N1 原子结构与元素的性质
33．N1 N2 N3 N4[2014·山东卷] [化学—物质结构与性质]石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示]。
(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构
(1)图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。
33．(1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
[解析] (1)由图(a)可知，1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3
个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109°28′，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成氢键、氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成氢键，氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。(4)利用“均摊法”可知该晶胞1
棱上12个M完全属于该晶胞的M为12×＝3，位于晶胞内的9个M完全属于该晶胞，故
411
该晶胞中M原子的个数为12；该晶胞中含有C60的个数为8×＋6×＝4，因此该晶胞的化
82学式为M3C60。
37． [2014·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修3；物质结构与性质](15分)
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题；
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为______；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a)，则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热
时
首
先
失
去
的
组
分
是
________
，
判
断
理
由
是
______________________________________________。
37．(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)＋1
(5)SO24 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
[解析] 由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定a为氢元素，由价电子层中的未成对电子有3个确定b为氮元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍确定c为氧元素，由d与c同主族确定d为硫元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定e为铜元素。(1)第一电离能一般规律：同周期从左至右递增，同主族从上至下递减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定，第一电离能反常的大；由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。(2)有氢且呈三角锥形的分子是NH3，N原子杂化方式为sp3；O、N、C的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6、C6H6等。(4)Cu与O能形成两种化合物，根据均摊法可由原子数比确定化合物的化学式为Cu2O，含Cu。(5)5种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构的为SO2由图(b)中的阳离4，子结构可知含有Cu2、4个NH3、2个H2O，阳离子符号为[Cu(NH3)4(H2O)2]2，含有共价键、配位键；加热化合物时根据配位键强弱确定首先失去的成分。
25． [2014·安徽卷] Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。
(1)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________________________。
(2)用“>”或“<”填空：
第一电离能 Si____S 离子半径 O2____Na －＋＋
＋
－
＋
＋
＋
－
熔点 NaCl____Si 酸性 H2SO4____HClO4 (3)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗
1 mol CuCl(s)，放热
44.4 kJ，该反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子
方
程
式
，
并
标
出
电
子
转
移
的
方
向
和
数
目
：
________________________________________________________________________。
25．(1)三 Ⅰ A 2 1s22s22p63s23p2 (2)
< > < < (3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol1(合理答案均可)
(4)2ClO2＋C2el2===2ClO2＋2Cl(合理答案均可)
[解析] (1)Na核外电子分三层排布且最外层电子数为1，位于周期表的第三周期ⅠA族；S的价层电子排布为3s23p4，利用洪特规则和泡利不相容原理可知S的基态原子核外有2个未成对电子；依据能量最低原理以及洪特规则和泡利不相容原理，14号元素Si的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)非金属性Si＜S，因此第一电离能Si＜S；核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径O2＞Na；离子晶体NaCl的熔点小于原子晶体单质硅的熔点；元素非金属性越强其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性H2SO4＜HClO4。(3)利用氧化还原反应规律和原子守恒等可知，CuCl与O2反应得到氧化产物CuCl2，黑色产物必为还原产物CuO(同时也属于氧化产物)，由此可得反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ/mol。(4)Cl2将ClO2氧化为ClO2，自身被还原为Cl，由此可得反应的离子方程式，并可标出电子转移的方向和数目。
N2 化学键
33． [2014·山东卷] [化学—物质结构与性质]石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示]。
－
－
－
＋
－
－
－
－
(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构
(1)图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。
33．(1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
[解析] (1)由图(a)可知，1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109°28′，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成氢键、氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成氢键，氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。(4)利用“均摊法”可知该晶胞1
棱上12个M完全属于该晶胞的M为12×＝3，位于晶胞内的9个M完全属于该晶胞，故
411
该晶胞中M原子的个数为12；该晶胞中含有C60的个数为8×＋6×＝4，因此该晶胞的化
82学式为M3C60。
37． [2014·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修3；物质结构与性质](15分)
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d
与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题；
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为______；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a)，则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热
时
首
先
失
去
的
组
分
是
________
，
判
断
理
由
是
______________________________________________。
37．(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)＋1
(5)SO24 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
[解析] 由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定a为氢元素，由价电子层中的未成对电子有3个确定b为氮元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍确定c为氧元素，由d与c同主族确定d为硫元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定e为铜元素。(1)第一电离能一般规律：同周期从左至右递增，同主族从上至下递
＋
＋
－
减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定，第一电离能反常的大；由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。(2)有氢且呈三角锥形的分子是NH3，N原子杂化方式为sp3；O、N、C的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6、C6H6等。(4)Cu与O能形成两种化合物，根据均摊法可由原子数比确定化合物的化学式为Cu2O，含Cu。(5)5种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构的为SO2由图(b)中的阳离4，子结构可知含有Cu2、4个NH3、2个H2O，阳离子符号为[Cu(NH3)4(H2O)2]2，含有共价键、配位键；加热化合物时根据配位键强弱确定首先失去的成分。
19． [选修3——物质结构与性质] (20分)
Ⅰ. [2013·海南卷] (6分)下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是( ) A．CaC2 B．N2H4 C．Na2S2 D．NH4NO3 Ⅱ.[2013·海南卷] (14分)
图(a)所示的转化关系中(具体反应条件略)，a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物，i的溶液为常见的酸。a的一种同素异形体的晶胞如图(b)所示。
＋
＋
－
＋
(a)
(b)
回答下列问题：
(1)图(b)对应的物质名称是________，其晶胞中的原子数为________，晶体的类型为________。
(2)d中元素的原子核外电子排布式为____________。
(3)图(a)中由二种元素组成的物质中，沸点最高的是________，原因是
____________________，该物质的分子构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。
(4)图(a)中的双原子分子中，极性最大的分子是________。
(5)k的分子式为________，中心原子的杂化轨道类型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
19．Ⅰ.AC
Ⅱ.(1)金刚石 8 原子晶体 (2)1s22s22p63s23p5 (3)H2O 分子间形成氢键 V形(或角形) sp3 (4)HCl (5)COCl2 sp2 极性
[解析] Ⅰ.A项，CaC2是离子化合物，C22含有非极性共价键，正确；B项，N2H4是共价化合物，错误；Na2S2是离子化合物，S22含有非极性共价键，正确；NH4NO3是离子化合物，但不含非极性共价键，错误。
Ⅱ.(1)每个原子周围有4个键，判断为金刚石。(2)a为C，则b为H2、c为O2，因i是常见的酸，只由b、d形成，可判断i为盐酸，则d为Cl2。(3)除a、b、c、d外，f为CO，g为CO2，i为HCl，而k与水反应生成CO2与盐酸，该反应没在教材中出现过，且k由f、d反应得到，应含C、O、Cl三种元素，只能判断为COCl2(在历届高考中有出现过)。所有两元素形成的物质中，只有水是液态，其他都是气体。(4)所有双原子分子中，只有H、Cl电负性差值最大，因而HCl极性最大。(5)COCl2中羰基的平面结构显示其为sp2杂化。
N3 分子的结构与性质
33． [2014·山东卷] [化学—物质结构与性质]石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示]。
－
－
(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构
(1)图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。
33．(1)3 (2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
[解析] (1)由图(a)可知，1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109°28′，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成氢键、氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成氢键，氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。(4)利用“均摊法”可知该晶胞1
棱上12个M完全属于该晶胞的M为12×＝3，位于晶胞内的9个M完全属于该晶胞，故
411
该晶胞中M原子的个数为12；该晶胞中含有C60的个数为8×＋6×＝4，因此该晶胞的化
82学式为M3C60。
37． [2014·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修3；物质结构与性质](15分)
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题；
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化
方式为______；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a)，则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热
时
首
先
失
去
的
组
分
是
________
，
判
断
理
由
是
______________________________________________。
37．(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)＋1
(5)SO24 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
[解析] 由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定a为氢元素，由价电子层中的未成对电子有3个确定b为氮元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍确定c为氧元素，由d与c同主族确定d为硫元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定e为铜元素。(1)第一电离能一般规律：同周期从左至右递增，同主族从上至下递减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定，第一电离能反常的大；由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。(2)有氢且呈三角锥形的分子是NH3，N原子杂化方式为sp3；O、N、C的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6、C6H6等。(4)Cu与O能形成两种化合物，根据均摊法可由原子数比确定化合物的化学式为Cu2O，含Cu。
＋
＋
＋
－
(5)5种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构的为SO2由图(b)中的阳离4，子结构可知含有Cu2、4个NH3、2个H2O，阳离子符号为[Cu(NH3)4(H2O)2]2，含有共价键、配位键；加热化合物时根据配位键强弱确定首先失去的成分。
25． [2014·安徽卷] Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。
(1)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________________________。
(2)用“>”或“<”填空：
第一电离能 Si____S 离子半径 O2____Na －＋＋
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－
熔点 NaCl____Si 酸性 H2SO4____HClO4 (3)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗
1 mol CuCl(s)，放热
44.4 kJ，该反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子
方
程
式
，
并
标
出
电
子
转
移
的
方
向
和
数
目
：
________________________________________________________________________。
25．(1)三 Ⅰ A 2 1s22s22p63s23p2 (2)
< > < < (3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol1(合理答案均可)
(4)2ClO2＋C2el2===2ClO2＋2Cl(合理答案均可)
[解析] (1)Na核外电子分三层排布且最外层电子数为1，位于周期表的第三周期ⅠA族；S的价层电子排布为3s23p4，利用洪特规则和泡利不相容原理可知S的基态原子核外有2个未成对电子；依据能量最低原理以及洪特规则和泡利不相容原理，14号元素Si的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)非金属性Si＜S，因此第一电离能Si＜S；核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径O2＞Na；离子晶体NaCl的
－
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熔点小于原子晶体单质硅的熔点；元素非金属性越强其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性H2SO4＜HClO4。(3)利用氧化还原反应规律和原子守恒等可知，CuCl与O2反应得到氧化产物CuCl2，黑色产物必为还原产物CuO(同时也属于氧化产物)，由此可得反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ/mol。(4)Cl2将ClO2氧化为ClO2，自身被还原为Cl，由此可得反应的离子方程式，并可标出电子转移的方向和数目。
N4 晶体结构与性质
33． [2014·山东卷] [化学—物质结构与性质]石墨烯[如图(a)所示]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[如图(b)所示]。
－
－
(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构
(1)图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图(b)中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。
33．(1)3 (2)sp3 <
(3)O、H (4)12 M3C60
[解析] (1)由图(a)可知，1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109°28′，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成氢键、氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成氢键，氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。(4)利用“均摊法”可知该晶胞1
棱上12个M完全属于该晶胞的M为12×＝3，位于晶胞内的9个M完全属于该晶胞，故
411
该晶胞中M原子的个数为12；该晶胞中含有C60的个数为8×＋6×＝4，因此该晶胞的化
82学式为M3C60。
37． [2014·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修3；物质结构与性质](15分)
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题；
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为______；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a)，则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热
时
首
先
失
去
的
组
分
是
________
，
判
断
理
由
是
______________________________________________。
37．(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)＋1
(5)SO24 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
[解析] 由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定a为氢元素，由价电子层中的未成对电子有3个确定b为氮元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍确定c为氧元素，由d与c同主族确定d为硫元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定e为铜元素。(1)第一电离能一般规律：同周期从左至右递增，同主族从上至下递减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定，第一电离能反常的大；由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。(2)有氢且呈三角锥形的分子是NH3，N原子杂化方式为sp3；O、N、C的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6、C6H6等。(4)Cu与O能形成两种化合物，根据均摊法可由原子数比确定化合物的化学式为Cu2O，含Cu。(5)5种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构的为SO2由图(b)中的阳离4，子结构可知含有Cu2、4个NH3、2个H2O，阳离子符号为[Cu(NH3)4(H2O)2]2，含有共价键、配位键；加热化合物时根据配位键强弱确定首先失去的成分。
25． [2014·安徽卷] Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。
(1)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________________________。
(2)用“>”或“<”填空：
第一电离能 Si____S 离子半径 O2____Na －＋＋
＋
－
＋
＋
＋
－
熔点 NaCl____Si 酸性 H2SO4____HClO4 (3)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗
1 mol CuCl(s)，放热
44.4 kJ，该反应的热化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (4)ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子
方
程
式
，
并
标
出
电
子
转
移
的
方
向
和
数
目
：
________________________________________________________________________。
25．(1)三 Ⅰ A 2 1s22s22p63s23p2 (2)
< > < < (3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol1(合理答案均可)
(4)2ClO2＋C2el2===2ClO2＋2Cl(合理答案均可)
[解析] (1)Na核外电子分三层排布且最外层电子数为1，位于周期表的第三周期ⅠA族；S的价层电子排布为3s23p4，利用洪特规则和泡利不相容原理可知S的基态原子核外有2个未成对电子；依据能量最低原理以及洪特规则和泡利不相容原理，14号元素Si的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)非金属性Si＜S，因此第一电离能Si＜S；核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径O2＞Na；离子晶体NaCl的熔点小于原子晶体单质硅的熔点；元素非金属性越强其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性H2SO4＜HClO4。(3)利用氧化还原反应规律和原子守恒等可知，CuCl与O2反应得到氧化产物CuCl2，黑色产物必为还原产物CuO(同时也属于氧化产物)，由此可得反应的热化学方程式：4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ/mol。(4)Cl2将ClO2氧化为ClO2，自身被还原为Cl，由此可得反应的离子方程式，并可标出电子转移的方向和数目。
N5 物质结构与性质综合
[2014·浙江卷] “物质结构与性质”模块 请回答下列问题：
(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是________________。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成，该半导体材料的化学式是________，其晶体结构类型可能为________。
－
－
－
＋
－
－
－
－
(2)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构式为
以下关于维生素B1的说法正确的是________。 A．只含σ键和π键 B．既有共价键又有离子键 C．该物质的熔点可能高于NaCl D．该物质易溶于盐酸
(3)维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有________。 A．离子键、共价键 B．离子键、氢键、共价键 C．氢键、范德华力
D．离子键、氢键、范德华力
[答案] (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1 GaAs 原子晶体 (2)B、D (3)D
[解析] (1)Ga是第ⅢA族的金属元素、As是第ⅤA族的非金属元素，二者组成的化合物化学式为GaAs，对应晶体属于原子晶体。(2)由结构简式知，B1中含有氯离子及另一种有机离子，存在离子键，A项错误、B项正确；B1是分子型物质，熔点不可能高于NaCl，C项错误；该物质中还含有—NH2，能与盐酸反应，D项正确。(3)晶体溶于水的过程会电离出Cl等，故需要克服离子键，B1分子间存在氢键，存在范德华力，故D正确。
8． [2014·四川卷] X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2的3d轨道中有9个电子。
请回答下列问题：
(1)Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。
(2)XY2的立体构型是________；R2的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。 (3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。
－
＋
＋
－
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是____________________________________。
8．(1)①1s22s22p4 ②Cl (2)①V形 ②O (3)2∶1
(4)2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋4OH＋6H2O
[解析] 依据题目信息：XY2为红棕色气体，且X可以形成XH3，则X为氮元素，Y为氧元素；Z基态原子的M层电子数等于K层电子数，则Z为镁元素；R2的3d轨道中有9个电子，则R为铜元素。(1)依题意可知：X为N，Y为O，Z为Mg，R为Cu。Y基态原子的电子排布式为1s22s22p4；第三周期的第一电离能的大小为Cl>P>S>Si>Mg>Al>Na，则第一电离能最大的是Cl。(2)NO2的立体构型为V形；Cu2的水合离子中，配位体是H2O，O1
原子上有孤电子对，则提供孤电子对的原子是O。(3)该晶胞中阳离子的个数为1＋8×＝2，
81
阴离子的个数为4×＋2＝4，则应阴离子与阳离子的个数比为2∶1。(4)将R单质的粉末加
2入氨气的浓溶液，通入氧气，充分反应后溶液呈深蓝色，说明在反应中铜被氧化为铜离子，其与氨气结合形成配位键，则该反应的离子方程式为
2Cu＋8NH3·H2O＋2O2===2[Cu(NH3)4]2＋4OH＋6H2O。
37． [2014·新课标全国卷Ⅰ] [化学——选修3：物质结构与性质](15分) 早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：
(1)准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3
＋
＋
＋
－
－
＋
＋
＋
－
的电子排布式为
______________________________，可用硫氰化钾检验Fe3，形成的配合物的颜色为________。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为______________，1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为____________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是
__________________________________。Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0.405 nm，晶胞中铝原子的配位数为________
。
列
式
表
示
Al
单
质
的
密
－
度
________________________________________________________________________g·cm3
(不必计算出结果)。
37．(1)X-射线衍射 (2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色 (3)sp3、sp2
6NA
CH3COOH
存在分子间氢键
16
(4)12
4×27
－
6.022×1023×（0.405×107）3
[解析] (1)利用X-射线衍射法能区分晶体、准晶体和非晶体。(2)基态Fe原子3d能级排有6个电子，即存在4个未成对电子，Fe3是在基态Fe原子上失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子，其电子排布式为的1s22s22p63s23p63d5，Fe3与SCN形成的配合物呈红色。(3)CH3CHO中碳原子分别采取sp3和sp2杂化，单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，即1 mol CH3CHO中含6 mol σ键。CH3COOH分子间存在氢键，而CH3CHO分11子间无氢键，即沸点CH3COOH＞CH3CHO。该晶胞中含氧原子数为×8＋×6＋4＝8，则该
82晶胞中含铜原子数目是氧原子的2倍，即16个。(4)面心立方堆积晶体中，原子的配位数为114－
12；该晶胞中含有Al原子数目为×8＋×6＝4，根据(0.405×107)3ρ＝27×，解得ρ＝
82NA4×27
。 －
6.022×1023×（0.405×107）3
37． [2014·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修3；物质结构与性质](15分)
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题；
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为______；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；
＋
－
＋
酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a)，则e离子的电荷为________。 (5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中，阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热
时
首
先
失
去
的
组
分
是
________
，
判
断
理
由
是
______________________________________________。
37．(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)＋1
(5)SO24 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2的配位键比NH3与Cu2的弱
[解析] 由原子序数最小且核外电子总数与其电子层数相同，确定a为氢元素，由价电子层中的未成对电子有3个确定b为氮元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍确定c为氧元素，由d与c同主族确定d为硫元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子确定e为铜元素。(1)第一电离能一般规律：同周期从左至右递增，同主族从上至下递减，但当原子轨道呈全满、半满、全空状态时稳定，第一电离能反常的大；由铜的价电子排布可画出价电子轨道示意图。(2)有氢且呈三角锥形的分子是NH3，N原子杂化方式为sp3；O、N、C的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6、C6H6等。(4)Cu与O能形成两种化合物，根据均摊法可由原子数比确定化合物的化学式为Cu2O，含Cu。(5)5种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构的为SO2由图(b)中的阳离4，子结构可知含有Cu2、4个NH3、2个H2O，阳离子符号为[Cu(NH3)4(H2O)2]2，含有共价键、配位键；加热化合物时根据配位键强弱确定首先失去的成分。
＋
＋
－
＋
＋
＋
－
21．[2014·江苏卷] (12分)【选做题】 A.[物质结构与性质]
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____________________。
(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)Cu2O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________。
21．(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10 (2)HF (3)sp2 6 mol或6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOH――→CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O (5)12
[解析] (1)Cu为29号，Cu核外还有28个电子，按照核外电子排布规律，应为[Ar]3d10
或1s22s22p63s23p63d10。(2)OH含有10个电子，根据等电子体的含义，可知10电子的双原子分子为HF。(3)—CHO中含碳氧双键，为平面结构，故中心原子碳原子采取sp2杂化。 1 mol CH3CHO中含有5 mol单键、1 mol双键，故含σ键为5 mol＋1 mol＝6 mol。(4)Cu(OH)2被CH3CHO还原为Cu2O，CH3CHO被氧化为CH3COOH，再与NaOH反应生成CH3COONa，故反应为2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOH――→CH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。(5)铜晶胞为面心立方晶胞，故每个铜原子周围距离最近的铜原子为4×3＝12。
31． [2014·福建卷] [化学——物质结构与性质](13分)
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。它们的晶体结构如下图所示。
△
－＋
△
(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________(填序号)。 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。根椐这一矿物形成事实，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。
31．(1)1s22s22p1 (2)b、c (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
[解析] (1)硼原子的核外电子数是5，则基态硼原子的电子排布式为 1s22s22p1。(3)根据题目和图示的信息可知：六方相氮化硼与石墨相似，都为混合型晶体，立方相氮化硼与金刚石相似，都为原子晶体，且硼原子和氮原子都形成σ键。则a、d选项错误。(3)基态硼原子外围电子排布式为2s22p1，层内一个硼原子与相邻的三个氮原子形成3个σ键，无孤对电子，其构成的空间构型为平面三角形。六方相氮化硼与石墨相似，但不能导电说明没有自由移动的电子。(4)中心原子的杂化轨道数n＝成键数＋孤对电子对数，根据图示可知，立方相氮化硼中硼原子与周围4个氮原子形成4个σ键，且硼原子不存在孤对电子，则n＝4，硼原子的杂化轨道类型为sp3杂化。根据该天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现，可推断该条件为高温高压；或者根据石墨转化成金刚石所需要的条件是高温高压，则六方相
氮化硼合成立方相氮化硼的条件也是高温高压。(5)NH4BF4中存在NH4和BF4，1个NH4中存在一个配位键，1个BF4中存在1个配位键，则1 mol NH4BF4中存在2 mol配位键。
19． [选修3——物质结构与性质] (20分)
Ⅰ. [2013·海南卷] (6分)下列化合物中，含有非极性共价键的离子化合物是( ) A．CaC2 B．N2H4 C．Na2S2 D．NH4NO3 Ⅱ. [2013·海南卷] (14分)
图(a)所示的转化关系中(具体反应条件略)，a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物，i的溶液为常见的酸。a的一种同素异形体的晶胞如图(b)所示。
－
＋－＋
(a)
(b)
回答下列问题：
(1)图(b)对应的物质名称是________，其晶胞中的原子数为________，晶体的类型为________。
(2)d中元素的原子核外电子排布式为____________。
(3)图(a)中由二种元素组成的物质中，沸点最高的是________，原因是____________________，该物质的分子构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。
(4)图(a)中的双原子分子中，极性最大的分子是________。
(5)k的分子式为________，中心原子的杂化轨道类型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
19．Ⅰ.AC
Ⅱ.(1)金刚石 8 原子晶体 (2)1s22s22p63s23p5 (3)H2O 分子间形成氢键 V形(或角形) sp3 (4)HCl (5)COCl2 sp2 极性
[解析] Ⅰ.A项，CaC2是离子化合物，C22含有非极性共价键，正确；B项，N2H4是共价化合物，错误；Na2S2是离子化合物，S22含有非极性共价键，正确；NH4NO3是离子化合物，但不含非极性共价键，错误。
Ⅱ.(1)每个原子周围有4个键，判断为金刚石。(2)a为C，则b为H2、c为O2，因i是常见的酸，只由b、d形成，可判断i为盐酸，则d为Cl2。(3)除a、b、c、d外，f为CO，g为CO2，i为HCl，而k与水反应生成CO2与盐酸，该反应没在教材中出现过，且k由f、d反应得到，应含C、O、Cl三种元素，只能判断为COCl2(在历届高考中有出现过)。所有两元素形成的物质中，只有水是液态，其他都是气体。(4)所有双原子分子中，只有H、Cl电负性差值最大，因而HCl极性最大。(5)COCl2中羰基的平面结构显示其为sp2杂化。
19．[2014·海南卷] [选修3——物质结构与性质] Ⅰ.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是( )
A．SiX4难水解 B．SiX4是共价化合物 C．NaX易水解
D．NaX的熔点一般高于SiX4
Ⅱ.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
－
－
C60 石墨 金刚石晶胞 回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 (3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。
其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。
(5)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝____________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率____________________(不要求计算结果)。
19．Ⅰ.BD Ⅱ.(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合
(4)σ σ π (或大π或p－pπ) 48×πr3
333π
(5)8 ＝
8a316
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