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分子结构与性质 突破训练（五）‎ ‎1．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子立体构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是(　　)‎ A．NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长长 B．NCl3分子是非极性分子 C．NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构 D．NBr3比NCl3易挥发 解析：选C　因碳原子半径比氮原子的大，故N—Cl键的键长比C—Cl键的键长短；NCl3的价层电子对数为3＋(5－3×1)＝4，分子立体构型为三角锥形，故NCl3是极性分子；NBr3与NCl3二者结构相似，由于NBr3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，所以NBr3的沸点比NCl3高，因此NBr3比NCl3难挥发。‎ ‎2．肼(H2N—NH2)和偏二甲肼[H2N—N(CH3)2]均可用作火箭燃料。查阅资料得知，肼是一种良好的极性溶剂，沿肼分子球棍模型的N—N键方向观察，看到的平面图如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．肼分子中的氮原子采用sp3杂化 B．肼分子中既有极性键又有非极性键 C．肼分子是非极性分子 D．肼与偏二甲肼互称同系物 解析：选C　肼分子中每个N原子含有3个σ键和1个孤电子对，其价层电子对数是4，则N原子采用sp3杂化，A项正确；肼分子中N原子之间存在非极性键，N原子和H原子之间存在极性键，B项正确；肼分子结构不对称，则正负电荷中心不重合，是极性分子，C项错误；肼和偏二甲肼结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，属于同系物，D正确。‎ ‎3．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°‎ 9‎ ‎。下列推断不正确的是(　　)‎ A．AB2分子的立体构型为V形 B．A—B键为极性共价键，AB2分子为非极性分子 C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低 D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键 解析：选B　根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。OF2中O原子价层电子对数为2＋(6－2×1)＝4，OF2为V形；O—F键为极性共价键；因为OF2分子的键角为103.3°，结构不对称，所以为极性分子。‎ ‎4.信息一:铬同镍、钴、铁等金属可以构成高温合金、电热合金、精密合金等,用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门。‎ 信息二:氯化铬酰(CrO2Cl2)是铬的一种化合物,常温下该化合物是暗红色液体,熔点为-96.5 ℃,沸点为117 ℃,能和丙酮(CH3COCH3)、四氯化碳、CS2等有机溶剂互溶。‎ ‎(1)写出Fe(26号元素)原子的基态电子排布式:　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)一个CH3COCH3分子中含有　　　　个π键,含有　　　个σ键。 ‎ ‎(3)固态氯化铬酰属于　　　　晶体,丙酮中碳原子的杂化方式为　　　　　,二硫化碳属于　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 ‎ ‎(4)K[Cr(C2O4)2(H2O)2]也是铬的一种化合物,该化合物属于离子化合物,其中除含离子键、共价键外,还含有　　　　键。 ‎ ‎(5)金属铬的晶胞如图D12-2所示,一个晶胞中含有　　个铬原子。 ‎ 图D12-2‎ ‎【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)‎ ‎(2)1　9 (3)分子　sp3、sp2　非极性 (4)配位　(5)2‎ ‎[解析] (1)Fe(26号元素)原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2‎ 9‎ ‎。 (2)单键为σ键,双键含有1个σ键、1个π键,一个CH3COCH3分子中含有1个π键、9个σ键。 (3)固态氯化铬酰熔、沸点低,易溶于有机溶剂,应属于分子晶体,丙酮的羰基中碳原子形成3个σ键,甲基中碳原子形成4个σ键,均没有孤对电子,价层电子对数分别为3、4,甲基碳原子为sp3杂化,羰基碳原子为sp2杂化,二硫化碳与二氧化碳结构相似,为直线型对称结构,分子中正负电荷重心重合,属于非极性分子。(5)晶胞中铬原子处于体心与顶点,一个晶胞中铬原子数目=1+8×=2。‎ ‎4.已知:将过量的氨水加到硫酸铜溶液中,溶液最终变成深蓝色,继续加入乙醇,析出深蓝色的晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)可得到如图D12-3(a)所示配合物A。‎ ‎(1)基态Cu2+核外电子排布式为　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)N、O、S第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　。 ‎ ‎(3)写出一种与NH3分子互为等电子体的阳离子:　　　　。 ‎ ‎(4)配合物A中碳原子的轨道杂化类型为　　　　。 ‎ ‎(5)1 mol 氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有σ键的数目为　　　　。 ‎ ‎(6)某含有结晶水的铜的氯化物的晶胞结构如图D12-3(b)所示,该金属氯化物的化学式是　　　　。(Cl-球的位置:4个在晶面上,2个在晶胞内) ‎ ‎【答案】(1)1s22s22p63s23p63d9 (2)N>O>S　(3)H3O+‎ ‎(4)sp3、sp2 (5)8×6.02×1023 (6)CuCl2·2H2O ‎[解析] (1)铜是29号元素,根据构造原理知基态Cu2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。(2)同周期由左向右元素的第一电离能呈递增趋势,但N的价电子排布为2s22p3,2p轨道为半充满结构,较稳定,故第一电离能N>O;又因同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>S。(3)与NH3互为等电子体的有C、H3O+等,阳离子为H3O+‎ 9‎ ‎。(4)根据配合物A的结构判断A中羰基碳原子为sp2杂化,其余的两个碳原子为sp3杂化。(5)两个成键原子间,单键均为σ键,双键、三键中有1个σ键,根据氨基乙酸钠的结构式确定1 mol 氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有σ键的数目为8×6.02×1023。(6)根据晶胞结构利用切割法分析,晶胞中Cu2+的个数为8×+2×=2,Cl-的个数为4×+2=4,H2O的个数为8×+4×=4,故三种微粒的数目比为2∶4∶4=1∶2∶2,该化合物的化学式为CuCl2·2H2O。‎ ‎5. 砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:‎ ‎(1)基态镓原子的核外电子排布式为[Ar]　　　　。 ‎ ‎(2)杀虫剂Na3AsO4中阴离子的空间构型为　, 砷原子采取　杂化。 ‎ ‎(3)原子晶体GaAs的晶胞参数a=x pm,它的晶胞结构如图D12-4所示。该晶胞内部存在的共价键数为　　　;A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为　　　(用x表示)pm;该晶胞的密度为　　　　g·cm-3。(阿伏伽德罗常数的值用NA表示) ‎ 图D12-4‎ ‎【答案】(1)3d104s24p1 (2)正四面体　sp3 (3)16　0.25x　‎ ‎[解析] (1)镓是31号元素,核外有31个电子,基态镓原子(Ga)的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1,简写成[Ar]3d104s24p1。(2)As中含有的孤电子对数是0,中心原子有4个共价键,所以其构型是正四面体形,砷原子价层电子对数为4,故杂化方式为sp3。(3)如图每个Ga与4个As形成4个共价键,晶胞中共含4‎ 9‎ ‎×4=16个共价键;A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为=0.25x pm;晶胞中拥有的As个数为8×+6×=4,Ga也是4个,该晶胞的密度为 g·cm-3= g·cm-3。‎ ‎6.氧族元素是指位于元素周期表第16列的元素,包括氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)、鉝(Lv)六种元素。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)O及与O同周期的相邻元素,第一电离能由大到小的顺序为　　。 ‎ ‎(2)臭鼬排放的臭气主要成分为3-MBT(3-甲基-2-丁烯硫醇,结构如图D12-5)。‎ 图D12-5‎ ‎1 mol 3-MBT中含有σ键数目为　　　　(NA为阿伏伽德罗常数的值)。沸点3-MBT　　　　(填“高于”或“低于”)(CH3)2CCHCH2OH,主要原因是　　　　　　。 ‎ ‎(3)S有+4和+6两种价态的氧化物。‎ ‎①下列关于气态SO3和SO2的说法中正确的是　　　(填选项字母)。 ‎ A.中心原子的价层电子对数目相等 B.都是极性分子 C.中心原子的孤对电子数目相等 D.都含有极性键 ‎②SO3分子的空间构型为　　　,与其互为等电子体的阴离子为　　　　　　(举一例)。将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图D12-6,此固态SO3中硫原子的杂化轨道类型是　　　。 ‎ 图D12-6‎ ‎(4)元素X与硒同周期,X元素原子核外未成对电子数最多,X为　　　　‎ 9‎ ‎(填元素符号),X的基态原子的电子排布式为　　　　　。 ‎ ‎(5)单质钋是由　　　　键形成的晶体;若已知Po的摩尔质量为M g·mol-1,原子半径为r pm,阿伏伽德罗常数的值为NA,则钋晶体的密度的表达式为　　　g/cm3。 ‎ ‎【答案】(1)F>N>O (2)15NA　低于　(CH3)2CCHCH2OH能形成氢键 ‎(3)①AD　②平面三角形　N、C(写出任意一种即可)　sp3‎ ‎(4)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1 (5)金属键　‎ ‎[解析] (1)与O同周期的相邻元素有N和F,非金属性越强,第一电离能越大,其中N的2p轨道处于半充满状态,稳定性强,则第一电离能由大到小的顺序为F>N>O。(2)单键都是σ键,双键中含有1个σ键,则1 mol 3-MBT 中含有σ键数目为15NA,由于(CH3)2CCHCH2OH能形成氢键,则其沸点高于3-MBT。(3)①中心原子的价层电子对数目相等,均是3对,A正确;SO2是极性分子,三氧化硫是平面三角形,结构对称,为非极性分子,B错误;中心原子的孤对电子数目不相等,SO2含有一对,SO3不含孤对电子,C错误;都含有极性键,D正确。②SO3分子的空间构型为平面三角形,价电子数和原子数分别都相等的粒子是等电子体,则与其互为等电子体的阴离子为N、C。此固态SO3中硫原子形成4个共价键,则其杂化轨道类型是sp3。(4)元素X与硒同周期,X元素原子核外未成对电子数最多,X为24号元素Cr,Cr的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。(5)单质钋是由金属键形成的晶体,属于简单立方堆积,一个晶胞中含有1个原子。如果原子半径为r pm,则晶胞的边长是2r pm,则钋晶体的密度的表达式为 g/cm3= g/cm3。‎ ‎7．含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。‎ ‎(1)Cu＋基态核外电子排布式为__________。‎ 9‎ ‎(2)与OH－互为等电子体的一种分子为__________(填化学式)。‎ ‎(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；1 mol 乙醛分子中含有的σ键的数目为________。‎ ‎(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为______。‎ ‎(5)CuO在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为__________。‎ 解析：(1)Cu为29号元素，Cu＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)OH－为10电子粒子，HF为与OH－互为等电子体的分子。(3)醛基的空间构型是平面三角形，所以醛基中碳原子的轨道杂化类型为sp2。由乙醛的结构式可以得出，1个乙醛分子中含6个σ键，所以1 mol 乙醛分子中含σ键6 mol(或6×6.02×1023个)。(4)乙醛在碱性条件下可以被氢氧化铜氧化生成乙酸，反应的化学方程式为2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。(5)根据铜晶胞结构示意图可以看出，在每个铜原子周围与其距离最近的铜原子每层有4个，共有3层，所以铜晶体内每个铜原子周围与其距离最近的铜原子共有12个。‎ 答案：(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10　(2)HF ‎(3)sp2　6 mol或6×6.02×1023个 ‎(4)2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O　(5)12‎ ‎8．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。‎ 9‎ ‎　　‎ ‎○氮原子　●硼原子 ‎(1)基态硼原子的电子排布式为__________。‎ ‎(2)关于这两种晶体的说法，正确的是__________(填选项字母)。‎ a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c．两种晶体中的B—N键均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体 ‎(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为__________，其结构与石墨相似却不导电，原因是______________。‎ ‎(4)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为__________。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是__________。‎ ‎(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有__________mol配位键。‎ 解析：(1)硼原子核外有5个电子，电子排布式为1s22s22p1；‎ ‎(2)六方相氮化硼与石墨相似，层间是分子间作用力；立方相氮化硼中都是单键，无π键，二者均不是分子晶体，b、c正确；(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与3个氮原子形成平面三角形结构，最外层电子全部成键，没有自由移动的电子存在，故不能导电；(4)立方相氮化硼晶体中，每个硼原子与4个氮原子形成4个σ键，因此为sp3杂化，根据其存在的环境可知反应条件为高温高压；(5)在1 mol NH4BF4中含有1 mol N→H和1 mol B←F键。‎ 答案：(1)1s22s22p1　(2)bc 9‎ ‎(3)平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子 ‎(4)sp3　高温高压　(5)2‎ 9‎