专题五自选模块第14讲物质结构与性质1(2014四川理综，8)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离子的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)XY 离子的立体构型是_；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右图所示，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_。解析由XY2是红棕色气体，且X与氢元素可形成XH3，可知X为N，Y为O；由Z基态原子的M层与K层电子数相等，可知Z为Mg；根据R2离子的3d轨道中有9个电子，即R的价电子排布式为3d104s1，故R为Cu，(1)O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4；Mg在第三周期，该周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。(2)NO离子的中心原子N的价层电子对数为3对，故氮原子发生的是sp2杂化，有一对弧电子对，故其立体构型为V形；Cu2的水合离子中，Cu2有空轨道，H2O分子O原子有2对孤原子对，故提供孤电子对的是H2O分子中的O原子。(3)如图，晶胞中阴离子数为：244，阳离子数为812，其阴离子与阳离子的个数比4221。(4)Cu与浓氨水和O2反应，生成深蓝色Cu(NH3)42的离子方程式为2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O。答案(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)21(4)2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O2我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。(1)Zn2在基态时核外电子排布式为_。(2)SO的空间构型是_(用文字描述)。(3)PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx，O3、CH2=CHCHO、HCOOH、 (PAN)等二次污染物。下列说法正确的是_；aN2O结构式可表示为N=N=ObO3分子呈直线形cCH2=CHCHO分子中碳原子均采用sp2杂化d相同压强下，HCOOH沸点比CH3OCH3高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子1 mol PAN中含键数目为_；NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物Fe(NO)(H2O)5SO4，该配合物中心离子的配位数为_(填数字)。(4)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是射线吸收法，射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则_(填数字)。解析(1)Zn为30号元素，Zn失去4s上面的2个电子形成Zn2。(2)SO中，S原子无孤电子对，S与O形成四个化学键，故S为sp3杂化，SO的空间构型是正四面体型。(3)N2O与CO2互为等电子体，N与O之间为双键，a正确；O3与SO2互为等电子体，为V形分子，b错误；CH2=CHCHO中每个碳原子均相当于形成三个共价键，故均为sp2杂化，c正确；HCOOH分子间可以形成氢键，故沸点高，二者都是极性分子，d错误。PAN中所有单键均为键，双键中有一个为键，NO2的结构为，故1个分子中含有10个键。配体位于方括号中，由1个NO和5个H2O构成，则配位数为6。(4)以顶点计算，与之相邻最近的Kr位于三个面心上，而顶点的原子为8个立方体共有，每个面心上的Kr为两个立方体共有，故紧邻且最近的Kr为312(个)，晶胞中Kr有864(个)，两者比值为1243。答案(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(2)正四面体型(3)ac10NA(或106.021023个或6.021024个)6(4)33钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、卫星、舰艇、医疗以及石油化工等领域。下面是用金红石(主要成分为TiO2)制备金属钛和钛酸钡的流程：(1)Ti的基态原子电子排布式为_。(2)TiCl4熔点为24 ，沸点为136.4 ，室温下为无色液体，可溶于甲苯和氯代烃。固态TiCl4属于_晶体。(3)BaCO3为离子化合物。CO中C原子的杂化类型为_，写出一种与CO互为等电子体的阴离子：_(填化学式)。(4)钛酸钡的晶胞如右图所示，其化学式为_。(5)用锌还原TiCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得绿色的配合物TiCl(H2O)5Cl2H2O。1 mol该配合物中含有键的数目为_。解析(1)Ti的原子序数是22。(2)根据相似相溶原理，TiCl4属于分子晶体。(3)CO中C原子价层电子对数是3，C原子为sp2杂化与CO互为等电子体的阴离子有SiO、NO、PO等。(4)该晶胞中Ba原子数目是1，Ti原子数目是81，O原子数目是123，故化学式是BaTiO3。(5)该配合物的配位离子中有6个配位键、10个OH 键，结晶水中又有2个OH 键，故共含18个键，即1 mol该配合物中含有键的数目为186.021023个。答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2或Ar2d24s2(2)分子(3)sp2杂化NO(其他合理答案也给分)(4)BaTiO3(5)18 NA或186.021023个4卟吩易与金属离子配位形成金属配合物，卟吩可由甲醛(HCHO)与吡咯结构式如图(a)所示合成。(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化类型为_，HCHO空间构型为_(用文字描述)。(2)1 mol吡咯中键数目为_。(3)卟吩分子内存在氢键，在图(b)中用()画出氢键结构。(4)卟吩铜是一种配合物。Cu2基态时核外电子排布式为_。在图(c)中画出卟吩铜中Cu2与N原子间的化学键。解析(1)CH2O的结构式为，价层电子对数为3，碳原子为sp2杂化，为平面三角形。(2)吡咯分子中含有1个NH 键、4个CH 键、3个CC 键、2个 CN 键，故1 mol吡咯含有10 mol 键。(4)29Cu2的电子排布式为Ar3d9。Cu2与N之间存在一般共价键和配位键。答案(1)sp2杂化平面三角形(2)10 NA(或106.021023个或6.021024个)(3)如图(4)1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9如图5A、B、C、D为原子序数依次增大的前四周期元素，元素A原子最外层电子数比内层多3个，元素B基态原子核外有2个未成对电子，元素C的最高价和最低价代数和等于0，元素D位于周期表B族。(1)判断离子AB的空间构型为_。(2)元素A、C形成的化合物熔点很高，但比B、C形成的化合物熔点低，其原因是_。(3)在A的氢化物(A2H4)分子中，A原子轨道的杂化类型是_。(4)元素B与D形成的一种化合物广泛应用于录音磁带上，其晶胞如右图所示。该化合物的化学式为_。(5)向D的氯化物DCl3溶液中滴加氨水可形成配合物D(NH3)3(H2O)Cl2Cl。离子D3的外围电子排布式为_。1 mol该配合物中含配位键的数目为_。解析元素A原子最外层电子数比内层多3个，则可得A为氮元素；元素B基态原子核外有2个未成对电子，且为前四周期元素，根据核外电子排布式可得B应为ns2np2或ns2np4，即为碳、硅或氧、硫元素中的一种，而元素C的最高价和最低价代数和等于0，可得C可能是碳和硅中的一种，又根据原子序数的关系可得C只能是硅，从而可得B只能是氧元素；而元素D位于周期表B族，也处于第4周期，所以D应为铬元素。(1)AB即为NO，应呈V形。(2)A、C和B、C分别形成的化合物都属于原子晶体，其熔点决定于共价键的强弱，由于硅氧键的键能大于氮硅键的键能，所以二氧化硅的熔点高。(3)在N2H4分子中氮原子都是以单键相连，所以是sp3杂化。(4)B与D形成的是铬的氧化物，而从晶胞图中可以看出晶胞中含有的铬原子为8112，含有的氧原子为4214，所以可得其化合物的化学式为CrO2。(5)铬是第24号元素，失去三个电子形成了Cr3，其电子排布式为Ar3d3，外围电子排布式即为3d3；中心原子与配体间都是通过配位键相连，在所给的化合物中有三个氨分子、一个水分子和两个氯离子作配体，即形成了6个配位键，即1 mol该配合物中含配位键的数目为6NA。答案(1)V形(2)两种化合物均为原子晶体，SiO键键能大于SiN键键能(3)sp3杂化(4)CrO2(5)3d36NA6氮元素可形成氢化物、卤化物、氮化物、叠氮化物和配合物等多种化合物。(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料，其原理是N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)。若反应中有4 mol NH键断裂，则形成的键有_mol。(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3，NF3分子的空间构型为_。(3)铁和氨气在640 可发生置换反应，产物之一的晶胞结构见图甲。写出该反应的化学方程式：_。(4)叠氮化钠(NaN3)分解反应为2NaN3=2Na(l)3N2(g)，下列有关说法正确的是_(填字母)。a常温下，N2很稳定，是因为N的电负性大b钠晶胞结构见图乙，每个晶胞含有2个钠原子c第一电离能(I1)：NOPSdNaN3与KN3结构类似，晶格能：NaN3KN3，选项d错误。(5)配合物Y含CH、N=C、NO、HO极性键，含CC非极性键，含NNi配位键，含OH分子内氢键，甲基中碳原子为sp3杂化，N=