专题检测（九） 物质结构与性质

1．人类文明的发展历程，也是化学物质的认识和发现的历程。

(1)铜原子在基态时，价电子(外围电子)排布式为________。已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从核外电子结构变化角度解释：_______________________________________。

(2)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol (SCN)2中含有π键的数目为________NA。类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(HNCS)的沸点，其原因是_________________________________________________。

(3)硝酸钾中NO3的空间构型为____________，写出与NO3互为等电子体的一种非极性分子的化学式：_________________________________________________。

(4)下列说法正确的有________(填序号)。 a．乙醇分子间可形成氢键，导致其沸点比氯乙烷高

b．钨的配合物离子[W(CO)5OH]能催化固定CO2，该配离子中钨显－1价

解析：(1)Cu为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，价电子排布式为3d4s。轨道中电子处于全满、全空、半满时原子最稳定，Cu的最外层电子排布式为3d，而Cu的最外层电子排布式为3d，价电子排布达到全满时较稳定，所以固态Cu2O稳定性强于CuO。(2)1个C≡N键中有1个σ键和2个π键，1 mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为5NA，含有π键的数目为4NA；异硫氰酸(HNCS)分子中N原子上连接有H原子，分子间能形成氢键，而硫氰酸不能形成氢键，故异硫氰酸的沸点高。(3)NO3中N原1

子价层电子对数为3＋×(5＋1－3×2)＝3，且不含孤电子对，所以是平面三角形结构；原

2子总数相同、价电子总数也相同的粒子互为等电子体，与NO3互为等电子体的非极性分子有BF3、SO3、BBr3等。(4)乙醇分子间可形成氢键，氯乙烷中不含氢键，所以乙醇的沸点比氯乙烷高，故a正确；根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，钨的配合物离子[W(CO)5OH]

－

－

－

10

2＋

9

10

1

＋

2

2

6

2

6

10

1

－

－

－

中钨显0价，故b错误。

答案：(1)3d4s Cu价电子排布式为3d，Cu核外电子处于稳定的全充满状态 (2)4 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能形成氢键 (3)平面三角形 SO3(或BF3、BBr3等) (4)a

2．氢氧化镍在乙醇的悬浊液中可发生如下反应生成单质镍的配合物： Ni(OH)2＋5CH3NC===(CH3NC)4Ni＋CH3NCO＋H2O (1)Ni基态核外电子排布式为________________。

(2)CH3NC(其结构简式为CH3—NC)分子中碳原子轨道的杂化类型是________。1 mol

2＋

10

1

＋

10

＋

CH3NC中σ键的数目为________。

(3)用光气(COCl2)与甲胺(CH3NH2)可以制取CH3NCO。 ①与COCl2互为等电子体的一种阴离子为________。 ②甲胺极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为________________________________。

(4)Ni单质的晶胞结构如图所示，每个晶胞中含Ni原子数目为________。

解析：(2)CH3—中C原子采用sp杂化，—NC中C原子采用sp杂化；在CH3NC中，3个C—H键全部是σ键，C—N键是σ键，NC键中含有1个σ键，故分子中共含有5个σ键，即σ键的数目为5NA。(3)①COCl2分子中含有4个原子和24个价电子，故与其互为等电子体的阴离子可以是CO3(或NO3)。②甲胺分子中含有电负性强的N原子，能与H2O分子形成分子间氢键。(4)由晶胞结构可知，Ni原子位于立方体的顶点和面心，故含有的Ni11

原子数＝8×＋6×＝4。

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答案：(1)[Ar]3d (2)sp、sp 5NA

(3)①CO3(或NO3) ②甲胺能与水形成分子间氢键 (4)4

3．(2019·淮安模拟)纳米级TiO2是一种光催化材料，可处理甲醛、氮氧化物等污染物，TiO2

工业上也可用其催化乙醇脱氢制备乙醛：CH3CH2OH――→CH3CHO＋H2↑。

(1)Ti原子基态核外电子排布式为________。

(2)CH3CHO分子中碳原子轨道的杂化类型是___________________________________，1 mol CH3CHO分子中含有 σ 键的数目为__________。

(3)与NO互为等电子体的一种阳离子为__________(填化学式)。 (4)乙醇可以与水以任意比互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_____________________________________________________。

(5)一种TiO2的晶胞结构如图所示，其中与每个氧原子直接相连的钛原子数目为__________。

解析：(1)Ti是22号元素，所以Ti原子基态核外电子排布式为[Ar]3d4s。(2)CH3CHO分子中甲基上是饱和碳，是sp 杂化，而醛基上是不饱和碳，是sp杂化，1 mol CH3CHO分子中含有σ键的数目为6 mol。(3)与NO分子互为等电子体的一种微粒具有相同的价电子数11和原子数2，微粒为O2。(4)乙醇可以与水以任意比互溶，除因为它们都是极性分子外，1

还因为CH3CH2OH与H2O分子之间可以形成氢键。(5)TiO2的晶胞结构中黑球的个数是×8＋1

8

＋

3

2

2

2

2－

－8

3

2－

－3

1

＝2，空心球的个数为4×＋2＝4，化学式为TiO2，所以空心球是氧原子，所以与每个氧原

2子直接相连的钛原子数目为3个。

答案：(1)[Ar]3d4s

(2)sp、sp 6 mol(或6×6.02×10) (3)O2 (4)CH3CH2OH与H2O分子之间可以形成氢键 (5)3

4．我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素，且原子序数依次增大。元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下：

元素 A B C D E 元素性质或原子结构 周期表中原子半径最小的元素 原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同 最外层P轨道半充满 位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍 位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同 2

3

23

＋

2

2

请回答下列问题：(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答) (1)B、C、D第一电离能由大到小为__________________________________________。 (2)E的二价离子的电子排布式为__________________________________________。 (3)A2B2D4常用作除锈剂，该分子中B的杂化方式为________；1 mol A2B2D4分子中含有σ键数目为_____________________________________________。

(4)B2A6、C2A4分子中均含有18个电子，它们的沸点相差较大，主要原因是__________________________________________________________。

(5)BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图所示，一个该晶胞中含______________个D原子。

解析：A、B、C、D、E五种前四周期元素，且原子序数依次增大。周期表中A元素原子半径最小，故A为H元素；B元素原子核外有三种

不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，核外电子排布为1s2s2p，故B为C元素；D位于短周期，其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，而短周期中原子单电子处于p能级最多有3个，故其成对电子总数只能为6，单电子数为2，核外电子排布为1s2s2p，则D为O元素；C元素原子最外层P轨道半充满，原子序数小于O，故其核外电子排布为1s2s2p，则C为N元素；E位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同，价电子排布为3d4s，则E为Cu。(1)同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能大小顺序为N＞O＞C。(2)E为Cu元素，Cu的电子排布式为1s2s2p3s3p3d或[Ar]3d。(3)H2C2O4常用作除锈剂，结构简式为HOOC—COOH，分子中C原子形成3个σ键，没有孤电

2＋

2

2

6

2

6

9

9

10

12

2

3

2

2

4

2

2

2

子对，该分子中碳原子的杂化方式为sp，单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，故HOOC—COOH 分子中含有7个σ键，1 mol H2C2O4分子中含有 σ键 数目为7×6.02×10。(4)C2H6、N2H4分子中均含有18个电子，它们的沸点相差较大，主要原因是N2H4分子之间存在氢键。(5)CO2在高温高压下所形成晶体的晶胞中小白球为O原子，均为晶胞内部，一个该晶胞中含O原子数目为16。

答案：(1)N＞O＞C

(2)1s2s2p3s3p3d(或[Ar]3d) (3)sp 7×6.02×10

(4)N2H4分子之间存在氢键 (5)16

5．(2019·泰州模拟)1985年，Rousssin研究发现了第一个金属原子簇类配位化合物，其结构如图1，金属原子簇类化合物与金属原子表面性质相似，具有良好的催化活性等功能。请回答下列问题：

2

23

2

2

6

2

6

9

9

23

2

(1)Fe的基态核外价电子排布式为___________。

(2)上述化合物中含有三种非金属元素，三种元素原子第一电离能由大到小的顺序为_________；硫可以形成SOCl2化合物，则该化合物的空间构型为______________。

(3)除了氮的氧化物之外，氮还可以形成NO2。请写出氮原子杂化方式____________。 (4)上述原子簇类配合物，中心原子铁的配位原子是______。

(5)配合物Fe(CO)5的熔点：－20 ℃，沸点：103 ℃，可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图2所示。下列关于Fe(CO)5说法正确的是_________。

A．Fe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子 B．Fe(CO)5中Fe原子以sp杂化方式与CO成键 C．1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键

D．Fe(CO)5===Fe＋5CO反应中没有新化学键生成

解析：(1)Fe位于周期表中第四周期第Ⅷ族，Fe的基态核外价电子排布式为3d。(2)化合物中三种非金属元素为N、O、S，同周期主族元素随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常，则三种元素原子第一电离能由大到小顺序为N＞O＞S，对于SOCl2，其等电子体为SO3，二者结构相似，根据VSEPR理论，价电子对数为6－2×3＋2＋VP＝BP＋LP＝3＋＝4，则其空间构型为三角锥形。(3)对于NO2，根据VSEPR理

2

2－

3＋

5

3

＋

3＋