[专题针对训练]
1．(经典题)ⅠA、ⅦA族元素及其化合物在生活、生产中有广泛应用。回答下列问题： (1)基态钠原子的核外电子排布式为___________________________；ⅠA族元素的基态原子的价电子的电子云轮廓图的形状为____________。
(2)与H2F互为等电子体的分子是____________(填一种即可)。H2分子中原子轨道的重叠方式是________(填字母)。
A．s-s C．p-p
(3)OF2和O2F都是氧元素的氟化物，其中，OF2分子中氧原子的杂化类型是________；氯的某含氧酸的分子式为HClOx，其对应的含氧酸根离子的立体构型是三角锥形，则x＝________。
(4)碱金属单质的熔点随原子序数增大而降低，原因是_________________________； 而卤素单质的熔、沸点随原子序数增大而升高，原因是_______________________。 (5)金属钠、钾的晶胞结构如图1所示，其中金属原子的堆积模式为________。
B．s-p
＋
(6)氯化钠的晶胞结构如图2所示(白球代表Cl，黑球代表Na)，图3是氯化钠的晶胞截面图。已知NA代表阿伏加德罗常数的值，氯化钠晶体的密度为d g·cm3。
①氯化钠晶胞中Cl的配位数为________。 ②Na半径为____________pm(只列出计算式即可)。
解析：(1)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，s轨道的电子云轮廓图的形状为球形。
(2)与H2F＋互为等电子体的分子有H2O、H2S、H2Se、H2Te。基态氢原子只在1s轨道上有电子，H2分子中的两个氢原子成键时，两个s轨道“头碰头”重叠，故选A。
＋
－
－
－
＋
(3)OF2中氧原子的价层电子对数为4，氧原子的杂化类型是sp3。氯的含氧酸根离子中，ClO3的立体构型为三角锥形，其对应的含氧酸为HClO3，故x＝3。
(4)分析熔、沸点的高低，要从粒子之间的作用力角度切入。碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径依次增大，金属键依次减弱，单质的熔点依次降低；卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强，单质的熔、沸点依次升高。
(5)钠、钾晶胞为体心立方堆积，体对角线上的三个原子相切。
(6)①氯化钠晶胞中氯离子、钠离子的配位数都是6。②思路：先由晶胞结构和晶体的密度求出晶胞的边长，再由晶胞截面图中对角线上三个氯离子相切求出氯离子半径，最后根据棱上两个氯离子和一个钠离子相切求出钠离子半径。1个晶胞中含4个NaCl，设晶胞的边32344×58.523－－)＝长为a，则晶体的密度d＝ g·cm，a＝ cm，而氯离子半径r(Cla，
NAa3dNA4钠离子的半径1010 pm。
答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1) 球形 (2)H2O(或H2S、H2Se、H2Te) A (3)sp3 3
(4)碱金属单质是金属晶体，随着原子序数增大，原子半径依次增大，金属键依次减弱 卤素单质是分子晶体，组成和结构相似，随着原子序数增大，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强
(5)体心立方堆积
2－23234(6)①6 ②××1010
4dNA
2．文艺复兴时期，群青颜料曾用在许多著名的油画上，当时群青颜料是由贵重的青金石研磨并制成的。青金石指碱性铝硅酸盐矿物，其中含钠、铝、硅、硫、氯、氧等元素。
(1)硅元素基态原子的价电子排布图为____________。
(2)第四周期中，与铝未成对电子数相同的金属元素有________种。
(3)Na和Ne互为等电子体，电离能I2(Na)________I1(Ne)(填“>”或“<”)。 (4)①已知氯有多种含氧酸，其电离平衡常数如下：
＋
－
r(Na＋)＝(2－1)r(Cl－)＝
32342－22－22－23234a＝× cm＝××44dNA4dNA
化学式 Ka HClO4 1×1010 HClO3 1×101 HClO2 1×102 －HClO 4×108 －HClO4的结构简式为__________，HClO3中Cl的杂化轨道类型为________，HClO2中含有的共价键类型为________。以上几种含氧酸的酸性强弱不同，其原因为______________。
②氢卤酸(HX)的电离过程如图。ΔH1和ΔH2的递变规律都是HF>HCl>HBr>HI，其中ΔH1(HF)特别大的原因为________________，影响ΔH2递变的因素为_______________。
(5)铝单质为面心立方晶体，晶胞参数a＝q nm，铝的摩尔质量为M g·mol1，原子半径为r pm，阿伏加德罗常数的值为NA。则铝单质的密度为________________g·cm3(列式即可，下同)，铝晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。
解析：(1)硅元素为14号元素，位于元素周期表第三周期ⅣA族，故硅原子的价电子排布图为
。
－－
(2)Al的核外电子中未成对电子数为1，第四周期中原子的核外电子排布中未成对电子数为1的有K—[Ar]4s1，Sc—[Ar]3d14s2，Cu—[Ar]3d104s1，Ga—[Ar]3d104s24p1，Br—[Ar]3d104s24p5，其中金属元素有4种。
(3)Na和Ne的电子层结构相同，均为8电子稳定结构，Na的核电荷数为11，大于Ne的核电荷数，因此原子核对最外层电子的吸引力Na大于Ne，所以电离能I2(Na)大于I1(Ne)。
(4)①根据含氧酸的结构特点，HClO4的结构简式为
；ClO－3中Cl的价层电子
＋
7＋1－2×3
HClO2的结构式为H—O—Cl==O，对数为3＋＝4，故其杂化轨道类型为sp3杂化；2共价键类型为极性共价键(或σ键和π键)；氯的含氧酸中非羟基氧原子数目越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，越易电离出H＋，酸性
越强，故酸性：HClO ②ΔH1表示溶液中的卤化氢汽化：HX(aq)→HX(g)吸收能量；汽化需要克服分子间作用力，由于氟化氢分子间有氢键，所以分子间作用力大，熔、沸点高，汽化所吸收的能量高，ΔH1特别大；ΔH2表示卤化氢分解成原子，HX(g)―→H(g)＋X(g)是破坏共价键的过程，ΔH2递变的原因：从F到I原子半径越大，键能越小，越容易分解，ΔH2越小。 m4M (5)Al是面心立方晶胞，平均占有的Al的数目为4，根据密度公式：ρ＝＝－ VNA×q3×1021 4 4×πr3 3原子总体积－ g·cm3，原子总体积为4个球体的体积，占晶胞体积百分率＝×100%＝3 q×109晶胞体积×100%。 答案：(1) (4)① (2)4 (3)> sp3 极性共价键(或σ键和π键) 氯的含氧酸中非羟基氧原子数目 越多，中心氯原子价态越高，正电性越高，导致Cl—O—H中的O电子更向Cl偏移，越易电离出H ＋ ②HF的水溶液中存在氢键 原子半径(或键长或键能) 4 3 4×3πr4M (5)NA×109×100% q3×10－21 q3× 3．(最新预测)南京工业大学某研究团队最近在《Nature Communications》刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂——反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂。回答下列问题： (1)基态氮原子核外未成对电子数为________。基态碳原子核外电子云有________个伸展方向。 (2)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是________，中心原子的杂化类型是________。 (3)CN能与多种金属离子形成配合物。例如，工业冶炼金的原理：2[Au(CN)2]＋Zn===2Au＋[Zn(CN)4]2。与CN互为等电子体的分子有________(填分子式，任填两种)，1 mol [Zn(CN)4]2含________mol σ键。 (4)钛酸钙的晶胞如图1所示。钛酸钙的化学式为________；1个钛离子与________个氧离子等距离且最近，这些氧离子可构成正八面体，钛离子位于该正八面体的体心。已知钛酸钙的晶胞参数为a nm，则该正八面体的边长为________pm。 － － － － － (5)在周期表中，钡位于第六周期ⅡA族。钛酸钡、钛酸钙的熔点分别为1 625 ℃、1 975 ℃，二者熔点差异的原因为_____________________________________________。 (6)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图2所示。六棱柱底边边长为x cm，高为y cm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为________________g·cm3(列出计算式即可)。 解析：(1)基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3，有3个未成对电子。基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，s能级上电子云只有1个伸展方向，2p能级上只填充了2个电子，所以有2个伸展方向，故共有3个伸展方向。(2)第一电离能：F>N>O，OF2只含极性键，O2F2含极性键和非极性键。OF2分子的立体构型为V形，O的杂化类型为sp3。(3)CN －的结构式为[C≡N]－，1 － 个CN－含σ键的个数为1，1个CN－与Zn2＋形成1个配位键(也是 σ键)，故1 mol [Zn(CN)4]2－含8 mol σ键。(4)钛酸钙的化学式为CaTiO3。1个钛离子周围有6个氧离子与其等距离且最近。正八面体边长等于晶胞边长的八面体的边长为 2 ，1 nm＝1 000 pm，故该正2 2×a ×1 000 pm＝5002a pm。(5)两种晶体都是离子晶体，从离子半径入2 3 x cm，2 手，比较晶格能的大小。(6)六棱柱的底面由6个正三角形构成，正三角形的高为每个正三角形的面积为 56×6＋14×2322 x cm。1个晶胞含6个Fe、2个N。ρ＝g·cm－3。 432 x×y×6×NA4 答案：(1)3 3 (2)V形 sp3 (3)N2、CO(其他合理答案也可) 8 (4)CaTiO3 6 5002a (5)它们都是离子晶体，Ca2的半径小于Ba2，CaTiO3的晶格能大于BaTiO3 (6) ＋ ＋
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