2019年高考化学专题分类汇编专题二十三选修3物质结构与性质(解析版)

2019年高考化学专题分类汇编专题二十三选修3物质结构与性

质(解析版)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

专题二十三选修3物质结构与性质（解析版）

1.【2019新课标Ⅰ卷】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”，是制造飞机的主要材料。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）。

（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：

氧化物Li2O MgO P4O6SO2

熔点/℃ 1570 2800 23.8﹣75.5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）。

【答案】（1） A

（2）sp3；sp3；乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键；Cu2+

（3）Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，晶格能MgO＞Li2O，分子间作用力：P4O6＞SO2

（4）a；a；

【解析】

（1）AD微粒都是Mg原子失去一个电子后得到的，但是D微粒能量高于A，稳定性A＞D，所以失电子能量A＞D；BC都是原子，但是B是基态、C是激发态，能

量：C＞B，稳定性B＞C，所以失去一个电子能量：B＞C；A微粒是B失去一

个电子得到的，且A轨道中电子处于半满状态，较稳定，所以失去一个电子能

力A＞B，

通过以上分析知，电离最外层一个电子所需能量最大的是A，

故答案为：A；

（2）每个N原子形成的共价键有2个N﹣H键、1个N﹣C键，且还含有1个孤电子对；每个C原子形成的共价键有2个C﹣H键、2个C﹣N键，所以N、C原子价

层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断N、C原子杂化类型分别为

sp3、sp3；含有孤电子对的原子和含有空轨道的原子之间易形成配位键，乙二胺的

两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键，所以乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属

离子形成稳定环状离子；碱土金属与乙二胺形成的化合物稳定性较弱，所以与乙

二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+.

（3）晶体熔沸点：离子晶体＞分子晶体，离子晶体熔沸点与晶格能有关，晶格能越大熔沸点越高，晶格能与离子半径成反比，与电荷成正比，分子晶体熔沸点与分子间

作用力有关，分子间作用力与相对分子质量有关，相对分子质量越大其分子间作

用力越大，Li2O和MgO是离子晶体、P4O6和SO2是分子晶体，且晶格能MgO＞

Li2O，分子间作用力：P4O6＞SO2，所以熔沸点：MgO＞Li2O＞P4O6＞SO2.

（4）如图所示，AB之间的距离为面对角线长度＝apm，AB之间距离相当于4个Cu原子直径，x距离1个Cu原子直径＝

；

体对角线长度＝棱长＝×apm，CD距离为y，该长度为体对角线BC长度的

＝××apm ＝apm ；该晶胞中Mg 原子位于8个顶点上、6个面心上，

在晶胞内部有4个Mg 原子，所以Mg 原子个数＝8×+6×+4＝8，Cu 原子都位于晶胞内部，有16个；

晶胞体积＝（a ×10﹣10 cm ）3，晶胞密度＝＝g/cm 3＝

g/cm 3。

2.【2019新课标Ⅱ卷】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）元素As 与N 同族。预测As 的氢化物分子的立体结构为_______，其沸点比NH 3的_______（填“高”

或“低”），其判断理由是_________________________。

（2）Fe 成为阳离子时首先失去______轨道电子，Sm 的价层电子排布式为4f 66s 2，Sm 3+的价层电子排布

式为______________________。

（3）比较离子半径：F ?__________O 2?（填“大于”等于”或“小于”）。

（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图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O 2?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(111,,222

)，则原子2和3的坐标分别为__________、__________。 【答案】(1). 三角锥形；低；NH 3分子间存在氢键

(2). 4s ；4f 5 (3). 小于

(4). SmFeAsO 1?x F x

330A 2[28116(1)19]10x x a cN -+-+? 11,,022 10,0,2 【解析】

（1）As与N同族，则AsH3分子的立体结构类似于NH3，为三角锥形；由于NH3分子间存在氢键使沸点升高，故AsH3的沸点较NH3低；

（2）Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态，则应先失去能量较高的4s电子，所以Sm3+的价电子排布式为为4f5。（3）F-和O2-的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F-

（4）由图1可知，每个晶胞中含Sm原子：4

1

2

?=2，含Fe原子：4

1

4

?+1=2，含As原子：

4

1

2

?=2，含O原子：（8

1

8

?+2

1

2

?）（1-x）=2（1-x），含F原子：（8

1

8

?+2

1

2

?）x=2x，所

以该化合物的化学式为SmFeAsO1-x F x；

根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-x F x，一个晶胞的质量为

()

2281161x19x

A

N

??

+-+

??

，一个

晶胞的体积为a2c?10-30cm3，则密度ρ=

()

230

2281161x19x

10

A

a cN-

??

+-+

??

?

g/cm3。

根据原子1的坐标（1

2

，

1

2

，

1

2

），可知原子2和3的坐标分别为（

1

2

，

1

2

，0），（0，0，

1

2

），

3.【2019新课标Ⅲ卷】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。

（3）苯胺（）的晶体类型是。苯胺与甲苯（）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（﹣5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点

（﹣95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是。

（4）NH4H2PO4中，电负性最高的元素是；P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。

（5）NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示：

这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为（用n代表P原子数）。

【答案】

（1）Mg；相反；

（2）；4；

（3）分子晶体；苯胺分子之间存在氢键；

（4）O；sp3；σ；

（5）（P n O3n+1）（n+2）﹣

【解析】

（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg，该元素基态原子核外M层电子2个电子的自旋状态相反。

（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，Fe原子周围有4个eCl，则其中Fe的配位数为4。

（3）苯胺）的晶体类型是分子晶体，构成微粒为分子，苯胺与甲苯

（）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（﹣5.9℃）、沸点

（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（﹣95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是苯胺分

子之间存在氢键。

（4）NH4H2PO4中，电负性最高的元素是O；磷酸根离子中P形成4个σ键，则P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。

（5）由图可知，2个P原子时存在7个O，3个P原子时存在11个O，存在n个P时存在（3n+1）个O，则这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为（P n O3n+1）（n+2）﹣。

4．【2019江苏卷21】Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu?O。

（1）Cu2+基态核外电子排布式为。

（2）2

SO 的空间构型为（用文字描述）；

4

Cu2+与OH?反应能生成[Cu(OH)4]2?，[Cu(OH)4]2?中的配位原子为（填元素符

号）。

（3）抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为；

推测抗坏血酸在水中的溶解性：（填“难溶于水”或“易溶于水”）。

（4）一个Cu2O晶胞（见图2）中，Cu原子的数目为。

【答案】（1）[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9（2）正四面体 O

（3）sp3、sp2易溶于水（4）4

【解析】

（1）Cu原子失去4s能级上1个电子、3d能级上1个电子生成铜离子，该基态离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；

（2）SO42﹣中S原子价层电子对个数＝4+＝4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型为正四面体形；该配离子中Cu2+提供空轨道、O

原子提供孤电子对形成配位键，所以配原子为O；

（3）中1、2、3号C原子价层电子对个数是4，4、5、6号碳原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断该分子中C原子轨道杂化类型，

1、2、3号C原子采用sp3杂化，4、5、6号C原子采用sp2杂化；抗坏血酸中羟基属

于亲水基，增大其水解性，所以抗坏血酸易溶于水；

（4）该晶胞中白色球个数＝8×+1＝2、黑色球个数为4，则白色球和黑色球个数之比＝2：4＝1：2，根据其化学式知，白色球表示O原子、黑色球表示Cu原子，则该晶胞中Cu原子数目为4。

5.【2019 上海等级考】

Li3Fe2(PO4)3作为锂离子电池的正极材料时有良好的放电平台，通过提高材料的电导率可以有效的改善材料的性能。

35.CO2的电子式为，P原子的核外电子有种不同能量的电子。

【答案】

【解析】

物质结构与性质的综合作用

1．(2019·黑龙江哈尔滨统考)(1)三聚氰胺中六元环结构与苯环类似，它与硝基苯的相对分子质量之差为3，三聚氰胺的熔点为354 ℃，硝基苯的熔点是5.7 ℃。

①三聚氰胺中，环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为________。

②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是

________________________________________________________________________。

(2)一定条件下，碳、氮两种元素可形成一种化合物，该化合物可作耐磨材料，其熔点________(填“高于”“低于”或“无法判断”)金刚石的熔点。

(3)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为__________，若该晶胞的参数为d n m，则该合金的密度为____________(不必化简，用N A表示阿伏加德罗常数)。

解析 (1)①三聚氰胺中环上、环外氮原子分别形成了2个σ键、3个σ键，均还有一个孤电子对，故价层电子对数分别为3、4，杂化轨道类型分别为sp 2、sp 3。②三聚氰胺中存在N —H 键，分子间能形成氢键，导致熔点升高，硝基苯分子间不能形成氢键，故熔点较低。(2)因氮的原子半径小于碳的原子半径，故键能：C —N ＞C —C ，因而金刚石的熔点较低。(3)依据均摊规则，晶胞中共有4个铁原子，8个镁原子，故化学式为Mg 2Fe ，一个晶胞中含有4个“Mg 2Fe ”，其质量为4N A ×104 g ＝416N A

g,1 n m ＝10－7 cm ，体积为10－21d 3 cm 3，由此可求出其密度。

答案 (1)①sp 2、sp 3 ②三聚氰胺分子间能形成氢键，但硝基苯分子间不能形成氢键

(2)高于 (3)Mg 2Fe 41610－21d 3N A g·cm －3(或其他合理答案) 2．(2018·河南八市二模)针对氮族元素中的N 、P 、As 三种非金属元素回答下列相关问题。

(1)基态砷原子的价电子排布式为__________，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是__________(填元素符号)。

(2)雄黄(As 4S 4)是很多人熟悉的一种物质，其分子结构如图所示，分子中所有原子最外层均达到8电子结构。分子中含有的σ键的数目是______，●表示的原子是______，该原子的杂化形式是__________。

(3)硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是____________________。硝酸根的空间构型是____________。

(4)白磷(P 4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，每个分子周围紧邻的分子有______个。若白磷晶体晶胞的棱长为y pm ，阿伏伽德罗常数的数值用N A 表示，则白磷晶体的密度为__________g·cm －

3。

解析 (1)基态砷原子的价电子排布式为4s 24p 3，其未成对电子数是3个，同周期元素原子中与其含有相同数目未成对电子的是V 、Co(它们的价电子排布分别为3d 34s 2和3d 74s 2)。

(2)由雄黄(As 4S 4)的分子结构示意图可知，其分子中含有的σ键的数目是10，●表示的原子与相邻的原子形成3个共价键，所以该原子是砷，每个砷原子还有1个孤电子对，所以该原子的杂化形式是sp 3杂化。

(3)硝酸的沸点较低，从氢键的角度推断其可能的原因是：硝酸中存在分子内氢键。硝酸根中氮原子的杂化类型是sp 2杂化，氮原子形成了3个σ键，所以其空间构型是平面三角形。

(4)白磷(P 4)晶体中分子堆积方式属于分子密堆积，类比金属晶体中金属原子的密堆积，可知每个分子

周围紧邻的分子有12个。密堆积可能是面心立方堆积也可能是六方堆积，每个晶胞中有4个白磷分子，白磷晶体晶胞的棱长为y pm，阿伏伽德罗常数的数值用N A表示，则N A个晶胞的质量和体积分别是496 g 和N A(y×10－10)3 cm3，则白磷晶体的密度为4.96×1032

y3N A g·cm

－3。

答案(1)4s24p3V、Co(2)10砷sp3杂化

(3)硝酸中存在分子内氢键平面三角形

(4)124.96×1032

y3N A

3．(2018·江西南昌二模)核安全与放射性污染防治已引起广泛关注。在爆炸的核电站周围含有放射性物质碘－131和铯－137。碘－131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺肿大等疾病。

(1)与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素X、Y、Z的第一电离能如下表：

元素代号X Y Z

第一电离能(kJ·mol－1) 520 496 419

基态Z

__________(用元素符号表示)，其原因为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)F与I同主族，BeF2是由三个原子构成的共价化合物分子，分子中中心原子Be的杂化类型为__________，BeF2分子的空间构型是________。

(3)Cl与I同主族，Cl具有很强的活泼性，可以形成很多含氧化合物，其中含氧酸HClO、HClO2、HClO3、HClO4酸性由强到弱的顺序为______________________________________。

(4)131I2晶体的晶胞结构如图甲所示，该晶胞中含有______个131I2分子，该晶体属于________(填晶体类型)。

(5)KI的晶胞结构如图乙所示，每个K＋的配位数为______。KI晶体的密度为________ρg·cm－3，K和I的摩尔质量分别为M k g·mol－1和M I g·mol－1，原子半径分别为r K cm和r I cm，阿伏加德罗常数的值为N A，则KI晶胞中的空间利用率为__________________。

解析(1)由铯的最外层电子排布式为6s1可知X、Y、Z为第ⅠA族，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的X、Y的第一电离能的差值与Y、Z的第一电离能的差值相差不大可知，X、Y、Z不可能有H元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故X、Y、Z分别为Li、Na、K，则基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；由于锂、钠、钾为金属晶体，它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次

降低，即熔点为Li ＞Na ＞K ；(2)BeF 2分子内中心原子为Be ，其价电子数为2，F 提供2个电子，所以Be 原子的价层电子对数为(2＋2)/2＝2，Be 原子的杂化类型为sp 杂化，BeF 2分子的空间构型是直线形；(3)非羟基氧原子个数越多，含氧酸的酸性越强，则含氧酸HClO 、HClO 2、HClO 3、HClO 4酸性由强到弱的顺序为HClO 4＞HClO 3＞HClO 2＞HClO 。(4)由碘晶胞可知，131I 2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个131I 2分子；该晶体属于分子晶体；(5)根据晶胞结构可知KI 晶胞与NaCl 晶胞结构相似，每个K ＋紧邻6个I －，每个K ＋的配位数为6；晶胞中K 和I 均是4个，原子半径分别为r K cm 和r I cm ，则晶胞

的边长是2r K cm ＋2r I cm ，因此KI 晶体的密度为4N A ×(M k ＋M I )8(r k ＋r I )3g/cm 3＝(M k ＋M I )2N A (r k ＋r I )3

g/cm 3，KI 晶胞中的空间利用率为43πr 3k ×4＋43πr 3I ×48(r k ＋r I )3×100%＝2π(r 3k ＋r 3I )3(r k ＋r I )3

×100%。 答案：(1)1s 22s 22p 63s 23p 64s 1 Li ＞Na ＞K 锂、钠、钾为金属晶体，由于它们的价电子数相等，金属离子所带的电荷数相同，离子半径依次增大，金属键依次减弱，故熔点依次降低 (2)sp 直线型

(3)HClO 4＞HClO 3＞HClO 2＞HClO (4)4 分子 (5)6

(M k ＋M I )2N A (r k ＋r I )3 [4π(r 3k ＋r 3I )ρN A ×100%]/[3(M k ＋M I )]或[2π(r 3k ＋r 3I )×100%]/3(r k ＋r I )3 4．(2019·河北衡水检测)化学科学的发展离不开物质结构的探索和研究。物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展有重要的意义。请回答下列问题：

(1)基态铜原子最外层电子所占用能级的电子云轮廓图形状为________，基态硒原子的价电子排布图为________。

(2)次氯酸分子的VSEPR 模型名称为________，中心原子的杂化类型为________。

(3)C 、O 、F 三者的第一电离能由小到大的顺序为________。

(4)CaO 的熔点比BaO______(填“高”或“低”)，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)H 2SeO 4的酸性比H 2SeO 3强，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________。

(6)与CN －

互为等电子体的离子有__________(写出一种即可)。

(7)Fe 和S 形成的某种晶胞如图所示：其中白球表示S ，黑球表示Fe ，则该物质的化学式为________。该晶胞中硫原子的配位数为________；假设该晶胞的密度为ρ g/cm 3，用N A 表示阿伏加德罗常数，则该晶胞中距离最近的S 原子之间的距离为________pm.

解析 (1)基态Cu 原子核外有4个电子层，最高能层为第四层，即N 层，最外层电子为4s 1电子，该能层电子的电子云轮廓图形状为球形，硒为34号元素，有6个价电子，所以硒的价层电子排布式为4s 24p 4，价层电子排布图为。

(2)次氯酸分子中中心原子O 有2对孤对电子和2个σ键，VSEPR 模型为四面体，O 原子采取sp 3杂化；

(3)同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以C 、O 、F 元素第一电离能为C ＜O ＜F ；

(4)离子晶体中离子半径越小，则离子键键能越大，其晶体的晶格能越大，熔点越高，已知钙离子半径小于钡离子半径，所以CaO 的熔点高于BaO ；

(5)H 2SeO 4中非羟基氧数目多，所以酸性更强，即H 2SeO 4的酸性比H 2SeO 3强；

(6)将CN －

中C 原子及1个负电荷换成1个N 原子，可得等电子体N 2，将N 原子及1个负电荷换成1

个O 原子，可得等电子体CO ，同理互为等电子体的离子有O 2＋2或C 2－2等； (7)黑球铁处于晶胞内部，晶胞中含有4个Fe 原子，白球S 处于顶点和面心，晶胞中含有S 原子数目为6×12＋8×18＝4，约成最简整数比即得化学式为FeS ，根据图示，每个铁原子周围有四个硫原子，即晶胞中铁原子的配位数为4，则硫原子的配位数也为4；晶胞质量为4×56＋32N A

g ，假设该晶胞的边长为a cm ，则(a cm)3×ρ g/cm 3＝4×56＋32N A g ，则a ＝3352N A ρ，距离最近的S 原子之间距离为晶胞边长的22

，故S 原子之间距离为22× 3352N A ρcm ＝22×3352N A ρ

×1010pm 。 答案 (1)球形

(2)四面体型 sp 3 杂化 (3)C ＜O ＜F (4)高 Ca 2＋半径比Ba 2＋小，CaO 的晶格能比BaO 大 (5)H 2SeO 4和H 2SeO 3可用

(HO)m SeO n, H 2SeO 4中的n 值大，Se 的正电性高导致Se －O －H 中O 的电子向Se 偏移，在水分子的作用下

更容易电离出H ＋，所以酸性更强(或者说H 2SeO 4中非羟基氧数目多，所以酸性更强也可) (6)O 2＋2或C 2－

2 (7)FeS 4 22× 3352N A ρ

×1010 5．(2019·山东日照诊断)氟及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态氟原子的价电子排布式为________。

(2)C 2F 4可用于合成聚四氟乙烯，HBF 4可用于蚀刻玻璃，NO 2F 可用作火箭推进剂中的氧化剂，NaAlF 6可用作电冶铝的助熔剂。

①C 2F 4分子中所含共价键的类型有________，C 2F 4分子中碳原子的杂化轨道类型是________，聚四

氟乙烯是一种准晶体，证明它不是晶体可用的实验方法是________________。

②HF 与BF 3化合可得到HBF 4，从价键形成角度分析HF 与BF 3能化合的原因___________________________________________________________________________。

③与NO 2F 分子互为等电子体的非极性分子有_______________________________________________(写一个符合要求的化学式即可)。

(3)CaF 2的晶体结构如图所示。

①CaF 2晶胞中，Ca 2＋的配位数为________；F －的配位数为________。

②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，已知A 、B 两点的原子坐标参数如图所示，则C 点的原子坐标参数为__________。

③晶胞参数可描述晶胞的大小和形状，CaF 2晶胞的晶胞参数A ＝546.2pm ，则其密度为________(列出计算式即可)g/cm 3。

解析 (2)①C 2F 4分子的结构类似于乙烯，所含共价键的类型有C －F 间的σ键和C ＝C 中的σ键和π键；C 2F 4分子为平面形状，碳原子的杂化轨道类型为sp 2，聚四氟乙烯是一种准晶体，可以通过X 射线衍射实验证明它不是晶体；②BF 3中硼原子有空轨道，HF 中氟原子有孤对电子，两者之间可形成配位键，因此HF 与BF 3化合可得到HBF 4；③与NO 2F 分子互为等电子的非极性分子有BF 3(或BCl 3、SO 3等)。

(3)①根据CaF 2晶胞结构，每个F －周围有4个距离相等且最近的Ca 2＋，这4个钙离子构成正四面体结构，F －的配位数为4，在CaF 2晶胞中Ca 2＋与F －的个数比为1∶2，则Ca 2＋的配位数为8；②根据CaF 2的晶体结构，氟离子分布在晶胞内，A 、B 原子的坐标参数依次为(0,0,0)、 (1,1,1)，氟离子分布在晶胞

内，8个氟离子构成立方体结构，每侧的4个负离子所在平面距离最近的晶胞的侧面为晶胞边长的14

，因此C 点的原子坐标参数为14，34，14

；③根据CaF 2晶胞结构，晶胞中含有8个氟离子，则含有4个钙离子，晶胞参数A ＝546.2pm ，则其密度为

4×78N A (546.2×10－10)3g/cm 3＝4×786.02×1023×(546.2)3×10－30g/cm 3＝4×78×107

6.02×(546.2)3g/cm 3。 答案 (1)2s 22p 5 (2)①σ键，π键 sp 2 X 射线衍射 ②BF 3中硼原子有空轨道，HF 中氟原子有孤对电子，两者之间可形成配位键 ③BF 3(或BCl 3、SO 3等) (3)①8 4

②14，34，14 ③4×78×1076.02×(546.2)3

6．(2019·山东济南联考)金属钛(Ti)被誉为21世纪金属，其单质和化合物具有广泛的应用价值。请回答下列问题：

(1)Ti 的基态原子价电子排布式为________。

(2)纳米TiO 2常用作下述反应的催化剂。

化合物甲的分子中采取sp 2方式杂化的碳原子有________个，化合物乙中采取sp 3方式杂化的原子对应元素的电负性由大到小的顺序为________。

(3)某含Ti 3＋配合物的化学式为[TiCl(H 2O)5]Cl 2·H 2O ，其配合物离子中含有的化学键类型是________________________________________________________________________，

1 mol 该配合物中含有的σ键数目是________。

(4)通过X －射线探知KCl 、MgO 、CaO 、TiN 的晶体与NaCl 的晶体结构相似，且已知其中三种离子晶体的晶格能数据如下： 离子晶体

NaCl KCl CaO 晶格能/(kJ·mol －1)

786 715 3 401 KCl 、MgO 、到低的顺序为________________________________________________________________________。

(5)金属钛有两种同素异形体，常温下是六方堆积，高温下是体心立方堆积。如图所示是钛晶体的一种晶胞，晶胞参数a ＝0.469 n m ，c ＝0.295 n m ，则该钛晶体的密度为______________________g·cm －

3(用N A 表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。

解析 (1)Ti 是22号元素，位于第四周期第ⅣB 族，基态Ti 原子价电子排布式是3d 24s 2。

(2)化合物甲的分子中采取sp 2方式杂化的碳原子有苯环上的6个碳原子和C ＝O 键中的碳原子，一共有7个；化合物乙中采取sp 3方式杂化的原子有C 、N 、O ，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性：O ＞N ＞C 。

(3)[TiCl(H 2O)5]Cl 2·H 2O 中的配离子是[TiCl(H 2O)5]2＋，含有的化学键有极性共价键和配位键；配位键属于σ键，故1 mol 该配合物中含有18N A 个σ键。

(4)离子带的电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，离子晶体的熔点越高。

(5)根据均摊法，该晶胞含有的Ti 原子数是12×16＋2×12＋3＝6，一个晶胞的体积是332

×(2.95×10－

8)2×4.69×10－8 cm 3，所以晶体密度是6×48

332×(2.95×10－8)2×4.69×10－8N A g·cm －3。

答案 (1)3d 24s 2 (2)7 O ＞N ＞C (3)配位键、极性共价键 18N A (4)TiN ＞MgO ＞CaO ＞KCl

(5)6×48332

×(2.95×10－8)2×4.69×10－8N A 7．(2019·四川绵阳一诊)铁、钴、镍的性质非常相似，它们的化合物应用十分广泛。回答下列问题：

(1)基态铁原子的价电子排布式为__________。铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最多的是________。

(2)CoCl 2溶于氨水并通入空气，可从溶液中结晶出橙黄色的[Co(NH 3)6]Cl 3晶体。该配合物中配体分子的立体构型是________，其中心原子的杂化轨道类型为________。

(3)铁、镍易与CO 作用形成羰基配合物Fe(CO)5、Ni(CO)4，Fe(CO)5的熔点为253 K ，沸点为376 K ，则Ni(CO)4固体属于________晶体，其中存在的化学键类型为

____________________。

(4)NiO 、FeO 的晶体结构类型与氯化钠的相同，Ni 2＋和Fe 2＋

的离子半径分别为69 pm 和78 pm ，则熔点：NiO________FeO(填“＞”“＜”或“＝”)，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)Fe 3O 4晶体中，O 2－的重复排列方式如图所示，该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O 2－围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的O 2－围成的正八面体空隙。Fe 3O 4中有一半Fe 3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe 3＋和Fe 2＋填充在正八面体空隙中，则Fe 3O 4晶体中，正四面体空隙数与O 2－数之比为________，有______%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe 3O 4晶胞中有8个图示结构单元，晶体密度为

5.18 g/cm 3，则该晶胞参数a ＝________pm 。(写出计算表达式)

解析 (1)铁是26号元素，基态铁原子的价电子排布式为3d 64s 2。钴、镍的基态原子的价电子排布式分别为3d 74s 2、3d 84s 2，三种元素原子的核外未成对电子数分别为4、3、2，核外未成对电子数最多的是铁。

(2)在[Co(NH 3)6]Cl 3晶体中配体分子是氨分子，氨分子中N 原子的价层电子对数＝3＋12

×(5－3×1)＝3＋1＝4，含1对孤对电子，故分子构型是三角锥形，其中心N 原子的杂化轨道类型为sp 3。

(3)Fe(CO)5的熔点为253 K ，沸点为376 K ，熔沸点较低，因此推知Ni(CO)4的熔沸点也较低，

Ni(CO)4固体属于分子晶体，存在的化学键有配位键、共价键。

(4)NiO 、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同，说明二者都是离子晶体，离子晶体的熔点与晶格能的大小有关，离子所带电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，熔点越高。由于Ni 2＋、Fe 2＋所带电荷数相同，Ni 2＋的离子半径小于Fe 2＋的离子半径，所以熔点：NiO ＞FeO 。

(5)如图结构中如1、3、6、7的O 2－围成的正四面体空隙有8个，O 2－数目为8×18＋6×12

＝4，故正四面体空隙数与O 2－数目之比为8∶4＝2∶1；如图结构单元中每个棱心均为正八面体空隙中心，每个棱

心被4个图示结构单元所共用，故1个图示结构单元中正八面体空隙数目为12×14

＋1＝4,1个结构单元中有4个O 2－，故有2个Fe 3＋和1个Fe 2＋，由题可知1个Fe 3＋和1个Fe 2＋填充在正八面体空隙中，即还有2个正八面体空隙没有填充阳离子，有50%的正八面体空隙没有填充阳离子。晶胞中有8个图示结构单

元，1 mol 晶胞的质量为8×(3×56＋4×16) g ＝8×232 g ，则晶体密度＝8×232 g 6.02×1023×(a ×10－10cm )3

＝5.18 g/cm 3，a ＝38×2325.18×6.02×10

23×1010。 答案 (1)3d 64s 2 铁(或Fe) (2)三角锥形 sp 3 (3)分子 配位键、共价键 (4)＞ 二者均为离子晶体，离子所带电荷数相同，离子半径越小，离子晶体的晶格能越大，熔点越高 (5)2∶1 50 38×2325.18×6.02×10

23×1010