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1第14讲物质结构与性质能力提升训练1．已知A、B、C、D、E、F、G为前四周期中的七种元素且原子序数依次增大，其中A的基态原子中没有成对电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C原子核外成对电子数比未成对电子数多1个，其氢化物常用作制冷剂；D原子未成对电子数与周期数相同；在E元素所在周期中该原子的第一电离能最小；F原子价电子排布式为nsn－1npn＋1；G原子有6个未成对电子。请回答下列问题：(1)G元素基态原子的价电子排布式为________。(2)B、C、D三种元素的最简单氢化物的键角由小到大的顺序为________(填元素符号)，常温下硬度最大的B单质、E2F、A2D及A2F的沸点由大到小的顺序为_____________________(填化学式)。(3)D元素与氟元素相比，电负性：D元素________氟元素(填“＞”、“＝”或“＜”)，下列表述中能证明这一事实的是________(填选项序号)。A．常温下氟气的颜色比D单质的颜色深B．氟气与D的氢化物剧烈反应，产生D的单质C．氟与D形成的化合物中D元素呈正价态D．比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目(4)B2A4是重要的基本石油化工原料。B2A4分子中B原子轨道的杂化类型为________；1molB2A4分子中含σ键________mol。解析A的基态原子中没有成对电子，则A为氢元素；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，每种轨道中的电子总数相同，则B的核外电子排布式为1s22s22p2，则B为碳元素；C的氢化物可作制冷剂，则C为氮元素；D原子未成对电子数与周期数相同，知D为氧元素；根据同一周期元素的第一电离能从左往右逐渐增大，故E属于第ⅠA族，结合F中n＝3知F为S元素，则E为Na元素；由G原子有6个未成对电子知该元素为铬元素。(1)24号Cr元素的价电子排布式为3d54s1。2(2)CH4、NH3、H2O的键角分别为109.5°、107.3°、104.5°，则键角由小到大的顺序为O＜N＜C；硬度最大的B单质为金刚石，属原子晶体，E2F是Na2S，属离子晶体，H2O属分子晶体且因为含有氢键沸点较高，硫化氢属分子晶体，熔沸点较低，根据一般熔沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，故它们沸点由大到小的顺序为C＞Na2S＞H2O＞H2S。(3)D元素为氧元素，其电负性比氟小，B项，氟气与水发生反应置换出氧气，说明氟的非金属性强于氧，故其电负性大于氧，C项，根据OF2中氧显正价、氟显负价，可判断电负性氟大于氧。(4)C2H4是乙烯，分子中C原子采用sp2杂化；根据其结构简式CH2CH2知1molC2H4分子中含σ键5mol。答案(1)3d54s1(2)O＜N＜CC＞Na2S＞H2O＞H2S(3)＜BC(4)sp2杂化52．A、B、D、E、F五种元素的原子序数依次增大，除F为过渡元素外，其余四种均是短周期元素。已知：①F的单质为生活中最常见的金属之一，原子最外层有2个电子；②E原子的价电子排布为msnmpn，B原子的核外L层电子数为奇数；③A、D原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)F的稳定价态离子的电子排布式是________________，A、B、D、E四种元素的第一电离能由大到小的顺序为________________(用元素符号表示)。(2)对于B的简单氢化物，其中心原子的轨道杂化类型是________，分子的空间构型为________________，该氢化物易溶于D的简单氢化物的主要原因是______________。(3)D原子分别与A、B原子形成的单键中，键的极性较强的是________(用具体的化学键表示)。(4)如图所示的晶胞是由A、D两元素组成的，下列有关该晶体的说法中正确的是________。a．该晶体的化学式为ADb．该晶体中A、D原子间形成的是双键c．该晶体熔点可能比SiO2晶体高d．该晶体可溶于水解析由已知①知F为铁元素；由已知③知A、D分别是第ⅣA、ⅥA族元素，结合几种元素原子序数关系及已知②可判断A是碳元素、D是氧元素、E是硅元素、B是氮元素。(4)由所给晶胞图知该晶体属于原子晶体，组成仍为CO2，碳、氧之间形成单键，因CO键键长比SiO键短，故该CO2原子晶体的熔点可能比SiO2高且不溶于水。3答案(1)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5Si＜C＜O＜N(2)sp3三角锥型NH3与H2O分子间易形成氢键(3)CO(4)c3．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B的单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：电离能/(kJ·mol－1)I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540(1)某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如下图所示，该同学所画的电子排布图(轨道表示式)违背了________。(2)ACl2分子中A原子的杂化类型为________。(3)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。已知金刚石中的C—C键的键长大于C60中C—C键的键长，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确________(填“是”或“否”)，并阐述理由_______________________________。(4)科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式______________，该物质的K原子和C60分子的个数比为________。(5)继C60后，科学家又合成了Si60、N60等，C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是________，NCl3分子的VSEPR模型为________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则一个Si60分子中π键的数目为________。解析(1)E(3s)E(3p)，3s轨道排满后才能排3p轨道；(2)由表格电离能可推测出A是Be，B是Mg，BeCl2中心原子的价层电子对数为2，采取sp杂化；(3)C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，决定二者熔沸点的作用力不同；(4)K原子序数为19，价电子为4s1，从晶胞可看出C60的个数8×18＋1＝2，K原子的个数12×12＝6，K原子和C60分子的个数比为43∶1；(5)根据同周期、同主族元素原子的电负性递变规律可知：C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是NCSi；NCl3中心原子价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体；Si的价电子数为4，每个硅原子只跟相邻的3个硅原子相连且最外层都满足8电子稳定结构，所以每个Si原子周围只有1个π键，且2个Si共用1个π键，所以一个Si60分子中π键的数目为(60×1)×12＝30。答案(1)能量最低原理(2)sp杂化(3)否C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键(4)4s13∶1(5)NCSi四面体型304．前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D、E中，A的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等，B原子核外电子有7种不同的运动状态，C元素原子核外的M层中只有2对成对电子，D＋与C2－的电子数相等，E元素位于元素周期表的ds区，且基态原子价电层电子均已成对。回答下列问题：(1)E2＋的价层电子排布图为________________。(2)五种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号)，CAB－离子中，A原子的杂化方式是________。(3)AB－、D＋和E2＋三种离子组成的化学物质D2E(AB)4，其中化学键的类型有________________，该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为________，配位体是________。(4)C和E两种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为________，E的配位数为________，C采取________(填“简单立方”、“体心立方”、“六方最密”或“面心立方最密”)堆积。解析(1)因E在ds区且基态原子均成对可知E为Zn，失去4s能级层上的两个电子得Zn2＋。(2)由题意可知A为C，B为N，C为S，D为K，其中第一电离能最小的即金属性最强的为K；在SCN－中C形成两个σ键两个π键，为sp杂化。(3)K2Zn(CN)4中含有离子5键和共价键，而Zn2＋存在空轨道，与CN－形成配位键。(4)根据均摊原理知其化学式为ZnS，由图中虚线连接可知Zn的配位数为4，S采取六方最密堆积。答案(1)↑↓↑↓↑↓3d↑↓↑↓(2)Ksp杂化(3)共价键、配位键、离子键[Zn(CN)4]2－CN－(4)ZnS4六方最密5．(2015·苏州市高三学情调研)已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物A，其结构如图所示。请回答下列问题：(1)Cu元素基态原子的外围电子排布式为________。(2)元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________。(3)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为________。(4)1mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有σ键的数目为________________。(5)氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：________(写化学式)。(6)已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图。则该化合物的化学式是________。解析(1)基态Cu原子核外有29个电子，外围电子排布式为3d104s1。(2)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族和第ⅤA族元素反常，C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。(3)配合物A中碳原子为sp2杂化、sp3杂化。(4)氨基乙酸根的结构为，1mol氨基乙酸钠()含8molσ键。(5)与CO2互为等电子体的有N2O、SCN－、N－3等。(6)该晶胞中Cu的个数为4，O的个数为8×18＋1＝2，Cu、O的个数比为2∶1，故化学式为Cu2O。答案(1)3d104s1(2)N＞O＞C(3)sp2、sp3(4)8×6.02×10236(5)N2O(或SCN－、N－3等)(6)Cu2O6．(2015·苏锡常镇一调)Fe2＋、Fe3＋与O2－2、CN－、F－、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。(1)C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序是_______________________________。(2)Fe2＋基态核外电子排布式为________。(3)乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图甲所示。此物质中碳原子的杂化方式是________。(4)配合物K3Fe(CN)6可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学式为________。已知(CN)2是直线形分子，并具有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为________。(5)F－不仅可与Fe3＋形成[FeF6]3－，还可以与Mg2＋、K＋形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，其结构如图乙所示。该晶体的化学式为________。解析(1)N原子p轨道处于半充满较稳定状态，第一电离能反常，高于同周期相邻两元素。(2)注意审题，要求书写的是Fe2＋的核外电子排布式，不要写成Fe的核外电子排布式。(3)乙酰基二茂铁中CH3—中C为sp3杂化，C===O基团中碳原子为sp2杂化。(4)配体为CN－，故与CN－等电子体的分子为CO或N2。(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，故π键为4，σ键为3。(5)根据均摊法计算，该晶胞拥有K＋：1个，Mg2＋：18×8＝1(个)，F－：14×12＝3(个)，故化学式为KMgF3。答案(1)NOC(2)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6(3)sp3、sp2(4)CO或N24∶3(5)KMgF37．过渡元素T