题型六 物质结构与性质(选考)1．(2022·苏州市高三调研)超细氧化镍(NiO)是一种功能材料，已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。工业上常以Ni(NO3)2·6H2O和[CO(NH2)2](尿素)为原料制备。(1)Ni2＋基态核外电子排布式为________。(2)与NO互为等电子体的一种分子的分子式为________________。(3)尿素分子中碳原子轨道的杂化类型为________，1mol尿素分子中含有的σ键的数目为________。(4)C、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为____________。(5)NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，但天然的和绝大部分人工制备体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所示的缺陷：一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。经测定某氧化镍样品中Ni3＋与Ni2＋的离子数之比为6∶91，若该晶体的化学式为NixO，则x＝________。答案 (1)[Ar]3d8(或1s22s22p63s23p63d8) (2)BF3、SO3等 (3)sp2 7NA (4)N>O>C (5)0.979\n解析 (2)根据等电子体概念可知，原子数和价电子数分别都相等的微粒互为等电子体，NO离子中有四个原子，价电子数为24，所以与硝酸根离子互为等电子体的一种分子为BF3、SO3、COCl2等。(3)尿素分子的结构简式为CO(NH2)2，分子中含有碳氧双键，所以尿素分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，每个分子中含有7个σ键，所以1mol尿素中含有7molσ键。(5)因为氧化镍样品中Ni3＋与Ni2＋的离子数之比为6∶91，所以镍元素的平均化合价为(6×3＋91×2)/(6＋91)＝200/97，根据化合物中化合价代数和为零可得200/97×x＝2，解得x＝0.97。2．钴的化合物在磁性材料生产、电池制造、催化剂制备等方面应用非常广泛。(1)Co2＋基态核外电子排布式为__________________________________________________。(2)制备[Co(H2O)6]2＋的反应为(NH4)2[Co(SCN)4]＋6H2O===[Co(H2O)6(SCN)2]＋2NH4SCN。①配合物[Co(H2O)6]2＋中与Co2＋形成配位键的原子是________(填元素符号)；SCN－的空间构型为________(用文字描述)。②NH4SCN在180～190℃分解并制得胍(结构简式如图所示)，胍分子中氮原子杂化轨道类型为____________；1mol胍中含σ键数目为________。胍的结构简式(3)一种钴的化合物可用作石油脱硫的催化剂，其晶胞结构如图所示，则晶体中与每个O2－紧邻的O2－有______个(填数字)。答案 (1)1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7(2)①O 直线形 ②sp2和sp3 8NA(3)8解析 (1)27号元素钴，Co2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7或[Ar]3d7。(2)①H2O的O原子提供孤电子对，钴离子提供空轨道，配合物[Co(H2O)6]2＋中与Co2＋形成配位键的是O原子；SCN－与CO2是等电子体，空间构型为直线形。②胍分子中氮原子形成三个单键的杂化轨道类型为sp3杂化，形成一个双键的杂化轨道类型为sp2杂化，1mol胍中含σ键数目为8NA。(3)观察最上面的平面的中心有1个O2－，其上下两个平面中分别有4个O2－9\n，晶体中与每个O2－紧邻的O2－有8个。3．(2022·江苏省丹阳高级中学高三上学期期中)甲基呋喃与氨在高温下反应得到甲基吡咯：(1)Zn的基态原子核外电子排布式为____________。(2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2＋中，与Zn2＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。(3)1mol甲基呋喃分子中含有σ键的数目为________。(4)甲基吡咯分子中碳原子轨道的杂化轨道类型是____________。与NH3分子互为等电子体的阳离子为________。9\n(5)甲基吡咯的熔、沸点高于甲基呋喃的原因是_____________________________________。(6)锌的某种化合物晶胞结构如图所示，则构成该化合物的两种粒子个数比为________。答案 (1)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2(2)N和O(3)12NA(4)sp3和sp2 H3O＋(5)甲基吡咯分子间存在氢键(6)1∶1解析 (1)锌是30号元素，基态核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。(2)配合物[Zn(NH3)3(H2O)]2＋中氨气分子中的氮原子提供孤对电子与锌离子形成配位键，水分子中的氧原子提供孤对电子与锌离子形成配位键。(3)每个甲基呋喃分子中含有6个碳氢键，即为σ键，含有2个碳碳单键，2个碳氧单键，2个碳碳双键，每个单键都是1个σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，所以总共有12个σ键。(4)甲基吡咯分子中有两类碳原子，一类碳原子形成碳碳单键，采用sp3杂化，一类碳原子形成了碳碳双键，采用sp2杂化，与氨气分子互为等电子体的物质含有四个原子且有10个电子，所以为水合氢离子。(5)甲基呋喃的氧原子没有与氢原子形成共价键，所以无法形成分子间氢键，而甲基吡咯的氮原子和氢原子形成了共价键，可以形成分子间氢键，从而提高了熔、沸点。(6)X原子位于晶胞的顶点和面心，所以一个晶胞中X的原子个数为8×＋6×＝4，晶胞中含有4个锌离子，则两种粒子个数比为4∶4＝1∶1。4．(2022·泰州中学高三12月月考)利用水热和有机溶剂等软化学方法，可合成出含有有机杂化锌、锗以及砷等金属的硒化物，且该硒化物具有离子交换、催化、吸附、半导体等性能，显示出良好的应用前景。回答下列问题：(1)锌基态原子核外电子排布式为________________________________________________。(2)元素锗与砷中，第一电离能较大的是________(填元素符号)。(3)SeO中Se原子的杂化形式为________，气态SeO3分子的立体构型为____________，与SeO3互为等电子体的一种离子为________(填离子符号)。9\n(4)硒化锌是一种重要的半导体材料，其晶胞结构如图所示(a代表Zn，b代表Se)，该晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为________。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2(2)As(3)sp3 平面三角形 CO(或NO)(4)12解析 (2)元素锗与砷是同一周期元素，由于As的4p为半充满状态，第一电离能较大。(3)SeO中Se原子的价层电子对数＝3＋×(6＋2－2×3)＝4，采用sp3杂化；气态SeO3中Se原子的价层电子对数＝3＋×(6－2×3)＝3，采用sp2杂化，且无孤对电子，立体构型为平面三角形；与SeO3互为等电子体的一种离子为CO(或NO)。(4)硒原子在晶胞内，该晶胞中含有硒原子数为4，该晶胞中含有锌原子数为8×＋6×＝4，化学式为ZnSe，且Se原子和Zn原子的配位数相等，均为4，则晶胞中Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数与Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数相等，根据晶胞结构图，位于顶点的Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子位于面心，在每个晶胞中含有3×＝，而每个顶点被8个晶胞共用，则Zn原子周围与之紧邻的其他Zn原子数为×8＝12，因此Se原子周围与之紧邻的其他Se原子数为12。5．(2022·泰州中学高三第四次模拟)TiCl3是烯烃定向聚合的催化剂、TiCl4可用于制备金属Ti。nCH3CH===CH2TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2COTiCl4＋2MgTi＋2MgCl2(1)Ti3＋的基态核外电子排布式为__________________________________________________。(2)丙烯分子中，碳原子轨道杂化类型为_______________________________________。9\n(3)Mg、Al、Cl第一电离能由大到小的顺序是__________________________________。(4)写出一种由第二周期元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式________________________________________________________________________。(5)TiCl3浓溶液中加入无水乙醚，并通入HCl至饱和，在乙醚层得到绿色的异构体，结构式分别是[Ti(H2O)6]Cl3、[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O。1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有σ键的数目为______。(6)钛酸锶具有超导性、热敏性及光敏性等优点，该晶体的晶胞中Sr位于晶胞的顶点，O位于晶胞的面心，Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置，据此推测，钛酸锶的化学式为________________________________________________________________。答案 (1)[Ar]3d1或1s22s22p63s23p63d1(2)sp2、sp3 (3)Cl>Mg>Al(4)(5)18NA(6)SrTiO3解析 (4)原子数和价电子数均相等的微粒互为等电子体，所以与CO互为等电子体的阴离子为CN－或C，电子式分别为。(5)1个[Ti(H2O)6]Cl3含有12个O—H键和6个配位键，因此有18个σ键，所以1mol[Ti(H2O)6]Cl3中含有18molσ键。(6)在1个晶胞内，Sr位于晶胞的顶点，Sr的个数为：8×＝1，O位于晶胞的面心，O的个数为：6×＝3，Ti原子填充在O原子构成的正八面体空隙的中心位置，说明Ti原子在晶胞的内部，Ti原子的个数为：1，所以钛酸锶的化学式为SrTiO3。6．(2022·南京市、盐城市高三一模)通过反应9\n，可制备有机中间体异氰酸苯酯。(1)Ni3＋基态核外电子排布式为_________________________________________________。(2)异氰酸苯酯分子中碳原子杂化轨道类型是________，1mol异氰酸苯酯分子中含有σ键数目为________。(3)Na、O、C、N四种元素的第一电离能从大到小的顺序为____________________。(4)C2H5OH的沸点高于，这是因为____________________________________________。(5)Ni与Al形成的一种合金可用于铸造飞机发动机叶片，其晶胞结构如图所示，该合金的化学式为________。答案 (1)[Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7(2)sp和sp2 14NA(3)N＞O＞C＞Na(4)乙醇分子间存在氢键(5)Ni3Al解析 (2)异氰酸苯酯分子中，苯环上碳原子是sp2杂化，而—N===C===O中的碳原子是sp杂化，1mol异氰酸苯酯分子中，苯环上含有11个σ键，而—N===C===O中含有3个σ键，所以共计14molσ键，即14NA。(4)C2H5OH在分子间可形成氢键，而不能形成分子间氢键，所以C2H5OH的沸点高于。(5)根据原子均摊法，该晶胞中Al原子数＝×8＝1，Ni原子数＝×6＝3，所以该合金的化学式为Ni3Al。7．(2022·淮安市高三调研)元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。9\n(1)X基态原子的核外电子排布式为____________。(2)X是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯()裂化生成苯和丙烯。异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为________。(4)XZ3易溶于水，熔点为960℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于________(填晶体类型)。(5)元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图，该化合物的化学式为________。答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2) (2)sp2、sp3 (3)ClO(4)离子晶体 (5)CeO2解析 (1)元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，为21号元素Sc元素；元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Y为O元素；Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个，Z为Cl元素。(2)异丙苯分子中苯环上的碳原子的杂化类型为sp2，侧链碳原子轨道的杂化类型为sp3。(3)与O3分子互为等电子体的阳离子为ClO。(4)ScCl3易溶于水，熔点为960℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于离子晶体。(5)晶胞中Ce原子个数＝8×＋6×＝4，O原子个数＝8，该化合物的化学式为CeO2。8．(2022·江苏省中华中学、溧水高级中学等六校联考)在5氨基四唑()中加入金属Ga，得到的盐是一种新型气体发生剂，常用于汽车安全气囊。(1)基态Ga原子的电子排布式可表示为___________________________________________。(2)5氨基四唑中所含元素的电负性由大到小的顺序为____________；在1mol5氨基四唑中含有的σ键的数目为________。9\n(3)叠氮酸钠(NaN3)是传统家用汽车安全气囊中使用的气体发生剂。①叠氮酸钠(NaN3)中含有叠氮酸根离子(N)，根据等电子体原理N的空间构型为________。②以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料，可以生成碳氮化钛化合物。其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞(结构如图示)顶点的氮原子，这种碳氮化钛化合物的化学式为________。③[Ti(OH)2(H2O)4]2＋中的化学键有______________(填字母)。a．σ键b．π键c．离子键d．配位键答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(2)N>C>H 9NA(3)①直线形 ②Ti4CN3 ③ad解析 (3)①N与CO2互为等电子体，CO2为直线形，因此N的空间构型为直线形；②Ti位于棱上和体心，Ti的个数为12×＋1＝4，C位于顶点，个数为8×＝1，N位于面心，个数为6×＝3，因此化学式为Ti4CN3；③Ti4＋与OH－、H2O之间存在配位键，OH－、H2O中存在共价键或σ键，故选项ad正确。9
