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第36題　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修3) 1. 氮元素是地球大氣中含量最多的元素。 (1)氮元素基態(tài)原子核外電子成對電子數(shù)與未成對電子數(shù)之比為__________。 (2)氨分子中氮原子與氫原子之間的作用力是__________，在氨水中，分子間的作用力有 __________。 (3)甘氨酸是最簡單的一種氨基酸，其相對分子質(zhì)量為75，結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，而戊烷相對分子質(zhì)量為72，與甘氨酸相差不大，但甘氨酸易溶于水，戊烷卻難溶于水，出現(xiàn)這種差異的原因是____________________________。 (4)氮的氫化物除氨氣外，還有聯(lián)氨，其結(jié)構(gòu)簡式為H2N—NH2。在聯(lián)氨分子中，N原子采用__________雜化，聯(lián)氨中的六個原子 __________(填“在”或“不在”)同一個平面上。 (5)N與Cu形成的化合物的晶胞如圖所示，其化學式為__________，Cu的化合價為__________。 解析：　(1)基態(tài)氮原子核外電子排布式為1s22s22p3，有兩對成對電子，即4個成對電子，3個未成對電子。(2)氨分子中，氮原子與氫原子之間的作用力是共價鍵。氨水中，氨分子與水分子，氨分子與氨分子，水分子與水分子之間都存在氫鍵及分子間作用力。(3)甘氨酸分子與水分子之間能形成氫鍵，而戊烷與水分子之間不能形成氫鍵。(4)H2N—NH2分子中，每個N原子與兩個H原子和另外一個N原子形成單鍵，N原子還有一對孤對電子，故N原子采用sp3雜化；H2N—NH2中六個原子不可能共面。(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知，Cu在晶胞的棱上，該晶胞中Cu的個數(shù)為12＝3，N在晶胞的頂點上，該晶胞中N的個數(shù)為8＝1，因此其化學式為Cu3N，由其化學式可判斷Cu為＋1價。 答案：　(1)4：3 (2)共價鍵　范德華力(或分子間作用力)、氫鍵 (3)甘氨酸分子與水分子之間存在氫鍵，而戊烷與水分子之間不能形成氫鍵 (4)sp3　不在 (5)Cu3N　＋1 2．周期表中第二周期有八種元素。請回答下列問題： (1)基態(tài)碳原子中，電子占據(jù)的最高能級的符號為________，在該能級上運動的電子的自旋方向有________種，該能級所在能層上的原子軌道數(shù)為 ________。 (2)寫出基態(tài)氧原子的核外電子排布圖________，N、S、F三種元素在周期表中均與O相鄰，由N、O、S、F在周期表中的相對位置可以直接確定其中的三種元素電負性相對大小具有“X>Y>Z”的關(guān)系，則X、Y、Z依次是________。 (3)五個黑點(從左到右)代表第二周期原子序數(shù)依次增大的相鄰五種元素，其第一電離能的相對大小如圖所示，請在圖上相應黑點旁寫出對應元素的元素符號，并寫出原子序數(shù)。 (4)第二周期主族元素中，電負性相差最大的兩種元素是________。 (5)第二周期元素間形成的二元化合物中，含有離子鍵的是________(寫出兩個)，具有正四面體結(jié)構(gòu)的分子為________，中心原子的雜化類型為sp3的分子為________。 解析：　(1)碳原子核外有6個電子，在基態(tài)碳原子中，能量最高的能級是2p；該能級上有2個電子，故自旋方向只有1種，L能層有4個原子軌道。(2)同周期主族元素，從左到右電負性逐漸增大；同主族元素，從上到下電負性逐漸減小，故X、Y、Z分別為F、O、N或F、O、S。(3)由圖知，第三個黑點(從左到右)所代表的元素第一電離能比第四個的大，前三種元素的第一電離能依次增大，五個黑點對應的元素分別是B、C、N、O、F。(4)同一周期主族元素從左到右電負性逐漸增大，故第二周期電負性相差最大的兩種主族元素是鋰與氟。(5)鋰與非金屬性強的氟、氧、氮可形成離子鍵。 答案：　(1)2p　1　4 (2)　F、O、N或F、O、S(只要答出一種即可) (3) (4)Li、F (5)LiF、Li2O、Li3N(寫出兩個即可)　CF4　NF3、CF4 3．A、B、C、D、E、F為元素周期表中前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大，A與其余五種元素既不同周期也不同主族，B的一種核素在考古時常用來鑒定一些文物的年代，C的氧化物是導致酸雨的主要物質(zhì)之一，D原子核外電子有8種不同的運動狀態(tài)，E的基態(tài)原子在前四周期元素的基態(tài)原子中單電子數(shù)最多，F(xiàn)元素的基態(tài)原子最外能層只有一個電子，其他能層均已充滿電子。 (1)寫出基態(tài)E原子的價電子排布式__________。 (2)A與C可形成CA3分子，該分子中C原子的雜化類型為__________，該分子的立體結(jié)構(gòu)為__________；C的單質(zhì)與BD化合物是等電子體，據(jù)等電子體的原理，寫出BD化合物的電子式__________；A2D由液態(tài)形成晶體時密度減小，其主要原因是________________________(用文字敘述)。 (3)已知D、F能形成一種化合物，其晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示，則該化合物的化學式為________；若相鄰D原子和F原子間的距離為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為____________gcm－3(用含a、NA的式子表示)。 解析：　根據(jù)題目信息可推知A、B、C、D、E、F分別為H、C、N、O、Cr、Cu。(1)Cr為24號元素，其基態(tài)原子價電子排布式為3d54s1。(2)NH3分子中，N原子周圍有3對成鍵電子和1對孤對電子，故N采取sp3雜化，NH3分子為三角錐形結(jié)構(gòu)；類比N2的分子結(jié)構(gòu)可知，CO分子結(jié)構(gòu)中含碳氧叁鍵；水形成晶體時，每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度減小。(3)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可計算出其化學式為Cu2O。1個晶胞中含有2個Cu2O，該晶胞邊長＝ cm，該晶體的密度為 gcm－3＝ gcm－3。 答案：　(1)3d54s1 (2)sp3雜化　三角錐形　C??O　水形成晶體時，每個水分子與4個水分子形成氫鍵，構(gòu)成空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子空間利用率低，密度減小 (3)Cu2O　 4．下圖為幾種物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)示意圖(其中圖Ⅱ為層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)酸分子間通過氫鍵結(jié)合)。 請回答下列問題： (1)CaF2晶體中粒子間的作用力類型是__________，Ca2＋的配位數(shù)為__________。 (2)圖Ⅱ中酸的分子式為__________，該晶體中B原子個數(shù)與極性鍵個數(shù)之比為__________。 (3)圖Ⅲ中金屬的堆積方式為__________，未標號的銅原子形成晶體后的配位數(shù)為__________。 (4)上述三種晶體中含有陽離子的物質(zhì)是__________，熔化時不需要破壞化學鍵的是__________。 (5)結(jié)合CaF2晶體的晶胞示意圖，已知兩個距離最近的Ca2＋核間距離為a10－8 cm，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則CaF2晶體的密度為__________(列式即可)。 解析：　(1)CaF2是離子晶體，離子間通過離子鍵結(jié)合在一起，由晶胞圖知，黑球和白球代表的離子的個數(shù)比為1：2，故黑球代表Ca2＋，其配位數(shù)是8。(2)分析圖Ⅱ，虛線表示氫鍵，該酸的分子式為H3BO3,1個分子中有6個極性鍵。(3)同層中有6個、上下兩層各有3個原子與未標號的銅原子相鄰，故配位數(shù)是12。(4)分子晶體在熔化時不需要克服化學鍵。(5)一個CaF2晶胞中有4個“CaF2”，則CaF2晶體的密度為 gcm－3。 答案：　(1)離子鍵　8 (2)H3BO3　1：6 (3)面心立方最密堆積　12 (4)CaF2、Cu　H3BO3 (5) gcm－3 5．祖母綠的主要成分為Be3Al2Si6O18，含有O、Si、Al、Be等元素。 請回答下列問題： (1)基態(tài)Al原子中，電子占據(jù)的最高能級的符號是________，該能級具有的原子軌道數(shù)為________，軌道形狀為________。 (2)在500～600 ℃氣相中，氯化鈹以二聚體Be2Cl4的形式存在(如圖)，在1 000 ℃，氯化鈹則以BeCl2形式存在。在BeCl2分子中，Be的雜化方式為________，二聚體Be2Cl4中Be的雜化方式為________，1 mol Be2Cl4中含有________mol配位鍵。 (3)氫化鋁鋰(LiAlH)是有機合成中一種重要還原劑，可以將羧基還原為羥基，如可將乙酸還原為乙醇，乙酸和乙醇的熔沸點數(shù)據(jù)如下表： 乙酸/℃ 乙醇/℃ 熔點 16.6 －114.1 沸點 117.9 78.3 乙酸分子中σ鍵與π鍵個數(shù)之比為________；乙酸熔點較高，標準狀況下，乙酸是固體，乙酸與乙醇熔點懸殊很大，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)用氧化物的形式表示出祖母綠的組成： ________________________________________________________________________。 如圖是Be與O形成的氧化物的立方晶胞結(jié)構(gòu)，已知氧化鈹?shù)拿芏葹棣?gcm－3，則晶胞邊長為________cm。(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，用含ρ、NA的代數(shù)式表示) 解析：　 (1)基態(tài)Al原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，最高能級為3p；3p能級有3個原子軌道，軌道呈紡錘形。(2)BeCl2分子中，中心原子Be最外層有2個電子，兩個Cl各提供1個電子，Be原子為sp雜化；由Be2Cl4的結(jié)構(gòu)可知，1個Be與3個Cl成鍵，形成2對成鍵電子和1對孤對電子，共3對電子，故Be采取sp2雜化。(4)根據(jù)復雜硅酸鹽的氧化物書寫規(guī)則可寫出Be3Al2Si6O18的氧化物形式為3BeOAl2O36SiO2。氧化鈹?shù)幕瘜W式為BeO，晶胞的邊長＝ cm＝ cm。 答案：　(1)3p　3　紡錘形 (2)sp　sp2　2 (3)7：1　乙酸羧基中的兩個氧原子與另外乙酸分子中羧基氫原子可形成氫鍵，比乙醇形成分子間氫鍵的概率大 (4)3BeOAl2O36SiO2　　 6. 碳是地球上組成物質(zhì)最多的元素，含碳元素的物質(zhì)在材料、能源領(lǐng)域具有廣泛的用途。請回答下列問題： (1)[Co(NH3)4CO3]Br和[Co(NH3)4BrCO3]是兩種含碳元素的配合物，其中提供空軌道的元素是________，二者為同分異構(gòu)體，化學鑒別方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)我國科學家借助一種自主研制的新型鎢基合金催化劑，研究出單壁碳納米管結(jié)構(gòu)可控制備方法。單壁碳納米管可看做石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體(如下圖)，其碳原子的雜化方式為________。 (3)原油主要成分是烷烴混合物，甲烷是最簡單的烷烴，甲烷中碳原子的雜化方式為__________，原油中含硫化合物有硫化氫，硫化氫中硫原子的雜化方式為________，用價層電子對互斥理論推知硫化氫的構(gòu)型為__________。 (4)下表是一組物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)： 有機物 甲醇(CH3OH) 丙烯(CH3CH===CH2) 一氟甲烷(CH3F) 相對分子質(zhì)量 32 42 34 沸點/℃ 64.7 －47.7 －78.2 若只考慮相對分子質(zhì)量，甲醇沸點應低于－78.2 ℃，甲醇沸點高的原因是， 丙烯中含有的σ鍵與π鍵個數(shù)之比為__________，一氟甲烷的空間構(gòu)型為__________。 (5)金剛石為立方晶胞，其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示： 由晶胞結(jié)構(gòu)中碳原子之間的距離關(guān)系可知，與每個碳原子等距離且最近的碳原子有________個；已知金剛石的密度為3.54 gcm－3，阿伏加德羅常數(shù)NA的值為6.021023，則金剛石的晶胞邊長為________cm。 解析：　(1)[Co(NH3)4CO3]Br中Co提供空軌道，N、O提供孤電子對；[Co(NH3)4BrCO3]中Co提供空軌道，N、Br、O提供孤電子對。[Co(NH3)4CO3]Br能夠電離出Br－，而[Co(NH3)4BrCO3]難電離出Br－，故可用AgNO3溶液來鑒別，[Co(NH3)4CO3]Br中會出現(xiàn)淡黃色AgBr沉淀。(2)單壁碳納米管中碳原子為sp2雜化。(3)甲烷中心碳原子是sp3雜化，H2S中硫原子也是sp3雜化，硫原子形成2對成鍵電子，2對孤對電子，硫原子周圍有4對電子，空間構(gòu)型是角形(或V形)。(4)甲醇分子中羥基氫原子與另外甲醇分子中的羥基氧原子形成氫鍵，使其沸點升高；1個丙烯分子中含有6個C—H σ鍵，1個C—C鍵和1個C===C鍵中共含2個σ鍵和1個π鍵，故σ鍵和π鍵個數(shù)之比為8：1；一氟甲烷是甲烷中一個氫原子被F原子取代的產(chǎn)物，故一氟甲烷為四面體結(jié)構(gòu)。(5)金剛石中每個碳原子與周圍的4個碳原子構(gòu)成一個正四面體，因此每個碳原子與最近4個碳原子等距；每個晶胞中含有的碳原子數(shù)為8＋6＋4＝8，晶胞的邊長為 cm＝3.5610－8 cm。 答案：　(1)Co　分別取兩溶液少量于兩支試管中，滴加相同量的AgNO3溶液，有淡黃色沉淀生成的是[Co(NH3)4CO3]Br (2)sp2　(3)sp3　sp3　角形(或V形) (4)甲醇分子間存在氫鍵　8：1　四面體形 (5)4　3.5610－8