(4)由图1可知,每个晶胞中含Sm原子:
4
=2,含Fe原子:
4
+1=2,含As原子:
4
=2,含O原子:
(8
+2
)(1-x)=2(1-x),含F原子:
(8
+2
)x=2x,所以该化合物得化学式为SmFeAsO1-xFx;
根据该化合物得化学式为SmFeAsO1-xFx,一个晶胞得质量为
一个晶胞得体积为a2c
10-30cm3,则密度
=
g/cm3。
根据原子1得坐标(
),可知原子2与3得坐标分别为(
0),(0,0,
),
3、【2019新课标Ⅲ卷】磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl与苯胺等作为原料制备。
回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li得化学性质最相似得邻族元素就是,该元素基态原子核外M层电子得自旋状态(填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中得化学键具有明显得共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在得FeCl3得结构式为,其中Fe得配位数为。
(3)苯胺(
)得晶体类型就是。
苯胺与甲苯(
)得相对分子质量相近,但苯胺得熔点(﹣5、9℃)、沸点(184、4℃)分别高于甲苯得熔点(﹣95、0℃)、沸点(110、6℃),原因就是。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高得元素就是;P得杂化轨道与O得2p轨道形成键。
(5)NH4H2PO4与LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链得多磷酸盐则就是一种复杂磷酸盐,如:
焦磷酸钠、三磷酸钠等。
焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示:
这类磷酸根离子得化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。
【答案】
(1)Mg;相反;
(2)
;4;
(3)分子晶体;苯胺分子之间存在氢键;
(4)O;sp3;σ;
(5)(PnO3n+1)(n+2)﹣
【解析】
(1)在周期表中,与Li得化学性质最相似得邻族元素就是Mg,该元素基态原子核外M层电子2个电子得自旋状态相反。
(2)FeCl3中得化学键具有明显得共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在得FeCl3得结构式为
Fe原子周围有4个eCl,则其中Fe得配位数为4。
(3)苯胺
)得晶体类型就是分子晶体,构成微粒为分子,苯胺与甲苯(
)得相对分子质量相近,但苯胺得熔点(﹣5、9℃)、沸点(184、4℃)分别高于甲苯得熔点(﹣95、0℃)、沸点(110、6℃),原因就是苯胺分子之间存在氢键。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高得元素就是O;磷酸根离子中P形成4个σ键,则P得sp3杂化轨道与O得2p轨道形成σ键。
(5)由图可知,2个P原子时存在7个O,3个P原子时存在11个O,存在n个P时存在(3n+1)个O,则这类磷酸根离子得化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)﹣。
4.【2019江苏卷21】Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。
以CuSO4、NaOH与抗坏血酸为原料,可制备Cu₂O。
(1)Cu2+基态核外电子排布式为。
(2)
得空间构型为(用文字描述);
Cu2+与OH−反应能生成[Cu(OH)4]2−,[Cu(OH)4]2−中得配位原子为(填元素符号)。
(3)抗坏血酸得分子结构如图1所示,分子中碳原子得轨道杂化类型为;
推测抗坏血酸在水中得溶解性:
(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(4)一个Cu2O晶胞(见图2)中,Cu原子得数目为。
【答案】
(1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(2)正四面体O
(3)sp3、sp2易溶于水(4)4
【解析】
(1)Cu原子失去4s能级上1个电子、3d能级上1个电子生成铜离子,该基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9;
(2)SO42﹣中S原子价层电子对个数=4+
=4且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型为正四面体形;该配离子中Cu2+提供空轨道、O原子提供孤电子对形成配位键,所以配原子为O;
(3)
中1、2、3号C原子价层电子对个数就是4,4、5、6号碳原子价层电子对个数就是3,根据价层电子对互斥理论判断该分子中C原子轨道杂化类型,1、2、3号C原子采用sp3杂化,4、5、6号C原子采用sp2杂化;抗坏血酸中羟基属于亲水基,增大其水解性,所以抗坏血酸易溶于水;
(4)该晶胞中白色球个数=8×
+1=2、黑色球个数为4,则白色球与黑色球个数之比=2:
4=1:
2,根据其化学式知,白色球表示O原子、黑色球表示Cu原子,则该晶胞中Cu原子数目为4。
5、【2019上海等级考】
Li3Fe2(PO4)3作为锂离子电池得正极材料时有良好得放电平台,通过提高材料得电导率可以有效得改善材料得性能。
35、CO2得电子式为,P原子得核外电子有种不同能量得电子。
【答案】
【解析】
物质结构与性质得综合作用
1.(2019·黑龙江哈尔滨统考)
(1)三聚氰胺
中六元环结构与苯环类似,它与硝基苯得相对分子质量之差为3,三聚氰胺得熔点为354℃,硝基苯得熔点就是5、7℃。
①三聚氰胺中,环上与环外得氮原子杂化轨道类型分别为________。
②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大得根本原因就是
________________________________________________________________________。
(2)一定条件下,碳、氮两种元素可形成一种化合物,该化合物可作耐磨材料,其熔点________(填“高于”“低于”或“无法判断”)金刚石得熔点。
(3)铁镁合金就是目前已发现得储氢密度最高得储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
则铁镁合金得化学式为__________,若该晶胞得参数为dnm,则该合金得密度为____________(不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数)。
解析
(1)①三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个σ键、3个σ键,均还有一个孤电子对,故价层电子对数分别为3、4,杂化轨道类型分别为sp2、sp3。
②三聚氰胺中存在N—H键,分子间能形成氢键,导致熔点升高,硝基苯分子间不能形成氢键,故熔点较低。
(2)因氮得原子半径小于碳得原子半径,故键能:
C—N>C—C,因而金刚石得熔点较低。
(3)依据均摊规则,晶胞中共有4个铁原子,8个镁原子,故化学式为Mg2Fe,一个晶胞中含有4个“Mg2Fe”,其质量为
×104g=
g,1nm=10-7cm,体积为10-21d3cm3,由此可求出其密度。
答案
(1)①sp2、sp3 ②三聚氰胺分子间能形成氢键,但硝基苯分子间不能形成氢键
(2)高于 (3)Mg2Fe
g·cm-3(或其她合理答案)
2.(2018·河南八市二模)针对氮族元素中得N、P、As三种非金属元素回答下列相关问题。
(1)基态砷原子得价电子排布式为__________,同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子得就是__________(填元素符号)。
(2)雄黄(As4S4)就是很多人熟悉得一种物质,其分子结构如图所示,分子中所有原子最外层均达到8电子结构。
分子中含有得σ键得数目就是______,●表示得原子就是______,该原子得杂化形式就是__________。
(3)硝酸得沸点较低,从氢键得角度推断其可能得原因就是____________________。
硝酸根得空间构型就是____________。
(4)白磷(P4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积,每个分子周围紧邻得分子有______个。
若白磷晶体晶胞得棱长为ypm,阿伏伽德罗常数得数值用NA表示,则白磷晶体得密度为__________g·cm-3。
解析
(1)基态砷原子得价电子排布式为4s24p3,其未成对电子数就是3个,同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子得就是V、Co(它们得价电子排布分别为3d34s2与3d74s2)。
(2)由雄黄(As4S4)得分子结构示意图可知,其分子中含有得σ键得数目就是10,●表示得原子与相邻得原子形成3个共价键,所以该原子就是砷,每个砷原子还有1个孤电子对,所以该原子得杂化形式就是sp3杂化。
(3)硝酸得沸点较低,从氢键得角度推断其可能得原因就是:
硝酸中存在分子内氢键。
硝酸根中氮原子得杂化类型就是sp2杂化,氮原子形成了3个σ键,所以其空间构型就是平面三角形。
(4)白磷(P4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积,类比金属晶体中金属原子得密堆积,可知每个分子周围紧邻得分子有12个。
密堆积可能就是面心立方堆积也可能就是六方堆积,每个晶胞中有4个白磷分子,白磷晶体晶胞得棱长为ypm,阿伏伽德罗常数得数值用NA表示,则NA个晶胞得质量与体积分别就是496g与NA(y×10-10)3cm3,则白磷晶体得密度为
g·cm-3。
答案
(1)4s24p3 V、Co
(2)10 砷 sp3杂化
(3)硝酸中存在分子内氢键 平面三角形
(4)12
3.(2018·江西南昌二模)核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。
在爆炸得核电站周围含有放射性物质碘-131与铯-137。
碘-131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺肿大等疾病。
(1)与铯同主族得前四周期(包括第四周期)得三种元素X、Y、Z得第一电离能如下表:
元素代号
X
Y
Z
第一电离能(kJ·mol-1)
520
496
419
基态Z原子得核外电子排布式为________。
X、Y、Z三种元素形成得单质熔点由高到低得顺序为__________(用元素符号表示),其原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)F与I同主族,BeF2就是由三个原子构成得共价化合物分子,分子中中心原子Be得杂化类型为__________,BeF2分子得空间构型就是________。
(3)Cl与I同主族,Cl具有很强得活泼性,可以形成很多含氧化合物,其中含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱得顺序为______________________________________。
(4)131I2晶体得晶胞结构如图甲所示,该晶胞中含有______个131I2分子,该晶体属于________(填晶体类型)。
(5)KI得晶胞结构如图乙所示,每个K+得配位数为______。
KI晶体得密度为________ρg·cm-3,K与I得摩尔质量分别为Mkg·mol-1与MIg·mol-1,原子半径分别为rKcm与rIcm,阿伏加德罗常数得值为NA,则KI晶胞中得空间利用率为__________________。
解析
(1)由铯得最外层电子排布式为6s1可知X、Y、Z为第ⅠA族,而ⅠA族前四周期得元素分别为H、Li、Na、K,又由提供得X、Y得第一电离能得差值与Y、Z得第一电离能得差值相差不大可知,X、Y、Z不可能有H元素,而同主族元素随着电子层数得增加,第一电离能逐渐减小,故X、Y、Z分别为Li、Na、K,则基态K原子得核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1;由于锂、钠、钾为金属晶体,它们得价电子数相等,金属离子所带得电荷数相同,离子半径依次增大,金属键依次减弱,故熔点依次降低,即熔点为Li>Na>K;
(2)BeF2分子内中心原子为Be,其价电子数为2,F提供2个电子,所以Be原子得价层电子对数为(2+2)/2=2,Be原子得杂化类型为sp杂化,BeF2分子得空间构型就是直线形;(3)非羟基氧原子个数越多,含氧酸得酸性越强,则含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱得顺序为HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
(4)由碘晶胞可知,131I2在晶胞得8个顶点与6个面上,故一个晶胞中含有4个131I2分子;该晶体属于分子晶体;(5)根据晶胞结构可知KI晶胞与NaCl晶胞结构相似,每个K+紧邻6个I-,每个K+得配位数为6;晶胞中K与I均就是4个,原子半径分别为rKcm与rIcm,则晶胞得边长就是2rKcm+2rIcm,因此KI晶体得密度为
g/cm3=
g/cm3,KI晶胞中得空间利用率为
×100%=
×100%。
答案:
(1)1s22s22p63s23p64s1 Li>Na>K 锂、钠、钾为金属晶体,由于它们得价电子数相等,金属离子所带得电荷数相同,离子半径依次增大,金属键依次减弱,故熔点依次降低
(2)sp 直线型 (3)HClO4>HClO3>HClO2>HClO (4)4 分子 (5)6
[4π(r
+r
)ρNA×100%]/[3(Mk+MI)]或[2π(r
+r
)×100%]/3(rk+rI)3
4.(2019·河北衡水检测)化学科学得发展离不开物质结构得探索与研究。
物质结构研究对于保护生态环境、实现社会得可持续发展有重要得意义。
请回答下列问题:
(1)基态铜原子最外层电子所占用能级得电子云轮廓图形状为________,基态硒原子得价电子排布图为________。
(2)次氯酸分子得VSEPR模型名称为________,中心原子得杂化类型为________。
(3)C、O、F三者得第一电离能由小到大得顺序为________。
(4)CaO得熔点比BaO______(填“高”或“低”),原因就是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)H2SeO4得酸性比H2SeO3强,原因就是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(6)与CN-互为等电子体得离子有__________(写出一种即可)。
(7)Fe与S形成得某种晶胞如图所示:
其中白球表示S,黑球表示Fe,则该物质得化学式为________。
该晶胞中硫原子得配位数为________;假设该晶胞得密度为ρg/cm3,用NA表示阿伏加德罗常数,则该晶胞中距离最近得S原子之间得距离为________pm、
解析
(1)基态Cu原子核外有4个电子层,最高能层为第四层,即N层,最外层电子为4s1电子,该能层电子得电子云轮廓图形状为球形,硒为34号元素,有6个价电子,所以硒得价层电子排布式为4s24p4,价层电子排布图为
。
(2)次氯酸分子中中心原子O有2对孤对电子与2个σ键,VSEPR模型为四面体,O原子采取sp3杂化;
(3)同一周期中,元素得第一电离能随着原子序数得增大而增大,所以C、O、F元素第一电离能为C<O<F;
(4)离子晶体中离子半径越小,则离子键键能越大,其晶体得晶格能越大,熔点越高,已知钙离子半径小于钡离子半径,所以CaO得熔点高于BaO;
(5)H2SeO4中非羟基氧数目多,所以酸性更强,即H2SeO4得酸性比H2SeO3强;
(6)将CN-中C原子及1个负电荷换成1个N原子,可得等电子体N2,将N原子及1个负电荷换成1个O原子,可得等电子体CO,同理互为等电子体得离子有O
或C
等;
(7)黑球铁处于晶胞内部,晶胞中含有4个Fe原子,白球S处于顶点与面心,晶胞中含有S原子数目为6×
+8×
=4,约成最简整数比即得化学式为FeS,根据图示,每个铁原子周围有四个硫原子,即晶胞中铁原子得配位数为4,则硫原子得配位数也为4;晶胞质量为4×
g,假设该晶胞得边长为acm,则(acm)3×ρg/cm3=4×
g,则a=
距离最近得S原子之间距离为晶胞边长得
故S原子之间距离为
×
cm=
×
×1010pm。
答案
(1)球形
(2)四面体型 sp3杂化
(3)C<O<F (4)高 Ca2+半径比Ba2+小,CaO得晶格能比BaO大 (5)H2SeO4与H2SeO3可用(HO)mSeOn,H2SeO4中得n值大,Se得正电性高导致Se-O-H中O得电子向Se偏移,在水分子得作用下更容易电离出H+,所以酸性更强(或者说H2SeO4中非羟基氧数目多,所以酸性更强也可) (6)O
或C
(7)FeS 4
×
×1010
5.(2019·山东日照诊断)氟及其化合物用途非常广泛。
回答下列问题:
(1)基态氟原子得价电子排布式为________。
(2)C2F4可用于合成聚四氟乙烯,HBF4可用于蚀刻玻璃,NO2F可用作火箭推进剂中得氧化剂,NaAlF6可用作电冶铝得助熔剂。
①C2F4分子中所含共价键得类型有________,C2F4分子中碳原子得杂化轨道类型