非选择题规范练(四) 物质结构与性质(模块1)
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1．B、C、N、Si是常见的几种重要非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。
(1)基态硅原子的核外电子排布式为____________。B、C、N元素原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。
(2)BF3与一定量的水可形成如图甲所示晶体R。
①晶体R中各种微粒间的作用力涉及________(填字母)。
a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．金属键
e．范德华力
②晶体R中阴离子的立体构型为____________。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)与CuCl2溶液可形成配离子(结构如图乙所示)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为______。乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，其原因是________________________________________。
(4)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，可做高温润滑剂。它的晶体结构如图丙所示。六方相氮化硼________(填“含”或“不含”)π键，其质地软的原因是________________。
(5)SiC是原子晶体，其晶胞结构类似于金刚石，假设正方体的边长为a cm，估算SiC晶体的密度为________ g·cm－3(用含N A、a的代数式表示)。
2．(新题预测)Cu3P2可用于制造磷青铜。磷青铜是含少量锡、磷的铜合金，主要用于制作耐磨零件和弹性元件。Cu3P2遇水可水解：Cu3P2＋6H2O===2PH3↑＋3Cu(OH)2。
回答下列问题：
(1)Cu＋的核外电子排布式为________，锡为50号元素，根据其价电子排布式可推测其最常见正价是________。
(2)PH3有毒，结构与NH3相似，则PH3的中心原子的杂化方式是________，PH3的键角比NH3的________(填“大”“小”或“相等”)，原因是__________________。
(3)白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水的原因是_______________________________。
(4)某磷青铜晶胞结构如图所示：
①该晶体中P原子位于________空隙中，其配位数为________。
②若晶体密度为a g/cm3，P与最近的Cu原子核间距为________pm(设阿伏加德罗常数的值为N A)。
③该晶胞的空间利用率是________×100%。(设Cu、Sn、P的原子半径分别为r1、r2、r3)
3．三聚氰胺俗称“蛋白精”，工业上通过下列流程合成三聚氰胺。请回答下列问题：
(1)基态Ca原子的核外电子排布式为____________；CaC2的电子式为______________。
(2)尿素分子中所含除氢元素以外的元素原子的第一电离能由小到大的顺序为____________。
(3)CaCN2中阴离子为CN2－2，与CN2－2互为等电子体的分子有N2O和______(填化学式)，由此可以推知CN2－2的立体构型为__________。
(4)三聚氰胺分子中碳原子的杂化方式为____________。
(5)动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过____________结合，在肾脏内易形成结石。
(6)CaO晶胞如图所示，CaO晶体中Ca2＋的配位数为________。已知CaO晶体的密度为ρg·cm－3，用N A表示阿伏加德罗常数的值，求得晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为
____________cm(用含ρ、N A 的代数式表示)。
4．(1)太阳能热水器吸热涂层常使用一种以镍或镍合金制成的空心球做吸收剂，基态镍原子的外围电子排布式为________。
(2)Mn 和Fe 的部分电离能数据如下表：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)由氧、镍和碳三种元素组成的化合物四羰基镍[Ni(CO)4]为无色挥发性剧毒液体，熔点为－25 ℃，沸点为43 ℃，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂。四羰基镍的晶体类型是________，写出一种与其配体互为等电子体的分子的化学式：________。
(4)血红素铁是血液的重要组成部分，其结构如下图。
其中C 原子的杂化方式为____________，N 与Fe 之间存在的相互作用是____________。在人体内合成血红素铁的基本原料之一为甘氨酸(
)，甘氨酸分子中的σ键和π键
的个数比为______。 (5)Ni 2＋和Fe 2＋
的半径分别为69 pm 和78 pm ，则熔点NiO______FeO(填“<”或“>”)。
(6)嫦娥三号卫星上的PTC 元件(热敏电阻)的主要成分钡钛矿的晶体结构如图所示，边长为a cm 。顶点位置被Ti 4＋所占据，体心位置被Ba 2＋所占据，所以棱心位置被O 2－所占据。
①O 元素与H 元素形成的简单化合物的立体构型为__________。
②写出该晶体的化学式：______________。
③若该晶体的密度为ρ g ·cm －3，阿伏加德罗常数的值为N A ，则a ＝________。
5．超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo 将2个C 60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO 分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。
(1)Mo 处于第五周期ⅥB 族，核外电子排布与Cr 相似，它的基态价电子排布式是__________________；核外未成对电子数是________个。
(2)该超分子中存在的化学键类型有__________。
A ．σ键
B ．π键
C ．离子键
D ．氢键
(3)该超分子中配体CO 提供孤电子对的原子是________(填元素符号)，p -甲酸丁酯吡啶配体中C 原子的杂化方式有__________。
(4)从电负性角度解释CF 3COOH 的酸性强于CH 3COOH 的原因：________________________________________________________________________。
(5)C 60与金刚石互为同素异形体，从结构与性质之间的关系解释C 60的熔点远低于金刚石的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)已知：某晶胞中各原子的相对位置可用如图所示的原子坐标表示，其中所有顶点原子坐标均为(0，0，0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo 原子， 其中
Mo 原子坐标是(0，0，0)及(12，12，12
)。根据以上信息，推断该晶体的原子堆积方式是________。已知该晶体的密度是ρ g ·cm －3，Mo 的摩尔质量是M g ·mol －1
，阿伏加德罗常数是N A ，晶体中距离最近的Mo 原子核之间的距离为________pm 。
非选择题规范练(四) 物质结构与性质(模块1)
1．解析：(1)同周期元素的第一电离能从左向右呈增大趋势，且第ⅡA、ⅤA 族元素因原子轨道处于全空、半满状态，导致其第一电离能大于其同周期相邻元素，故第一电离能：N>C>B 。
(2)①根据结构可知，该晶体为离子晶体，含有离子键、共价键、配位键(HO→B)。②晶
体R 中阴离子的中心原子B 形成3个σ键(B —F 键)和1个配位键(HO→B)，配位键也属于σ键，其立体构型为四面体形。
(3)根据配离子的结构图可知，N 原子形成3个σ键和1个配位键，采取sp 3杂化；乙二胺含有氨基，分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，故乙二胺比三甲胺的沸点高得多。
(4)B 原子最外层有3个电子，由图丙所示晶体结构中每个B 原子形成3个单键可知，六方相氮化硼不含π键；六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，层间作用力弱，故质地软。
(5)碳化硅晶体和金刚石一样，是原子晶体，具有空间网状结构，一个C 与四个Si 形成正四面体结构，一个晶胞内有4个碳原子和4个Si 原子，故一个SiC 晶胞含4个SiC ，晶体密度ρ＝m V ＝40×4N A ·a 3g ·cm －3＝160N A ·a 3 g ·cm －3。 答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 2 N>C>B (2)①abc ②四面体形 (3)sp 3 乙二胺分子之间可
以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 (4)不含 层间作用力弱 (5)
160N A ·a 3 2．解析：(1)铜为29号元素，Cu ＋的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 10或[Ar]3d 10，Sn
的核电荷数为50，为第ⅣA 族元素，价电子排布式为5s 25p 2，易失去2个p 轨道电子，化合价为＋2，失去价电子层的4个电子，化合价为＋4。(2)PH 3分子中P 的价层电子对数为3＋
5－3×12＝4，故P 原子采用sp 3杂化；N 的电负性比P 强，成键电子对更靠近N ，导致成键电子对距离
近，排斥力大，故键角大。(3)白磷(P 4)为正四面体结构，为非极性分子，CS 2为直线形结构，为非极性分子，H 2O 为V 形结构，为极性分子，根据相似相溶原理，白磷易溶于CS 2，难溶于水。(4)①根据晶胞结构可知，该晶体中P 原子位于由铜原子形成的正八面体空隙中；八面体顶点的6个Cu 跟P 等距离且最近，故P 的配位数为6。②根据晶胞结构可知，1个晶胞中含有1个Sn ，3个Cu ，1个P ，P 与最近的Cu 原子核间距为晶胞棱长的一半，晶胞的棱长为
3342aN A ×1010 pm ，所以P 与最近的Cu 原子核间距为5×109
× 3342aN A pm 。③晶胞中三种原子的体积
之和V 原子＝43π(3r 31＋r 32＋r 33)；面对角线长度为2r 1＋2r 2，晶胞边长为2r 1＋2r 22
，故晶胞体积V 晶胞＝(2r 1＋2r 22
)3，晶胞的空间利用率是V 原子V 晶胞×100%＝2π（3r 31＋r 32＋r 3
3）3（r 1＋r 2）3×100%。 答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 10(或[Ar]3d 10) ＋2、＋4 (2)sp 3
小 N 的电负性比P 强，成键电子对更靠近N ，导致成键电子对距离近，排斥力大，故键角大 (3)P 4和CS 2均为非极性分子，H 2O 为极性分子，根据相似相溶原理，白磷易溶于CS 2，
难溶于水 (4)①正八面体 6 ②5×109×
3342aN A ③2π（3r 31＋r 32＋r 33）3（r 1＋r 2）3 3．解析：(1)Ca 的原子序数为20，核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 2或[Ar]4s 2；CaC 2中阳离子与阴离子个数比为1∶1。(3)原子数相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体。互为等电子体的微粒结构相似，CO 2为直线形分子，故CN 2－2的立体构型为直线形。(4)三聚氰胺分子中碳原子的杂化方式为sp 2。(6)CaO 晶胞中，与一个Ca 2＋距离最近且相等的O 2－有6个，故
Ca 2＋的配位数为6。设晶胞的棱长为a cm 。一个晶胞中有Ca 2＋：8×18＋6×12＝4、O 2－：12×14
＋1＝4，晶胞质量为56 g ·mol －1N A mol －1×4，则(a cm)3＝4×56N A g
ρ g ·cm －3＝4×56ρN A cm 3，a ＝34×56ρN A 。面心到顶点的距离为22a cm ，即晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为 34×56ρN A ×22
cm 。 答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 64s 2(或[Ar]4s 2)
Ca 2＋[··C ??C ··]2－
(2)C (6)6 34×56ρN A ×22 4．解析：(1)Ni 是28号元素，基态镍原子的外围电子排布式为3d 84s 2。(3)四羰基镍[Ni(CO)4]的熔、沸点较低，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂，所以四羰基镍的晶体类型是分子晶体；该物质的配体是CO ，与CO 互为等电子体的分子是N 2。(4)血红素铁中C 原子的杂化方式为sp 2、sp 3杂化。N 与Fe 之间存在的相互作用力是极性共价键、配位键。甘氨酸分子中的共价单键是σ键，一个双键中有一个σ键和一个π键，故σ键与π键的个数比为9∶1。(5)NiO 与FeO 形成的晶体都是离子晶体，构成离子晶体的离子半径越小，电荷数越多，晶格能越大，熔点就越高，Ni 2＋的半径小于Fe 2＋的半径，所以NiO 的熔点大于FeO 的熔点。(6)①O 元素与H 元素形成的简单化合物H 2O 的立体构型为V 形。②根据晶胞结构图 可知，一个晶胞中，Ba 2＋个数为1，Ti 4＋个数为8×18＝1，O 2－个数为12×14 ＝3，所以该晶体的化学式为BaTiO 3。③由于晶胞为立方体，边长为a cm ，一个晶胞中含有一个“BaTiO 3”，若该 晶体的密度为ρ g ·cm －3，阿伏加德罗常数的值为N A ，则根据晶体的密度ρ＝m V ＝233 N A a 3＝233a 3N A ， 可得a＝3233 N Aρ 。 答案：(1)3d84s2(2)Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态，难失去电子，而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态，较易失去电子(3)分子晶体N2(4)sp2、sp3杂化极性共价键、配位键9∶1(5)> (6)①V形②BaTiO3③ 3233 N Aρ 5．解析：(1)Cr是第四周期元素，其原子的价电子排布式为3d54s1，故第五周期的Mo原子的价电子排布式为4d55s1，根据洪特规则知未成对电子有6个。(2)由结构知，分子中存在C—C、C===O、C—O，故化学键种类为σ键、π键。(3)由于碳原子核对电子的吸引能力弱于氧原子核对电子的吸引能力，故碳原子提供孤电子对。该配体中存在C===O，该碳原子为sp2杂化，—C4H9中碳原子均形成了4个σ键，均为sp3杂化。(4)氟原子的电负性远大于氢原子，对成键电子吸引能力强于氢原子，故CF3COOH中，—CF3中碳原子正电荷高，进一步导致—COOH 中共用电子对向该碳原子偏移，—O—H键容易电离，酸性增强。(5)C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，熔化时破坏共价键所需要的能量远高于破坏分子间作用力所需要的能量。(6)由坐标知，相应晶胞中原子为体心立方堆积。设晶胞的边长为x cm，则面对角线长为2x cm，体 对角线长为3x cm，体心与顶点上的两个钼原子距离最近，长度为 3 2 x cm，一个晶胞的质量 为2M N A g，x3ρ＝ 2M N A ，x＝ 32M ρN A ，所以最短距离为 3 2 × 32M ρN A cm＝ 3 2 × 32M ρN A ×1010pm。答案：(1)4d55s1 6 (2)AB (3)C sp2和sp3 (4)F的电负性强于H，对电子的吸引能力强，使共用电子对偏向F，使氧氢键较易断裂， 因此酸性强于CH3COOH(合理答案均可) (5)C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，原子晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所需的能量 (6)体心立方堆积32M ρN A × 3 2 ×1010
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