________________________。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔點(diǎn)/℃ －49.5 26 146 沸點(diǎn)/℃ 83.1 186 約400 (4)光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中，帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是________________。 (5)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為________________________，微粒之間存在的作用力是________________。 (6)晶胞有兩個基本要素： ①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(，0，)；C為(，，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。 ②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a＝565.76 pm，其密度為________gcm－3(列出計算式即可)。 解析　(1)鍺為32號元素，根據(jù)原子核外電子的排布規(guī)律，可寫出其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外電子排布簡式為[Ar]3d104s24p2，其中4p能級有2個未成對電子。 (2)Ge和C雖是同族元素，價電子排布相同，但Ge的原子半徑比C的大，所以其原子軌道不易重疊形成π鍵，即Ge原子間難以形成雙鍵和叁鍵。 (3)由表中數(shù)據(jù)，可知幾種鍺鹵化物的熔沸點(diǎn)都較低，都屬于分子晶體。隨著相對分子質(zhì)量的逐漸增大，其分子間作用力逐漸增強(qiáng)，故熔沸點(diǎn)逐漸升高。 (4)Zn、Ge、O三種元素中，Zn和Ge是金屬元素，O是非金屬元素。O的電負(fù)性比Zn和Ge的大，又根據(jù)同周期元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大的規(guī)律，可知電負(fù)性：O＞Ge＞Zn。 (5)由于鍺單晶具有金剛石型的結(jié)構(gòu)，故每個鍺原子與相鄰的四個鍺原子形成四個共價鍵，其原子軌道雜化類型為sp3雜化。 (6)①由Ge單晶晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可知D原子與A原子及位于3個相鄰面面心的3個原子構(gòu)成了正四面體結(jié)構(gòu)，D原子位于正四面體的中心，再根據(jù)A、B、C三個原子的坐標(biāo)參數(shù)可知D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(，，)。②由鍺單晶的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可知該晶胞中位于頂點(diǎn)的有8個原子，位于面心的有6個原子，位于內(nèi)部的有4個原子，則一個晶胞中所含有的鍺原子個數(shù)為8＋6＋4＝8，再由晶胞參數(shù)可知該晶胞的邊長為565.76 pm的正方體，則其密度為 gcm－3。 答案　(1)3d104s24p2　2 (2)Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p－p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng) (4)O＞Ge＞Zn　(5)sp3　共價鍵 (6)①(，，)?、?07 5．(2016課標(biāo)全國Ⅲ，37，15分)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}： (1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式_________________________。 (2)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga________As，第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為________，其中As的雜化軌道類型為________。 (4)GaF3的熔點(diǎn)高于1 000 ℃，GaCl3的熔點(diǎn)為77.9 ℃，其原因是______________。 (5)GaAs的熔點(diǎn)為1 238 ℃，密度為ρ gcm－3，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________，Ga與As以________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol－1和MAs gmol－1，原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，阿伏加德羅常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為____________________。 解析　(1)As的原子序數(shù)為33，則基態(tài)As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，故原子半徑Ga大于As，As原子的4p軌道處于半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以第一電離能Ga小于As。(3)AsCl3分子中心As原子的價層電子對數(shù)＝3＋＝4，含有1對孤對電子，則其立體構(gòu)型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。(4)二者熔點(diǎn)的差異是因為GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體。(5)GaAs的熔點(diǎn)很高，則其晶體為原子晶體，Ga和As以共價鍵鍵合。由晶胞結(jié)構(gòu)可知一個晶胞中含有As、Ga原子的個數(shù)均為4個，則晶胞的體積為4ρ，又知二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為100%＝100%。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) (2)大于　小于　(3)三角錐形　sp3 (4)GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體 (5)原子晶體　共價　100% 6．(2015課標(biāo)全國卷Ⅱ，37，15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素，A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型：C、D為同周期元素，C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍；D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}： (1)四種元素中電負(fù)性最大的是________(填元素符號)，其中C原子的核外電子排布式為________。 (2)單質(zhì)A有兩種同素異形體，其中沸點(diǎn)高的是________(填分子式)，原因是_______________________________________________________________； A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為________和________。 (3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1∶3的化合物E，E的立體構(gòu)型為________，中心原子的雜化軌道類型為________。 (4)化合物D2A的立體構(gòu)型為________，中心原子的價層電子對數(shù)為________，單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A，其化學(xué)方程式為______________。 (5)A和B能夠形成化合物F，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a＝0.566 nm，F(xiàn)的化學(xué)式為________；晶胞中A原子的配位數(shù)為________；列式計算晶體F的密度(gcm－3 )_____________________________________________。 解析　由A2－和B＋具有相同的電子構(gòu)型可知，A是氧元素，B是鈉元素；由C元素原子核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍可知，C是磷元素；A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)依次增大，C、D為同周期元素，且D元素最外層有一個未成對電子，因此D是氯元素。(1)元素的非金屬性O(shè)>Cl>P，則電負(fù)性O(shè)>Cl>P，Na是金屬，其電負(fù)性最?。籔的電子數(shù)是15，根據(jù)構(gòu)造原理可寫出其核外電子排布式。(2)氧元素有O2和O3兩種同素異形體，相對分子質(zhì)量O3>O2，范德華力O3>O2，則沸點(diǎn)O3>O2。A和B的氫化物分別是H2O和NaH，所屬晶體類型分別為分子晶體和離子晶體。(3)PCl3分子中P含有一對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為三角錐形，中心原子P的雜化軌道類型為sp3。(4)Cl2O分子中心原子O原子含有2對孤電子對，其價層電子對數(shù)為4，因此其立體構(gòu)型為V形；根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒可寫出Cl2與濕潤的Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)根據(jù)化合物F的晶胞結(jié)構(gòu)，利用均攤法可計算出氧原子個數(shù)：N(O)＝8＋6＝4，鈉原子全部在晶胞內(nèi)，N(Na)＝8，因此F的化學(xué)式為Na2O；以頂角氧原子為中心，與氧原子距離最近且等距離的鈉原子有8個，即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8；晶胞參數(shù)即晶胞的棱長a＝0.566 nm，晶體F的密度＝＝＝2.27 g/cm3。 答案　(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3) (2)O3　O3相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大　分子晶體　離子晶體 (3)三角錐形　sp3 (4)V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl) (5)Na2O　8 ＝2.27 g/cm3 B卷　地方卷 　原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1．(2015福建理綜，31，15分)科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序為________________。 (2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是________(填序號)。 a．固態(tài)CO2屬于分子晶體 b．CH4分子中含有極性共價鍵，是極性分子 c．因為碳?xì)滏I鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點(diǎn)低于CO2 d．CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp (3)在Ni基催化劑作用下，CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2。 ①基態(tài)Ni原子的電子排布式為________，該元素位于元素周期表的第________族。 ②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ鍵。 (4)一定條件下，CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。 　　　參數(shù) 分子　　　 分子直徑/nm 分子與H2O的結(jié)合能E/kJmol－1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是________________________。 ②為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0. 586 nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是___________________________________________。 解析　(1)元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大。因為元素的非金屬性由強(qiáng)到弱的順序為：O＞C＞H，所以元素的電負(fù)性從小到大的順序為：H＜C＜O；(2)a項，固態(tài)CO2是由CO2分子通過分子間作用力結(jié)合而成的分子晶體，正確；b項，CH4分子中含有極性共價鍵，但由于該分子中的共價鍵排列對稱，因此該分子是非極性分子，錯誤；c項，固態(tài)時CH4和CO2都是分子晶體，分子之間通過分子間作用力結(jié)合，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，而不是取決于分子內(nèi)共價鍵的強(qiáng)弱，錯誤；d項，CH4分子中碳原子形成的都是σ鍵，C原子采取sp3雜化，而CO2分子中的C原子與兩個O原子形成的是碳氧雙鍵，含有2個σ鍵和2個π鍵，C原子采取sp雜化，正確。故答案選a、d。(3)①28號元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；該元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。②Ni能與CO形成正四面體型的配合物Ni(CO)4，在每個配位體中含有1個σ鍵，在每個配位體與中心原子之間也形成1個σ鍵，所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ鍵。(4)①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力分別是分子間作用力(也叫范德華力)和氫鍵。②根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586 nm，大于CO2分子的直徑(0.512 nm)，而且CO2與H2O分子之間的結(jié)合力大于CH4，因此可以實(shí)現(xiàn)用CO2置換出“可燃冰”中CH4的設(shè)想。 答案　(1)H、C、O　(2)ad (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2?、、? (4)①氫鍵、范德華力　②CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合力大于CH4 　分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2．(2016江蘇化學(xué)，21，12分)[Zn(CN)4]2－在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應(yīng)： 4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN (1)Zn2＋基態(tài)核外電子排布式為__________________________________。 (2)1 mol HCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為________mol。 (3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________。 (4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為________。 (5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋與CN－的C原子形成配位鍵，不考慮空間構(gòu)型，[Zn(CN)4]2－的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為________。 解析　(1)先寫鋅原子核外電子排布式[Ar]3d104s2，再由外向內(nèi)失2個電子，得Zn2＋核外電子排布式為[Ar]3d10。(2)甲醛結(jié)構(gòu)式為，σ鍵數(shù)為3。(3)HOCH2CN可表示為HOCH2C≡N，碳原子分別為sp3、sp雜化。(4)等電子體可以“左右移位、平衡電荷”判斷，H2O等電子體陰離子為NH。(5)Zn2＋提供空軌道，CN－中碳原子提供孤對電子形成配位鍵。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3　(3)sp3和sp　(4)NH (5) 3．(2015山東理綜，33，15分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 (1)下列關(guān)于CaF2的表述正確的是________。 a．Ca2＋與F－間僅存在靜電吸引作用 b．F－的離子半徑小于Cl－，則CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2 c．陰陽離子比為2∶1的物質(zhì)，均與CaF2晶體構(gòu)型相同 d．CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電 (2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是 __________________________________________(用離子方程式表示)。 已知AlF在溶液中可穩(wěn)定存在。 (3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構(gòu)型為________，其中氧原子的雜化方式為________________。 (4)F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應(yīng)Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJmol－1，F(xiàn)—F鍵的鍵能為159 kJmol－1，Cl—Cl鍵的鍵能為242 kJmol－1，則ClF3中Cl—F鍵的平均鍵能為________kJmol－1。ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的________(填“高”或“低”)。 解析　(1)a.Ca2＋與F－間既存在靜電吸引作用又存在靜電斥力，錯誤；b.CaF2與CaCl2中離子所帶電荷數(shù)相同，而F－的離子半徑小于Cl－，故晶格能：CaF2＞CaCl2，所以CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2，正確；c.晶體構(gòu)型還與離子的大小有關(guān)，所以陰陽離子比為2∶1的物質(zhì)，不一定與CaF2晶體構(gòu)型相同，錯誤；d.離子晶體在熔融時發(fā)生電離從而導(dǎo)電，正確。(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，是因為生成了AlF，離子方程式為3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)OF2中O原子與2個F原子形成了2個σ鍵，O原子還有2對孤對電子，所以O(shè)原子的雜化方式為sp3雜化，其空間構(gòu)型為V形。(4)根據(jù)ΔH與鍵能的關(guān)系可得：242 kJmol－1＋159 kJmol－13－ECl－F6＝－313 kJmol－1，解得Cl－F鍵的平均鍵能為ECl－F＝172 kJmol－1。組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，晶體的熔沸點(diǎn)越高，故ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的低。 答案　(1)bd (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)V形　sp3雜化 (4)172　低 　晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.[2013江蘇化學(xué)，21(A)，12分]元素X位于第四周期，其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子，且最外層電子數(shù)為2。元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子。元素Z的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層的3倍。 (1)X與Y所形成化合物晶體的晶胞如圖所示。 ①在1個晶胞中，X離子的數(shù)目為________。 ②該化合物的化學(xué)式為________。 (2)在Y的氫化物(H2Y)分子中，Y原子軌道的雜化類型是________。 (3)Z的氫化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是________________。 (4)Y與Z可形成YZ。 ①YZ的空間構(gòu)型為________(用文字描述)。 ②寫出一種與YZ互為等電子體的分子的化學(xué)式：_______________。 (5)X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為________。 解析　(1)依題意X、Y基態(tài)原子的價層電子排布分別為3d104s2、3s23p4，故元素X、Y分別為Zn和S。1個晶胞中X離子的數(shù)目為8＋6＝4，含有Y離子的數(shù)目為4。二者形成的化合物的化學(xué)式為ZnS。 (2)H2S分子中S原子采取sp3雜化。 (3)Z為氧元素，H2O在乙醇中的溶解度大于H2S是因為水分子與乙醇分子間能形成氫鍵而H2S不能。 (4)①SO中S原子采取sp3雜化，SO空間構(gòu)型為正四面體。②與SO互為等電子體的分子有SiCl4或CCl4等。 (5)在[Zn(NH3)4]Cl2中，每個NH3分子中的3個N—H鍵均為σ鍵，中心離子Zn2＋與4個NH3分子結(jié)合的配位鍵也為σ鍵，故1 mol配合物中的σ鍵數(shù)目為4 mol＋3 mol4＝16 mol，即16NA個σ鍵。 答案　(1)①4?、赯nS　(2)sp3 (3)水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 (4)①正四面體?、贑Cl4或SiCl4等 (5)16NA或166.021023個 5．(2014福建理綜，31，13分)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示。 (1)基態(tài)硼原子的電子排布式為_________________________________。 (2)關(guān)于這兩種晶體的說法，正確的是________(填序號)。 a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大 b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟 c．兩種晶體中的B－N鍵均為共價鍵 d．兩種晶體均為分子晶體 (3)六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________________，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是____________ ___________________________________________________________。 (4)立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為________。該晶體的天然礦物在青藏高原地下約300 km的古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實(shí)，推斷實(shí)驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應(yīng)是 ______________________________________________________________。 (5)NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________ mol配位鍵。 解析　(1)硼為第5號元素，核外有5個電子，基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1。(2)a項，立方相氮化硼類似于金剛石的結(jié)構(gòu)只有σ鍵，沒有π鍵，錯誤；b項，六方相氮化硼類似于石墨的結(jié)構(gòu)，層與層之間存在分子間作用力，質(zhì)地軟，正確；c項，B—N間通過共用電子對結(jié)合，均為共價鍵，正確；d項，立方相氮化硼為原子晶體，六方相氮化硼為混合型晶體，錯誤。(3)由六方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)可知，層內(nèi)每個硼原子與相鄰的3個氮原子構(gòu)成平面三角形，由于六方相氮化硼結(jié)構(gòu)中已沒有自由移動的電子，故其不導(dǎo)電。(4)立方相氮化硼晶體中每個硼原子與相鄰的4個氮原子形成共價鍵，有4個雜化軌道，發(fā)生的是sp3雜化，根據(jù)題意，結(jié)合地理知識，合成立方相氮化硼晶體的條件為高溫、高壓。(5)NH4BF4由NH和BF構(gòu)成，1個NH中含1個配位鍵，1個BF中含1個配位鍵，故1 mol NH4BF4中含有2 mol配位鍵。 答案　(1)1s22s22p1　(2)bc (3)平面三角形　層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動的電子 (4)sp3　高溫、高壓 (5)2