题型十四 物质结构与性质(选考)
1.(2018黑龙江双鸭山模拟)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素,原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnp;C元素为最活泼的非金属元素;D元素核外有三个电子层,最外
nn+1
层电子数是核外电子总数的;E元素正三价离子的3d能级为半充满状态;F元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。
(1)A元素的第一电离能 (填“<”“>”或“=”)B元素的第一电离能,A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。 (2)D元素原子的价电子排布式是 。
(3)C元素的核外电子排布图为 ;E的符号为 。 (4)F元素位于元素周期表的 区,其基态原子的电子排布式为 。 (5)G元素可能的性质是 。 A.其单质可作为半导体材料 B.其电负性大于磷 C.其原子半径大于锗 D.其第一电离能小于硒
(6)金属活动性:D Al(填“>”或“<”,下同),I1(Mg) I1(Al),其原因是 。 答案(1)> N 2 2 6 2 6 2 3+ Fe 10 1 10 1 3+ (4)ds 1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s (5)A (6)> > 镁原子的3p轨道处于全空,比较稳定,而铝原子3p轨道只有一个电子,不稳定 解析A元素的价电子构型为nsnp,则A是N;C元素为最活泼的非金属元素,则C是F(氟),那么B nn+1 是O;D元素原子核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的,则D是Mg;E元素正三价离子的3d能级为半充满状态,则E是Fe;F元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,则F是Cu;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒,则G是As。 (1)由于N的最外电子层2p能级处于半充满的稳定状态,失去电子比O难,所以元素的第一电离能A>B(即N>O);一般情况下同一周期的元素,原子序数越大,元素的电负性越大。所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为N (2)镁原子的价电子排布式是3s。 (3)C元素是F(氟),其电子排布图为 2 1 ;E是Fe,E的符号为Fe。 (4)F是Cu,Cu位于元素周期表的ds区,其基态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s。 (5)G为As,位于金属与非金属的分界线处,其单质可作为半导体材料,其电负性小于磷,原子半径小于锗,第一电离能大于硒。 (6)元素D为Mg,金属活动性Mg>Al,I1(Mg)>I1(Al),因为Mg的3p轨道处于全空,比较稳定,而Al的3p轨道只有一个电子,不稳定,故金属活动性Mg>Al,而第一电离能则是I1(Mg)>I1(Al)。 2.(2018重庆西南大学附属中学二模)铜、银、金是生活中常见的金属。 (1)在周期表中铜、银、金位于同一副族,它们的基态原子价层电子排布通式可表示为 (用n表示能层),基态原子核外有 个未成对电子。 (2)铜、银常用作有机反应的催化剂。例如,2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O。 10 1 2 2 6 2 6 10 1 3+3+ ①乙醇的沸点高于乙醛,其主要原因是 ;1个乙醛分子中含 个σ键。 ②乙醛分子中碳原子的杂化轨道类型是 。 (3)工业冶金原理中的重要反应:2Au(CN+Zn - 2Au+Zn(CN。 ①CN的等电子体分子有: ;金和锌的晶体都是 (填晶体类型),该晶体中存在的化学键是 。 ②已知Cu、Zn的第二电离能分别为1 957.9 kJ·mol、1 733.3 kJ·mol。原因是 。 -1 -1 (4)铜的晶胞如图所示。铜银合金是优质的金属材料,其晶胞与铜晶胞类似,银位于顶点,铜位于面心。 ①该铜银合金的化学式是 。 ②已知:该铜银晶胞参数为a cm,晶体密度为ρ g·cm。则阿伏加德罗常数(NA)为 mol。(用代数式表示,下同) ③若Cu、Ag原子半径分别为b cm、c cm,则该晶胞中原子空间利用率φ -3 -1 为 。(提示:晶胞中原子空间利用率=答案(1)(n-1)dns 1 (2)①乙醇分子间存在氢键 6 ②sp、sp (3)①CO、N2 金属晶体 金属键 2 3 10 1 ×100%) 2 ②Cu失去一个电子后的价层电子排布式为3d,达到稳定结构;Zn失去第一个电子后的价层电子排布式为3d4s,Zn 4s能级上的一个电子比Cu易失去 10 1 10 (4)①AgCu3或Cu3Ag ② ③×100% 10 1 解析(1)由铜价层电子排布式类推它们的通式为(n-1)dns,基态原子核外有1个未成对电子。 (2)①乙醇分子之间存在氢键,乙醛分子间只存在范德华力,故乙醇的沸点较高。1个乙醛分子中含6个σ键。②CH3CHO分子中碳原子采用两种杂化类型:sp、sp。 (3)①N2、CO是CN的等电子体;金和锌都是金属晶体,晶体中存在金属键。②铜原子失去第一个电子后的价层电子排布式为3d,3d能级达到全充满稳定结构,再失去一个电子需要的能量较多,而锌原子失去第一个电子后的价层电子排布式为3d4s,Zn失去第二个电子所需能量较少,故锌的第二电离能小于铜的第二电离能。 (4)①依题意知,6个铜原子位于立方体面心,8个银原子位于立方体顶点,则该晶胞含3个铜原子、1个银原子,故铜银合金的化学式可表示为AgCu3或Cu3Ag。②Cu3Ag或AgCu3的摩尔质量为 10 1 10 -3 2 (64×3+108)g·mol=300 g·mol。由密度公式知,ρ g·cm=③φ= -1-1-3 ,NA= mol。 -1 ×100%=×100%。 3.(2018江西名校联考)已知:A、B、C、D四种元素,原子序数依次增大。A是短周期中原子半径最大的元素;B元素原子的3p能级半充满;C是所在周期电负性最大的元素;D是第四周期未成对电子数最多的元素。试回答下列有关问题: (1)写出D原子价电子的排布式: 。 (2)D可形成化合物[D(H2O)6](NO3)3。 ①[D(H2O)6](NO3)3中阴离子的立体构型是 ;N为 。 ②在[D(H2O)6]中D与H2O之间形成的化学键称为 ,1 mol [D(H2O)6]中含有的σ键有 mol。 (3)已知B、C两种元素形成的化合物通常有两种。这两种化合物中 (填化学式)为非极性分子,另一种物质的电子式为 。 (4)由A、C两元素形成的化合物晶体中,阴、阳离子都具有球形对称结构,它们都可以看作刚性圆球,并彼此“相切”。下图所示为A、C形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图: 3+ 3+ 3+ 中心原子的轨道杂化类型 3 晶胞中,距离一个A最近的C有 个,这些C围成的图形是 ,若晶体密度为ρ g·cm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则A的离子半径为 cm(用含NA与ρ的式子表示)。 答案(1)3d4s (2)①平面三角形 sp杂化 ②配位键 18 (3)PCl5 2 5 1 + + ---3 (4)6 正八面体 解析A、B、C、D四种元素,原子序数依次增大,A是短周期中原子半径最大的元素,则A为Na元素;B元素原子的3p能级半充满,则B为P元素;D是第四周期未成对电子数最多的元素,则D为Cr元素;C是所在周期电负性最大的元素,则C为第ⅦA族元素,故C为Cl元素。 (1)D为Cr元素,D原子的价电子排布式为3d4s。 5 1 (2)①[Cr(H2O)6](NO3)3中N中心原子价层电子对数为3+ 2 ×(5+1-3×2)=3,且不含孤 电子对,所以该离子立体构型为平面三角形,中心原子采取sp杂化。 ②在[Cr(H2O)6]中Cr与水分子之间形成的化学键为配位键;1个水分子中含有2个σ键,配位键也是σ键,则1 mol [Cr(H2O)6]中含有的σ键有2×6 mol+6 mol=18 mol。 (3)已知B、C两种元素形成的化合物为PCl3和PCl5,PCl3为三角锥形结构,属于极性分子,PCl5 为三角双锥结构,属于非极性分子,PCl3的电子式为 。 + -3+ 3+ 3+ (4)由Na、Cl两元素形成的化合物为NaCl,以中间的黑色球Na研究,与之距离最近的Cl有6 个,这些Cl围成的图形是正八面体;晶胞中Na数目为1+12× -+ =4,Cl数目为 - 8×+6×=4,故晶胞ρ=,令Na半径为r,棱长为a,则r= + a,ρ= g·cm,得出:r= -3 cm。 4
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