特训十八 物质结构与性质
填空题
1.三草酸合铁酸钾可用氯化铁与草酸钾混合直接合成：
FeCl3＋3K2C2O4===K3Fe(C2O4)3]＋3KCl
(1)FeCl3中铁离子基态核外电子排布式为________。
(2)上述反应涉及的主族元素中，第一电离能最小的是________(填元素符号)。 (3)K3Fe(C2O4)3]中化学键的类型有________。
(4)草酸(H2C2O4)中C原子的杂化类型为________，1 mol草酸(H2C2O4)中含有σ键的数目为________。
－
(5)与C2O24互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
解析 (1)写Fe3＋的核外电子排布式先写原子Ar]3d64s2，再由外向内失3e－得Ar]3d5。(2)Cl、K、C、O中钾为活泼金属，第一电离能最小。(3)K＋与Fe(C2O4)3]3
－
－2－
之间存在离子键，Fe3＋与C2O24之间存在配位键，C2O4内部存在共价键。(4)草
2－酸可写作HOOCCOOH，碳原子形成C＝O，为sp2杂化，σ键为7。(5)C2O4等
电子体分子可以采用“左右移位、平衡电荷”的方法，得N2O4。 答案 (1)Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2) K (3)离子键、共价键、配位键 (4) sp2 7NA (5)N2O4
2.原子序数小于36的X、Y、Z和铜四种元素，X的基态原子有3个不同的能级，有一个能级中的电子数比其它两个能级中的电子数都多1；Y基态原子中的电子占有5个轨道，其中有2个轨道处于半满状态，Z的原子序数为24。 (1)Z原子基态核外电子排布式为__________________。
(2)元素X与Y的第一电离能较大的是________(填元素符号)；H2Y2中Y原子轨道的杂化类型为________。
－ (3)＋3价Z的配合物KZ(C2O4)2(H2O)2]中的配体是________；与C2O24互为等电
子体的一种分子的化学式为________。
(4)Cu和Y形成的化合物的晶胞如右图所示，晶胞中与铜离子距离相等且最近的铜离子有________个。某种有缺陷的铜和Y形成的化合物的晶体由Cu2＋、Cu3＋、Y2－及空隙组成，可表示为Cu0.98Y，则n(Cu2＋)/n(Cu3＋)＝________。
解析 X的核外电子排布式为1s22s22p3，为氮元素，Y核外电子排布式为1s22s23p4，为氧元素。(1)24号元素按构造原理写出核外电子排布式，注意全充满、半充满更稳定。(2)N原子处于半充满结构更稳定，第一电离能大于氧。H2O2中
－2－氧原子价层电子对数为2＋2＝4，sp3杂化。(3)配体为C2O24、H2O与C2O4等电
子体分子，可以“左右移位、平衡电荷”，为N2O4。(4)Cu骨架、O骨架均为面心立方，与铜离子距离相等且最近的铜离子为12个。若n(Cu2＋)＝x mol，n(Cu3＋)＝(0.98－x) mol，有2x＋3(0.98－x)＝2，x＝0.94。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或Ar]3d54s1 (2)N sp3
(3)H2O、C2O24 N2O4
－
(4)12 47/2
3.过渡元素及其化合物具有广泛的用途。
(1)三硝酸六尿素合铁{Fe(H2NCONH2)6](NO3)3}是一种有机铁肥。1 mol
H2NCONH2中含有的σ键的数目是________；与NO－3互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。
(2)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业，其晶胞结构如图1，该晶胞中每个Cu＋的配位数与含有的Cl－的个数之比为________；铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，其主要原因是________________________。
(3)丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀，可用来检验Ni2＋，其分子结构如图2。该结构中C原子的杂化方式是________，分子内微粒之间存在的作用力有________(填字母)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.氢键
解析 (1)H2NCONH2结构式为
，σ键数为7。等电子体的
－
判断可以采用“左右移位、平衡电荷、同族替换”的方法：NO－3→O4→SO3或NO3
11＋＋－＋
→NF2→BF。(2)晶胞中含有Cu个数为4，Cl个数为8×＋6×＝4。Cu的配33
82位数为4。铜原子的核外电子排式布为Ar]3d104s1，失去一个电子为Ar]3d10，全充满更稳定，容易失去1个电子。(3)结构中的碳原子有形成4个键，有形成1个双键的，为sp3、sp2杂化。由图示可知实线为共价键，虚线为氢键，箭头为配位键。
答案 (1) 7NA或7×6.02×1023 SO3(或BF3)
(2)1∶1 Cu失去一个电子时，核外电子排布从Ar]3d104s1变为Ar]3d10能量较低的稳定结构较容易；Zn失去一个电子时，核外电子排布从Ar]3d104s2变为Ar]3d104s1较难 (3)sp2、sp3 bcd
4.短周期元素T、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中元素T、X基态原子均有2个未成对电子，元素Y基态原子s能级的电子总数与p能级的电子总数相等，元素Z的价电子数等于能层数。元素W位于第四周期，其基态原子所含未成对电子数在该周期中最多。
(1)元素X、Y、Z的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 (2)T、X分别与氢组成的T2H2与H2X2分子中，T、X原子轨道的杂化类型分别是________。
－
(3)T与X可形成TX23离子和TX2分子。
2－ ①TX3的空间构型为________(用文字描述)。
－ ②N－3离子与TX2分子互为等电子体，则N3的电子式为
________。
(4)有同学推测，Z2X3的熔点比YX高，其原因是
______________________________________________________________。 (5)如图是由元素W、Z两种元素所形成的某种合金的晶胞结构示意图。 ①元素W基态原子的核外电子排布式为____________________________。 ②该合金中W与Z的原子个数比为________。 答案 (1)O>Mg>Al (2)sp、sp3 (3)①平面三角形 ②
(4)两者均为离子晶体，由于Al3＋带的电荷高于Mg2＋，且半径小于Mg2＋，所以Al2O3的晶格能大
(5)①1s22s22p63s23p63d54s1或Ar]3d54s1 ②2∶1
5.钒及其化合物非常丰富。钒可用于生产合金钢、航天用的钒钛合金及化工催化剂等。
(1)V基态核外电子排布式为________。
(2)某钒的氧化物的晶胞如图所示，则该氧化物的化学式为________。 (3)利用NH4VO3制备催化剂V2O5的反应如下：
△
2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O。与NH3互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)。
(4)常温下V(CO)6为蓝绿色固体，易挥发，易升华，不溶于水，溶于乙醚、吡啶
()。
①固态V(CO)6属于________晶体。
②吡啶分子中N原子的杂化类型为________。 ③V(CO)6中含有的化学键有________(填字母)。 A.σ键 B.π键
C.配位键
D.非极性键
解析 (1)V为23号，23－18＝5，先排4s，再排3d，则V的核外电子排布式为Ar]3d34s2或1s22s22p63s23p63d34s2。(2)从晶胞图知，O有4个在面心，2个在晶胞1
内，则O原子共有4×2＋2＝4，V有8个在顶点，1个在晶胞内，则V原子共1
有8×8＋1＝2，N(V)∶N(O)＝1∶2，则化学式为VO2。(3)O比N多一个电子，则H3O＋与NH3互为等电子体。(4)①V(CO)6易挥发、易升华，则其沸点低，所以V(CO)6为分子晶体；②吡啶中N存在一对孤对电子，且有两对σ键，所以N为sp2杂化；③CO的结构式为C≡O，其中C与O之间存在σ键和π键，CO与V之间为配位键，V(CO)6中不存在非极性键(两种相同原子之间形成的键为非极性键)。
答案 (1)Ar]3d34s2或1s22s22p63s23p63d34s2 (2)VO2 (3)H3O＋ (4)①分子 ②sp2 ③ABC
6.元素X位于第四周期，其基态原子有4个未成对电子。Y原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，元素Z基态原子的3p轨道上有4个电子。
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