题号15 物质结构与性质(自选模块)
[命题人的忠告]
1．熟练书写常见的4种金属及其离子的核外电子排布式：Cr、Fe、Cu、Zn。
2．掌握同周期元素第一电离能比较：同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅤA>ⅥA>ⅣA，ⅡA>ⅢA>ⅠA。
3．牢记3种分子的杂化方式和空间构型：CH4：sp3杂化，正四面体；NH3：sp3杂化，三角锥形；H2O：sp3杂化，V形。
4．学会σ键与π键的判断方法：单键均为σ键；双键、叁键中含有1个σ键，其余为π键。 5．掌握有关晶体计算的常用方法：运用分摊法正确确定晶胞中所含原子的个数。 [典例剖析]
(10分)钒(V)、砷(As)、镍(Ni)均为第4周期元素，钒位于ⅤB族，砷位于ⅤA族，镍位于Ⅷ族。请回答下列相关问题。
(1)基态钒原子的电子排布式为____________________，钒有＋2、＋3、＋4、＋5等几种化合价，这几种价态中，最稳定的是________价。
(2)砷与氯气反应可得到AsCl3、AsCl5两种氯化物。其中属于非极性分子的是________，AsCl3分子的中心原子杂化类型是________，分子的空间构型是________。
(3)高纯度砷可用于生产具有半导体“贵族”之称的新型半导体材料GaAs，镓(Ga)为第四周期ⅢA族元素，Ga与As相比，第一电离能较大的是________。
(4)镍和镧形成的一种合金具有储氢功能，该合金储氢后的晶胞如下图所示：
镍和镧形成的这种合金的化学式是________________，1mol镧形成的该合金能储存________mol氢气。
[推理分析] (1)基态钒原子的电子排布式为[Ar]3d34s2，当原子价层电子全部失去时，形成的离子最外层达到稳定的电子层结构，故＋5价最稳定。
(2)AsCl5分子中砷的价电子均成键，故它是非极性分子；AsCl3分子中的价层电子对数为4，其中孤电子对数为1，因此砷原子为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形。
1
(4)由晶胞结构知，8个La全在晶胞顶点，故一个晶胞中La个数为8×＝1,8个Ni在晶胞面
8
1
上，1个Ni在晶胞内，故一个晶胞中Ni个数为8×＋1＝5，因此该合金化学式为LaNi5；8
211
个H2在晶胞棱上，2个H2在晶胞面上，故一个晶胞中H2个数为8×＋2×＝3，因此1molLa
42形成的该合金能储存3mol氢气。
[答案及评分标准] (1)[Ar]3d34s2(或1s22s22p63s23p63d34s2)(1分) ＋5(1分) (2)AsCl5(1分) sp3(1分) 三角锥形(1分) (3)As(或砷)(1分) (4)LaNi5(2分) 3(2分) [挑战满分](限时35分钟)
1．(2015·杭州模拟)元素周期表中，金属和非金属分界线附近的元素性质特殊，其单质及化合物应用广泛，成为科学研究的热点。
(1)锗(Ge)可以作半导体材料，写出基态锗原子的电子排布式__________________________。 (2)环硼氮六烷的结构和物理性质与苯很相似，故称为无机苯，其结构为
①第一电离能介于B、N之间的第2周期元素有______种。
②无机苯分子中1个氮原子给有空轨道的硼原子提供1个孤电子对，形成1个________键。 ③硼、氮原子的杂化方式是______________。
(3)硅烷的通式为SinH2n＋2，随着硅原子数增多，硅烷的沸点逐渐升高，其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 最简单的硅烷是SiH4，其中的氢元素显－1价，其原因为
________________________________________________________________________。 (4)根据价层电子对互斥理论(VSEPR)推测：AsCl3的VSEPR模型名称：________________；AsO34的立体构型：__________。
－
(5)钋(Po)是一种放射性金属，它的晶胞堆积模型为简单立方堆积，钋的摩尔质量为209g·mol
1
－
－
，晶胞的密度为ρg·cm3，则它晶胞的边长a为______________pm。(NA表示阿伏加德罗常数，
用代数式表示晶胞边长)
2．氟是电负性最大的非金属元素，又因其半径较小，极易和金属元素反应，并将它们氧化到最高价态，生成MnF7、VF5、CaF2等。氟还可以和氧形成一系列的氟化物，如OF2、O2F2、O4F2等。请回答下列问题：
(1)如图所示为一个完整的CaF2晶胞，则图中空心球表示__________(填“F”或“Ca2”)。
－
＋
设晶胞边长为a，则Ca2与F之间的最近距离为__________。
＋
－
(2)OF2被称为氟化物而不被称为氧化物的原因是____________________
________________________________________________________________________。 (3)O2F2是一种强氧化剂，由O2和F2在低温下合成，运用VSEPR模型给出O2F2分子的结构式：____________，O2F2是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)氢氟酸是一种弱酸，但很浓的氢氟酸是一种强酸，其原因是_____________________。 3．(1)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________________。
(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
NH3分子的空间构型是____________；与N2H4分子属于等电子体的是__________________________________________________(写出一种即可)。 (3)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：
①Ni原子的核外电子排布式为___________________________________________________； ②NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2和Fe2的离子半径分别为69pm和78pm，
＋
＋
则熔点NiO______FeO(填“<”或“>”)；
③NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为________、__________________________________。 (4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，其价电子排布与Cu相似，Au原子的价电子排布式为____________；一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心位置，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子个数之比为__________；该晶体中，原子之间的强相互作用是__________；上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2晶胞(如图)的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为______________________。
4．元素周期表第4周期中共有18种元素，请回答下列有关问题。
(1)金属钒(V)在材料科学上有重要作用，被称为“合金的维生素”，基态钒原子的价电子排布式为____________，第4周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的。但Ga的第一电离能却明显低于Zn的，原因是___________________________________。 (2)已知四溴化锗是电子工业中的一种常用试剂，其熔点为26.1℃，沸点为186℃，则GeBr4晶体的类型为______________，中心原子的杂化类型为________。
(3)第四周期ⅤA～ⅦA族的元素中，电负性由大到小的顺序为__________(用元素符号表示)。 (4)如图甲所示为二维平面晶体示意图，所表示的物质化学式为AX3的是________(填“a”或
“b”)。图乙为金属铜的晶胞，此晶胞立方体的边长为apm，金属铜的密度为ρg·cm3，则阿
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伏加德罗常数可表示为________________________mol1(用含a、ρ的代数式表示)。
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5．金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
(1)金属镍能与CO形成配合物Ni(CO)4，写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式________、__________。
(2)很多不饱和有机物在Ni催化下可与H2发生加成反应。
如①CH2===CH2、②HC≡CH、③、④HCHO，其中碳原子采取sp2杂化的分子有________(填物质序号)，HCHO分子的立体结构为________形。
(3)丁二酮肟常用于检验Ni2。在稀氨水中，丁二酮肟与Ni2反应生成鲜红色沉淀，其结构如
＋
＋
图所示。该结构中，除共价键外还存在配位键和氢键，请在图中用箭头和“…”表示出配位键和氢键。
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