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第三十七题、物质结构（选做题）1．（09年江苏化学·21A）（12分）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为CO、CO2、H2等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。（1）上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式。（2）根据等电子原理，写出CO分子结构式。（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。②甲醛分子的空间构型是；1mol甲醛分子中σ键的数目为。③在1个Cu2O晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu原子数目为。答案：（1）1s22s22p63s23p63d104s2[Ar]3d104s2（2）CO（或CO）（3）①甲醇分子之间形成氢键sp2杂化②平面三角形3NA③42．（09年海南化学·19.4）（11分）已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C属同一主族，D和E属同一周期，又知E是周期表中1—18列中的第7列元素。D的原子序数比E小5，D跟B可形成离子化合物其晶胞结构如右图。请回答：（1）A元素的名称是；（2）B的元素符号是，C的元素符号是，B与A形成的化合物比C与A形成的化合物沸点高，其原因是（3）E属元素周期表中第周期，第族的元素，其元素名称是，它的+2价离子的电子排布式为：（4）从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为；该离子化合物晶体的密度为ag·cm-3，则晶胞的体积是（只要求列出算式）。答案：（11分）（1）氢（1分）（2）FCl氟化氢分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键（3分）（3）四VIIB锰1s22s22p63s23p63d5（4分）（4）CaF2132314786.0210gmolagcmmol（3分）21．（2010江苏卷）(12分)乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。(1)CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示为；1molO22+中含有的键数目为。(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为。(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H2C＝CH—C≡N）。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是；分子中处于同一直线上的原子数目最多为。(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但CaC2晶体中含有的中哑铃形C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22-数目为。【答案】（1）2NA（2）1s22s22p63s23p63d10（3）sp杂化sp2杂化3（4）437.（2010课标）[化学—选修物质结构与性质]（15分）主要元素W、X、Y、Z的原子序数一次增大，W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。X、Y和Z分属不同的周期，他们的原子序数之和是W原子序数的5倍。在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二组分化合物中，由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。请回答下列问题：（1）W元素原子的L层电子排布式为，W3分子的空间构型为；（2）X单质与水发生主要反应的化学方程式为；（3）化合物M的化学式为，其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于NaCl。M熔点较高的原因是。将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂，用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的杂化方式有，O—C—O的键角约为；（4）X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X︰Y︰Z=；（5）含有元素Z的盐的焰色反应为色。许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是37.[化学——选修物质结构与性质]（15分）（1）2s22p4V形（2）2F2+2H2O==4HF+O2（3）MgO晶格能大sp3和sp21200（4）3:1:1（5）激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量21.（2011江苏）（12分）本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。A．原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为▲，1molY2X2含有σ键的数目为▲。（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是▲。（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是▲。（4）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图13所示，该氯化物的化学式是▲，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物3nHWCl，反应的化学方程式为▲。21．A.（12分）（1）sp杂化3mol或3×6.2×10个（2）NH3分子存在氢键（3）N2O（4）CuCl32．（2011山东卷）（8分）【化学—物质结构与性质】碳族元素包括C、Si、Cu、Sn、Pb。（1）碳纳米管由单层或多层石墨卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠结合在一起。（2）CH4中共用电子对偏向C、SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为。（3）用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br键的键角120°（填“”“”或“=”）（4）铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心，O2-处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为，每个Ba2+与个O2-配位。答案：（1）sp2分子间作用力（或：范德华力）（2）CHSi（3）（4）BaPbO3123.（2011山东卷）氧是底壳中含量最多的元素。（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为______个。（2）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_________。的沸点比高，原因是_________。（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用________杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________。（4）CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag.c3m,AN表示阿伏加罗常数，则CaO晶胞体积为_________c3m.答案：（1）2（2）O—H键、氢键、范德华力形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大（3）sp3H2O中O原子有2对孤对电子，而H3O+中O原子有1对孤对电子，排斥力小。（4）AaN2245.（2011福建卷）（13分）氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：（1）基态氮原子的价电子排布式是_________________。（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。（3）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。①NH3分子的空间构型是_______________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)△H=－1038.7kJ·mol－1若该反应中有4molN－H键断裂，则形成的π键有________mol。③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号)a.离子键b.共价键c.配位键d.范德华力（4）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。a.CF4b.CH4c.NH4＋d.H2O答案：（1）2s22p3（2）N＞O＞C（3）①三角锥型sp3②3③d（4）C【解析】（1）基态氮原子的价电子排布式是2s22p3，学生可能审题时没注意到是价电子排布式。（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N＞O＞C（3）①NH3分子的空间构型是三角锥型，NH3中氮原子轨道的杂化类型是sp3，而肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的，所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3，这个与H2O，H2O2中O的杂化类型都是sp3的道理是一样的。反应中有4molN－H键断裂，即有1molN2H4参加反应，生成1.5molN2，则形成的π键有3mol。③N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，可见它是离子晶体，晶体内肯定不存在范德华力。（4）要形成氢键，就要掌握形成氢键的条件：一是要有H原子，二是要电负性比较强，半径比较小的原子比如F，O，N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力。符合这样的选项就是c和d，但题中要求形成4个氢键，氢键具有饱和性，这样只有选c。32．（2012山东）（8分）[化学——物质结构与性质]金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。（1）下列关于金属及金属键的说法正确的是。a．金属键具有方向性与饱和性b．金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d．金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光（2）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是。（3）过渡金属配合物Ni（CO）n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=。CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为。（4）甲醛（H2C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醇分子内C原子的杂化方式为，甲醇分子内的O—C—H键角（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。答案：（1）b（2）C（碳）（3）4；1：2（4）sp3；小于22.［2012·新课程理综化学卷37］【化学——选修三：物质结构与性质】（15分）ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是；(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为；(3)Se的原子序数为，其核外M层电子的排布式为；(4)H2Se的酸性比H2S(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为，SO32-离子的立体构型为；(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10-2，请根据结构与性质的关系解释：①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：。②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：。(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0pm，其密度为(列式并计算)，a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm(列式表示)。【答案】(1)sp3；(2)O＞S＞Se；(3)34，3s23p63d10(4)强。平面三角型，三角锥形；(5)①第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子；②H2SeO3和H2SeO4可表示成(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价，而H2SeO4中的Se为+6价，