題型強(qiáng)化練(六)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題型突破1．(2021·全國(guó)乙卷)過(guò)渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：(1)對(duì)于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是________(填字母)。A．軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1B．4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C．電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大(2)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是____________，中心離子的配位數(shù)為__________。(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖1所示。PH3中P的雜化類型是__________。NH3的沸點(diǎn)比PH3的__________，原因是________________________________________________________________________，H2O的鍵角小于NH3的，分析原因：________________________________________________________________________________________________________________。(4)在金屬材料中添加AlCr2顆粒，可以增強(qiáng)材料的耐腐蝕性、硬度和機(jī)械性能。AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，如圖2所示，處于頂角位置的是______原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原子空間占有率為________%(列出計(jì)算表達(dá)式)。解析：(1)基態(tài)原子滿足能量最低原理，Cr有24個(gè)核外電子，軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1，A項(xiàng)正確；由量子力學(xué)的基本理論可知，4s軌道的電子也會(huì)出現(xiàn)在離核較近的位置，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電負(fù)性為原子對(duì)鍵合電子的吸引力，同周期(除零族)原子序數(shù)越大電負(fù)性越強(qiáng)，鉀與鉻位于同周期，鉻原子序數(shù)大于鉀，故鉻電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大，C項(xiàng)正確。(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中三價(jià)鉻離子提供空軌道，N、O、Cl提供孤電子對(duì)與三價(jià)鉻離子形成配位鍵，中心離子的配位數(shù)為N、O、Cl三種原子的個(gè)數(shù)和即3＋2＋1＝6。(3)PH3的價(jià)層電子對(duì)為3＋1＝4，故PH3中P的雜化類型是sp3;N原子電負(fù)性較強(qiáng)，NH3分子之間存在分子間氫鍵，因此NH3的沸點(diǎn)比PH3的高；H2O的鍵角小于NH3的，原因是NH3含有一對(duì)孤電子對(duì)，而H2O含有兩對(duì)孤電子對(duì)，H2O中的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大。(4)已知AlCr2具有體心四方結(jié)構(gòu)，由題圖2可知，黑球個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，白球個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，結(jié)合化學(xué)式AlCr2可知，白球?yàn)镃r，黑球?yàn)锳l，即處于頂角位置的是Al原子。設(shè)Cr和Al原子半徑分別為rCr和rAl，則金屬原×100%＝eq\f(8π（2req\o\al(3,Cr)＋req\o\al(3,Al)）,3a2c)×100%。答案：(1)AC(2)N、O、Cl6(3)sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3含有一對(duì)孤電子對(duì)，而H2O含有兩對(duì)孤電子對(duì)，H2O中的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大(4)Aleq\f(8π（2req\o\al(3,Cr)＋req\o\al(3,Al)）,3a2c)×1002．(2022·湖南卷)鐵和硒(Se)都是人體所必需的微量元素，且在醫(yī)藥、催化、材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，回答下列問題：(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥，其結(jié)構(gòu)式如圖1：①基態(tài)Se原子的核外電子排布式為[Ar]________________________。②該新藥分子中有________種不同化學(xué)環(huán)境的C原子。③比較鍵角大?。簹鈶B(tài)SeO3分子________(填“>”“<”或“＝”)SeOeq\o\al(2－,3)離子，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補(bǔ)鐵劑。富馬酸分子的結(jié)構(gòu)模型如圖2所示：①富馬酸分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為___________________________________________。②富馬酸亞鐵中各元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開_____________。(3)科學(xué)家近期合成了一種固氮酶模型配合物，該物質(zhì)可以在溫和條件下直接活化H2，將N3－轉(zhuǎn)化為NHeq\o\al(－,2)，反應(yīng)過(guò)程如圖3所示：①產(chǎn)物中N原子的雜化軌道類型為__________。②與NHeq\o\al(－,2)互為等電子體的一種分子為__________(填化學(xué)式)。(4)鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖4所示：①該超導(dǎo)材料的最簡(jiǎn)化學(xué)式為________。②Fe原子的配位數(shù)為________。③該晶胞參數(shù)a＝b＝0.4nm、c＝1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該晶體的密度為__________g·cm－3(列出計(jì)算式)。解析：(1)①硒元素的原子序數(shù)為34，基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p4。②由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，乙烷硒啉的分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，分子中含有8種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子。③三氧化硒分子中硒原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為平面三角形，鍵角為120°，亞硒酸根離子中硒原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為1，離子的空間構(gòu)型為三角錐形，鍵角小于120°。(2)①由題圖2的結(jié)構(gòu)模型可知，富馬酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOOCCH=CHCOOH，分子中的單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，則分子中σ鍵和π鍵的數(shù)目比為11∶3。②金屬元素的電負(fù)性小于非金屬元素，則鐵元素的電負(fù)性最小，非金屬元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，氫、碳、氧的非金屬性依次增強(qiáng)，則電負(fù)性依次增大，所以富馬酸亞鐵中四種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺＞C＞H＞Fe。(3)①由題圖3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，產(chǎn)物中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，原子的雜化方式為sp3雜化。②水分子和氨基陰離子的原子個(gè)數(shù)都為3、價(jià)電子數(shù)都為8，互為等電子體。(4)①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心的鉀原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，鐵原子位于面心，原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,2)＝4，位于棱上和體心的硒原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＋2＝4，則超導(dǎo)材料最簡(jiǎn)化學(xué)式為KFe2Se2。②由平面投影圖可知，位于棱上的鐵原子與位于面上的硒原子的距離最近，所以鐵原子的配位數(shù)為4。③設(shè)晶體的密度為dg·cm－3，由晶胞的質(zhì)量公式可得：eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NA)＝abc×10—21×d，解得d＝eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NAabc×10－21)。答案：(1)①3d104s24p4②8③＞SeO3的空間構(gòu)型為平面三角形，SeOeq\o\al(2－,3)的空間構(gòu)型為三角錐形(2)①11∶3②O＞C＞H＞Fe(3)①sp3②H2O(4)①KFe2Se2②4③eq\f(2×（39＋56×2＋79×2）,NAabc×10－21)3．(2022·廣州執(zhí)信中學(xué)聯(lián)考)磷酸鐵鋰電池以容量高、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)性能穩(wěn)定、使用安全、對(duì)環(huán)境無(wú)污染而備受青睞，其總反應(yīng)式為L(zhǎng)iFePO4＋6CLi1－xFePO4＋LixC6。(1)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋的最外層電子數(shù)之比為_____________________________________。(2)上述電池中可用Co原子代替Fe原子，它們的各級(jí)電離能(kJ·mol－1)數(shù)據(jù)如下：電離能I1I2I3I4I5Fe762.51561.9295752907240Co760.41648323249507670I3(Co)>I3(Fe)的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)石墨是六方品系，其硬度小而熔、沸點(diǎn)高，原因分別是______________________、________________________________________________________________________；石墨中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為__________，雜化軌道類型為__________。(4)磷酸鐵鋰電池的負(fù)極材料為L(zhǎng)i原子嵌入兩層石墨層中間形成的晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，乙晶體的化學(xué)式為____________。在晶胞中，石墨層中最近的兩個(gè)碳碳原子間的距離是142pm，石墨層與層間的距離是335pm，則甲晶體的密度為__________________g·cm－3(列出表達(dá)式即可，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。解析：(1)鐵元素的原子序數(shù)為26，亞鐵離子和鐵離子的最外層電子排布式分別為3s23p63d6和3s23p63d5，則最外層電子數(shù)之比為14∶13。(2)Co2＋的價(jià)電子排布式為3d7，F(xiàn)e2＋的價(jià)電子排布式為3d6，F(xiàn)e2＋再失去1個(gè)電子形成Fe3＋的價(jià)電子排布式為3d5，3d5為半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則與Co2＋相比，F(xiàn)e2＋易失去1個(gè)電子形成Fe3＋，導(dǎo)致鈷元素的第三電離能大于鐵元素的第三電離能。(3)石墨是混合型晶體，空間結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的作用力為范德華力，可以滑動(dòng)，故硬度小，同層原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故熔、沸點(diǎn)高，石墨晶體同層中每個(gè)碳原子與3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，則碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，雜化軌道類型為sp2雜化。(4)由題圖中乙晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中鋰原子的原子個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，碳原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,2)＋2＝6，則晶胞的化學(xué)式為L(zhǎng)iC12；由甲晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，晶胞中鋰原子的原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，碳原子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,2)＋2＝6，晶胞的化學(xué)式為L(zhǎng)iC6，設(shè)晶胞的密度為dg·cm－3，由晶胞的質(zhì)量公式可得：eq\f(9\r(3),2)×1422×335×10－30×d＝eq\f(7＋12×6,NA)，解得d＝eq\f(79,\f(9\r(3),2)×1422×335×10－30NA)。答案：(1)14∶13(2)Co2＋的價(jià)電子排布式為3d7，F(xiàn)e2＋的價(jià)電子排布式為3d6，F(xiàn)e2＋易失去1個(gè)電子變?yōu)?d5的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(3)石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的作用力為范德華力，可以滑動(dòng)，故硬度小石墨中同層原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)故熔、沸點(diǎn)高3sp2(4)LiC12eq\f(79,\f(9\r(3),2)×1422×335×10－30NA)4．2008年北京奧運(yùn)會(huì)的“水立方”，在2022年冬奧會(huì)上華麗轉(zhuǎn)身為“冰立方”，實(shí)現(xiàn)了奧運(yùn)場(chǎng)館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯(CH2=CH2)與四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖(軌道表示式)為________________。(2)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級(jí)電離能I變化趨勢(shì)(縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同)。第一電離能的變化圖是______，判斷的根據(jù)是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________；第三電離能的變化圖是________。(3)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式，畫出(HF)3的鏈狀結(jié)構(gòu)________________。(4)CF2=CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為__________和__________；聚四氟乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高于聚乙烯，從化學(xué)鍵的角度解釋原因_______________________________________________________________________________________________。(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖d所示，X代表的離子是________；若該立方晶胞參數(shù)為apm，則正、負(fù)離子的核間距最小為________pm。解析：(1)F為第9號(hào)元素其電子排布為1s22s22p5，則其價(jià)電子排布圖為。(2)C、N、O、F四種元素在同一周期，同一周期第一電離能的總體趨勢(shì)是依次升高的，但由于N元素的2p能級(jí)為半充滿狀態(tài)，因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高，因此C、N、O、F四種元素的第一電離能從小到大的順序?yàn)镃<O<N<F，滿足這一規(guī)律的圖像為圖a，氣態(tài)基態(tài)正2價(jià)陽(yáng)離子失去1個(gè)電子生成氣態(tài)基態(tài)正3價(jià)陽(yáng)離子所需要的能量為該原子的第三電離能，同一周期原子的第三電離能的總體趨勢(shì)也依次升高，但由于C原子在失去2個(gè)電子之后的2s能級(jí)為全充滿狀態(tài)，因此其再失去一個(gè)電子需要的能量