物质结构与性质（二）（选修）（解析版）-【考前抓大题】2021年高考化学（全国通用）

大题09物质结构与性质（二）（选修）

1.Al、Cr、Co、Ni的合金及其相关化合物用途非常广泛，如锂离子电池的正极材料为LiCoCh,电解质溶

液为LiBF4溶液。

（1）C02+的基态核外电子排布式为一,BF；的空间构型为一。

（2）钻元素可形成种类繁多的配合物。三氯五氨合钻的化学式为Co（NH3）5Cb,是一种典型的维尔纳配合

物，具有反磁性。0.01molCo（NH3）5Cb与足量硝酸银溶液反应时生成2.87g白色沉淀。Co（NH3）5Cb中C（）3+

的配位数为一,该配合物中的配位原子为—。

（3）1951年Tsao最早报道了用LiAlHa还原般:

①LiAlK中三种元素的电负性从大到小的顺序为_（用元素符号表示）。

②中碳原子的轨道杂化类型为Imol该分子中含◎键的物质的量为

（4）全惠斯勒合金CrCoyAl,的晶胞结构如图甲所示，其化学式为一。

（5）NiO的晶胞结构如图乙所示，其中离子坐标参数A为（0,0,0）,B为（1,1,1）,则C的离子坐标参

数为一。一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为。2-作密置单层排列，Ni?+

填充其中（如图丙），已知02-的半径为apm,设阿伏加德罗常数的值为NA,每平方米的面积上具有该晶体

的质量为一（用含a、NA的代数式表示）g。

【答案】[Ar]3d7或Is22s22P63s23P63d7正四面体6N、ClH>Al>Lisp、sp?20mol

1125Gxi()24

CrCoAl(1,一,一)

22

222aNA

【详解】

（1）C02+基态核外电子数为25个，所以基态核外电子排布式为[Ar]3d7或Is22s22P63s23P63d7；BF；中B价

层有4个电子对，呈正四面体构型；故答案为：[Ar]3d或Is22s22P63s23P63d7；正四面体；

（2）生成白色沉电2.87g,则n（AgCl）=,…287g0,=0.02mol,说明该配合物外界含有两个氯离子，另外

143.5g/mol

一个氯离子和氨气分子为内界，所以配位数为6,中心原子是Co,配位原子是N和Cl,故答案为：6；

N、C1；

（3）①元素的金属性越强，电负性越小，在常温下，Li可与水反应，A1不与水反应，说明Li的金属性强

于A1,则其电负性小于Al,A1和Li均能与酸反应置换出H2,说明H的电负性最大，则LiAIK中三种元

素的电负性从大到小的顺序为：H>Al>Li；故答案为：H>Al>Li；

②X中既有碳碳三键，又有苯环，则碳原子的轨道杂化类型为sp、sp?；共含有7moi碳氢

键，12mol碳碳键及Imol碳氮三建，则共含有。键的物质的量为20mo1；故答案为：sp、sp2；20mol；

（4）顶点粒子占面上粒子占《，棱上粒子占;，内部粒子为整个晶胞所有，所以一个晶胞中含有

Cr的数目为：8xl+6xl+4xl=8,一个晶胞中含有C。的数目：12x；+1x1=4,一个晶胞中含

有A1的数目为：4x1=4,所以晶体化学式为Cr2coAl,故答案为：CraCoAl；

（5）NiO的晶体结构如图甲所示，其中离子坐标参数A为（0,0,0）,B为（1,1,0）,C在x、y、z

轴上的投影分别是I、：、；，所以C晶胞参数为（1,3）；

根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如图%所示,相

COCOO

邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2apm.每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积

=([x2ax2axsin60°xl0-24)m2=1Q242m2

囱xa,如图,实际上每个Ni原子被两个小三角形

O原子个数='x6=l,每平方米面积上分散的该晶体的

包含，小平行四边形面积为2囱xlO2a2m2,

6

1M159+162573xlO24......11

质S=--7=---------X--g=--7=---------Xg=2g；）；

■^T2aNA故答案为：⑴17

-242-242

一2囱x10aNA273x10a

25百X1()24

2

2aNA

2.近年来，科学家在超分子、纳米材料等众多领域的研究过程中发现含磷化合物具有重要的应用。

(1)具有超分子结构的化合物M,其结构如图，回答下列问题：

①化合物M中存在的微粒间的作用力有；

②化合物M中碳原子的杂化方式为；

③基态磷原子价层电子轨道表示式为，磷酸根离子的空间构型为，PH3分子与

NH3分子相比，的键角更大

(2)2019年电子科技大学孙旭平教授团队报道了一种磷化硼纳米颗粒作为高选择性CO2电化学还原为甲

醇的非金属电催化剂。磷化硼熔点特别高，处于极高温的空气环境时也具有抗氧化作用。其晶胞结构如图

所示：

D

磷化硼晶胞

①氮化硼与磷化硼具有相似的结构，比较BN和BP的熔点并说明原因：；

②磷化硼晶体中与硼原子距离最近且相等的硼原子数为;

③若图中A处磷原子坐标为(0,0,0),D处磷原子坐标为(1,1,0),则E处的硼原子坐标为

④已知磷化硼晶胞中A处磷原子与D处磷原子间的距离为apm,则硼原子与最近磷原子的核间距为

__________pm。

【答案】共价键、氢键sp2、sp3E]ItLtLH正四面体NH,BN的熔点大于BP；

3s3p

二者均为原子晶体，N原子半径比P原子小，B—N键键长比B—P键短，B—N键键能较大，因此BN晶

体的熔点高于BP晶体12(亍，—,—)-^-a

4448

【详解】

(1)①由图可知M中含有共价键和氢键；

②M中苯环上的碳原子的杂化方式为sp2,饱和碳原子的杂化方式为sp3;

③P位于第三周期VA族，故基态磷原子价层电子轨道表示式为ESEHUI；磷酸根离子中P原子的

3s3p

5+3-2X4

价层电子对数为4,孤对电子数为----------=0,故其空间构型为正四面体；PH3分子与NH3分子相

2

比，N原子的电负性大于P原子，中心原子的电负性越大，健角越大，故NH3的键角更大。

(2)①由题意“氮化硼与磷化硼具有相似的结构”“磷化硼熔点特别高”可知，BN与BP均为原子晶体(即共

价晶体)，因N原子半径比P原子小，B-N键键长比B-P键短，B-N键键能较大，因此BN晶体的熔点

高于BP晶体的熔点；

②由磷化硼晶胞结构可知，P原子位于立方体的8个顶点与6个面心，与P原子距离最近且相等的P原子

有12个，且一个晶胞中P原子的个数为8X：+6X：=4；B原子位于立方体内，因此一个晶胞中B原子

的个数为4,可知晶胞中B与P的个数比为1：1,因此与硼原子距离最近且相等的硼原子也有12个；

③将磷化硼晶胞分为8个小的立方体，四个硼原子分别位于四个交错的小立方体体心位置，若图中A处磷

311

原子坐标为(0,0,0),D处磷原子坐标为(1,1,0),则E处的硼原子坐标为(一，-)；

444

④设硼原子与最近磷原子的核间距为Lpm,由磷化硼晶胞可知，A处磷原子与D处磷原子位于面对角线

位置，A、D的距离为apm,则磷化硼晶胞边长为变apm,晶胞体对角线等于4Lpin,则4Lpm=JJx

2

^-apm,可得L=!xV5x也q=。

2428

3.近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中含有Fe、As、Ti等元素。回答下列问

题：

(1)Fe转化为阳离子时首先失去—轨道电子，基态Fe3+核外电子排布式为

（2）AsH3中心原子杂化类型为

（3）与As同主族的短周期元素有N、P,一定压强下将As%、NH3和PH3的混合气体降温，首先液化的

是理由是―。

（4）Ti金属品体的堆积模型为一,配位数为一,基态Ti3+中未成对电子数有一个。

（5）某碑银合金的晶胞结构如图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度p=_g-cm-3。

3

【答案】4s[Ar]3d$或1s22s22P63s23P63d$spNH3氨分子间存在氢键，分子间作用力更大,

5.36x1()32

沸点更高，降温时先液化六方最密堆积12

2

V3acNA

【详解】

（1）铁失去电子转化为阳离子时，首先失去最外层4s轨道上的电子：铁元素的原子序数为26,失去3个

电子转化为铁离子，则基态铁离子的核外电子排布式为[Ar]3d5或Is22s22P63s23P63d5,故答案为：4s;

[Ar]3d5或Is22s22P63s23P63d5；

（2）碑化氢分子中神原子的价层电子对数为4,则碑原子的杂化类型为杂化sp3,故答案为：sp3：

（3）碎化氢、虹气和磷化氢三种结构相似的氧化物中，氨分子间能形成氢键，而硅化氢和磷化氢分子间

不能形成氢键，氢键的形成使氨分子的分子间作用力增大，沸点增大，降温时先液化，故答案为：NH3；

氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化；

（4）钛金属晶体的堆积模型与镁金属晶体相同，属于六方最密堆积，配位数为12；钛元素的原子序数为

22,Ti3+离子的价电子排布式为3小，未成对电子数有1个，故答案为：六方最密堆积；12；1；

（5）由晶胞结构可知，位于晶胞体内的As原子有2个，位于顶点和棱上的Ni原子个数为8xg+4x；=2

个，由晶胞底面为边长为apm、底角为60。的菱形可知底面积为乎xa2xl0-2（»cm2,晶胞的体积为2^

2x(59+75)5.36xlO32

xa2xcx10—3Ocm3,由质量公式可得：---xa2xcx10_30xp=-----------解得p=厂,----g-cm\故答

2

NAV3a'cNA

5.36x1()32

案为:

2

V3acNA

4.“嫦娥五号"月球探测器成功着陆后，首先打开太阳翼，来提供在月球上工作所需要的能量。太阳翼使用

第三代太阳能电池板，除硅外，还有铜、碑钱、硒等元素。请回答下列问题：

(1)基态Cu原子的价电子排布式为,SeCh分子的立体构型为

(2)N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是(用氢化物分子式表示)，并说明原

因。

(3)Ga、As、Se三种元素第一电离能由大到小的顺序是。

(4)碑化钱可由(CFhhGa和AsH3在70(TC下反应制得，反应的方程式为；已知(CH3)3Ga为非极

性分子，则其中像原子的杂化方式为。

(5)锌与铜位于同一周期。Zn2+的结构如图印所示，Zn2+的配位数是；某含铜化合物的晶胞如图

乙所示，晶胞上下底面为正方形，便面与底面垂直，则该化合物的化学式是,设NA为阿伏加德罗

常数的值，则该晶胞的密度g-cm《用含a、b、NA的代数式表示)。

.Cu

•Fe

OS

OZnI

甲

【答案】3a4sl平面三角形NH3>ASH3>PH,NH3存在氢键，是同族氧化物中沸点最高的，PH,

和As%结构相似，都是分子晶体，且AsFh的相对分子质量大于PH3的。As>Se>Ga

700?入736,八30

2

(CH3)3Ga+AsH3□CaAs+4cH4T»P4CuFeS2

【详解】

(1)铜原子位于第4周期，第IB族，其核外电子排布式为：Is22s22P63s23P63d"Ns、所以其基态原子

的价电子排布式为3d%sLSeO3分子的立体构型计算，中心原子为Se,其价层电子对数为

3+-(6-2x3)=3+0=3,所以分子的立体构型为平面三角形。故答案为：3d%sX平面三角形；

2

(2)NH3存在氢键，是同族氢化物中沸点最高的，PE和As%结构相似，都是分子晶体，且AsH3的相对

分子质量大于PR的，所以N、P、As氢化物沸点由高到低的顺序是：NH3>ASH3>PHJ；故答案为：

NH3>ASH3>PHi；NH3存在氢键，是同族氧化物中沸点最高的，PH3和AsH3结构相似，都是分子晶体，且

ASH3的相对分子质量大于PH3的。

(3)根据同周期元素从左到右，第一电离能逐渐增大且VA大于VIA的原理，可得Ga、As、Se三种元素

第一电离能由大到小的顺序是As>Se>Ga,故答案为：As>Se>Ga,

(4)神化像可由(CH3)3Ga和AsH3在700(下反应制得，制取反应的方程式为

(CRjGa+As%目也同雕]曲曲EaAs+4cH4f,(CFhXGa为非极性分子，则其中钱原子的杂化方式为且

钱原子周围只有3对成键电子对，其杂化方式为：sp?;故答案为：

(C/'Ga+As/盹腌蝇画七曲+4cHlT；sp2；

(5)由图可知ZnS晶胞是面心立方结构，每个锌离子周围有4个硫离子，所以锌离子的配位数是4；根据

晶胞结构，Cu位于晶胞的顶点、体心和4个侧面上，则每个晶胞均摊的Cu个数是8x-+4x-+1=4,

84

Fe位于面上和棱心，则每个晶胞均摊的Fe个数为6x1+4x工=4,S位于晶胞内部，一共8个，则化合

24

物的化学式为：CuFeSz；每个晶胞中有4个CuFeSz,则该晶胞的密度为

(64+56+32x2)x4736in3o//3、

----------------------—=----x10(g/cm')故答案为：4；CuFeS2;荷

Nx(ax1OHO)2xbx1010a2bN.

AvA

【点睛】

本题为结构与性质的综合题，全面考查学生对结构知识的理解和掌握，题目难度较大，需要学生认真分

析，仔细作答。

5.54号元系被是一种惰性元素(稀有气体元素)，不易与其他物质发生化学反应。但随着科学的发展，科

学家们陆续发现了一些赦的化合物。如：XeF2、XeF4、XeF6、XeCh等，打破了“绝对惰性”的观念。

回答下列问题：

(1)Xe原子的核外价电子构型为,属于区。

(2)款与氟形成的稳定分子：XeF2,XeF4、XeF6,其熔点依次升高的原因是。

(3)款的一种氧化物，共分了式为XeCh,则XeCh为分子(填“极性”或"非极性”)，其中心原

子的杂化类型为，该分子的空间构型为o

(4)旅的一种配合物六氟合伯酸低，其化学式为Xe[PtFM,不溶于CC14等非极性溶剂，且加热熔化可

产生Xe+和[PtF]两种离子。据此可确定Xe[PtF6]中化学键的类型为。利用下图born-Habe循

环计算得到Xe(g)和PtF6(g)合成Xe[PtRJ⑸的反应热。可知，Xe[PtF6](s)的晶格能为kJ-mol-

IXe原子的第一电离能为kJ-mol-1

_,TV丁/、+460.6kJ-iuol1〜+/、।'D♦T-/、

XePtF6(s)----------------------►举®+PtFe(g)

+1171.5kJmol-1-TTlkJmol-1

-eO.lkJmol1+▼

------------------------------Xe(g)+PtF^g)

（5）金属Pt采用“ABCABC”型堆积方式，将其晶胞中的一些Pt换成Co,得到钻钻合金具有较高的永磁

性能。其伯钻合金的晶胞如图所示，则该晶体的化学式为:己知阿伏加德罗常数的值为NA,Pt

原子和Co原子之间的最近距离为apm,则该晶体的密度为g-cnrY列出计算式）。

Pt

【答案】5s25P6pXeF2、XeF"XeF6均为分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高

极性sp3三角锥形离子键和配位键（共价键）460.61171.5CoPt（或PtCo）

小。

【详解】

（1）54号元素核外价层电子排布为5s25P6；其在主族区域，并且电子最后排入p轨道，所以属于p区；

（2））XeF2、XeF」、XeF6三者均为非金属元素形成，可判断其均为分子晶体，则熔点的影响因素为氢键

和范德华力，三个分子中均没有氢键，只受范德华力的影响，所以相对分子质量越大，范德华力越大，熔

点越高；

Q2?

（3）XeO3的价层电子对数为3+二^=4,所以中心原子的杂化类型为sp3,因有一对孤对电子，所以实

际构型为三角锥形，为极性分子；

（4）配合物Xe［PtF6］不溶于CC14等非极性溶剂，且加热熔化可产生Xe+和［PtF61两种离子，所以是离子

化合物，有离子键，其又是配合物，所以有配位键（本质上是共价键）；晶格能是断裂离子键时需要的能

量，即XePtR（s）?+$过程对应的能量，所以其晶格能为460.6kJ/mol；第一电离能是原子失

去第一个电子的能量，即Xe保姆过程对应的能量，所以第一电离能为1171.5kJ/mol；

(5)根据题意，金属Pt为面心立方结构，利用均摊法，的钻合金的晶体中Pt：42-,Co：

2

双4=2-，则其化学式为PtCo,该晶体的密度为p=2％=2225]用二誓彳之3。I。,

3

82NAV/(缶门aNA

6.三元锂电池性能优异、能量密度高，正极材料包含了Ni、Co、Mn三种过渡金属氧化物。

(1)基态Ni原子有一个未成对电子，Ni2+核外电子排布式为一。

(2)如表是Mn与Fe的部分电离能数据，解释b(Mn)大于b(Fe)的主要原因：一。

元素FeMn

第二电离能I2(kJ/mol)15611509

第三电离能h(kJ/mol)29573248

(3)已知[Co(CN)6F-是强还原剂，与水反应能生成[Co(CN)6p,写出该反应的离子方程式：—；ImolCN-

含有。键的数目为一，该离子中C的杂化方式为一。

(4)已知H2O2难以将Co2+氧化为Co3+,若先将C02+转化为[CO(NH3)6]2+,则H2O2能快速将其氧化为

[CO(NH3)6产，该原因是一。

(5)€：。与T1类似，其晶体堆积方式为六方最密堆积，其晶胞结构如图所示，则该晶胞中含有的原子个数

为___,已知该晶胞的底边长为anm,高为bnm,则晶胞密度为___g/cm3»

【答案】2[ArJ3d8Mn失去两个电子后价电子为3d5,处于半满的稳定状态，而铁失去三个电子能

43

形成3d5的半满稳定状态2|Co(CN)6]+2H2O=2[Co(CN)6]+H2t+2OH1NAsp杂化(2。2+与氨

6x59

配位后更容易被氧化63Ga?bxNXl02'

2VaXA

【详解】

(1)基态Ni原子核外电子排布式是[Ar]3d84s2,有2个未成对电子，Ni原子失去最外层2个电子得到

Ni2+,Ni2+核外电子排布式为[Ar]3d8；

(2)Mn失去两个电子后价电子为3d5,处于半满的稳定状态，而铁失去三个电子能形成3d5的半满稳定

状态，所以b(Mn)大于h(Fe)；

(3)[Co(CN)6。是强还原剂，与水反应能生成[CO(CN)6]3一,根据得失电子守恒，反应同时生成氢气，该

反应的离子方程式是2[Co(CN)6]4+2H2O=2[Co(CN)6]3-+H2T+20H-；CN-的结构式是[C三N〕一，imolCN-含

有。键的数目为INA,该离子中C形成2个。键，无孤电子对，所以C的杂化方式为sp杂化；

(4)Co?+与氨配位后更容易被氧化，所以H2O2能快速将其氧化为[CO(NH3)6产；

(5)根据均摊法，该晶胞中含有的原子个数为12X!+2XG+3=6,该晶胞的底边长为anm,高为bnm,

62

36x59

晶胞的体积为:由aZbxIoFcm',则晶胞密度为3百a?bxNX102'^/cm'a

7.碳是地球上组成生命的最基本的元素之一，易形成多种化合物及单质。石墨烯(单层石墨)与金刚石均

为碳的同素异形体，二者的晶体结构如图所示。2020年10月，在上海举行的中国国际石墨烯创新大会上

超平铜银合金单晶晶圆、8英寸石墨烯单晶晶圆、错基石墨烯晶圆等新材料亮相，展示了我国在高质量石

墨烯材料领域的创新成果。

C用烯结构示意图金刚“雄构示意图金刚石晶胞结构示意图

回答下列问题：

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述，基态碳原子

核外有种不同运动状态的电子。

(2)甲基负离子(CH?)、甲基正离子(CH；)是有机反应中重要的活性中间体，其空间构型分别为一、

,碳原子的杂化方式分别为、。

(3)碳酸盐在一定温度下会发生分解，实验证明碳酸盐的阳离子不同，分解温度不同，第HA族部分碳酸

盐的相关数据如下表所示:

碳酸盐MgCOaCaCO?BaCChSrCO3

热分解温度/℃40290011721360

阳离子半径/pm6699112135

试解释，IlA族碳酸盐的分解温度随着阳离子半径的增大逐步升高的原因

(4)在石墨烯晶体中，每个六元环占有个C原子；在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也

为六元环，每个六元环中最多有个C原子在同一平面。

(5)已知金刚石晶体的晶胞参数为anm,密度为pg-cmH则阿伏加德罗常数NA=(用含a和p的

代数式表示)。

【答案】电子云6三角锥形平面正三角形sp3sp2当阳离子所带电荷相同时，阳离

9.6x1022

子半径越小，其结合氧离子能力就越强，对应的碳酸盐就越容易分解24mol

【详解】

(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述；原子核外没

有运动状态相同的电子，碳原子核外有6个电子，则基态碳原子核外有有6种运动状态不同的电子，故答

案为：电子女；6；

(2)甲基负离子中碳原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,则碳原子的杂化方式为sp3杂化，甲

基负离子的空间构型为三角锥形：甲基正离子中碳原子的价层电子对数为3,孤对•电子对数为0,则碳原

子的杂化方式为sp?杂化，甲基负离子的空间构型为平面正三角形，故答案为：三角锥形：平面正三角

形；Sp3;spj

(3)碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过

程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解，HA族

阳离子所带电荷相同，从上到下阳离子半径依次增大，碳酸盐的分解温度逐步升高，故答案为：当阳离子

所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力就越强，对应的碳酸盐就越容易分解;

(4)由晶胞结构可知，在石墨烯晶体中，每个碳原子为三个六元环所共有，则每个六元环占有碳原子个

数为6x；=2；在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4

个C原子中每个C原子形成3个六元环，每个六元环中共平面的原子如图共4个,故答

案为：2；4；

(5)由基本结构可知，晶胞中位于体内、顶点和面心的碳原子的个数为4+8X：+6X；=8,由晶胞的质量

82

8x1296x1()2296x1()22

公式可得：——=(axio7)3p-解得NA=-^—moll故答案为：--—moll

以a>a3p

8.硫酸铜晶体（CuSOr5H2O）,俗称蓝矶、胆矶，具有催吐、解毒作用，同时也是一种重要的化工原料，

具有十分广泛的作用。

（1）Cu的基态电子排布式为o

（2）S2O：从结构上看与SO：类似，可以看成是SO；中一个非羟基0原子被S原子取代后的产物，则

其空间构型为：;中心原子S原子的杂化类型为：。

（3）胆矶的简单平面结构式如图所示。

HH

I\

H

（i）（ii）（iii）

①胆矶的化学式用配合物的形式可表示为;胆帆中存在的微粒间作用力有。（填写序号）

A.离子键B.共价键C.范德华力D.氢键E.配位键

②25gCuSO#5H2O晶体中所含o键数目为。

③胆研中的水在不同温度下会分步失去。0.80gCuSO#5H2。样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温

度变化的曲线）如图所示。则图1中⑴、（ii）、（iii）位置上的H?O脱去的先后顺序为。

④从胆研的平面结构式可知，当胆矶脱水转化为无水硫酸铜时，发生的变化为变化。（填“物理''或

“化学”），理由是。

（4）硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图所示为体心立方晶胞，则该化合物的化学式是

;若该晶体密度为dgym。，晶胞参数为apm（lpm=10"0cm）,则阿伏加德罗常数值NA=。

红色晶体

【答案】」s22s22P63s22P63dM)4si四面体sp3ABDE

[CU(H2O)4]SO4-H2O1.8/VA(i)、

288x1()3。

(ii)、(iii)化学胆研脱水过程中有旧键的断裂和新键的生成CU20

dxa3

【分析】

根据构造原理写出基态Cu原子的电子排布式；根据价层电子对互斥理论判断空间构型和杂化方式；根据

失重曲线分析失重过程；根据均摊法计算晶胞中相应参数。

【详解】

(1)Cu元素原子核外电子数为29,其基态原子的电子排布式为Is22s22P63s22P63d"，4si；

(2)计算硫酸根中中心S原子的阶层电子对数和孤电子对数，可知硫酸根为正四面体形，中心S原子为

sp3杂化，又S20：可以看成是SO；'中一个非羟基O原子被S原子取代后的产物，故其空间构型为四面体

形，中心S原子同样为sp3杂化；

(3)①从CuSO#5H2O的平面结构式可知，其中4个HzO通过配位键与Cu?+连接，形成配离子，还有1

个HzO通过氢键与配离子和硫酸根连接起来，故用配合物的形式表示为［Cu(H2O)41SOrH2O,在

CuSO#5H2。中微粒之间的作用力除了配位键和氢键以外，还有H2O和硫酸根内部的共价键以及阴阳离子

之间的离子键，据此也可知道CuSO#5H2O为离子晶体，微粒之间不存在范德华力，故答案选ABDE；

②由胆矶平面结构式中可知，每1个节后是中共存在18个。键，25gCuSO4,5Hg晶体的物质的量为

0.1mol,故含有0键为1.8NA；

③由CUSO4SH2O样品受热脱水过程的热重曲线可知，在102C、113℃、258℃时，脱去的HzO的质量分

别为0.12g、0.11g,0.06g,质量之比约为2:2:1。可知脱水过程为：102℃脱去2个H2。、113℃时脱去2个

水、258℃时脱去1个H?O。在图1中胆砒的简单平面结构式中，位置⑴中2个H?O通过配位键与CF+连

接；位置(ii)上的2个HzO除了通过配位键与Cu?+连接外，还通过氢键与外界的H?O连接，微粒之间的作

用力⑴<(ii)，而位置(iii)只有1个H2O,通过氢键分别与配离子上的H9和外界的硫酸根相连，由

C11SO4SH2O的脱水顺序可知，位置(iii)最后脱出,故叨0分子脱出的先后顺序为⑴、(ii)、(iii)；

④CuSO#5H2O受热脱水时，要断开配离子中的化学键(配位键)，且形成CuSCh是形成新的化学键，故脱

水过程发生的变化为化学变化。

(4)由红色晶体的晶胞结构可知，1个晶胞中含有4个Cu和2和O,故该化合物的化学式为Cu?O,当该

4x64+2x16

晶体的密度为dg/cn?,晶胞参数为apm时，晶胞质量=-----------g=dg/cm3xax(10-10cm)3,故N,\=

NA

288x103。

dxa3

9.Ni、Cu能形成多种化合物，比如Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,C11SO4溶于氨水形成

[Cu(NH3)4]SC)4深蓝色溶液。

(1)Ni基态原子核外电子排布式为；1molNi(CO)4含0键数目为。

(2)NiC06H2O在SOCb气流中加热时，生成NiCb和两种酸性气体，写出该反应的化学方程式：

(3)[Cu(NH3)4]SO4中的非金属元素H、N、O的电负性由大到小的顺序为(用元素符号回答)；

[CU(NH3)4产中Cu?+与NH3之间形成的化学键为,提供孤电子对的成键原子是。

(4)某白铜合金晶胞结构如图所示，晶胞中铜原子与银原子的个数比为。

(5)一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为02-作密置单层排列，Ni?+填充

其中。已知。2-的半径为am,阿伏加德罗常数的值为NA,则每平方米上分散的该晶体的质量为g»

(写出表达式即可。图中大白球表示02-,小黑球表示Ni2+)

【答案】[Ar|3d84s28NASOC12+2H2O=2HC1+H2sO3O>N>H配位键N3:1

256

【详解】

(I)Ni是28号元素，因此Ni基态原子核外电子排布式为[Ar]3d84s2；根据题知得到Ni(CO)4的空间构型

为正四面体形，配位键也属于。键，因此1molNi(CO)4含c键数目为8NA；故答案为：[Ar]3d84s8NA。

(2)NiC06H2O在SOCb气流中加热时，生成NiCL和两种酸性气体，主要是SOCb与HzO反应生成HC1

和该反应的化学方程式：故答案为：

H2so3,SOCL+2H2O=2HC1+H2so3；SOC12+2H2O=2HC1+

H2SO3。

(3)根据同周期从左到右电负性依次增大，同主族从上到下，电负性依次减小，则[Cu(NH3)4]SO4中的非

金属元素H、N、0的电负性由大到小的顺序为0>N>H；[Cu(NH3)4]2+中NH3的N提供孤对电子给

Cu2+,因此CF+与NH3之间形成配位键，提供孤电子对的成键原子是N；故答案为：0>N>H；配位键;

No

(4)某白铜合金晶胞结构如图所示，晶胞中Cu个数为6x〈=3,Ni个数为8x)=1,因此晶胞中铜原子

28

与锲原子的个数比为3:1。

(5)根据图中信息知，平面NiO的结构单元如图,每个结构单元含有1

7r1

个“NiO”，每个NiO所占的面积为2amx2amxsin§=2ga2m2，则每平方米含有NiO的个数为公际,

7575125G

每个“NiO”的质量为『g,所以每平方米含有NiO的质量为“gx一丁二士二8；故答案为：

NANJ2亚22府

256

10.据报道，我国化学研究人员用Ni(NCh)2和Tb(CH3co0)3等合成了一个银的一维链状配位聚合物(如

图)，对保配合物在磁性、电化学性质等方面的研究提出了理论指导。

请回答下列问题：

(1)基态Ni原子的价电子轨道表达式为,Ni在元素周期表中的位置_______。

(2)C、N、O三种元素中电负性最小的是(填元素符号)，C在形成化合物时，其键型以共价键为

主，原因是。

(3)Ni(NCh)2中阴离子的空间构型是写出与该阴离子互为等电子体的一种分子的化学式：

(4)一维链状配位聚合物中，碳原子的杂化形式为o已知：CH3co0H的沸点为117.9C,

HCOOCHj的沸点为32℃,CH3co0H的沸点高于HCOOCH3的主要原因是。

(5)已知：氧化镇的晶胞结构如图所示。

O02-•Ni2-

①若NA为阿伏加德罗常数的值，晶体密度为pgcm-3,则该晶胞中最近的CP-之间的距离为pm（用含

p、NA的代数式表示）。

②某缺陷氧化银的组成为NiosO,其中Ni元素只有+2和+3两种价态，两种价态的银离子数目之比为

【答案】叵回五皿］回第四周期第VIII族CC有4个价电子且半径较小，难以通过得到

3d4s

或失去电子达到稳定结构平面三角形S02（或BF3）sp2、sp3CH3COOH分子之间存在氢键,

而HC00CH3分子之间没有氢键与（廛x$17:2

2\PNA

【分析】

（1）Ni原子序数为28,根据构造原理写其价电子轨道表达式及在元素周期表的位置；

（2）同周期元素从左至右，电负性依次增强；根据碳原子的原子结构特点分析其成键特点；

（3）根据价层电子对互斥理论分析离子构型；互为等电子体的分子或离子的价电子总数和原子总数均相

等；

（4）根据杂化轨道理论分析碳原子的杂化方式：根据氢键对物质性质的影响分析：

（5）①根据均摊法，确定晶胞中离子个数，进而计算晶胞的质量，再计算晶胞的边长，再根据几何关系

计算最近的-之间的距离；

②根据守恒思想和化合价代数和为0计算。

【详解】

（1）Ni的原子序数为28,在元素周期表中处于第10纵行，根据构造原理可写出其价电子轨道表达式为

0,Ni在元素周期表中的位置是第四周期第VIII族，故答案为：MUlillJ@.第

3d至3d至

四周期第印族；

（2）同周期元素从左至右，电负性依次增强，则C、N、0三种元素中电负性最小的是C元素；由于C有

4个价电子且半径较小，难以通过得到或失去电子达到稳定结构，所以C在形成化合物时，其键型以共价

键为主，故答案为：c；C有4个价电子且半径较小，难以通过得到或失去电子达到稳定结构；

（3）Ni（NCh）2的阴离子为NO；,中心原子N原子的。键电子对数为3,孤电子对数=5+>3x2=0,则

2

N原子的价层电子对数为3,N原子采取sp2杂化，则其空间构型是平面三角形；SO3（或BF3）与其互为等电

子体，它们的价电子总数和原子总数均相等，故答案为：平面三角形；SOM或BF）

（4）由一维链状配位聚合物的结构可知，其碳原子的。键电子对数为分别为3、4,没有孤电子对，则碳

原子的价层电子对数分别为3、4,则碳原子的杂化形式为sp2、sp3,故答案为：sp2、sp%

（5）在CH3coOH中存在O-H键，因此分子之间可形成氢键，而HCOOCbh分子不具备形成氢键的条

件，分子之间