全国化学竞赛初赛强化训练——原子结构、晶体和氢键
1．1984年，联邦德国达姆施塔特重离子研究机构阿姆布鲁斯特和明岑贝格等人在重离子加速器上用58Fe 离子轰击208Pb 靶时发现了265X 。
（1）X 的元素符号是 ，X 最高价氧化物的化学式是 。
（2）用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X 的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。
（3）最近有人用高能26Mg 核轰击248Cm 核，发生核合成反应，得到X 的另一种同位
素；然后释放出α粒子，得到质量数为265的另一种核素。分别写出核反应方程式。 答案：（1）Hs （1分） HsO 4（1分） （2）5826Fe ＋20882Pb →265108Hs ＋1
0n （1分） （3）2612Mg ＋24896Cm →269108Hs ＋510n 269108Hs →265106Sg ＋42He （各1分）
2．在我们地球的物质世界里的周期系是根据4个量子数建立的，即n ＝1，2，3，……；l ＝0，1，…，（n －1）；m l ＝0，±1，±2…，±l ；m s ＝±1/2。如果在另一个星球，那里的
周期系也是由4个量子数建立的，但它们的关系为n ＝1，2，3，……；l ＝0，±1，±2，…，
±(n －1)；m l ＝0，1，2，…，l －1；m s ＝±1/2。如果在地球上的基本原理在这个星球上也是适用的（但不发生能级交错现象），回答下列问题：
（1）这个星球中第一、二、三、四、五、六层各有几个亚层？
（2）这个星球中s 、p 、d 、f 、g 、h 亚层各有几个轨道？
（3）这个星球中第一、二、三、四、五、…、n 层各有几种元素？
（4）写出9、33号元素的价电子构型；
（5）写出前112号元素电负性最大和最小的元素的原子序数；
（6）写出第二周期中可能的杂化轨道。
（7）在这个星球中的有机化学是最可能以哪一种元素为基础的？写出原子序数。 （8）在这个星球中，有哪些规则和地球上所用的8电子和18电子规则相当？
（9）如果这个星球中每个轨道只容纳1个电子（m s ＝1/2），其它量子数和基本原理不变，写出前100号元素的稀有气体的原子序数。
答案：（1）1、3、5、7、9、11（1分） （2）1、2、3、4、5、6（1分）
（3）2、12、30、56、90（1分）、…、2n(2n －1)（1分）
（4）1s 22s 22p 22d 3 1s 22s 22p 42d 63s 23p 43d 63f 7（各1分）
（5）13 101（各1分）
（6）sp 、sp 2、sp 2d 、sp 2d 、sp 2d 2、sp 2d 3、pd 、pd 2、pd 3、p 2d 、p 2d 2、p 2d 3（2分） （7）8（1分） （8）12、30（1分）
（9）2、11、31、66（1分）
3．已知等电子体间具有相似的空间构型和成键形式，SO 3、BF 3、NO 3－、CO 32－互为
等电子体。
（1）指出上述等电子体的空间构型和成键情况；
（2）为什么上述等电子体不包括SiO 32－、O 4？
（3）列举与N 2为等电子体的分子或离子4种
答案：
（1）平面正三角形（1分） 除3个σ键外还有1个π64大π键（1分）
（2）SiO 32－和O 4都不是AB n 型。SiO 32－是化学式（1分），它是SiO 44－以2个氧分别和另外2个SiO 2相联成长链或环状物质的化学式，不像CO 32－等那样是一个单独存在的离子单元（1分）；O 4的构型为（1分）。
（3）CO 、NO ＋、CN －、C 22－（2分）
4．NF3是一种三角锥体分子A，键角102°，沸点－129℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到。（1）写出制备NF3的化学反应方程式；
（2）为什么NF3的键角比NH3的键角（107.3°）小得多？
（3）为什么NF3的沸点比NH3的沸点（－33℃）低得多？
（4）用σ＋和σ－表示出NH3和NF3分子中键的极性，预测这两个分子极性大小，并解释原因。
（5）预测NF3酸碱性情况？
（6）在NF3中N－F键能为280kJ/mol，比在BF3中B－F键能（646kJ/mol）的1/2还小，请解释原因。
（7）NF3不易发生水解，而NCl3却能发生水解。分析NF3不发生水解的3点理由和NCl3的水解反应方程式。
答案：（1）4NH3＋3F2＝NF3＋3NH4F（1分）
（2）F电负性大于氢，故NF3中N周围电子密度相对小于NH3中情形（1.5分）
（3）NH3中有氢键，NF3只有德华力（1.5分）
（4）（1分）
NF3分子的极性比NH3分子的极性小（1分）
在NF3中，孤对电子产生的偶极方向和N－F健产生的偶极方向相反而抵消，在NH3中N－H键的净偶极矩和孤对电子的偶极矩方向一致（1分，NF3偶极矩0.78×10－30C·m；NH3偶极矩4.74×10－30C·m）
（5）具有弱碱性，且碱性比NH3弱（1分）
（6）①B原子半径比N原子小，且B、F电负性差比N、F电负性差大，因此B－F 单键比N－F单键键能大（1分）；②在BF3中，由于F和B的p轨道重叠，使B－F健具有双键特征（π6
），因此在BF3中的键能更大（1分）。
4
（7）①电负性F N，N为δ＋，不接受H 2O的H＋进攻，不能发生亲电水解（1分）；
②N只有4个价轨道，均被占据，不能发生亲核水解（1分）；③N－F键能大，难断开。（1分）NCl3＋3H2O＝NH3＋3HClO（1分）
5．自发现稀有气体以来，人们对其反应活性的零星研究一直没有停止过，稀有气体化合物一度成为世界围的研究热门。
（1）稀有气体氙能和氟形成多种氟化物，实验测定在353K、
15.6kPa时，某气态氟化物试样的密度为0.899g/cm3，试确定该氟
化物的分子式；
（2）该化合物的电子排布为构型；
（3）该化合物的晶体结构已由中子衍射测定，晶体属四方
晶系产品，a＝431.5pm，c＝699pm，晶胞中有两个分子，其中
Xe：（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2），F：（0，0，z）、（0，0，－z）……，
假设Xe－F键长200pm，计算非键F…F、Xe…F的最短距离。
并画出一个晶胞图。
答案：
（1）XeF2（1分）
（2）三角双锥（1分）
（3）R F-F＝299pm，R Xe-Ag＝340pm（1分）（2分）
6．（1）一种金属化合物中晶体结构为立方面心点阵，Mg原子采用类似金刚石的排列，每4个Cu原子形成四面体，相互之间共用顶点连接起来，排布在Mg原子的空隙中。请问该晶胞中有个原子，该金属化合物最简式为。
（2）以草酸铁和草酸锌为原料，按一定比例溶于水中充分搅拌混匀，加热并蒸去混合溶液的水分；逐渐共沉淀下来，产物几乎为Fe3＋与Zn2＋均匀分布的的固溶体型草酸盐混合物，过滤、灼烧，即成很好的固相反应原料“前驱物”的制备——即一种尖晶石型物质A：O2－作立方最密堆积，Zn2＋占据1/8的四面体空隙，Fe3＋占据1/2的八面体空隙。请写出该反应的化学方程式。
答案：（1）24，MgCu2（各2分）
（2）Fe2[(COO)2]3＋Zn(COO)2＝ZnFe2O4＋4CO↑＋4CO2↑（4分）
7．日本的白川英树等于1977年首先合成出带有金属光泽的聚乙炔薄膜，发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获得了2000年诺贝尔化学奖。
（1）写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。再另举一例常见高分子化合物，它也有顺反两种构型（但不具有导电性）。
（2）若把聚乙炔分子看成一维晶体，指出该晶体的结构基元。
（3）简述该聚乙炔塑料的分子结构特点。
（4）假设有一种聚乙炔由9个乙炔分子聚合而成，聚乙炔分子中碳—碳平均键长为140pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来，形成一个具有很好对称性的大环轮烯分子，请画出该分子的结构。（5）如果5个或7个乙炔分子也头尾连接起来，分别形成大环轮烯分子，请画出它们的结构。
（6）如果3个乙炔分子聚合，可得到什么常见物质。并比较与由5、7、9个乙炔分子聚合而成的大环轮烯分子在结构上有什么共同之处。
（7）预测由3、5、7、9个乙炔分子聚合而成的化合物是否都具有芳香性？作出必要的说明。
答案：
（1）
C C C C
C C
C C
（顺式）
C C
C C
C C
C C（反式）（各1分）
（1分）
（顺式）天然橡胶（反式）杜仲胶
（2）－CH＝CH－CH＝CH－（1分）
（3）聚乙炔的结构单元是CH，每个碳原子轨道都是sp2杂化，形成了三个共平面的，夹角约120°的杂化轨道，这些轨道与相邻的碳氢原子轨道键合构成了平面型的结构框架。其余未成键的P Z轨道与这一分子平面垂直，它们互相重叠，形成长程的π电子共轭体。（2分）
（4）（2分）（5）1分）
（6）苯（1分）都有3个顺式双键（苯看作单双键）（1分）
（7）[6]轮烯（苯）、[14]轮烯、[18]轮烯都具有芳香性；[10]轮烯不具有芳香性。[10]轮烯虽然π电子也满足4n＋2，但环的2个氢原子的相对位置破坏了环的平面性。
8．PdO属四方晶系，在其晶体中，Pd原子和O原子分别以层状排布，其中O原子层与层之间能够完全重合，而Pd原子则每隔一层重复一次，
试画出PdO的晶胞，并指出距Pd最近的原子有几个，呈
何种立体构型？
分析：PdO属四方晶系，其中Pd原子则每隔一层重
复一次，说明晶胞中有两类不同空间环境的Pd原子，考
虑到Pd常采用四配位，Pd2＋采用dsp2杂化呈平面四方形，
故晶胞中含有四个Pd原子。做图如右。
距离Pd原子最近的原子为氧原子，有4个，呈平面四方形。
9．氟硅酸H2SiF6具有很好的防治小麦锈病的药效，但它易按下式分解而失效: H2SiF6(l)＝SiF4(g) + 2HF(g)。后来人们将四氟化硅气体通入尿素的甲醇溶液制得了氟硅酸脲晶体，它易溶于水，和含量相同的氟硅酸具有相同的防锈药效，并有许多优越性能而成为氟硅酸的替代产品。晶体结构测试表明，氟硅酸脲属四方晶系，晶胞参数a＝926.3pm, c＝1789.8pm, 晶体密度1.66g.cm-3; 晶体由[(NH2)2CO]2H+和SiF62-两种离子组成，其中[(NH2)2CO]2H+是由两个尿素分子俘获一个质子形成的脲合质子。
（1）试分析脲合质子[(NH2)2CO]2H+的结构和成键情况；
（2）计算说明一个氟硅酸脲晶胞中包含多少个这样的脲合质子；
（3）与氟硅酸相比，氟硅酸脲能有效地保持药效并减小腐蚀性，请解释原因。
答案：
（1）
H2N
C H2N O2
C
NH2
O
或
H2N
C
H2N
O NH2
C
NH2
O
H+
2个尿素分子俘获1个质子H+，在尿素分子的2个氧原子间形成很强的氢键O…H…O。（2）根据密度计算公式可得：
4
31
.
384
10
8.
1789
)
10
3.
926
(
10
02
.6
66
.110
2
10
23
=
?
?
?
?
?
?
=
=
-
-
M
V
N
Z A
ρ
根据计算结果可知，一个晶胞中包含4个{[(NH2)2CO]2H}2SiF6，即一个晶胞中有8个脲合质子[(NH2)2CO]2H+。
（3）因为在氟硅酸脲晶体每2个尿素分子俘获1个质子H+形成脲合质子[(NH2)2CO]2H+，被俘获的质子与2个尿素分子的O原子间形成很强的氢键O…H…O，这就使得氟硅酸脲缓慢地释放质子，而有效地抑制了下述反应的进行：H2SiF6(l) =SiF4(g) + 2HF(g)，从而能有效地保持药效并减小腐蚀性。
10．经X射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数a=403.lpm。晶胞
顶点位置为Ti 4+所占，体心位置为Ba 2+所占，所有棱心位置为O 2-所占。请据此回答或计算：
（1）用分数坐标表达各离子在晶胞中的位置。
（2）写出此晶体的化学式。
（3）指出晶体的点阵型式和结构基元。
（4）指出Ti4+的氧配位数和Ba 2+的氧配位数。
（5）计算两种正离子的半径值（O 2-半径为 140 pm ）。
（6）Ba 2+和O 2-联合组成哪种型式的堆积？
（7）O 2-的配位情况怎样？
答案：
（1）Ti 4+:0,0,0; Ba 2+:1/2,1/2,1/2; O 2-:1/2,0,0 0,1/2,0 0,0,1/2。
（2）BaTiO 3
（3）晶体的点阵型式为简单立方，一个晶胞即一个结构基元。
（4）Ti 4+的氧配位数为6，Ba 2+的氧配位数12。
（5）在晶胞的棱上，Ti 4+和O 2-互相接触，故
pm r a r O Ti 6.611401.4032
12124=-?=-=-+ Ba 2+和O 2-在高度为1/2a 且平行于立方晶胞的面对角线方向上互相接触，因而 pm r a r O Ba 14522122=-=
-+ （6）联合组成立方最密堆积 。
（7）O 2-的钛配位数为2，O 2-的钡配位数为4。
11．SiC 具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，已成为一种重要的工程材料。其晶体具有六方ZnS 型结构，晶胞参数为a ＝308pm ，c ＝505pm ， 已知C 原子的分数坐标为0，0，0和 ；Si 原子的分数坐标为 和
（1） 按比例画出SiC 六方晶胞。
（2）每个晶胞中含有SiC 个。
（3）晶体中Si 的堆积型式是 。 C 填充的空隙类型是 。
（4）列式计算C —Si 键长。
答案：
（1）SiC 六方晶胞
（2）每个晶胞中含有2个SiC 。
（3）Si 原子作六方最密堆积，C 原子填充在Si 围成的四面体空隙中。
（4）由（1）中晶胞图可以看出，Si-C
键长为：pm pm c 1895058
3851=?=??? ??
- 21,31,3285,0,081,31,32
12．实验表明，乙烯在很低的温度下能凝结成分子晶
体，经X-射线分析鉴定，其晶体结构属于正交晶系，晶胞
参数为：a = 4.87?，b = 6.46 ?，c = 4.15 ?，晶体结构如图
1所示。
（1）该晶体的晶胞类型是。
（2）晶体的理论密度是cm-3。
（3）设C原子形成的双键中心对称地通过原点，离原
点最近的C原子的分数坐标为（0.11, 0.06, 0.00），试计算
C=C共价键长是?。
答案：（1）简单正交晶胞（2）0.71 g·cm-3（3）1.32 ?
13．C60分子本身是不导电的绝缘体，但它的金属化合物具有半导体性、超导性。1991年4月Hebard等首先报道掺钾C60有超导性，超导临界温度19K。研究表明KxC60的晶体结构中，C60具有面心立方结构（与NaCl晶体结构中Na＋或Cl－的排列方式类似），而K＋填充在其四面体和八面体空隙中，晶胞参数1.4253nm（相当于NaCl晶胞的边长）。
（1）C60晶体类型与KxC60晶体类型分别是、。
（2）占据四面体空隙和八面体空隙中的K＋数之比是。
（3）X＝。（4）如果K＋半径为0.112nm，则C60的分子半径约为。
（5）计算KxC60的密度。
答案：（1）分子晶体离子晶体（2）2︰1 （3）3 （4）0.505nm（5）1.92g/cm3 14．碳的第三种单质结构C60的发现是国际化学界的大事之一。经测定C60晶体为面心立方结构，晶胞参数a＝1420pm。每个C60平均孔径为700pm，C60与碱金属能生成盐，如K3C60。人们发现K3C60具有超导性，超导临界温度为18K。K3C60是离子化合物，在晶体中以K＋和C603-存在，它的晶体结构经测定也是面心立方，晶胞参数a＝1424pm。阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1，请回答：
（1）画出C60的晶胞。（2）计算相邻C60球体最近距离，为什么这距离大于C60笼的孔直径。（3）相邻C60球体间的距离是多少？（4）与石墨平面原子间距离（335pm）相比，你认为在C60晶体中C60－C60间作用力属于哪一种类型？（5）C60晶体的晶胞中存在何种空隙？各有多少空隙？（6）K3C60晶体的晶胞中有多少个K＋？它们位于晶胞中何处？（7）同一温度下，K3C60的晶体密度比C60的晶体密度增大了多少？
答案：（1）答案见右图。（2）最近距离(2d min)2＝a2＋a2d min2＝2a2/4
d min＝21/2/2＝1004pm d min＞700pm，说明在C60晶体中，C60～C60之间
不接触，是分子晶体。（3）距离为1004－700＝304pm
（4）304pm≈335pm，石墨层间的作用力属于德华力，是分子间
作用力。C60～C60间作用力应为分子间作用力，由于C60的摩尔质量大
于C的摩尔质量，故作用力大些，d＜335pm。
（5）晶胞中存在四面体和八面体两种空隙，有8个四面体空隙，4个八面体空隙。
（6）K3C60晶胞中含有4个结构基元，因此有12个K＋，其中，8个K＋处于8个四面体空隙中，还有4个K＋处于4个八面体空隙中。
（7）①C60：d＝1.672g/cm3 ②K3C60：d＝1.928g/cm3 K3C60的晶体密度比C60增大了0.256g/cm3
15．水在不同的温度和压力条件下可形成11种不同结构的
晶体，密度从比水轻的0.92g·cm－3到约为水的一倍半的 1.49
g·cm-3。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最
多的化合物。其中在冰－Ⅶ中，每个氧有8个最近邻，其中与4
个以氢键结合，O－H…O距离为295pm，另外4个没有氢键结
合，距离相同。
（1）画出冰－Ⅶ的晶胞结构示意图（氧用○表示，氢用ｏ
表示），标明共价键（—）和氢键（----）。（2）计算冰－Ⅶ晶体的密度。
答案：（1）氧原子坐标：（0，0，0）、（1/2，1/2，1/2）
（2）ρ＝1.51g/cm3（冰–Ⅶ是密度最大的一种，密度与1.49的差异在于晶体理想化处理的必然：由键长计算金刚石和石墨的密度都有这样的微小误差）。
16．某同学在学习等径球最密堆积（立方最密堆积A1和六方最密堆积A3）后，提出了另一种最密堆积形式Ax。如右图所示为Ax堆积的片层形式，然后第二层就堆积在第一层的空隙上。请根据Ax的堆积形式回答:
（1）计算在片层结构中（如图所示）球数、空隙数和切点数之比
（2）在Ax堆积中将会形成正八面体空隙和正四面体空隙。确
定球数、正八面体空隙数和正四面体空隙数之比
（3）指出Ax堆积中小球的配位数
（4）计算Ax堆积的原子空间利用率。
（5）正八面体和正四面体空隙半径（可填充小球的最大半径，
设等径小球的半径为r）。
（6）已知金属Ni晶体结构为Ax堆积形式，Ni原子半径为
124.6pm，计算金属Ni的密度。（Ni的相对原子质量为58.70）
（7）如果CuH晶体中Cu＋的堆积形式为Ax型，H－填充在空隙中，且配位数是4。则H－填充的是哪一类空隙，占有率是多少？
（8）当该同学将这种Ax堆积形式告诉老师时，老师说Ax就是A1或A3的某一种。你认为是哪一种，为什么？
答案：（1）1︰1︰2 （2）1︰1︰2 一个球参与六个正八面体空隙，一个正八面体空隙由六个球围成；一个球参与八个正四面体空隙，一个正四面体空隙由四个球围成。
（3）小球的配位数为12 平面已配位4个，中心球周围的四个空隙上下各堆积4个，共12个。（4）74.05% 以4个相邻小球中心构成底面，空隙上小球的中心为上底面的中心构成正四棱柱，设小球半径为r，则正四棱柱边长为2r，高为r，共包括1个小球（4个1/4，1个1/2），空间利用率为（5）正八面体空隙为0.414r，正四面体空隙为0.225r。
（6）8.91g/cm3根据第（4）题，正四棱柱质量为58.70/NAg，体积为1.094×10-23cm3。
（7）H－填充在正四面体空隙，占有率为50% 正四面体为4配位，正八面体为6配位，且正四面体空隙数为小球数的2倍。（8）Ax就是A1，取一个中心小球周围的4个小球的中心为顶点构成正方形，然后上面再取两层，就是顶点面心的堆积形式。底面一层和第三层中心小球是面心，周围四小球是顶点，第二层四小球（四个空隙上）是侧面心。也可以以相邻四小球为正方形边的中点（顶点为正八面体空隙），再取两层，构成与上面同样大小的正方体，小球位于体心和棱心，实际上与顶点面心差1/2单位。
17．A 和B 两种物质互相溶解的关系如图1所示，横坐标表示体系的总组成，纵坐标为温度，由下至上，温度逐渐升高。T 1时a 是B 在A 中的饱和溶液的组成，b 是A 在B 中的饱和溶液的组成（T 2时相应为c 、d ）。T 3为临界温度，此时A 和B 完全互溶。图中曲线为两相，曲线外为一相（不饱和液）。某些物质如H 2O 和(C 2H 5)3N ，C 3H 5(OH)3和间-CH 3C 6H 4NH 2有低的临界温度（见示意图2）。请根据上述事实，回答下列问题：（1）解释图1中T 3存在的原因。（2）说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。（3）描述图2所示的两对物质的互溶过程。
T 3
T 2 c d
T 1 a b
18.5 C
A 100% 80% 60% 40% 20% 0% H 2O (C 2H 5)3N
0% 20% 40% 60% 80% 100% B
图 1 图 2
答案：（1）物质的溶解度通常随着温度的升高而增大，所以在一定的温度下，A 和B 两种物质能达到完全互溶。（2） 某些物质如H 2O 和(C 2H 5)3N ，C 3H 5(OH)3和间-CH 3C 6H 4NH 2存在低的临界温度的原因是它们在较低温度能形成分子间氢键（形成氢键则溶解度增加），然而，随着温度的升高，分子间氢键破裂，所以溶解度反而减小。
（3）H
O
H N C 2H 5C 2H 5C 2H 5+O H H C 2H 5C 2H 5C 2H 5N
(若画为1个H 2O 和2个(C 2H 5)3N 分子形成氢键也给2分)
CH 2CH CH 2OH
OH OH NH 2CH 3
CH 2CH CH 2O
OH
OH H H H N CH 3CH 2CH CH 2OH
OH
OH CH 3NH 2+ (氢键位置不同、生成1、2、3个氢键或其它合理答案均给分)
18．在化合物C 和D 的椅式构象中，化合物C 中的－OH 在e 键上，而化合物D 中
的－OH 却处在a 键上，为什么？（已知环己烷椅式构象a 、e 键的关系如右图） C ： D ： 答案：分子C 不能形成氢键，羟基处于平伏键最稳定。分子D 由于含环氧原子，羟基可以采用形成氢键的构象使分子稳定，只有羟基在直立键上，羟基才可能与氧原子形成氢键。
a
e
（2000）4．理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚 MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面 是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶 的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分） 【答案】 ； 所有原子都是Mg（3分）所有原子都是O（3分） 注：画更多原子者仍应有正确几何关系；右图给出了三角形与晶胞的关系，不是答案。 （2000）5．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角 和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。 【答案】Ti14C13（2分）说明：凡按晶胞计算原子者得零分。 （2001）第5题（5分）今年3月发现硼化镁在39K呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5－1是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。 5－1 由图5－1可确定硼化镁的化学式为：。 5－2 在图5－l右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。 图5－1硼化镁的晶体结构示意图 第5题（5分）5-1 MgB2（2分）（注：给出最简式才得分）
或 a = b ≠ c，c轴向上（3分） 5-2 （注：任何能准确表达出Mg︰B＝1︰2的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。） （2001）第10题（5分）最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离子化合物[HC60]＋[CB11H6Cl6]－。回答如下问题： 10－1 以上反应看起来很陌生，但反应类型上却可以跟中学化学课本中的一个化学反应相比拟，后者是：。 10－2 上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟图10－1的硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，[CB11H6Cl6]－离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转360°/5的度数，不能察觉是否旋转过。请在图10－1右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。 图10－1 第10题（5分）NH3+HCl = NH4Cl (2分) (注:答其他非质子转移的任何“化合反应”得1分)。（3分）（注：硼上氢氯互换如参考图形仍按正确论，但上下的C、B分别连接H和Cl，不允许互换。） （2001）第11题（10分）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则： 11－1 第二层离子有个，离中心离子的距离为 d，它们是离子。 11－2 已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。 11－3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
化学选修三 物质结构与性质综合测试题及答案 1、 选择题(每小题3分，共54分。每小题只有一个选项符合题意 ) 1．有关乙炔（H-C=C-H）分子中的化学键描述不正确的是A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键 2．下列物质中，难溶于CCl4的是 A．碘单质 B．水C．苯酚 D．己烷 3．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4+ 4．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A ．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。 B．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。 C．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。 D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。 5.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主 要原因 A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 C．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 D．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 6.若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子B．该元素原子核外共有6个电子层 C．该元素原子的M能层共有8
个电子 D．该元素原子最外层共有2个电子 7.σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨 道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 A．H2 B.HF C.Cl2 D.F2 8. 下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是 A. S2-: 1s22s22p63s23p6 B. N: 1s22s22p3 C. Si: 1s22s22p63s23p2 D. Na: 1s22s22p53s2 9.元素电负性随原子序数的递增而增强的是 A.C,Si,Ge B.N, P, As C.Si, P, Cl D. F, S, Cl 10.某元素质量数51，中子数28，其基态原子未成对电子数为 A.3 B.1 C. 2 D.0 11，只有阳离子而没有阴离子的晶体是 ( )。 A．金属晶体 B．分子晶体 C．离子晶体 D．原子晶体 12，下列关于物质熔点的排列顺序，不正确的 是 ( )。 A．HI＞HBr＞HCl＞HF B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4 C．KCl＞KBr＞KI D．金刚石＞碳化硅＞晶体硅 13、下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是（） Na2O Na AlF3AlCl3Al2O3BCl3CO2SiO2 920℃97.8℃1291℃190℃2073℃-107℃-57℃1723℃ A．只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体 B．在上述共价化合物分子中各原子都形成8电子结构 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比离子晶体的高
物质结构与性质（2014年-2019年全国卷） 1．[2019年全国卷Ⅰ] 在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得 铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要村料。回答下列问题： （1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。 A． B． C． D． （2）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二 胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是，其中与乙二胺形成的化合物 稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。 （3）一些氧化物的熔点如下表所示： 解释表中氧化物之间熔点差异的原因。 （4）图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四 面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x= pm，Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为N A，则MgCu2的密度是 g·cm?3(列出计算表达式)。 2.[2019年全国卷Ⅱ]
近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。回答下列问题： （1）AsH3的沸点比NH3的________（填“高”或“低”），其判断理由是______。 （2）Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。 （3）比较离子半径F- O2-（填“大于”、“等于”或“小于”） (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。 图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化 学式表示为____________；通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们关系表达式：ρ＝_________g·cm－3。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1中原子1的坐标为（,,），则位于底面中心的原子2和原子3的坐标分别为___________、__________. 3.[2019全国卷Ⅲ] 磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等 特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题： （1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态（填“相同”或“相反”）。 （2） FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为，其中Fe的配位数为。
化学选修三物质结构与性质综合测试题及答案 一、选择题(每小题3分，共54分。每小题只有一个 ．．．．选项符合题意 ) 1．有关乙炔（H-C=C-H）分子中的化学键描述不正确的是 A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键 2．下列物质中，难溶于CCl4的是 A．碘单质 B．水C．苯酚 D．己烷 3．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4+ 4．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A ．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。 B．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。 C．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。 D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。 5.对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因 A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 C．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 D．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 6.若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A．该元素原子处于能量最低状态时，原子中共有3个未成对电子 B．该元素原子核外共有6个电子层 C．该元素原子的M能层共有8个电子 D．该元素原子最外层共有2个电子 7.σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 A．H2 B.HF C.Cl2 D.F2
物质结构与性质期末试卷 1．核磁共振（NMR ）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR 现象。试判断下列哪种原子不能．． 产生NMR 现象 A ．13 6C B ．147N C ．168O D ．31 15P 2．有关化学用语正确的是 A ．Cl － 的电子排布式：1s 22s 2 62 6 B.乙醇的结构简式：C 2H 6O C ．硫离子的结构示意图： D.四氯化碳的电子式： 3. 膦（PH 3的分子构型是三角锥形。以下关于PH 3的叙述正确的是 A.PH 3分子中有未成键的孤对电子 B ．PH 3是非极性分子 C ．PH 3是一种强氧化剂 D ．PH 3分子的P －H 键是非极性键 4.下列关于元素第一电离能的说法不正确．．．的是 A ．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠 B ．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必定依次增大 C ．最外层电子排布为n s 2n p 6（若只有K 层时为1s 2）的原子，第一电离能较大 D ．对于同一元素而言，原子的逐级电离能越来越大 5.具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是 A ．ls 22s 22p 63s 23p 3 B ．1s 22s 22p 3 C ．1s 22s 22p 4 D ．1s 22s 22p 63s 23p 4 6.下列分子中，所有原子都满足8电子结构的是 A ．六氟化硫 B ．光气（COCl 2） C ．氯化氢 D ．三氟化硼 7.下列说法中正确的是 A ．处于最低能量的原子叫做基态原子 B ．3p 2表示3p 能级有两个轨道 C ．同一原子中，1s 、2s 、3s 电子的能量逐渐减小 D ．同一原子中，2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多 8.下列关于丙烯（CH 3—CH =CH 2）的说法正确的是 A ．丙烯分子有8个δ键，1 个π键 B ．丙烯分子中3个碳原子都是sp 3杂化 C ．丙烯分子不存在非极性键 D ．丙烯分子中3个碳原子可能在同一直线上 9. 最近，中国科大的科学家们将C 60分子组装在一单层分子膜表面，在—268℃时冻结分子的热振荡，并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间单、双键的分子图像。下列化合物分子中一定既含σ键又含π键的是 A ．N 2 B ．CO 2 C ．C 2H 4O D ．H 2O 2 10.1919年，Langmuir 提出等电子体的概念:原子总数相同、电子总数或价电子总数相同的互为等电子体， 等电子体具有结构相似的特征。下列各对粒子中，空间结构相似的是 A.CS 2与NO 2 B.CO 2与N 2O C.SO 2与SO 3 D.PCl 3与BF 3 11.下列说法不正确．．． 的是 A. HCl 、HBr 、HI 的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关 B. H 2O 的熔、沸点高于H 2S 是由于H 2O 分子之间存在氢键
选修三《物质结构与性质》综合测试（5） 本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。 分值：120分考试时间为90分钟。 第I卷（选择题共60分） 可能用到的相对原子原子质量：H─1 C─12 N─14 O─16 Na─23 Mg─24 Al─27 Cl─35.5 一．选择题（本题包括20小题，每小题3分，共60分。每小题只有一个 ．．．．选项符合题意。） 1.在物质结构研究的历史上，首先提出原子内有电子学说的是（） A.道尔顿 B.卢瑟福 C.汤姆生 D.波尔 2．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是( ) A +1 B +2 C +3 D -1 3. 以下能级符号不正确 ．．．的是（） A.3s B.3p C .3d D.3f 4. 下列能跟氢原子形成最强极性键的原子是（） A．F B．Cl C．Br D．I 5. 关于晶体的下列说法正确的是（） A. 任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子。 B. 原子晶体中只含有共价键。 C. 原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。 D.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键。 6.下列说法中，不符合 ．．．ⅦA族元素性质特征的是（） A.易形成-1价离子 B.从上到下原子半径逐渐减小 C.从上到下单质的氧化性逐渐减弱 D.从上到下氢化物的稳定性依次减弱 7. 下列晶体熔化时不需破坏化学键的是（） A. 晶体硅 B .食盐 C .干冰 D .金属钾 8. 向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是（） A. 反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2+的浓度不变。 B. 沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子[Cu（NH3）4] 2+。 C. 向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化。 D. 在[Cu（NH3）4] 2+离子中，Cu2+给出孤对电子，NH3提供空轨道。 9. 关于CO2说法正确的是（） A. 碳原子采取sp杂化。 B. CO2是正四面体型结构。
1、[化学——选修3：物质结构与性质]（15分） 硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题： （1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号，该能层具有的原子轨道数为、电子数为。 （2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。 （3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献个原子。 （4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为。 （5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实： 化学键C─C C─H C─O Si─Si Si─H Si─O 键能/(kJ/mol-1) 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因 是。 ②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是。 （6）在硅酸盐中，四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为。Si与O的原子数之比为化学式为。 2、[化学——选修3：物质结构与性质]（15分） 前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中， A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，平且A－和B+ 的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价 电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数 相差为2。 回答下列问题： （1）D2+的价层电子排布图为_______。 （2）四种元素中第一电离最小的是________， 电负性最大的是________。（填元素符号）
高二化学物质结构与性质试卷 命卷教师：庄阳彬审卷教师：陈立明 试卷总分：100+50分完卷时间：90分钟 考试时间：90分钟满分：150分 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 I-127 K-39 一、选择题（每小题只有一个正确答案，每小题3分，共60分） 1．下列关于电子云的说法中，正确的是（） A．电子云表示电子在原子核外运动的轨迹 B．电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少 C．电子云界面图中的小黑点密表示该核外空间的电子多 D．电子云可表示电子在核外运动的方向 2．以下符号正确的是（） A．2d1 B．3f7 C．6s3 D．7p2 3．按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（）A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2p C．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p 4．下列基态原子或离子的电子排布式错误的是( ) A．K 1s22s22p63s23p64s1B．Mg2+1s22s22p6 C．F- 1s22s22p5D．Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5 5．某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子的排布可能是（）A．4s1B．4s24p1C．4s24p3D．3s23p63d5 6．下列说法中正确的是： A．随原子序数的递增，第三周期元素的电负性逐渐减小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有的元素中，氟的第一电离能最大 D．在所有的元素中，氟的电负性最大 7．下列按电负性减小顺序排列的是( ) A . K、Na、Li B．As、P、N C．N、O、F D．O、S、Se 8．金属键的强弱与金属价电子数的多少有关，价电子数越多金属键越强，与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子的半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的( ) A．Li Na K B．Na Mg Al C．Li Be Mg D．Li Na Mg 9．某原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是A． B． C． D． 10．下列分子含有的电子数目与HF相同，且只有两个极性共价键的是 A．CO2B．N2O C．H2O D．CH4 11．既有离子键又有配位键的化合物是（）
晶体结构综合例题 一．有一立方晶系的离子晶体，其结构如右图所示，试回答： 1．晶体所属的点阵形式及结构基元； 2．已知＝169，＝181，试问此两种离于联合组成了何种型式 的密堆积； 3．2+处在何种空隙里？ 4．指出各离子的配位情况？ 解：1. 立方P，3 ; 2. A1型（立方面心）堆积, ＋，－离子半径大致相近; 3. 八面体空隙中; 4. 2＋周围－配位数6，＋配位数8；－周围2＋配位数2，＋配位数4；＋周围－配位数12，2＋配位数8。 二．黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼 的。 1．右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目,写出 黄铜矿的化学式; 2．在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁 原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离 子，请说出它的晶胞。 3．在无序的高温型结构中，硫原子作什么类型的堆积？ 金属原子占据什么类型的空隙？该空隙被金属原子占据的分数是 多少？ 4．计算黄铜矿晶体的密度; （晶胞参数：52.4，103.0；相对 原子量：63.5 55.84 S 32.06）。 解：1. 各种原子的数目, , S: 4, 4, 8; 黄铜矿的化学式2 ; 2.它的晶胞与晶胞相同；但金属离子随机性为50%; （如图）； 3.硫原子作A1型（立方F）堆积; 金属原子占据四面体空 隙; 该空隙被金属原子占据的分数1/2; 4.容易计算黄铜矿晶体的密度4.313 . 1/21/2 S
三．冰晶石（36）用作电解法炼铝的助熔剂。冰晶石晶胞是以大阴离子（63－ ）构成的面 心立方晶格，＋ 可看作是填充在晶格的空隙中，已知冰晶石的密度为2.953，—F 键长181 ，相对原子质量： 23.0； 27.0；F 19.0。 1．指出63－ 配离子中心离子的杂化轨道类型、配离子空间构型和所属分子点群。 2．指出36的点阵形式；阴离子作何种形式的堆积，阳离子占据何种空隙及占有率；写出它们的分数坐标。 3．计算冰晶石晶体的晶胞参数。 4. 计算＋ 的半径。 解：1. 63－ 配离子中心离子的杂化轨道类型为 3d 2杂化; 配离子空间构型为正八面体； 所属分子点群为 。 2. 36的点阵形式为立方F ；阴离子作A 1型堆积，阳离子占据100%八面体空及 100%四面体空隙；它们的分数坐标为 63－： （0，0，0） （1/2，1/2，0） （1/2，0，1/2） （0，1/2，1/2）（1分）； : （1/4，1/4，1/4） （1/4，1/4，3/4） （1/4，3/4，1/4） （1/4，3/4，3/4） （3/4，1/4，1/4） （3/4，1/4，3/4） （3/4，3/4，1/4） （3/4，3/4，3/4） （1/2，1/2，1/2） （0，0，1/2） （0，1/2，0） （1/2，0，0）. 3．晶胞内含4个[36]单元，36摩尔质量为210。设晶胞边长为a ，则95.21 1002.642103 23=???a 780 4. 181, 按四面体空隙计算 pm R a 1564 3 =--；按八面体空隙计算为209（舍去）； 真实值为157. 四．合金可看作由下图所示的a 、b 两种原子层交替堆积排列而成：a 是由和共同组成的层，层中－之间由实线相连；b 是完全由原子组成的层，－之间也由实线相连。图中由虚线勾出的六角形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置。c 是由a 和b 两种原子层交替堆积成的晶体结构图。在这结构中：同一层的－为294；相邻两层的－为327。 1．确定该合金的化学式； 2．有几个原子配位（周围的原子数，不一定要等距最近）; 的配位情况如何，列式计算的平均配位数； 3．该晶体属何种晶系；写出各原子的分数坐标；计算晶胞参数。 4．计算该合金的密度（ 40.1 63.5） 5．计算、原子半径。
高考化学练习题物质结构与性质物质结构与性质 考点1 原子结构与元素的性质 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1~36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。 2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 高频考点1 原子核外电子的排布规律 【样题1】下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是() A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子 B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子 C.2p轨道上有一个空轨道的X原子与3p轨道上只有一个空轨道的Y原子 D.最外层都只有一个电子的X、Y原子 【解题指导】A中1s2结构的He,1s22s2结构为Be，两者性质不相似。B项X原子为Mg，Y原子N层上有2个电子的有多种元素，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一
定相似。C项为同主族的元素，化学性质一定相似。D项最外层只有1个电子可能是第ⅠA族元素，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的，故性质不一定相似。 【答案】 C 【命题解读】原子核外电子的排布规律是中学化学原子结构的重点内容，也是元素周期律的基础。原子轨能级是决定核外电子排布和构型的重要因素，原子的外层电子构型是随原子序数的增加呈现周期性变化，而原子的外层电子构型的周期性变化又引起元素性质的周期性变化，元素性质周期性变化的规律称元素周期律，反映元素周期律的元素排布称元素周期表。 考点2 化学键与物质的性质 1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 2.了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 6.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3)，
第二章《晶体结构与性质》测试卷 一、单选题(共15小题) 1.已知食盐的密度为ρ g·cm－3，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数为N A，则在食盐晶体里Na＋和Cl－的间距大约是() A． B． C． D． 2.物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用，叫金属键．金属键越强，其金属的硬度越大，熔沸点越高，且据研究表明，一般说来金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强．由此判断下列说法正确的是( ) A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔沸点低于钙 C．镁的硬度小于钾 D．钙的熔沸点高于钾 3.在a mol石墨中含C—C键数为() A． 4a×6.02×1023 B．a×6.02×1023 C．a×3/2×6.02×1023 D． 8a×6.02×1023 4.下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的一个分子的是（） A． NaOH
B． SiO2 C． Fe D． C3H8 5.某固体仅由一种元素组成，其密度为5.0 g·cm－3，用X-射线研究该固体的结构时得知：在边长1×10－7cm的正方体中含有20个原子，则此元素的相对原子质量最接近下列数据中的() A． 32 B． 120 C． 150 D． 180 6.根据下表给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为160 ℃)，判断下列说法错误的是() A． MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B． SiCl4晶体是分子晶体 C． AlCl3晶体是离子晶体 D．晶体硼是原子晶体 7.硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录．该化合物晶体结构中的重复结构单元如图所示，12个镁原子间形成正六棱柱，两个镁原子分别在棱柱的上底和下底的中心．六个硼原子位于棱柱内，该化合物的化学式可表示为（） A． Mg14B6 B． MgB2 C． Mg9B12 D． Mg3B2 8.碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：℃ 金刚石、℃晶体硅、℃ 碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是 A． ℃ ℃ ℃
2020学年度下学期高中教学质量跟踪监测试卷 化学（物质结构与性质） 温馨提示：相对原子质量：Mg-24 Cu-64 第I卷（选择题，共44分） 一．选择题（本题共有22小题，每小题2分，共44分，每小题只有一个选项符合题意 ．．．．．．．．．．．．．）1．天然气水合物是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气（CH4）与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。可燃冰中不存在的微粒间的作用力为 A．极性共价键B．非极性共价键C．氢键D．分子间作用力 2．原子轨道s、p、d、f上最多可容纳的电子数依次为 A．1、3、5、7 B．2、6、10、14 C．1、2、3、4 D．2、4、6、8 3．按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于p区的是A．Fe B．Mg C．Br D．Cu 4．某主族元素的原子，M层上有一个半充满的能级，这种原子的质子数 A. 只能是7 B. 只能是15 C. 是11或15 D. 是11或13 5．某元素原子的外围电子排布式为3d104s2，其应在元素周期表中 A．第四周期ⅡA族B．第四周期ⅦB族 C．第四周期ⅦA族D．第四周期ⅡB族 6. 下列晶体中，属于金属晶体的是 A．MnO2B．Zn C．SiO2D．C60 7. 下列说法中正确的是 A．处于能量最低状态的原子叫做基态原子
B．3s2表示3s能级有两个轨道 C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D．同一原子中，3d、4d、5d能级的轨道数依次增多 8．下列极性共价键中，极性最强的是 A．H—F B．H—O C．H—N D．H—C 9．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是 A．PCl3B．BF3C．XeF4D．HCl 10．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是 A．碱性：NaOH< Mg(OH)2< Al(OH)3 B．第一电离能：Na< Mg
《物质结构与性质》模块测试题 一、选择题（本题包括9小题，每小题3分，共27分。每小题只有一个选项符合题意。） 1．核磁共振（NMR ）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR 现象。试判断下列哪种原子不能．．产生NMR 现象 A ．13 6C B ．147N C ．168O D ．31 15P 2．有关化学用语正确的是 A ．Cl － 的电子排布式：1s 22s 22p 63s 23p 6 B.乙醇的结构简式：C 2H 6O C ．硫离子的结构示意图： D.四氯化碳的电子式： 3. 膦（PH 3）又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常有磷化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于PH 3的叙述正确的是 A.PH 3分子中有未成键的孤对电子 B ．PH 3是非极性分子 C ．PH 3是一种强氧化剂 D ．PH 3分子的P －H 键是非极性键 4.下列关于元素第一电离能的说法不正确．．．的是 A ．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠 B ．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必定依次增大 C ．最外层电子排布为n s 2n p 6（若只有K 层时为1s 2）的原子，第一电离能较大 D ．对于同一元素而言，原子的逐级电离能越来越大 5.具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是 A ．ls 22s 22p 63s 23p 3 B ．1s 22s 22p 3 C ．1s 22s 22p 4 D ．1s 22s 22p 63s 23p 4 6.下列分子中，所有原子都满足8电子结构的是 A ．六氟化硫 B ．光气（COCl 2） C ．二氟化氙 D ．三氟化硼 7.下列说法中正确的是 A ．处于最低能量的原子叫做基态原子 B ．3p 2表示3p 能级有两个轨道 C ．同一原子中，1s 、2s 、3s 电子的能量逐渐减小 D ．同一原子中，2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多 8.下列关于丙烯（CH 3—CH =CH 2）的说法正确的是 2 8 6 +16
物质结构与性质测试题 （满分100分，时间90分钟） 相对原子质量：H 1 Li 7 Be9 C 12 O 16 Na 23 Mg 24 一．选择题（本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。）1．13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtW üthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（） A ．13C与15N有相同的中子数 B ．13C与C60互为同素异形体 C ．15N与14N互为同位素 D ．15N的核外电子数与中子数相同 2．下列性质中，可以证明某化合物内一定存在离子键的是（）A．可溶于水B．具有较高的熔点C．水溶液能导电D．熔融状态能导电 3．某元素的两种同位素，它们的原子具有不同 ．．的（）A．质子数B．质量数C．原子序数D．电子数 4．下列分子的电子式书写正确的是（）A．氨B．四氯化碳 C．氮D．二氧化碳 5．下列叙述正确的是（） A ．P4和NO2都是共价化合物 B ．CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子 C．在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子 D．甲烷的分子是对称的平面结构，所以是非极性分子 6.某主族元素的原子,M层上有一个半充满的亚层(即该亚层的每个轨道只有1个电子, 这种原子的质子数（） A．只能是7 B．只能是15 C．是11或15 D．是11或13 7．某元素X最高价含氧酸的分子量为98，且X的氢化物的分子式不是H2X，则下列说法正确的是（） A ．X的最高价含氧酸的分子式可表示为H3XO4 B ．X是第二周期V A族元素 C ．X是第二周VIA族元素 D ．X的最高化合价为＋4 8.某元素的原子最外电子层排布是5s25p1,该元素或其化合物不可能具有的性质是（） A．该元素单质是导体B．该元素单质在一定条件下能与盐酸反应C．该元素的氧化物的水合物显碱性D．该元素的最高化合价呈+5价 9. 下列叙述中正确的是（） A．在冰(固态水)中，既有极性键、非极性键，又有氢键 B．二氧化碳分子是由极性键形成的非极性分子 C．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 D．金属晶体的熔、沸点一定比分子晶体的高
1998-2008年高中化学竞赛（初赛）有关晶体结构的试题及答案解析 2008第3题（8分） X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53g·cm-3。 3-1 以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层 型结构的堆积方式。 3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第3题（10分） 3-1 ··· AcB CbA BaC A ···（5分） 大写字母要体现出Cl-层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含 6 个大写字母、3 个小写字母、3个空层的排列。若只写对含 4 个大写字母的排列，如“··· AcB CbA ···”，得2.5 分。 3-2 （3分）
Z 的表达式对，计算过程修约合理，结果正确(Z =3.00—3.02，指出单元数为整数 3)，得 3 分。Z 的表达式对，但结果错，只得 1 分。 3-3 NaCl 型 或 岩盐型（2 分） 2007第1题 (14分) 1-1 EDTA 是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。 （1）画出EDTA 二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。 C H 2N C H 2H 2C N H 2C CH 2 H 2C COO -COO - -OOC -OOC H H (2分) 答(- OOCCH 2)2NCH 2CH 2N(CH 2COO -)2H H 或CH 2NH(CH 2COO -)22 得2分，质子 必须在氮原子上。 （2） Ca(EDTA)2-溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程 式（用Pb 2+ 表示铅）。 Pb 2+ + Ca(EDTA)2- = Ca 2+ + Pb (EDTA)2- (1分) （3）能否用EDTA 二钠盐溶液代替Ca(EDTA)2-溶液排铅？为什么？ 不能。若直接用EDTA 二钠盐溶液，EDTA 阴离子不仅和Pb 2+反应, 也和体内的Ca 2+结合造成钙的流失。 (答案和原因各0.5 分，共 1 分) 1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点205o C ，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重 旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。 (2分) 硫氧键画成双键或画成S →O ，氮硫键画成N →S ，均不影响得分。结构式1分，正负号1分。答H 3NSO 3、H 3N-SO 3等不得分。正确标出了正负号，如+H 3NSO 3-、+H 3N-SO 3-得1分。其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正确标出正负极，得1分，正确标出正负极，得2分。 1-3 Na 2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。Na 2[Fe(CN)5(NO)]是鉴定S 2-的 试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。 Fe(II) 答II 或+2也可 (2分) [Fe(CN)5(NO)]2-+S 2- = [Fe(CN)5(NOS)]4- 配合物电荷错误不得分 (1分) 1-4 CaSO 4 ? 2H 2O 微溶于水，但在HNO 3 ( 1 mol L -1)、HClO 4 ( 1 mol L -1)中可溶。写出能够 解释CaSO 4在酸中溶解的反应方程式。 CaSO 4 + H + = Ca 2+ + HSO 4 (1分)
物质结构与性质测试题（一） （满分100分，时间90分钟） 相对原子质量：H 1 Li 7 Be9 C 12 O 16 Na 23 Mg 24 一．选择题（本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。） 1.有人认为在元素周期表中，位于ⅠA族的氢元素，也可以放在ⅦA族，下列物质能支持这种观点的是 A．HF B ．H3O＋ C ．NaH D ．H2O2 2. 据最新科技报道：美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型氢微粒，它是由3个氢原子核和两个电子构成，对这种微粒的下列说法中正确的是 A．是氢的一种新的同素异形体B．是氢的一种新的同位素 C．它的组成可用H3表示D．它比普通的氢分子多一个氢原子核3．C60与现代足球有很相似的结构，它与石墨互为 A．同位素B．同素异形体 C．同分异构体 D ．同系物 4.某元素的原子最外层电子排布是5s1,下列描述中正确的是 A．其单质常温下跟水反应不如钠剧烈 B．其原子半径比钾原子半径小 C．其碳酸盐易溶于水 D．其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解 5．右图是氯化钠晶体的结构示意图，其中，与每个Na+距离最近且等距离的几个Cl－所围成的空间的构形为（） A．正四面体形 B．正六面体形 C．正八面体形 D．三角锥形 6．在下列有关晶体的叙述中错误的是 A．离子晶体中，一定存在离子键B．原子晶体中，只存在共价键C．金属晶体的熔沸点均很高D．稀有气体的原子能形成分子晶体 7. 下列叙述中正确的是 A. 在冰(固态水)中，既有极性键、非极性键，又有氢键 B. 二氧化碳分子是由极性键形成的非极性分子 C. 含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 D. 金属晶体的熔、沸点一定比分子晶体的高 8．对于多电子原子来说,下列说法正确的是( ) A. 主量子数n决定原子轨道的能量; B. 主量子数n是决定原子轨道能量的次要因素; C. 主量子数n值愈大,轨道能量正值愈大 ;
《物质结构与性质》专题练习 一 选择题 1. 卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律。下列有关说法正确的是 A ．卤化银的颜色按AgCl 、AgBr 、AgI 的顺序依次加深 B ．卤化氢的键长按H —F 、H —C1、H —Br 、H —I 的顺序依次减小 C ．卤化氢的还原性按HF 、HCl 、HBr 、HI 的顺序依次减弱 D ．卤素单质与氢气化合按2F 、2Cl 、2Br 、2I 的顺序由难变易 2. 石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成， 具有极好的应用前景。下列说法正确的是 A. 石墨烯与石墨互为同位素 B. 0.12g 石墨烯中含有6.02×1022 个碳原子 C. 石墨烯是一种有机物 D. 石墨烯中的碳原子间以共价键结合 3. 下列说法中错误．． 的是: A ．CH 4、H 2O 都是极性分子 B ．在NH 4+ 和[Cu(NH 3)4]2+中都存在配位键 C ．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强 D ．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 4．下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 A ．SiO 2 CsCl CBr 4 CF 4 B ．SiO 2 CsCl CF 4 CBr 4 C ．CsCl SiO 2 CBr 4 CF 4 D ．CF 4 CBr 4 CsCl SiO 2 5. 在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是 A. 最易失去的电子能量最高 B. 电离能最小的电子能量最高 C . p 轨道电子能量一定高于s 轨道电子能量 D. 在离核最近区域内运动的电子能量最低 6．下列叙述中正确的是 A ．NH 3、CO 、CO 2都是极性分子 B ．CH 4、CCl 4都是含有极性键的非极性分子 C ．HF 、HCl 、HBr 、Hl 的稳定性依次增强 D ．CS 2、H 2O 、C 2H 2都是直线型分子 7．下列叙述正确的是 A ．原子晶体中各相邻原子之间都以共价键结合 B ．分子晶体中都存在范德华力，分子内都存在共价键 C ．HF 、HCl 、HBr 、HI 四种物质的沸点依次升高 D ．干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用力属于同种类型 8． X 、Y 、Z 、M 是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X 、Y 、Z 相邻。X 的核电荷数是Y 的核外电子数的一半，Y 与M 可形成化合物M 2Y 。下列说法正确的是 A ．还原性：X 的氢化物>Y 的氢化物>Z 的氢化物