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高考化学大二轮复习 第1部分 知识整合 专题5 选考模块 第15讲 物质结构与性质

第 15 讲

物质结构与性质

[限时 50 分钟,满分 70 分] 非选择题(包括 8 个小题,共 70 分) 1.(9 分)(2016·全国Ⅱ卷)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载, 云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外, 曾主要用于造币, 亦可用于制作仿银饰品。 回答下列问题: (1)镍元素基态原子的电子排布式为_________________________________,3d 能级上 的未成对电子数为____________。 (2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4 蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4 中阴离子的立体构型是______________________。 ②在[Ni(NH3)6] 中 Ni 与 NH3 之间形成的化学键称为________, 提供孤电子对的成键原 子是________。 ③ 氨 的 沸 点 ________( 填 “ 高 于 ” 或 “ 低 于 ”) 膦 (PH3) , 原 因 是 ______________________; 氨是________分子(填“极性”或“非极性”), 中心原子的轨道 杂化类型为________。 (3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol
- 1 2+ 2+

、 INi=1 753 kJ·mol

- 1

, ICu > INi 的 原 因 是 _______________

____________________________________________________________________。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。 ②若合金的密度为 d g·cm ,晶胞参数 a=________nm。 解析 (1)Ni 是 28 号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排 布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 。根据洪特规则可知,Ni 原子 3d 能级上 8 个电子尽可能分占 5 个不同的轨道,其未成对电子数为 2。 6+2 2- 2- (2)①SO4 中,S 原子的价层电子对数为 =4,成键电子对数为 4,故 SO4 的立体构型 2 为正四面体。 ②[Ni(NH3)6] 中,由于 Ni 具有空轨道,而 NH3 中 N 原子含有孤电子对,两者可通过配 位键形成配离子。
1
2+ 2+ 2 2 6 2 6 8 2 -3

③由于 NH3 分子间可形成氢键,故 NH3 的沸点高于 PH3。NH3 分子中,N 原子形成 3 个 σ 键,且有 1 个孤电子对,N 原子的轨道杂化类型为 sp ,立体构型为三角锥形。由于空间结 构不对称,NH3 属于极性分子。 (3)Cu、Ni 均属于金属晶体,它们均通过金属键形成晶体。因 Cu 元素基态原子的价层 电子排布式为 3d 4s 3d 能级全充满,较稳定,失去第 2 个电子较难,因此 ICu>INi。 (4)①由晶胞结构图可知,Ni 原子处于立方晶胞的顶点,Cu 原子处于立方晶胞的面心, 1 1 根据均摊法,每个晶胞中含有 Cu 原子的个数为 6× =3,含有 Ni 原子的个数为 8× =1,故 2 8 晶胞中 Cu 原子与 Ni 原子的数量比为 3∶1。 ②根 据 m=ρ V 可得, 1 mol 晶胞的质量为 (64×3+ 59)g=a ×d g·cm ×NA ,则
3 -3 10 1, 3

a=[

251 1 251 1 7 ] cm=[ ] ×10 nm。 23 23 6.02×10 ×d 3 6.02×10 ×d 3 答案 (1)1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 或[Ar]3d 4s (2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3 分子间可形成氢键 极性 sp
10 3 2 2 6 2 6 8 2 8 2

2

(3)金属 铜失去的是全充满的 3d 电子,镍失去的是 4s 电子 251 1 7 (4)①3∶1 ②[ ] ×10 23 6.02×10 ×d 3 2.(9 分)(2015·山东高考)氟在自然界中常以 CaF2 的形式存在。 (1)下列关于 CaF2 的表述正确的是________。 a.Ca 与 F 间仅存在静电吸引作用 b.F 的离子半径小于 Cl ,则 CaF2 的熔点高于 CaCl2 c.阴阳离子比为 2∶1 的物质,均与 CaF2 晶体构型相同 d.CaF2 中的化学键为离子键,因此 CaF2 在熔融状态下能导电 (2)CaF2 难溶于水,但可溶于含 Al 的溶液中,原因是_____________________ _______________________ (用离子方程式表示)。已知 AlF6 在溶液中可稳定存在。 (3)F2 通入稀 NaOH 溶液中可生成 OF2,OF2 分子构型为____________,其中氧原子的杂化 方式为________。 (4)F2 与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如 ClF3、BrF3 等。已知反应 Cl2(g) +3F2(g)===2ClF3(g) Δ H=-313 kJ·mol ,F-F 键的键能为 159 kJ·mol ,Cl-Cl 键 的键能为 242 kJ·mol ,则 ClF3 中 Cl-F 键的平均键能为________kJ·mol 。ClF3 的熔、 沸点比 BrF3 的________(填“高”或“低”)。 解析 (1)a 项,Ca 与 F 间不仅存在静电吸引,同时原子核与原子核之间、电子与电 子之间也存在静电排斥,错误。b 项,因 CaF2、CaCl2 均为离子晶体,F 的离子半径小于 Cl
- - 2+ - -1 -1 -1 -1 3- 3+ - - 2+ -

1

,离子晶体的晶格能与离子所带电荷数成正比,与离子核间距成反比,故 CaF2 晶体的晶格
2

能大于 CaCl2。晶格能越大,离子晶体的熔点越高,故 CaF2 的熔点高于 CaCl2,正确。c 项, 阴、阳离子个数比相同,晶体构型不一定相同。d 项,CaF2 是离子化合物,在熔融状态下能 电离产生自由移动的离子,故 CaF2 在熔融状态下能导电,正确。 (2)由信息可知,CaF2(s)??Ca (aq)+2F (aq),Al 与 F 可形成配离子 AlF6 ,从而 促进了 CaF2 溶解平衡的正向移动,故反应的离子方程式为 3CaF2+Al ===3Ca +AlF6 。 1 (3)OF2 分子中,中心原子的价层电子对数为 ×(6+1×2)=4,成键电子对数为 2,因此 2 分子构型为 V 形,O 原子的杂化方式为 sp 杂化。 (4)设 Cl—F 键的平均键能为 x。根据反应的焓变=反应物的键能总和-生成物的键能总 和可知,Cl2(g)+3F2(g)===2ClF3(g)的 Δ H=242 kJ·mol +159 kJ·mol ×3-6x=-313 kJ·mol ,则 x=172 kJ·mol 。ClF3 和 BrF3 为结构相似的分子晶体,相对分子质量越大, 其熔、沸点越高,因 ClF3 的相对分子质量小于 BrF3,故 ClF3 的熔、沸点低于 BrF3。 答案 (1)bd (2)3CaF2+Al ===3Ca +AlF6 (3)V 形 sp
3 3+ 2+ 3- -1 -1 -1 -1 3 3+ 2+ 3- 2+ - 3+ - 3-

(4)172 低
2- +

3.(9 分)(2015·全国Ⅱ卷)A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A 和 B 具 有相同的电子构型;C、 D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍;D 元素 最外层有一个未成对电子。回答下列问题: (1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号),其中 C 原子的核外电子排布式 为____________。 (2) 单 质 A 有 两 种 同 素 异 形 体 , 其 中 沸 点 高 的 是 ________( 填 分 子 式 ) , 原 因 是 ____________;A 和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。 (3)C 和 D 反应可生成组成比为 1∶3 的化合物 E, E 的立体构型为________,中心原子 的杂化轨道类型为________。 (4)化合物 D2A 的立体构型为________,中心原子的价层电子对数为________,单质 D 与 湿 润 的 Na2CO3 反 应 可 制 备 D2A , 其 化 学 方 程 式 为

_____________________________________________________________________。 (5)A 和 B 能够形成化合物 F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数 a=0.566 nm,F 的化学式 为________; 晶胞中 A 原子的配位数为________; 列式计算晶体 F 的密度(g·cm )________。
-3

解析 A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素,A 和 B 具有相同的电子构型,则 A 是 O,B 是 Na;C、D 为同周期元素,C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍,则 C 是 P;D
3

2-



元素最外层有一个未成对电子,所以 D 是氯元素。 (1)非金属性越强,电负性越大,则四种元素中电负性最大的是 O。P 的原子序数是 15, 则根据核外电子排布可知 C 原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p (或[Ne]3s 3p )。 (2)氧元素有氧气和臭氧两种单质,由于 O3 相对分子质量较大,范德华力大,所以沸点 高的是 O3;A 和 B 的氢化物分别是水和 NaH,所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。 (3)C 和 D 反应可生成组成比为 1∶3 的化合物 E,即 E 是 PCl3,其中 P 含有一对孤对电 子,其价层电子对数是 4,所以 E 的立体构型为三角锥形,中心原子的杂化轨道类型为 sp 。 (4)化合物 Cl2O 分子中氧元素含有 2 对孤对电子,价层电子对数是 4,所以立体构型为 V 形,单质 D 与湿润的 Na2CO3 反应可制备 D2A,则化学方程式为 2Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+ 2NaHCO3+2NaCl。 (5)O 半径大于 Na 半径,由 F 的晶胞结构可知,大球代表 O ,小球代表 Na ,每个晶 胞中含有 O 个数为 8×1/8+6×1/2=4,含有 Na 个数为 8,故 O 、Na 离子个数之比为 4∶8=1∶2, 从而推知 F 的化学式为 Na2O。 由晶胞结构可知, 每个 O 原子周围有 8 个 Na 原子, 故 O 原子的配位数为 8。晶胞参数 a=0.566 nm=0.566×10 cm,则晶胞的体积为(0.566×10
-7 -7 2- + 2- + 2- + 2- + 3 2 2 6 2 3 2 3

4×62 g·mol -3 cm) ,从而可知晶体 F 的密度为 -7 3 23 -1=2.27 g·cm 。 (0.566×10 cm) ×6.02×10 mol
3

-1

答案 (1)O 1s 2s 2p 3s 3p (或[Ne] 3s 3p ) (2)O3 O3 相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体 (3)三角锥形 sp (4)V 形 +2NaCl) (5)Na2O 8 4×62 g·mol -3 -7 3 23 -1=2.27 g·cm (0.566×10 cm) ×6.02×10 mol
-1 3

2

2

6

2

3

2

3

离子晶体

4 2Cl2+2Na2CO3+H2O===Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或 2Cl2+2Na2CO3===Cl2O+CO2

4.(9 分)钛铁合金具有吸氢特性,在制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面有广阔的 应用前景。 (1)基态 Fe 原子有________个未成对电子,Fe 的电子排布式为__________________, 在基态 Ti 中,电子占据的最高能层具有的原子轨道数为________。 (2)液氨是富氢物质,是氢能的理想载体。下列说法正确的是________。 A.NH4 与 PH4 、CH4、BH4 、ClO4 互为等电子体 B.相同条件下,NH3 的沸点比 PH3 的沸点高,且 NH3 的稳定性强 C.已知 NH3 与 NF3 都为三角锥型分子,则 N 原子都为 sp 杂化方式且氮元素的化合价都 相同 (3)氮化钛熔点高,硬度大,具有典型的 NaCl 型晶体结构,其晶胞结构如图所示:
3 + + - - 2+ 3+

4

①设氮化钛晶体中 Ti 原子与跟它最近邻的 N 原子之间的距离为 r,则与该 Ti 原子最近 邻的 Ti 的数目为________,Ti 原子与跟它次近邻的 N 原子之间的距离为________,数目为 ________。 ②已知在氮化钛晶体中 Ti 原子的半径为 a pm,N 原子的半径为 b pm,它们在晶体中是 紧密接触的,则在氮化钛晶体中原子的空间利用率为________。 ③碳氮化钛化合物在汽车制造和航天航空领域有广泛的应用, 其结构是用碳原子代替氮 化钛晶胞顶点的氮原子,则这种碳氮化钛化合物的化学式________。 解析 (1)Fe 基态原子电子排布式 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s , 在 3d 轨道有 4 个未成对电子; Fe 原子失去 3 个电子得电子 Fe ,则 Fe 的电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d ;基态 Ti 的 电子排布式为:1s 2s 2p 3s 3p 3d ,最高能层为 M 层,M 能层含有 1 个 3s 轨道、3 个 3p 轨 道和 5 个 3d 轨道,共有 9 个原子轨道; (2)A.等电子体为原子数相等和价电子数相等的原子团,NH4 与 PH4 、CH4、BH4 均含有 5 个原子团,且价电子均为 8,为等电子体,而 ClO4 价电子数为 32,不属于等电子体,故 A 错误;B.分子间存在氢键的熔沸点高,相同压强时,氨气分子间有氢键,PH3 分子间不含氢 键,所以 NH3 沸点比 PH3 高,元素的非金属性越强,其氢化物越稳定,非金属性 N 比 P 强, 所以氨气比磷化氢稳定, 故 B 正确; C.NH3 与 NF3 分子中 N 原子含有 3 个共用电子对和一个孤 电子对,所以其价层电子对是 4,都采用 sp 杂化,NH3 中 N 元素为-3 价,NF3 中 N 元素为+ 3 价,化合价不同,故 C 错误;故答案为 B; (3)①根据氮化钛晶体可知,在三维坐标中,每一个形成的面上有 4 个 Ti 原子,则一个 12 个 Ti 原子;Ti 原子位于顶点,被 8 个晶胞共有,即 Ti 元素与跟它次近邻的 N 原子个数 为 8;Ti 原子与跟它次近邻的 N 原子之间的距离为晶胞体对角线的一半,距离为 3r; 4 3 ②氮化钛晶胞为面心立方密堆积,晶胞中共含有 4 个 Ti 和 4 个 N,体积为: π (a + 3
3 - + + - 2 2 6 2 6 2 3+ 3+ 2 2 6 2 6 5 2+ 2 2 6 2 6 6 2

b3)×4,晶胞的边长为 a+b,晶胞体积为 (2a+ 2b)3,氯化钠晶体中离子的空间利用率为
4 3 3 π (a +b )×4 3 3 3 2π (a +b ) = × 3 3 ×100%; (2a+2b) 3 (a+b) 1 1 ③利用均摊法可知,晶胞中含有碳原子数为 8× =1,含有氮原子数为 6× =3,含有钛 8 2
5

1 原子数为 12× =4,所以碳、氮、钛原子数之比为 1∶3∶4,则化合物的化学式为 Ti4CN3。 4 答案 (1)4 1s 2s 2p 3s 3p 3d
2 2 6 2 6 5

9

(2)B

(3)①12

3r

8



2π (a +b ) × 3 3 (a+b)

3

3

×100% ③Ti4CN3 5.(8 分)(2016·海南高考)M 是第四周期元素,最外层只有 1 个电子,次外层的所有原 子轨道均充满电子。元素 Y 的-1 价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题: (1)单质 M 的晶体类型为________,晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆 积,其中 M 原子的配位数为________。 (2)元素 Y 基态原子的核外电子排布式为________,其同周期元素中,第一电离能最大 的是________(写元素符号)。元素 Y 的含氧酸中,酸性最强的是________(写化学式),该酸 根离子的立体构型为________。 (3)M 与 Y 形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

① 该 化 合 物 的 化 学 式 为 ________ , 已 知 晶 胞 参 数 a=0.542 nm , 此 晶 体 的 密 度 为 ________g·cm 。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数为 NA) ②该化合物难溶于水但易溶于氨水, 其原因是____________________。 此化合物的氨水 溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为________。 解析 根据题给信息推断 M 为铜元素,Y 为氯元素。 (1)单质铜的晶体类型为金属晶体, 晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积, 铜原子的配位数为 12。 (2)氯元素为 17 号元素, 位于第三周期, 根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式 为 1s 2s 2p 3s 3p ,同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大,故其同周期元素 中,第一电离能最大的是 Ar。氯元素的含氧酸中,酸性最强的是 HClO4,该酸根离子中氯原 子为 sp 杂化,没有孤对电子,立体构型为正四面体形。 (3)① 根 据 晶 胞 结 构 利 用 切 割 法 分 析 , 每 个 晶 胞 中 含 有 铜 原 子 个 数 为 8×1/8 + 6×1/2=4,氯原子个数为 4,该化合物的化学式为 CuCl;则 1 mol 晶胞中含有 4 molCuCl,1 mol 晶胞的质量为 4×99.5 g,又晶胞参数 a=0.542 nm,此晶体的密度为 或 4×99.5
3 2 2 6 2 5 -3

NA×(0.542)3×10-21

4×M(CuCl) -3 + g·cm 。②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是 Cu 可与氨形成易溶 NA×a3×10-21
6

于水的配位化合物。该溶液在空气中 Cu 被氧化为 Cu ,故深蓝色溶液中阳离子的化学式为 [Cu(NH3)4] 。 答案 (1)金属晶体 金属键 (2)1s 2s 2p 3s 3p (3)①CuCl
+ 2 2 6 2 5 2+



2+

12

Ar

HClO4 正四面体

4×99.5 4×M(CuCl) 或 NA×(0.542)3×10-21 NA×a3×10-21

②Cu 可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子) [Cu(NH3)4]
2+

6.(8 分)(2016·江苏高考)[Zn(CN)4] 在水溶液中与 HCHO 发生如下反应: 4HCHO+ [Zn(CN)4] +4H +4H2O===[Zn(H2O)4] +4HOCH2CN (1)Zn 基态核外电子排布式为______________________________________。 (2)1 mol HCHO 分子中含有 σ 键的数目为________ mol。 (3)HOCH2CN 分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
2+ 2- + 2+

2-

(4)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为________。 (5)[Zn(CN)4] 中 Zn 与 CN 的 C 原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN)4] 的结 构可用示意图表示为________。 解析 (1)Zn 为 30 号元素,其基态原子的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ,失 去最外层的 2 个电子即可得到 Zn , Zn 的核外电子排布式为 1s 2s 2p 3s 3p 3d 或[Ar]3d 。
2+ 2+ 2 2 6 2 6 10 10 2 2 6 2 6 10 2 2- 2+ - 2-

(2)HCHO 的结构式为

,单键为 σ 键,双键中有 1 个 σ 键和 1 个 π 键,1 个

HCHO 分子中含有 3 个 σ 键,故 1 mol HCHO 中含有 σ 键 3 mol。 (3)根据 HOCH2CN 的结构简式为可知, “CH2”中的 C 原子形成 4 个 σ 键, 该碳原子采取 sp 杂化;“CN”中的 C 原子形成 1 个 σ 键、2 个 π 键,该碳原子采取 sp 杂化。 (4)等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的微粒,H2O 分子中有 3 个原子、8 个 价电子,根据质子-电子互换法可知,符合条件的阴离子为 NH2 。 (5)Zn 提供空轨道, CN 中 C 原子提供孤电子对,两者形成配位键,结构可表示为
2+ - - 3


2 2 6 2 6


10 10

答案 (1)1s 2s 2p 3s 3p 3d (或[Ar]3d ) (2)3 (3)sp 和 sp (4)NH2
3 -

7

(5)



7.(9 分)(2016·武汉模拟) E、G、M、Q、T 是五种原子序数依次增大的前四周期元素。 E、G、M 是位于 P 区的同一周期的元素,M 的价层电子排布为 ns np ,E 与 M 原子核外的未 成对电子数相等;QM2 与 GM2 为等电子体;T 为过渡元素,其原子核外没有未成对电子。请回 答下列问题: (1)与 T 同区、同周期元素原子价电子排布式是________________。 (2)E、G、M 均可与氢元素形成氢化物,它们的最简单氢化物在固态时都形成分子晶体, 其中晶胞结构与干冰不一样的是________(填分子式)。 (3)E、G、M 的最简单氢化物中,键角由大到小的顺序为________________(用分子式表 示),其中 G 的最简单氢化物的 VSEPR 模型名称为________,M 的最简单氢化物的分子立体 构型名称为________。 (4)EM、 GM 、 G2 互为等电子体, EM 的结构式为(若有配位键, 请用“→”表示)________。 E、M 电负性相差 1.0,由此可以判断 EM 应该为极性较强的分子,但实际上 EM 分子的极性极 弱,请解释其原因___________________________。 (5)TQ 在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方 TQ 晶体结构如下 图所示,该晶体的密度为 ρ g·cm 。如果 TQ 的摩尔质量为 M g·mol ,阿伏加德罗常数 为 NA mol ,则 a、b 之间的距离为________cm。
-1 -3 -1 + -

n

2n

解析 根据题给信息推断 M 的价层电子排布为 ns np ,s 能级只有一个轨道最多容纳 2 个电子,则 n=2,M 的价层电子排布只能为 2s 2p ,M 为氧元素;E、G、M、Q、T 是五种原子 序数依次增大的前四周期元素。E、G、M 是位于 p 区的同一周期的元素,E 与 M 原子核外的 未成对电子数相等,则 E 的价层电子排布为 2s 2p ,E 为碳元素,G 为氮元素;QO2 与 NO2 为 等电子体,则 Q 为硫元素;T 为过渡元素,其原子核外没有未成对电子,则 T 的价电子排布 为 3d 4s ,T 为锌元素。 (1)T 为锌元素,属于 ds 区,与锌同区、同周期元素为铜元素,其原子价电子排布式是 3d 4s 。 (2)CH4、NH3、H2O 在固态时都形成分子晶体,其中晶胞结构与干冰不一样的是 NH3、H2O。 (3)CH4、NH3、H2O 中,中心原子 C、N、O 均为 sp 杂化,CH4 分子中没有孤对电子,NH3
8
3 10 1 10 2 2 2 - 2 4

n

2n

分子中有 1 对孤对电子、H2O 分子中有 2 对孤对电子,根据价层电子对互斥理论判断键角由 大到小的顺序为 CH4>NH3>H2O,其中 NH3 的 VSEPR 模型名称为四面体形,H2O 分子立体构型 名称为 V 形。 (4)CO、NO 、N2 互为等电子体,结构相似,根据 N2 的结构式写出 CO 的结构式为




CO 分子的极性极弱,其原因为从电负性分析,CO 中的共用电子对偏向氧原子,但分子中形 成配位键的电子对是由氧原子单方面提供的,抵消了共用电子对偏向 O 而产生的极性。 (5)根据立方 ZnS 晶体结构利用切割法分析知 1 mol 晶胞中含有 4 mol ZnS,该晶体的 密度为 ρ g·cm 。ZnS 的摩尔质量为 M g·mol ,阿伏加德罗常数为 NA mol ,设晶胞的 棱长为 x,ρ =4M/NAx ,则 x =4M/NAρ 利用几何知识计算,则 a、b 之间的距离为 cm。 答案 (1)3d 4s
10 1 3 3 -3 -1 -1

3 3 4M 4 ρ NA

(2)NH3、H2O

(3)CH4>NH3>H2O 四面体形 V 形 (4) 从电负性分析, CO 中的共用电子对偏向氧原子, 但分子中形成配位键的电

子对是由氧原子单方面提供的,抵消了共用电子对偏向 O 而产生的极性 (5) 3 3 4M 4 ρ NA

8.(9 分)(2016·四川高考)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z 是 一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍,R 是同周期元素中 最活泼的金属元素,X 和 M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满。请回答下列问题: (1)R 基态原子的电子排布式是________,X 和 Y 中电负性较大的是________(填元素符 号)。 (2)X 的 氢 化 物 的 沸 点 低 于 与 其 组 成 相 似 的 M 的 氢 化 物 , 其 原 因 是 ________________________。 (3)X 与 M 形成的 XM3 分子的空间构型是________。 (4)M 和 R 所形成的一种离子化合物 R2M 晶体的晶胞如图所示, 则图中黑球代表的离子是 ________(填离子符号)。

(5)在稀硫酸中,Z 的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化 M 的一种氢化物,Z 被还原为+3
9

价,该反应的化学方程式是____________________________________。 解析 根据题目给出的 M、R 和 X 的信息确定,M 是氧元素,R 是钠元素,X 是硫元素。 根据 M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素确定 Y 是氯元素。根据 Z 的基态原 子 4s 和 3d 轨道半充满,则 Z 元素原子的核外有 24 个电子,它是铬元素。 (1)Na 原子核外有 11 个电子,其基态原子的电子排布式是 1s 2s 2p 3s 或[Ne]3s 。 根据 同周期元素电负性递变规律,Cl 比 S 电负性大。 (2)H2S 分子间不能形成氢键,H2O 分子间能形成氢键,氢键比范德华力强,故 H2S 比 H2O 沸点低。 (3)SO3 分子中,S 原子形成了 3 个 σ 键,价层孤电子对数=(6-3×2)÷2=0,则 S 原子 的价层电子对总数为 3,SO3 分子的空间构型是平面三角形。 1 1 + (4)如图所示的 Na2O 晶胞中,黑球数是 8,白球数是 8× +6× =4,则黑球代表 Na 。 8 2 (5)Cr 在周期表的第Ⅵ B 族,最高价含氧酸钾盐是 K2Cr2O7。O 的氢化物中易被氧化的是 H2O2。在 K2Cr2O7 与 H2O2 的氧化还原反应中,Cr 被还原为+3 价,O 被氧化为 0 价,则化学方 程式为 K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===Cr2(SO4)3+3O2↑+K2SO4+7H2O。 答案 (1)1s 2s 2p 3s 或[Ne]3s
2 2 6 1 1 2 2 6 1 1

Cl

(2)H2S 分子间不存在氢键,H2O 分子间存在氢键 (3)平面三角形 (4)Na


(5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===Cr2(SO4)3+3O2↑+K2SO4+7H2O

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