1、物质结构与性质1.钛(Ti)和锆(Zr)是同一副族的相邻元素,它们的化合物在生产、生活中有着广泛的用途。回答下列有关问题:(1)钛和锆的价层电子结构相同,请画出基态锆原子的价电子排布图:。(2)四氯化锆的沸点为331 ,能溶于水;而二氧化锆的沸点为4300 ,难溶于水。推测四氧化锆属于晶体。(3)人们经常利用过氧化氢作钛元素的定性检验试剂:向TiOSO4溶液中加入H2O2可以生成橙黄色的较稳定的TiO(H2O2)2+。在该配合离子中,作为配体的H2O2分子中氧原子的杂化轨道类型为。S2Cl2的分子结构与H2O2相似,它们均为(填“极性”或“非极性”)分子。H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2的
2、主要原因是。上述物质中H、O、S、Cl四种元素电负性由大到小的顺序为。(4)已知TiO2晶胞中Ti4+位于O2-所构成的正八面体的体心,ZrO2晶胞中Zr4+位于O2-所构成的立方体的体心,请根据给出的TiO2晶体和ZrO2晶体的晶胞结构图回答下列问题:根据晶胞图分析,TiO2晶体中O2-的配位数是。TiO2晶体和ZrO2晶体是两种不同类型的晶体结构,决定它们晶体结构不同的重要原因是。已知二氧化锆晶胞的密度为 gcm-3,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中B、D两原子核间的距离为pm。答案(1) (2)分子(3)sp3极性它们都是分子晶体,H2O2分子可以形成分子间氢键,而S2Cl2分子间只
3、有范德华力,因此H2O2的熔点和沸点均高于S2Cl2OClSH(4)3晶体中Zr4+的半径大于Ti4+的半径,正、负离子的半径比不同10132.砷化镓属于第三代半导体,它能直接将电能转变为光能,砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有它们的10%。镓及其化合物应用广泛。请回答下列问题:(1)基态Ga原子中有种能量不同的电子,其价电子排布式为。(2)第四周期的主族元素中,基态原子未成对电子数与镓相同的元素有(填元素符号)。(3)三甲基镓(CH3)3Ga是制备有机镓化合物的中间体。在700 时,(CH3)3Ga和AsH3反应得到GaAs,AsH3分子中键角(填“”“=”或“”)CH4分子中的
4、键角;AsH3沸点低于NH3,其原因是。(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为;AsH3的空间构型是。(4)GaF3的熔点为1000 ,GaCl3的熔点为77.9 ,其原因是。(5)砷化镓是半导体材料,其晶胞结构如图所示。晶胞中与Ga原子等距离且最近的As原子形成的空间构型为。原子坐标参数是晶胞的基本要素之一,表示晶胞内部各原子的相对位置。图中a(0,0,0)、b(1,),则c原子的坐标参数为。砷化镓的摩尔质量为M gmol-1,Ga的原子半径为p nm,则砷化镓晶体的密度为gcm-3。答案(1)8;4s24p1(2)K、Br(3)”或“”)H-。NaH晶胞结构如图所示,已知NaH晶体的晶胞参
5、数为a pm,Na+的半径为b pm,则H-的半径为pm,NaH晶体的密度为gcm-3(用含a、b、NA的式子表示,NA代表阿伏加德罗常数的值)。答案(1)M;91s22s22p1sp3;正四面体形;ABC (2)非极性C60是分子晶体,熔化时不需破坏化学键(3)AsGa(3)sp3;12(4)As的原子半径比N的大,电负性比N的小,AsH3分子间不能形成氢键,而NH3分子间能形成氢键(5)abc(6)(,)5.碳族元素(C、Si、Ge、Sn、Pb)的单质及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。回答下列问题:(1)基态Sn原子中,核外电子占据的最高能级符号为,该能级具有的原子轨道数为。(2)Ge
6、单晶具有晶体硅型结构,Ge单晶的晶体类型为。Ge与同周期的 As、Se相比较,第一电离能由大到小的顺序是。(3)资料表明,二氧化三碳(C3O2)是金星大气的主要成分之一,其分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。C3O2中碳原子的杂化方式为,分子中键与键的个数之比为。(4)碳化硅的晶体结构类似于金刚石(如图所示),1个碳化硅晶胞净占个碳原子;二氧化硅晶体中最小环上的原子个数之比为。(5)石墨可作润滑剂,其主要原因是。(6)晶体硅的结构类似于金刚石,已知距离最近的两个硅原子之间的距离为a cm,则硅晶体的密度为gcm-3(用含有a的代数式表示,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。答案(1)
7、5p;3(2)原子晶体;AsSeGe(3)sp;11(4)4;21(5)石墨晶体具有片层结构,片层之间靠微弱的范德华力结合,可以滑动(6)6.呋喃()和吡咯()是较常见的杂环化合物,呋喃通过以下反应可转化为吡咯:回答下列问题:(1)呋喃和吡咯所含元素中:电负性最大的是(填元素符号),第一电离能最大的元素的基态原子的电子排布图是。(2)呋喃分子中,碳原子的杂化方式是,1 mol吡咯分子中含 mol 键。(3)NH3、H2O可与Zn2+形成配合物。与Zn2+形成配位键的原子是(填元素符号);H2O的空间构型为。(4)NH3的相对分子质量比N2O的小,但其沸点却比N2O的高,其主要原因是。(5)Zn
8、O晶体随着环境条件的改变能形成不同结构的晶体,其中一种的晶胞结构如图所示,已知该ZnO晶体密度为a gcm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值。则该晶体中与Zn2+等距离且最近的Zn2+共有个,该ZnO晶胞中相邻两个O2-之间的距离为nm。答案(1)O;(2)sp2;10(3)N、O;V形(4)NH3分子间存在氢键(5)12;1077.铁及其化合物在生产生活及科学研究方面应用非常广泛。回答下列问题:(1)Fe原子的核外电子排布式为。(2)含锰奥氏体钢是一种特殊的铁合金,主要由Fe和Mn组成,其中锰能增加钢铁的强度和硬度,提高耐冲击性能和耐磨性能。第一电离能I1(Fe)(填“大于”或“小于”)I1(
9、Mn),原因是。(3)FeF3具有较高的熔点(熔点高于1000 ),其所含化学键类型是,FeBr3的式量大于FeF3,但其熔点只有200 ,原因是。(4)FeCl3可与KSCN、苯酚溶液发生显色反应。SCN-的三种元素中电负性最大的是。苯酚()分子中氧原子的杂化方式为。(5)Fe(CO)3与NH3在一定条件下可合成一种具有磁性的氮化铁。该磁性氮化铁的晶胞结构如图所示,其中与铁原子紧邻且等距的铁原子的个数为。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,该磁性氮化铁的密度为gcm-3。答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(2)小于;Mn的3d
10、能级为半充满的相对稳定结构,较难失电子(3)离子键;两者晶体类型不同,FeBr3的化学键以共价键为主,属于分子晶体(4)氮(或N)sp3(5)12;8.已知:A、B、C、D四种元素原子序数依次增大。A是短周期中原子半径最大的元素,B元素3p能级半充满;C是所在周期电负性最大的元素;D是第四周期未成对电子最多的元素。试回答下列有关问题:(1)写出D元素价电子的电子排布式:。(2)D可形成化合物D(H2O)6(NO3)3。D(H2O)6(NO3)3中阴离子的立体构型是。N中心原子的杂化轨道类型为。在D(H2O)63+中D3+与H2O之间形成的化学键称为,1 mol D(H2O)63+ 中含有的键有mol。(3)已知B、C两种元素形成的化合物通常有两种。这两种化合物中(填化学式)为非极性分子。另一种物质的电子式为。(4)由A、C两元素形成的化合物组成的晶体中,阴、阳离子都具有球形对称结构,它们都可以看作刚性圆球,并彼此“相切”。如图所示为A、C形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图。晶胞中距离一个A+最近的C-有个,这些C-围成的图形是,若晶体密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则A+的离子半径为cm(用含NA与的式子表达)。答案(1)3d54s1(2)平面三角形;sp2杂化配位键;18(3)PCl5(4)6;正八面体形;
