1.(2024·北京卷)錫()是現代“五金”之一,廣泛應用于合金、半導體工業(yè)等。
(1)位于元素周期表的第5周期第IVA族。將的基態(tài)原子最外層軌道表示式補充完整:
(2)和是錫的常見氯化物,可被氧化得到。
①分子的模型名稱是_________。
②的鍵是由錫的_________軌道與氯的軌道重疊形成。鍵。
(3)白錫和灰錫是單質的常見同素異形體。二者晶胞如圖:白錫具有體心四方結構;灰錫具有立方金剛石結構。
①灰錫中每個原子周圍與它最近且距離相等的原子有_________個。
②若白錫和灰錫的晶胞體積分別為和,則白錫和灰錫晶體的密度之比是_________。
(4)單質的制備:將與焦炭充分混合后,于惰性氣氛中加熱至,由于固體之間反應慢,未明顯發(fā)生反應。若通入空氣在下,能迅速被還原為單質,通入空氣的作用是_________________________________________________________________________________。
【答案】
(1)
(2)①平面三角形 ②雜化
(3)①4 ②
(4)與焦炭在高溫下反應生成,將還原為單質
【解析】
(1)加位于元素周期表的第5周期ⅣA族,其基態(tài)原子的價電子排布式為,所以其軌道表示式為。
(2)①中的價層電子對數為,模型是平面三角形,②中的價層電子對數為,有4個鍵,所以采用雜化方式,則的鍵是由錫的雜化軌道與氯的軌道重疊形成鍵。
(3)①灰錫具有立方金剛石結構,所以每個原子周圍與它最近且距離相等的原子有4個,②白錫晶胞中均雄可得原子數目為2,而灰錫晶胞中均攤可得原子數目為8,所以其密度之比為。
2. (2024·浙江卷6月)氧是構建化合物的重要元素。請回答:
(1)某化合物的晶胞如圖1,的配位數(緊鄰的陽離子數)為_______;寫出該化合物的化學式_______,寫出該化合物與足量溶液反應的化學方程式_______。
(2)下列有關單核微粒的描述正確的是_______。
A. 的基態(tài)原子電子排布方式只有一種
B. 的第二電離能的第一電離能
C. 的基態(tài)原子簡化電子排布式為
D. 原子變成,優(yōu)先失去軌道上電子
(3)化合物和的結構如圖2。
①和中羥基與水均可形成氫鍵(),按照氫鍵由強到弱對三種酸排序_______,請說明理由_______。
②已知、鈉鹽的堿性,請從結構角度說明理由_______。
【答案】(1) ①. 12 ②. K3ClO ③. K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3?H2O (2)AB
(3) ①. HC>HB>HA ②. O、S、Se的電負性逐漸減小,鍵的極性:C=O>C=S>C=Se,使得HA、HB、HC中羥基的極性逐漸增大,其中羥基與H2O形成的氫鍵逐漸增強 ③. S的原子半徑大于O的原子半徑,S—H鍵的鍵能小于O—H鍵,同時HC可形成分子間氫鍵,使得HD比HC更易電離出H+,酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-
【解析】
【小問1詳解】
由晶胞結構知,Cl位于8個頂點,O位于體心,K位于面心,1個晶胞中含Cl:8×=1個、含O:1個、含K:6×=3個,該化合物化學式為K3ClO;由圖可知,Cl-的配位數為=12;該化合物可看成KCl?K2O,故該化合物與足量NH4Cl溶液反應生成KCl和NH3?H2O,反應的化學方程式為K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3?H2O。
【小問2詳解】
A.根據原子核外電子排布規(guī)律,基態(tài)Ar原子的電子排布方式只有1s22s22p63s23p6一種,A項正確;
B.Na的第二電離能指氣態(tài)基態(tài)Na+失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需的最低能量,Na+和Ne具有相同的電子層結構,Na+的核電荷數大于Ne,Na+的原子核對外層電子的引力大于Ne的,故Na的第二電離能>Ne的第一電離能,B項正確;
C.Ge的原子序數為32,基態(tài)Ge原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p2,C項錯誤;
D.基態(tài)Fe原子的價電子排布式為3d64s2,Fe原子變成Fe+,優(yōu)先失去4s軌道上的電子,D項錯誤;
答案選AB。
【小問3詳解】
①O、S、Se的電負性逐漸減小,鍵的極性:C=O>C=S>C=Se,使得HA、HB、HC中羥基的極性逐漸增大,從而其中羥基與水形成的氫鍵由強到弱的順序為HC>HB>HA;
②HC、HD鈉鹽的堿性NaC>NaD,說明酸性HC<HD,原因是:S的原子半徑大于O的原子半徑,S—H鍵的鍵能小于O—H鍵,同時HC可形成分子間氫鍵,使得HD比HC更易電離出H+,酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-,鈉鹽的堿性NaC>NaD。
3. (2024·山東卷)錳氧化物具有較大應用價值,回答下列問題:
(1)在元素周期表中位于第_______周期_______族;同周期中,基態(tài)原子未成對電子數比多的元素是_______(填元素符號)。
(2)如某種氧化物的四方晶胞及其在xy平面的投影如圖所示,該氧化物化學式為_______。
當晶體有O原子脫出時,出現O空位,化合價_______(填“升高”“降低”或“不變”),O空位的產生使晶體具有半導體性質。下列氧化物晶體難以通過該方式獲有半導體性質的是_______(填標號)。
A. B. C. D.
(3)(見圖)是晶型轉變的誘導劑。的空間構型為_______;中咪唑環(huán)存在大鍵,則N原子采取的軌道雜化方式為_______。
(4)可作轉化為的催化劑(見下圖)。的熔點遠大于,除相對分子質量存在差異外,另一重要原因是_______。
【答案】(1) ①. 四 ②. ⅦB ③. Cr
(2) ①. MnO2 ②. 降低 ③. A
(3) ①. 正四面體形 ②. sp2
(4)FDCA形成的分子間氫鍵更多
【解析】
【小問1詳解】
Mn的原子序數為25,位于元素周期表第四周期ⅦB族;基態(tài)Mn的電子排布式為:,未成對電子數有5個,同周期中,基態(tài)原子未成對電子數比Mn多的元素是Cr,基態(tài)Cr的電子排布式為,有6個未成對電子;
【小問2詳解】
由均攤法得,晶胞中Mn的數目為,O的數目為,即該氧化物的化學式為MnO2;晶體有O原子脫出時,出現O空位,即x減小,的化合價為+2x,即Mn的化合價降低;CaO中Ca的化合價為+2價、V2O5中V的化合價為+5價、Fe2O3中Fe的化合價為+3、CuO中Cu的化合價為+2,其中CaO中Ca的化合價下降只能為0,其余可下降得到比0大的價態(tài),說明CaO不能通過這種方式獲得半導體性質;
【小問3詳解】
中B形成4個σ鍵(其中有1個配位鍵),為sp3雜化,空間構型為正四面體形;咪唑環(huán)存在大鍵,N原子形成3個σ鍵,雜化方式為sp2;
【小問4詳解】
由HMF和FDCA的結構可知,HMF和FDCA均能形成分子間氫鍵,但FDCA形成的分子間氫鍵更多,使得FDCA的熔點遠大于HMF。
4. (2024·浙江卷1月)氮和氧是構建化合物的常見元素。
已知:
請回答:
(1)某化合物的晶胞如圖,其化學式是_______,晶體類型是_______。
(2)下列說法正確的是_______。
A. 電負性:B>N>OB. 離子半徑:P3-”或“”或“①>②
B.電子排布屬于基態(tài)原子(或離子)的是:①②
C.電離一個電子所需最低能量:①>②>③
D.得電子能力:①>②
(3)Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖。該晶體類型是 ,該化合物的化學式為 。
【答案】(1) 四面體 周圍的基團體積較大,受熱時斥力較強中鍵能相對較小];產物中氣態(tài)分子數顯著增多(熵增)
(2)AB
(3) 共價晶體
【詳解】(1)分子可視為SiH4分子中的4個氫原子被—NH2(氨基)取代形成的,所以分子中Si原子軌道的雜化類型是sp3,分子的空間結構(以為中心)名稱為四面體;
氨基(-NH2)氮原子形成3個σ鍵,含有1對孤對電子,N原子雜化軌道數目為4,N原子軌道的雜化類型是sp3;
周圍的基團體積較大,受熱時斥力較強中鍵能相對較小];產物中氣態(tài)分子數顯著增多(熵增),故受熱不穩(wěn)定,容易分解生成和;
(2)電子排布式分別為:①、②、③,可推知分別為基態(tài)Si原子、Si+離子、激發(fā)態(tài)Si原子;
A.激發(fā)態(tài)Si原子有四層電子,Si+離子失去了一個電子,根據微粒電子層數及各層電子數多少可推知,微粒半徑:③>①>②,選項A正確;
B.根據上述分析可知,電子排布屬于基態(tài)原子(或離子)的是:①②,選項B正確;
C.激發(fā)態(tài)Si原子不穩(wěn)定,容易失去電子;基態(tài)Si原子失去一個電子是硅的第一電離能,Si+離子失去一個電子是硅的第二電離能,由于I2>I1,可以得出電離一個電子所需最低能量:②>①>③,選項C錯誤;
D.由C可知②比①更難失電子,則②比①更容易得電子,即得電子能力:②>①,選項D錯誤;
答案選AB;
(3)Si與P形成的某化合物晶體的晶胞如圖可知,原子間通過共價鍵形成的空間網狀結構,形成共價晶體;根據均攤法可知,一個晶胞中含有個Si,8個P,故該化合物的化學式為。
12.(2022·全國甲卷)2008年北京奧運會的“水立方”,在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”,實現了奧運場館的再利用,其美麗的透光氣囊材料由乙烯(CH2=CH2)與四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列問題:
(1)基態(tài)F原子的價電子排布圖(軌道表示式)為_______。
(2)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級電離能Ⅰ變化趨勢(縱坐標的標度不同)。第一電離能的變化圖是_______(填標號),判斷的根據是_______;第三電離能的變化圖是_______(填標號)。
(3)固態(tài)氟化氫中存在(HF)n形式,畫出(HF)3的鏈狀結構_______。
(4) CF2=CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為_______和_______;聚四氟乙烯的化學穩(wěn)定性高于聚乙烯,從化學鍵的角度解釋原因_______。
(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結構如圖所示,X代表的離子是_______;若該立方晶胞參數為a pm,正負離子的核間距最小為_______pm。

【答案】(1)
(2) 圖a 同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的,但由于N元素的2p能級為半充滿狀態(tài),因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高 圖b
(3)
(4) sp2 sp3 C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能,鍵能越大,化學性質越穩(wěn)定
(5) Ca2+ a pm
【解析】根據基態(tài)原子的電子表示式書寫價電子排布式;根據電離能的排布規(guī)律分析電離能趨勢和原因;根據氫鍵的表示方法書寫(HF)3的結構;根據鍵能影響物質穩(wěn)定性的規(guī)律分析兩種物質的穩(wěn)定性差異;根據均攤法計算晶胞中各粒子的個數,判斷粒子種類。
(1)F為第9號元素其電子排布為1s22s22p5,則其價電子排布圖為,故答案為。
(2)C、N、O、F四種元素在同一周期,同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的,但由于N元素的2p能級為半充滿狀態(tài),因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高,因此C、N、O、F四種元素的第一電離能從小到大的順序為C一氯乙烯>一氯乙炔,同時Cl參與形成的大π鍵越多,形成的C-Cl鍵的鍵長越短,一氯乙烯中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成3中心4電子的大π鍵( ),一氯乙炔中Cl的3px軌道與C的2px軌道形成2套3中心4電子的大π鍵( ),因此三種物質中C-Cl鍵鍵長順序為:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。
(3)CsICl2發(fā)生非氧化還原反應,各元素化合價不變,生成無色晶體和紅棕色液體,則無色晶體為CsCl,紅棕色液體為ICl,而CsCl為離子晶體,熔化時,克服的是離子鍵,ICl為分子晶體,熔化時,克服的是分子間作用力,因此CsCl的熔點比ICl高。
(4)由題意可知,在電場作用下,Ag+不需要克服太大阻力即可發(fā)生遷移,因此α-AgI晶體是優(yōu)良的離子導體,在電池中可作為電解質;每個晶胞中含碘離子的個數為8+1=2個,依據化學式AgI可知,銀離子個數也為2個,晶胞的物質的量n=ml=ml,晶胞體積V=a3pm3=(50410-12)3m3,則α-AgI晶體的摩爾體積Vm===m3/ml。
14.(2022·湖南卷)鐵和硒()都是人體所必需的微量元素,且在醫(yī)藥、催化、材料等領域有廣泛應用,回答下列問題:
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥,其結構式如下:
①基態(tài)原子的核外電子排布式為_______;
②該新藥分子中有_______種不同化學環(huán)境的C原子;
③比較鍵角大?。簹鈶B(tài)分子_______離子(填“>”“”“

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