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专题十六物质结构与性质（选考）
专题强化练
1．(2018·全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：(1)Zn原子核外电子排布式为________________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是
_____________________________________________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是________________________________________。(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为______________。六棱柱底边边长为
a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为________g·cm－3(列出计算式)。
解析：(1)Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d4s。
(2)Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能，原因是，Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子，而Cu的最外层是一
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个电子，Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对，额外吸收能量。
(3)根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌在有机溶剂中应该不溶，而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物，分子的极性较小，能够溶于乙醇等弱极
性有机溶剂。
4－3×2＋2(4)碳酸锌中的阴离子为CO23－，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对为3＋
2
＝3对，所以空间构型为正三角形，中心C为sp杂化。
(5)由图示，堆积方式为六方最紧密堆积。为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点11的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×＋2×＋3＝6个，
6265
所以该结构的质量为6× g。该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为a cm
NA的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×
322
a cm，高为c cm，所以体4
2
中小学教育教学资料 6×65NA
积为6×
3265－3ac cm3。所以密度为：＝g·cm。433
6×a2ca2cNA
44
10
2
答案：(1)[Ar]3d4s
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(4)平面三角形 sp
2
(5)六方最密堆积(A3型)
65×63
×a2c4
NA×6×
2．硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：(1)基态钒原子的外围电子轨道表达式为_________________。
钒有＋2、＋3、＋4、＋5等多种化合价，其中最稳定的化合价是______________，VO34－的几何构型为__________。
(2)2-巯基烟酸氧钒配合物(图1) 是副作用较小的有效调节血糖的新型药物。
①该药物中S 原子的杂化方式是____________，所含第二周期元素第一电离能按由大到小顺序的排
列是__________________。
②2-巯基烟酸(图2)水溶性优于2-疏基烟酸氧钒配合物的原因是_____________________________________________________。
(3)多原子分子中各原子若在同一平面，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”，下列物质中存在“离域π键”的是________。A．SO2B．SO24－C．H2SD．CS2
(4)某六方硫钒化合物晶体的晶胞如图3所示，该晶胞的化学式为_______。图4 为该晶胞的俯视图，该晶胞的密度为_____g·cm(列出计算式即可)。
－3
解析：(1) 钒为23号元素，电子排布式为[Ar]3d4s，所以外围电子排布式为3d4s，所以外围电子
3
2
3
2
轨道表达式为
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其最稳定的化合价是＋5，即失去所有的价电子，形成最外层8电子的稳定结构；根据价层电子对互斥原理，VO34－中的中心原子V的价电子为5，配位原子O不提供电子，带有三个单位负电荷，所以外层电子为8个，共4对，空间构型为正四面体。
(2) ①从图中得到S的配位数为2，所以此时S的外层有6＋2＝8个电子，电子对为4，所以S应该的杂化方式是sp杂化；其中含有的第二周期元素是C、N、O，同周期元素从左向右应该是第一电离能增大，因为N的2p能级上有3个电子，是p能级的半满稳定结构，所以N的第一电离能反常增大，所以第一电离能为N>O>C；②2-巯基可以与水分子形成氢键，所以其水溶性会更好。
(3)从题目表述来看，形成离域π键的要求是：①原子共平面；②有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，二氧化硫为平面三角形，硫酸根为正四面体，硫化氢为V型，二硫化碳为直线型。所以选项B一定错误；而硫化氢的H原子不存在p轨道。所以选项C错误。由上正确的是选项AD。
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(4)晶胞中有V为：8×＋4×＝2个，S为：2×1＝2个，所以化学式为VS；因为该晶胞中有2个
842×833323
VS，所以晶胞质量为g; 根据图4得到晶胞的面积为a×a nm，所以晶胞的体积为：a×a×b nm，
NA22
2×83
NA
2×833
a2bNA×10－212
3
1 nm＝10cm，所以晶体密度为
a×
－7
3
a×b×10－212
＝ g·cm。
－3
答案：(1)
3
＋5正四面体
(2)①spN>O>C②2-巯基烟酸的羧基可与水分子之间形成氢键，使其在水中溶解度增大 (3)AD(4) VSρ＝
2（32＋51）
3
×10－212
g·cm
－3
a2bNA×
3．据媒体报道，法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，预计从2020年开始实现工业生产。该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2)，电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。
回答下列问题：
(1)Te属于元素周期表中________区元素，其基态原子的价电子排布式为________。
(2)基态Na原子中，核外电子占据的原子轨道总数为________，最高能层电子云轮廓图形状为________。
(3)结合题中信息判断：C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为 _____________________________________ (用元素符号表示)。
(4)CO23－的几何构型为________；碳酸丙烯酯的结构简式如图所示，则其中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol碳酸丙烯酯中键的数目为________。
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(5)[Co(H2O)6]的几何构型为正八面体形，配体是________，该配离子包含的作用力为__________(填
3＋
字母)。
A．离子键 B．极性键 C．配位键 D．氢键 E．金属键
(6)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示，晶胞中O的配位数为________，该晶胞的密度为ρ g·cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Na与O之间的最短距离为________cm(用含ρ、NA的代数式表
－3
示)。
解析：(1)Te与O是同一主族元素，属于元素周期表中p区元素，Te为第5周期第ⅥA族元素，其基
态原子的价电子排布式为5s5p。
(2)基态Na原子的电子排布式为1s2s2p3s，核外电子占据的原子轨道总数为6，最高能层电子为3s，电子云轮廓图为球形。
(3)元素的非金属性越强，氧气与氯化氢能够反应生成氯气和水，氧元素的非金属性最强，电负性数值越大，C、O、Cl的电负性由大到小的顺序为O>Cl>C。
1(4)CO23－中C的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，几何构型为平面三角形；根据碳酸丙烯酯的
2结构简式，则其中碳原子有2种，不饱和的碳氧双键中的C原子采用sp杂化，饱和的碳原子采用sp杂化；1 mol碳酸丙烯酯中含有6 mol C—H，4 mol C—O，2 mol C—C和1 mol C===O，共13 mol，键的数目为
2
3
2
2
6
1
24
13×6.02×10。
(5)[Co(H2O)6]的几何构型为正八面体形，配体是H2O，该配离子包含的作用力有H—O极性键、配位键，故答案为BC。
11＋2－＋2－
(6)晶胞中Na离子数目为8，O离子数目为8×＋6×＝4，Na离子、O离子数目之比为2∶1，故
82该晶体化学式为Na2O，由图可知，每个Na离子周围有4个O离子、Na离子配位数为4，距一个阴离子周4×62－3
围最近的所有阳离子有8个，则O的配位数为8；晶胞质量为 g，该晶胞的密度为ρ g·cm，而晶
NA34×624×624×623－3
胞体积为 g÷ρ g·cm＝ cm，晶胞棱长为 cm，则Na与O之间的最短距离为立方
NAρNAρNA
＋
2－
＋
3＋
23
1334×62
体对角线的＝× cm。
44ρNA
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答案： (1)p 5s5p(2)6 球形 (3)O>Cl>C(4)平面三角形 spsp13NA(或13×6.02×10)33248
(5)H2OBC(6)8×
4ρNA
4．原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。自然界中存在多种A的化合物，B 原子核外电子有6 种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子。D的基态原子的最外能层只
2
3
23
24
有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：
(1)这四种元素中电负性最大的元素．其基态原子的价电子排布图为________，第一电离能最小的元素是________(填元素符号)。
(2)C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是________(填化学式)，呈现如此递变规律的原因是
_____________________________________________________。
(3)B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为________、另一种的晶胞如图二所示，若此晶胞中的棱长为356.6 pm，则此晶胞的密度为________g·cm(保留两位有效数字)。(3
－3
＝1.732)
(4)D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为__________，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中
含有的化学键是________(填选项序号)。①极性键 ②非极性键 ③配位键 ④金属键
解析：原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；D的基态原子的最外层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布为3d4s，则D为Cu元素；
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结合原子序数可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体型分子，则C为氯元素。
(1)四种元素中电负性最大的是Cl，其基态原子的价电子排布为3s3p，其基态原子的价电子排布图为
2
5
，四种元素中只有Cu为金属，其它为非金属，Cu的第一电离能最小。
(2)HF分子之间形成氢键，使其熔沸点较高，HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高，即沸点由高到低的顺序是HF＞HI＞HBr＞HCl。
(3)图一为平面结构，在其层状结构中碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3个碳原子，碳原子118×123
采取sp杂化；一个晶胞中含碳原子数为8×＋6×＋4＝8，晶胞质量为 g，所以晶胞密度＝[(8×
82NA12)÷6.02×10g]÷(356.6×10
23
－10
cm)≈3.5 g·cm；(4)根据图示可知晶体Cu为面心立方最密堆积，结
－3
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