1、章末综合检测(十一)物质结构与性质 一、选择题：本题包括 5 小题，每小题只有一个选项最符合题意。 1(2020山东威海一模)下列叙述错误的是() AC2H4分子中有键 BCH4的中心原子是 sp3杂化 CHCl 和 HI 化学键的类型和分子的极性都相同 D价电子构型为 3s23p4的粒子，其基态原子轨道表示式为： DC2H4的结构简式为 CH2CH2，碳碳双键中含有 1 个键，A 项正确；CH4的中心 碳原子价电子对数为 4，VSEPR 模型和分子的空间构型均为正四面体形，则中心碳原子采 取 sp3杂化， B 项正确； HCl 和 HI 都只含键， 都是极性分子， C 项正确； 价电子构型为
2、 3s23p4 的粒子是 S 原子，其基态原子核外电子排布式为Ne3s23p4，根据洪特规则，3p 轨道的 4 个 电子要占据 3 个 p 轨道，其基态原子轨道表示式为，D 项错误。 2(2021山东泰安调研)下列说法或表达方式中不正确的是() A电子从激发态到基态产生的光谱是发射光谱 BHClO 的电子式： CNH3、H2O、CO2分子中，中心原子孤电子对数最多的是 H2O D基态氯原子的价电子轨道表示式为 B电子由基态跃迁到激发态，吸收能量产生吸收光谱；由激发态跃迁到基态，释放能 量产生发射光谱，A 项正确；HClO 的电子式为，B 项错误；NH3、H2O、CO2 的电子式分别为， 中心原
3、子孤电子对数分别为 1、 2、0，孤电子对数最多的是 H2O，C 项正确；基态氯原子的价电子排布式为 3s23p5，轨道表 示式为，D 项正确。 3(2021辽宁辽阳四校联考)镍的配合物常用于镍的提纯以及药物合成，如 Ni(CO)4、 Ni(CN)42 、Ni(NH3)62等。下列说法正确的是( ) ACO 与 CN 结构相似，CO 分子内键和键个数之比为 12 BNi(NH3)62 中含有非极性共价键和配位键 CNi2 的电子排布式为Ar3d10 DCN 中 C 原子的杂化方式是 sp2 ACO 与 CN 结构相似，二者的成键方式相似，CO 的分子结构为 CO，分子内键 和键个数之比为 12
4、，A 正确；Ni(NH3)62 中含有极性共价键和配位键，不含非极性键， B 错误；基态 Ni 原子核外电子排布为Ar3d84s2，失去 4s 轨道的 2 个电子变成 Ni2 ，则 Ni2 的电子排布式为Ar3d8，C 错误；CO 与 CN结构相似，碳原子的成键方式相同，均采取 sp 杂化，D 错误。 4(2021天津南开中学检测)有 5 种元素 X、Y、Z、Q、T，基态 X 原子 M 能层 p 能级 上有 2 个未成对电子且无空轨道；Y 原子的价电子构型为 3d64s2；Z 原子的 L 电子层的 p 能 级上有一个空轨道；Q 原子的 L 电子层的 p 能级上只有一对成对电子；T 原子的 M
5、电子层 上 p 轨道半充满。下列叙述不正确的是() AX 和 Q 形成的化合物为直线形 BT 和 Z 分别可与 Q 形成两种化合物 CY 和 X 可形成化合物 YX、YX2 DX 和 Z 可形成非极性分子 ZX2 A基态 X 原子 M 能层 p 能级上有 2 个未成对电子且无空轨道， 则 X 的价电子排布式 为 3s23p4，X 是 S；Y 原子的价电子构型为 3d64s2，则 Y 是 Fe；Z 原子的 L 电子层的 p 能级 上有一个空轨道，则 Z 的价电子排布式为 2s22p2，Z 是 C；Q 原子的 L 电子层的 p 能级上只 有一对成对电子，其价电子排布式为 2s22p4，则 Q 是
6、O；T 原子的 M 电子层上 p 轨道半充 满，其价电子排布式为 3s23p3，则 T 是 P。S 和 O 形成的化合物有 SO2、SO3，前者是 V 形， 后者是平面三角形，A 项错误；P、C 分别可与 O 形成 P2O3、P2O5、CO、CO2等化合物，B 项正确；Fe 和 S 可形成化合物 FeS、FeS2，C 项正确；ZX2是 CS2，C 原子采取 sp 杂化，属 于非极性分子，D 项正确。 5 (2021山东肥城质检)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。 以天然硼砂为起始物， 经过一系列反应可以得到 BF3和 BN，如图所示。下列叙述错误的是() AH3BO3在水溶液中发生 H3
7、BO3H2OH B(OH)4，可知 H3BO3是一元弱酸 B六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，立方氮 化硼晶胞中含有 4 个氮原子、4 个硼原子 CNH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一，1 mol NH4BF4含有配位键的数 目为 NA D由 B2O3可制备晶体硼，晶体硼的熔点 2 573K，沸点 2823K，硬度大，属于原子晶 体 C由 H3BO3在水溶液中的电离方程式 H3BO3H2OH B(OH)4可知， H3BO3是一 元弱酸，A 项正确；金刚石晶胞是立方体，其中 8 个顶点有 8 个碳原子，6 个面各有 6 个碳 原子，立方体内部还有
8、4 个碳原子，金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数 81 8 61 2 4 8，则立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子，B 项正确；NH4BF4中，NH 4 中 含有氮氢配位键，BF 4 中含有硼氟配位键，则 1 mol NH4BF4含有配位键的数目为 2NA，C 项错误；原子晶体具有很高的熔沸点和很大的硬度，晶体硼的熔点 2 573K，沸点 2 823K， 硬度大说明晶体硼属于原子晶体，D 项正确。 二、非选择题：本题包括 4 小题。 6(2021四川“蓉城名校联盟”联考)2019 年的化学诺贝尔奖颁给了为锂电池研究作出 贡献的三位科学家。有两种常见锂电池：一种是采用镍钴锰
9、酸锂 Li(NiCoMn)O2或镍钴铝酸 锂为正极的“三元材料锂电池”； 另一种是采用磷酸铁锂为正极的磷酸铁锂电池。 请回答下 列问题： (1)基态钴原子的价电子排布式为_，Mn 位于元素周期表的_区(填“s”或“p” 或“d”或“ds”或“f”)。 (2)磷元素可以形成多种含氧酸 H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，这四种酸中酸性最强的 是_。PO 3 4 的空间构型是_，中心原子的杂化方式是_。 (3)PH3是_分子(填“极性”或“非极性”)，其在水中的溶解性比 NH3小，原因是 _。 (4)硫化锂 Li2S(摩尔质量 M gmol 1)的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料，硫化
10、 锂的晶体为反萤石结构，其晶胞结构如图。若硫化锂晶体的密度为 a gcm 3，则距离最近 的两个 S2 的距离是_nm。(用含 a、M、NA的计算式表示) 解析(1)基态 Co 原子核外有 27 个电子，电子排布式为Ar3d74s2，则价电子排布式为 3d74s2。Mn 原子的核外电子排布式为Ar3d34s2，处于周期表的 d 区。 (2)PO 3 4 离子中 P 原子最外层价电子对数为 41/2(5324)4，不含孤电子对， VSEPR 模型为正四面体形，则 PO 3 4 的空间构型是正四面体形，中心原子 P 采取 sp3杂化。 (3)PH3和 NH3都是极性分子，NH3能与水形成分子间氢键
11、，PH3则不能，故 NH3在水中 的溶解度大于 PH3。 (4)硫化锂的晶体为反萤石结构，由晶胞结构可知，X 的配位数为 8，Y 的配位数为 4， 其比值为 21，则 Y 是 Li ，X 是 S2。S2位于面心位置，距离最近的两个 S2的距离为晶 胞面对角线的一半，设晶胞边长为 x，则距离最近的两个 S2 的距离为2 2 x；该晶胞的质量 m4M NA ，晶胞体积 Vx3，则4M NA ax3，x3 4M aNA cm，所以距离最近的两个 S2 的 距离为 2 2 3 4M aNA cm 2 2 3 4M aNA 107nm 答案(1)3d74s2d(2)HPO3正四面体形sp3 (3)极性N
12、H3能与水分子形成分子间氢键，而 PH3不能，所以 PH3在水中溶解度小 (4) 4M aNA 2 2 107 7 (2021山东师大附中检测)目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如下： 图 1 (1)Zr 原子序数为 40，价电子排布式为_。上图中属于非极性的气体分子是 _。 (2)氟化硼(BF3)是石油化工的重要催化剂。BF3中 BF 比 BF 4 中 BF 的键长短， 原因是_。 乙硼烷(B2H6)是用作火箭和导弹的高能燃料， 氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料 之一。 图 2 图 3 B2H6的分子结构如图 2 所示，其中 B 原子的杂化方式为_。 H3NBH3的相对
13、分子质量与 B2H6相差不大，但是 H3NBH3的沸点却比 B2H6高得多， 原因是_。 硼酸盐是重要的防火材料。图 3 是硼酸钠晶体中阴离子(含 B、O、H 三种元素)的结 构，该晶体中含有的化学键有_。 A离子键B极性键C非极性键 D配位键E金属键 (3)CO 与 Ni 可生成羰基镍Ni(CO)4，已知其中镍的化合价为 0，Ni(CO)4的配体中配 位原子是_。 图 4图 5 (4)为了节省贵金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物作为催化剂。一种复合氧 化物结构如图 4 所示，则与每个 Sr2 紧邻的 O2有_个。 (5)与 Zr 相邻的 41 号元素 Nb 金属的晶格类型为体心立方晶格
14、(如图 5 所示)，原子半径 为 a pm， 相对原子质量为 b， 阿伏加德罗常数为 NA， 试计算晶体铌的密度为_ _gcm 3(用 a、b、NA表示计算结果)。 解析(1)Zr 原子序数为 40，基态原子核外电子排布式为Kr4d25s2，故其价电子排布式 为 4d25s2。图中气体分子，属于非极性分子的是 O2、N2、CO2，属于极性分子的是 C3H8、 NO、CO、H2O(g)。 (2)BF3中 B 原子采用 sp2杂化，BF 4 中 B 原子采用 sp3杂化，s 轨道成分越多，电子 云重叠程度越大，键长越短。 由 B2H6的分子结构可知，每个 B 原子形成 4 个单键，则 B 原子采取
15、 sp3杂化。 H3NBH3的相对分子质量与 B2H6相差不大， 由于 H3NBH3分子间存在氢键， 分子间作 用力更大，故 H3NBH3的沸点却比 B2H6高得多。 硼酸钠晶体中存在离子键、极性键(HO、BO)、配位键(BO)，故答案选 A、B、 D。 (4)Sr2 位于晶胞的体心，O2位于晶胞的棱中点，则与每个 Sr2紧邻的 O2有 12 个。 (5)金属 Nb 的晶格类型为体心立方晶格， 则每个晶胞含有 Nb 原子数为 11 8 82 个； 相对原子质量为 b，阿伏加德罗常数为 NA，则每个晶胞的质量为2b NA g。原子半径为 a pm， 设晶胞的棱长为 x ， 体对角线长度等于原子半
16、径的 4 倍， 则有3 x4a pm， x4a 3 pm4a 3 10 10 cm，晶胞的体积为(4a 3 10 10 cm)3，故晶体铌的密度为(2b NA g)/(4a 3 10 10 cm)3 3 310 30b 32a3NA g/cm3。 答案(1)4d25s2O2、N2、CO2 (2)BF3中 B 采用 sp2杂化，BF 4 中 B 采用 sp3杂化，s 轨道成分越多，电子云重叠程 度越大，键长越短(或 BF3中除了键，还有(错误错误!)大键) sp3H3NBH3分子间存在氢键，分子间作用力更大A、B、D (3)C(或碳)(4)12(5)3 310 30b 32a3NA 8(2020
17、山东济宁三模)氮、铬及其相关化合物用途非常广泛。回答下列问题： (1)基态 N 原子的核外电子排布式为_，Cr 位于元素周期表第四周期_ 族。 (2)Cr 与 K 位于同一周期且最外层电子数相同，两种元素原子第一电离能的大小关系为 _； CrCl3的熔点(83 )比 CrF3的熔点(1 100 )低得多， 这是因为_。 (3)Cr 的一种配合物结构如图所示： 阴离子 ClO 4 的空间构型为_形。 配离子中，中心离子的配位数为_，N 与中心原子形成的化学键称为_ 键。 配体 H2NCH2CH2NH2(乙二胺)中碳原子的杂化方式是_， 分子中三种元素电负性 从大到小的顺序为_。 (4)氮化铬的熔
18、点为 1 770 ，它的一种晶体的晶胞结构如图所示，其密度为 5.9 gcm 3，氮化铬的晶胞边长为_(列出计算式)nm。 解析(1)N 是 7 号元素，故基态 N 原子的核外电子排布式为 1s22s22p3，Cr 是 24 号元 素，在周期表第四周期B 族。 (2)K 最外层只有一个电子，易失去电子，Cr 的价电子为 3d54s1，较稳定，故第一电离 能：KCr。CrCl3的熔点(83 )，典型的分子晶体性质，CrF3的熔点(1 100 )，典型的离 子晶体性质。 (3)阴离子 C1O 4 的价层电子对数为 47142 2 4，没有孤电子对，所以其空 间构型为正四面体。由图可知，与中心 Cr
19、 形成的配位数为 6；N 提供孤电子对，Cr 提供 空轨道，所以 N 与中心原子形成的化学键称为配位键。由 H2NCH2CH2NH2可知，C 原子 周围形成了 4 个单键，即价层电子对数为 4，碳原子的杂化方式为 sp3；根据电负性在周期 表中的变化规律，C、N、H 的电负性关系为：NCH。 (4)结合晶胞结构图示，根据均摊法计算，晶胞中 Cr 的原子数目为1 8 81 2 64；N 的原子数目为1 4 1214，则晶胞的质量为 m452414 NA ，密度为m a3 ，从而可 得 a 3 452414 NA5.9 cm 3 452414 6025.9 nm 答案(1)1s22s22p3B (
20、2) KCH (4) 3 452414 6025.9 9(2021天津大港一中检测)氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题： (1)基态氮原子的价电子轨道表示式为_；第二周期的元素中，第一电离能介 于 B 和 N 之间的元素有_种。 (2)雌黄的分子式为 As2S3，其分子结构为，As 原子的杂化类型为_。 (3)1 mol中所含键的物质的量为_mol。已知 NF3与 NH3分子的空间 构型都是三角锥形，但 NF3不易与 Cu2 形成配离子，原因是_。 (4)红镍矿是一种重要的含镍矿物，其主要成分的晶胞如下图所示，则每个 Ni 原子周围 与之紧邻的 As 原子数为_。以晶胞参数为单位
21、长度建立的坐标系可以表示晶胞中各 原子的位置，称作原子分数坐标。磷化硼(BP)是一种硬耐磨涂层材料，晶胞为正方体形，晶 胞参数为 a pm。下图沿 y 轴投射的晶胞中所有硼原子的分布图和原子分数坐标。设 NA为阿 伏伽德罗常数的值，1，2，3，4 四点原子分数坐标分别为(0.25，0.25，0.75)，(0.75，0.25， 0.25)，(0.25，0.75，0.25)，(0.75，0.75，0.75)据此推断 BP 晶体的密度为_gcm 3(用 代数式表示) 解析(1)基态氮原子的核外电子排布式为 1s22s22p3，则其价电子轨道表示式为 。同周期主族元素中第一电离能从左到右呈增大趋势，B
22、e 原子的 2s 处 于全满状态，其第一电离能大于 B；N 原子 2p 轨道处于半充满状态，其第一电离能大于 O， 故第一电离能介于 B 和 N 之间的元素有 Be、C、O 共 3 种元素。 (2)由雌黄的分子结构可知，As 原子形成 3 个 AsS 键，且含 1 对孤电子对，则 As 原 子的杂化类型是 sp3。 (3)有机物分子中单键是键，双键中含有 1 个键，故 1 mol中含有 15 mol 键。 由于 F 的电负性比 N 大，NF 成键电子对偏向于 F 原子，N 原子形成正电中心，N 原 子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故 NF3不易与 Cu2 形成配离子。 (4)结
23、合红镍矿的晶胞结构及晶胞“平行并置”的特点推知，每个 Ni 原子周围与之紧邻 的 As 原子有 6 个。磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，则磷化硼属于共价晶体。观察晶胞结 构投影图可知，其晶胞结构与金刚石相似，4 个 B 原子位于晶胞内部，则 P 原子位于晶胞的 8 个顶角和 6 个面心，一个晶胞含有 4 个磷原子，则每个晶胞的质量为 m(晶胞)442 NA g； 晶胞参数为 a pma10 10 cm，每个晶胞的体积为 V(晶胞)(a10 10 cm)3，故 BP 晶体的 密度为m(晶胞)/V(晶胞)(442 NA g)/(a10 10 cm)344210 30 NAa3 gcm 3。 答案(1)3(2)sp3 (3)15F 的电负性比 N 大， NF 成键电子对向 F 偏移， 导致 NF3中 N 原子核对其孤对 电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故 NF3不易与 Cu2 形成配离子 (4)6 4421030 NAa3
