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物质结构与性质(选考)【主观题综合训练】物质结构与性质(选考)1．氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧气。图1GaN晶体结构图2ZnO晶胞请回答下列问题：(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)与水分子互为等电子体的一种阴离子是(填离子符号)。(3)氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，其中氮原子的杂化轨道类型是；N、Ga原子之间存在配位键，该配位键中提供电子对的原子是。(4)ZnO是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)4]2-。不考虑空间构型，[Zn(OH)4]2-的结构可用示意图表示为。(5)某种ZnO晶体的晶胞如图2所示，与O2-距离最近的Zn2+有个。2．(2015·洛阳二模)已知元素X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。X原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；Z原子L电子层上有2对成对电子，R+原子核外有3层电子且各层均处于全满状态。请回答下列问题：(1)R基态原子的外围电子排布式为，其基态原子有种能量不同的电子。(2)元素X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为(用元素符号表示)。(3)与XYZ-互为等电子体微粒的化学式为(写出一种即可)，XYZ-的中心原子的杂化方式为。(4)R2+与NH3形成的配离子中，提供孤对电子的原子是。(5)已知Z、R能形成两种化合物，其晶胞如下图所示，甲的化学式为，乙的化学式为；高温时，甲易转化为乙的原因为；若甲晶体中一个晶胞的边长为apm，则甲晶体的密度为g·cm-3(写出含a的表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值)。3．(2015·邢台期末)X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的前四周期元素(稀有气体除外)。X的基态原子中的电子平均分布在三个不同的能级中；Y的族序数是其周期序数的三倍；Z的基态原子核外无未成对电子；W为前四周期中电负性最小的元素；元素R位于周期表的第10列。请回答下列问题：(1)X、Y两种元素中电负性较大的元素为(填元素符号)。(2)化合物XY2分子的空间构型是。(3)基态R原子的电子排布式为。(4)化合物ZY的熔点比化合物RY的熔点高，可能的原因是。(5)含有X、Z、R三种元素的某种晶体具有超导性，其晶胞结构如下图所示。则该晶体中与Z原子紧邻且距离最近的R原子有个。4．(2015·孝感模拟)已知W、X、Y、Z、R五种元素是短周期的元素，原子序数依次增大，其中X的基态原子中成对的电子对数与单个电子的数目相同，Y是地壳中含量最多的元素，R的单质是淡黄色固体，不溶于水，能溶于CS2。在短周期中，W的原子半径最小，Z的原子半径最大。又知M是第4周期的元素，M的最外层只有一个单电子，次外层的轨道上全部填充满了电子。回答下列问题：(1)Y的基态原子核外有个未成对电子。(2)Y、Z、R的第一电离能由大到小的顺序是，Y、Z、R形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用元素符号表示)。(3)XW4分子中，键角是，中心原子的杂化轨道类型为。X2-3Y的立体结构为。(4)M的基态原子核外电子排布式是。已知MCl的晶胞结构如下图所示，Cl-的配位数为。MCl的熔点(填“高于”或“低于”)MY的熔点。5．(2015·海口模拟)现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第4周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据表中相关信息，回答下列问题：A元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1B原子核外所有p轨道全满或半满C元素的主族序数与周期序数的差为4D是前四周期中电负性最小的元素E在周期表的第11列甲乙(1)A基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有个方向，原子轨道呈形。(2)E在周期表的位置是，位于区，其基态原子有种运动状态。(3)BC3中心原子的杂化方式为，用价层电子对互斥理论推测其分子空间构型为，检验D元素的方法是。(4)E单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示。则晶胞中该原子的配位数为，E单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的。若已知E的原子半径为dcm，NA代表阿伏加德罗常数，E的相对原子质量为M，则该晶体的密度为(用字母表示)g·cm-3。6．(2015·黄冈模拟)W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一；X的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线的强烈侵袭；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)Y3+基态的电子排布式可表示为。(2)M-3X的空间构型为(用文字描述)。(3)M可形成多种氢化物，其中MH3的碱性强于M2H4的原因是。(4)根据等电子体原理，WX分子的结构式为。(5)1molWX2中含有的σ键数目为。(6)H2X分子中X原子轨道的杂化类型为。(7)向Z2+的溶液中加入过量NaOH溶液，可生成Z的配位数为4的配离子，写出该配离子的结构式：。7．(2015·福州模拟)X、Y、Z、M、W是原子序数依次增大的前四周期元素，X元素原子核外有三个能级，各能级电子数相等，Y的单质在空气中燃烧生成一种淡黄色的固体；Z元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2，M原子外围电子排布式为3dn4sn；W的内层电子已全充满，最外层只有2个电子。请回答下列问题：(1)X元素在周期表中的位置是；W2+离子的外围电子排布式为。(2)X能与氢、氮、氧三种元素构成化合物XO(NH2)2，其中X原子和N原子的杂化方式为分别为、，该化合物分子中的π键与σ键的个数之比是；该物质易溶于水的主要原因是。(3)已知Be和Al元素处于周期表中对角线位置，化学性质相似，请写出Y元素与Be元素的最高价氧化物对应水化物相互反应的化学方程式：。(4)M晶体的原子堆积方式为六方堆积(如图1所示)，则晶体中M原子的配位数是。某M配合物的化学式是[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O，1mol该配合物中含配位键的数目是。图1图2(5)Y离子和Z离子比较，半径较大的是(填离子符号)，元素Y与元素Z形成的晶体的晶胞结构是如图2所示的正方体，设晶胞中最近的两个Z离子的距离为acm，该化合物的摩尔质量为bg·mol-1，则该晶胞密度的计算式为。8．(2016·江西模拟)CuSO4在活化闪锌矿(主要成分是ZnS)方面有重要作用，主要是活化过程中生成CuS、Cu2S等一系列铜的硫化物活化组分。(1)Cu2+基态的电子排布式可表示为。(2)S2-4O的空间构型为(用文字描述)；中心原子采用的轨道杂化方式是；写出一种与S2-4O互为等电子体的分子的化学式：。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成\[Cu(OH)4\]2-。不考虑空间构型，\[Cu(OH)4\]2-的结构可用示意图表示为。(4)资料显示ZnS为难溶物，在活化过程中，CuSO4能转化为CuS的原因是。(5)CuS比CuO的熔点(填“高”或“低”)，原因是。(6)闪锌矿的主要成分ZnS，晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为(列式并计算)。【主观题综合训练答案】物质结构与性质(选考)1．(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(2)N-2H(3)sp3N(4)或(5)8【解析】(1)Zn为30号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，则Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)H2O分子中含有3个原子和8个价电子，与其互为等电子体的阴离子是N-2H。(3)由图示可知，N原子能与4个Ga原子成键，故N原子采用sp3杂化；Ga是ⅢA族元素，有空的p轨道，故在形成配位键时N原子提供电子对。(4)在[Zn(OH)4]2-中，Zn与O之间是配位键，故结构表示为或。(5)结合晶胞结构以及化学式ZnO可知，与O2-距离最近的Zn2+的数目等于与Zn2+距离最近的O2-的数目，都是8个。2．(1)3d104s17(2)CON(3)CO2(或N2O或SCN-)sp(4)N(5)CuOCu2OCu2O中Cu的3d能级是全充满状态，而原子处于全充满、半充满、全空是稳定结构-103A804(10)aNg·cm-3【解析】核外电子有6种不同的运动状态，则核外有6个电子，即X是C，Z原子的L电子层上有2对成对电子，是2p4，为O，根据原子序数递增知Y是N，R+原子核外有3层电子且各层均处于全满状态，分别有2、8、18个电子，即R是Cu。(1)Cu的基态原子的外围电子排布式为3d104s1，核外电子分布在1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7个能级。(2)同周期第一电离能由左向右呈增大的趋势，ⅡA族元素原子的s能级是全充满状态、ⅤA的元素原子的p能级是半充满状态，它们第一电离能比相邻元素大，即第一电离能：CON。(3)与CNO-互为等电子体微粒的化学式有CO2、N2O、SCN-等；互为等电子体的物质结构相似，二氧化碳的结构是直线形，C原子采取sp杂化，因此CNO-的中心原子的杂化方式为sp。(4)N原子有孤对电子，Cu2+有空轨道，即N提供孤对电子。(5)根据均摊法知甲含Cu原子4个，O原子：8×18+4×14+2×12+1=4，化学式为CuO；乙含Cu原子4个，O原子：8×18+1=2，化学式为Cu2O；CuO易转变为Cu2O，是因为Cu2O中Cu的3d能级是全充满状态，而原子处于全充满、半充满、全空是稳定结构。1个甲中含CuO4个，质量为(4×80)÷NAg，晶胞体积为(a×10-10)3cm3，密度是-103A804(10)aN。3．(1)O(2)直线形(3)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)(4)镁离子的半径小于镍离子，所以氧化镁的晶格能大于氧化镍(5)12【解析】X、Y、Z、W、R均为前四周期元素，且原子序数依次增大，X的基态原子中的电子平均分布在三个不同的能级中，则核外电子排布为1s22s22p2，则X为碳元素；Y元素的族序数是其周期序数的三倍，只能处于第2周期，则Y为氧元素；W为前四周期中电负性最小的元素，则W为钾元素；Z的基态原子核外无未成对电子，原子序数大于氧小于钾，则核外电子排布为1s22s22p63s2，所以Z为镁元素；元素R位于周期表的第10列，原子序数大于K元素，处于第4周期，R为镍元素。(1)X为碳元素，Y为氧元素，X、Y两种元素中电负性较大的元素为O。(2)化合物XY2为CO2，分子的空间构型是直线形。(3)R为镍元素，是28号元素，根据核外电子排布规律可知其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(4)化合物ZY为MgO，化合物RY为NiO，由于镁离子的半径小于镍离子，所以氧化镁的晶格能大于氧化镍，所以MgO的熔点比NiO的熔点高。(5)根据晶胞结构图可知，Z位于晶胞的顶点上，与Z原子紧邻且距离最近的R原子位于晶胞中经过Z原子的面的面心上，这样的面心有12个。4．(1)2(2)OSNaS2-O2-Na+(3)109°28'sp3平面三角形(4)1s22s22p63s23p63d104s1(或\[Ar\]3d104s1)4低于【解析】W、X、Y、Z、R五种元素是短周期的元素，原子序数依次增大，Y是地壳中含量最多的元素，则Y为O元素；X的基态原子中成对的电子对数与单个电子的数目相同且原子序数小于Y，则X为C元素；R的单质是淡黄色固体，不溶于水，能溶于CS2，则R是S元素；在短周期中，W的原子半径最小，Z的原子半径最大，则W是H元素、Z为Na元素；M是第4周期的元素，M的最外层只有一个单电子，次外层的轨道上全部充满了电子，则M为Cu元素。(1)Y是O元素，其原子核外电子排布式为1s22s22p4，2p轨道上有2个未成对电子。(2)Y、Z、R分别是O、Na、S元素，同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，同一主族元素第