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专题突破练(十七) 物质结构与性质(选考选修3的学生使用)
1．(2017·江苏单科，21A)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为__________。
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________。
(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为________。
(5)某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。
解析： (1)Fe3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(2)丙酮分子中有两种碳原子，其中—CH3中碳原子为sp3杂化，中碳原子为sp2杂化；单键均是σ键，一个双键中有一个σ键和一个π键，故1 mol丙酮分子中含有9 mol σ键。
(3)依据同周期元素电负性变化规律可知，电负性：CB
(4)四面体形 (5)
4．(2017·山西名校联考)2014年7月和12月山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学LaiSheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作，首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60
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之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。
(1)基态硼原子的外围电子排布式为________，碳60中碳原子杂化方式为________。
(2)构成碳60晶体的作用力是________。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有________种。
(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物，属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞中B采用面心立方堆积，P原子填入四面体空隙中。
①写出三溴化硼和三溴化磷的空间构型：
三溴化硼________；三溴化磷________。
②磷化硼晶体内微粒间的作用力有________。
③计算磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离(晶胞参数为478 pm)________。
解析： (1)碳60又叫足球烯，其分子中每个C原子与其他3个C原子相连，分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以碳原子的杂化方式为sp2。
(2)碳60晶体属于分子晶体，所以微粒间作用力是范德华力。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。
(4)①BBr3中B原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，所以三溴化硼的空间构型是平面正三角形；PBr3中P原子的价层电子对数是4，孤电子对数是1，所以三溴化磷的空间构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似，应属于原子晶体，B原子与P原子间通过共价键相结合，但B原子最外层只有3个电子，P原子最外层有5个电子，而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连，每个P原子也与4个B原子相连，这说明B原子和P原子间还存在一个配位键，其中P原子提供孤电子对，B原子提供空轨道。③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的处，则硼原子和磷原子之间的最近距离＝ pm＝ pm≈207 pm。
答案： (1)2s22p1 sp2
(2)范德华力 (3)6
(4)①平面正三角形 三角锥形 ②共价键、配位键 ③207 pm或 pm
5．(2017·保定调研)A、B、C、D、E是元素周期表中五种常见元素，其原子序数依次增大。
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详细信息见下表：
①
A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代
②
B的氧化物是导致光化学烟雾的主要物质之一
③
C的某一种单质是空气的主要成分之一
④
D的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态
⑤
E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物
请回答下列问题：
(1)D的价电子排布式可表示为________。
(2)BC的空间构型为________________(用文字描述)。
(3)根据等电子原理，AC分子的结构式为________。
(4)1 mol AC2中σ键、π键数目之比为________。
(5)A、B、C的第一电离能由大到小排序为________。
(6)E为________堆积金属，已知E原子的半径为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则E晶体的密度是________g·cm－3。(列出算式即可)
(7)E晶胞结构如图所示，E晶体中每个E原子周围距离最近的E原子数目为________；E2S为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个S原子，其余S原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个E 原子。
(8)将E单质的粉末加入NH3的浓溶液中，通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。
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解析： 根据题意可推出A为C，B为N，C为O，D为Cr，E为Cu。(1)Cr的价电子排布式为3d54s1。(2)根据价层电子对互斥理论，中心N原子的孤电子对数为0，价层电子对数为3，所以NO的空间构型为平面三角形。(3) CO与N2互为等电子体，则CO的结构式为CO。(4)1个CO2中含有2个σ键、2个π键。(6)Cu原子的半径为a cm，则晶胞边长为 cm，晶胞体积V＝( cm)3，每个晶胞中含有4个铜原子，故晶体密度ρ＝＝＝ g·cm－3。(7)根据题意，Cu2S晶胞中含有的S原子数为8×＋6×＋4＝8，故该晶胞中含有的Cu原子数为16。
答案： (1)3d54s1 (2)平面三角形
(3)CO (4)1∶1
(5)N>O>C
(6)面心立方
(7)12 16
(8)2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O
6．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为______。
(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角__________(填“>”“S>Zn ②[Zn(NH3)4]2＋难以电离，溶液中Zn2＋浓度很小，无法产生沉淀
③sp3 ④ABD
(3)① ②O2－的半径比S2－的小，ZnO晶体的晶格能较大
9．(2017·山东济宁模拟)铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答下列问题：
(1)画出基态Cu原子的价电子排布图__________；
(2)已知高温下Cu2O比CuO稳定，从核外电子排布角度解释高温下Cu2O更稳定的原因：________________。
(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________，配体中提供孤对电子的原子是 ________。C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示，则晶体铜原子的堆积方式为__________。
(5)M原子的价电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。
①该晶体的化学式为__________。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于________化合物(填
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“离子”或“共价”)。
③已知该晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为体对角线的1/4，则该晶体中Cu原子和M原子之间的最短距离为________pm(写出计算式)。
(4)铜原子的堆积方式是密置层堆积，三层一重复，即ABC型，所以属于面心立方最密堆积。
(5)①M是Cl元素。Cu与Cl形成的化合物晶胞中Cu的个数是4，Cl的个数是8×＋6×＝4，因此该晶体的化学式是CuCl。②Cu和Cl的电负性差值是3.0－1.9＝1.1O>C
(4)面心立方最密堆积
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(5)①CuCl ②共价 ③ ×1010
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