N单元物质结构与性质N1原子结构与元素的性质31．N1、N2、N3、N4、N5[2022·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31．(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)\n可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37．N1、N3、N4[2022·全国卷Ⅱ][化学——选修3：物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是______(填分子式)，原因是__________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为______________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________________________________。图037．(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O 8 ＝2.27g·cm－3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素，即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3＞O2，故O3沸点较高；H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4对，即空间结构为三角锥形，中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2，即Cl2O为V形分子，价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8＋×6＝4和8，即F的化学式为Na2O，位于晶胞顶点和面心的原子为O，而晶胞内部的原子为Na，O原子周围有8个等距离的Na原子，即O原子配位数为8。根据(0.566×10－7cm)3ρ＝\n×62g·mol－1可求出ρ。37．N1、N2、N3、N4[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修3：物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 图0①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。37．(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小；C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子，2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子，不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构，也不易完全得到4个电子，形成8电子稳定结构，所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S，其中化学键从成键元素角度理解为极性键；从共用电子对数目角度理解为双键；从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键；CS2中C原子价层电子对数目为＝2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化；据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低，应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构，每个碳原子周围有3条单键，每两条相邻单键在一个环内，则每个C原子连接3个六元环，每个环内有6×＝2个碳原子；\n②金刚石晶体为空间立体网状结构，每个碳原子周围有4条单键，每两条相邻单键参与形成三个六元环，即每个C原子连接12个六元环，每个环内最多有4个C原子共平面。8．B3、N1、N3[2022·四川卷]X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是____________________________。8．(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (2)三角锥形 (3)HNO3 HF Si、Mg、Cl2 (4)P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4[解析]Z和U位于第ⅦA族，故Z为F元素，U为Cl元素；X和Z可形成化合物XZ4，则X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si元素；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等，则Q为Mg元素；T的一种单质在空气中能够自燃，则T为P元素。(1)R为Si元素，原子序数为14，故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5＋3)÷2＝4，除形成三条P－Clσ键，还有一对孤电子对，受孤电子对的排斥，PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期，非金属性强弱顺序为F>O>N，因F、O无正化合价，故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键，沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体，Mg是金属晶体，Cl2形成的晶体是分子晶体，故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4)P的最高价含氧酸为H3PO4，则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4。题号：15 科目：化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答：(1)Cu2＋的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A．MgOB．NaOHC．CaCl2D．(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B．NH和CH4的空间构型相似C．BF3与都是平面形分子\nD．CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较，正确的是________。A．第一电离能：O>NB．水溶性：CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C．沸点：HCl>HFD．晶格能：NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例，即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定，所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，失去电子时先失最外层电子，所以Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项，MgO中只有离子键，错误；B项，NaOH中Na＋与OH－之间为离子键，OH－中O与H之间为共价键，正确；C项，CaCl2中Ca2＋与Cl－之间为离子键，而两个Cl－之间没有化学键，错误；D项，(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键，NH中N与H、SO中S与O之间为共价键，正确。(3)A项，单键均为σ键，如C—C、C—O、C—H、O—H，双键中有1个是σ键，1个是π键，如C＝C中存在π键，正确；B项，O的非金属性比C强，所以O—H键比C—H的极性强，正确；C项，该有机物分子的正、负电荷中心不重合，所以为极性分子，错误；D项，分子中存在羟基，分子间可以形成氢键，错误。(4)A项，CH3CHClCH2CH3为手性分子，而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，错误；B项，NH和CH4中的N和C均为sp3杂化，为正四面体形，正确；C项，BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化，均为平面形，正确；D项，CO2是直线形分子，H2O是V形分子，错误。(5)A项，N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态，故比相邻的O的第一电离能大，错误；B项，CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键，所以水溶性比后者大，正确；C项，HF存在分子间氢键，所以沸点比HCl大，错误；D项，Mg2＋的半径小于Na＋，O2－的半径小于Cl－，且Mg2＋、O2－为二价离子，所以MgO的晶格能大，错误。N2化学键5．A1、A2、N2[2022·四川卷]设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是( )A．2.0gHO与D2O的混合物中所含中子数为NAB．常温常压下，4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NAC．标准状况下，5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NAD．50mL12mol/L盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA5．A [解析]HO和D2O的相对分子质量都为20，而中子数都为10，故2.0g混合物中含有的中子数为NA，A项正确；乙醛的结构式为CHHHCOH，分子中存在6条σ键，因此4.4g(即0.1mol)乙醛中含有σ键的数目为0.6NA，B项错误；CO2与Na2O2发生反应的方程式为2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，每有2molCO2参加反应转移2mol电子，故5.6LCO2(即0.25mol)CO2参加反应转移0.25NA电子，C项错误；随着反应的进行，盐酸的浓度越来越小，二氧化锰和稀盐酸不再发生反应，故转移的电子数小于0.3NA，D项错误。37．N1、N2、N3、N4[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修3：物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2\n分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 图0①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。37．(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小；C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子，2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子，不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构，也不易完全得到4个电子，形成8电子稳定结构，所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S，其中化学键从成键元素角度理解为极性键；从共用电子对数目角度理解为双键；从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键；CS2中C原子价层电子对数目为＝2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化；据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低，应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构，每个碳原子周围有3条单键，每两条相邻单键在一个环内，则每个C原子连接3个六元环，每个环内有6×＝2个碳原子；②金刚石晶体为空间立体网状结构，每个碳原子周围有4条单键，每两条相邻单键参与形成三个六元环，即每个C原子连接12个六元环，每个环内最多有4个C原子共平面。31．N1、N2、N3、N4、N5[2022·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp\n(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31．(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。33．N2、N3、N4[2022·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋\n的溶液中，原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知：AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33．(1)b、d (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物，阴阳离子间既存在静电吸引作用，又存在静电排斥作用，a项错误；熔点与晶格能有关，晶格能与离子半径成反比，b项正确；离子个数比相同的晶体，晶体结构不一定相同，c项错误；离子晶体在熔融状态下可以电离，d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)，溶液中的F－与Al3＋形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解，总反应方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6＋2)÷2＝4，故氧原子杂化类型为sp3，因氧原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应：Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ/mol，反应中Q吸＝3×159kJ/mol＋242kJ/mol＝719kJ/mol，Q放＝719kJ/mol＋313kJ/mol＝1032kJ/mol，故Cl－F键的平均键能＝1032kJ/mol÷6＝172kJ/mol。通常情况下，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，故ClF3的沸点比BrF3低。题号：15 科目：化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答：(1)Cu2＋的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A．MgOB．NaOHC．CaCl2D．(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B．NH和CH4的空间构型相似C．BF3与都是平面形分子D．CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较，正确的是________。A．第一电离能：O>NB．水溶性：CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C．沸点：HCl>HF\nD．晶格能：NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例，即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定，所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，失去电子时先失最外层电子，所以Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项，MgO中只有离子键，错误；B项，NaOH中Na＋与OH－之间为离子键，OH－中O与H之间为共价键，正确；C项，CaCl2中Ca2＋与Cl－之间为离子键，而两个Cl－之间没有化学键，错误；D项，(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键，NH中N与H、SO中S与O之间为共价键，正确。(3)A项，单键均为σ键，如C—C、C—O、C—H、O—H，双键中有1个是σ键，1个是π键，如C＝C中存在π键，正确；B项，O的非金属性比C强，所以O—H键比C—H的极性强，正确；C项，该有机物分子的正、负电荷中心不重合，所以为极性分子，错误；D项，分子中存在羟基，分子间可以形成氢键，错误。(4)A项，CH3CHClCH2CH3为手性分子，而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，错误；B项，NH和CH4中的N和C均为sp3杂化，为正四面体形，正确；C项，BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化，均为平面形，正确；D项，CO2是直线形分子，H2O是V形分子，错误。(5)A项，N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态，故比相邻的O的第一电离能大，错误；B项，CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键，所以水溶性比后者大，正确；C项，HF存在分子间氢键，所以沸点比HCl大，错误；D项，Mg2＋的半径小于Na＋，O2－的半径小于Cl－，且Mg2＋、O2－为二价离子，所以MgO的晶格能大，错误。N3分子的结构与性质7．D3D4I3N3[2022·浙江卷]下列说法不正确的是( )A．液晶态介于晶体状态和液态之间，液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性B．常压下，0℃时冰的密度比水的密度小，水在4℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关C．石油裂解、煤的干馏、玉米制醇、蛋白质的变性和纳米银粒子的聚集都是化学变化D．燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施7．C [解析]液晶态介于晶态和液态之间，既有液体又有晶体的特性，晶体是有序的，液体具有流动性，A项正确；当水结成冰时，由于分子间有氢键，而氢键有方向性，所以冰中有空隙，影响了水的密度，B项正确；裂解、干馏、玉米制醇、蛋白质变性属于化学变化，而纳米银粒子聚集属于物理变化，C项错误；SO2和NOx均可以形成酸雨，D项正确。8．B3、N1、N3[2022·四川卷]X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于第ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：(1)R基态原子的电子排布式是______________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是________。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是________(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是________(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是____________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是____________________________。8．(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (2)三角锥形 (3)HNO3 HF Si、Mg、Cl2 (4)P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4[解析]Z和U位于第ⅦA族，故Z为F元素，U为Cl元素；X和Z可形成化合物XZ4\n，则X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si元素；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等，则Q为Mg元素；T的一种单质在空气中能够自燃，则T为P元素。(1)R为Si元素，原子序数为14，故其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)PCl3的价层电子对数为(5＋3)÷2＝4，除形成三条P－Clσ键，还有一对孤电子对，受孤电子对的排斥，PCl3为三角锥形。(3)与碳同一周期，非金属性强弱顺序为F>O>N，因F、O无正化合价，故最高价氧化物的水化物酸性最强的是HNO3。HF、HCl中因HF能够形成分子间氢键，沸点高于HCl。Si形成的晶体是原子晶体，Mg是金属晶体，Cl2形成的晶体是分子晶体，故熔点由高到低的顺序为Si、Mg、Cl2。(4)P的最高价含氧酸为H3PO4，则CuSO4溶液与P4反应的化学方程式为P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4。37．N1、N2、N3、N4[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修3：物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 图0①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。37．(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小；C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子，2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子，不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构，也不易完全得到4个电子，形成8电子稳定结构，所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C==\n=S，其中化学键从成键元素角度理解为极性键；从共用电子对数目角度理解为双键；从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键；CS2中C原子价层电子对数目为＝2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化；据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低，应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构，每个碳原子周围有3条单键，每两条相邻单键在一个环内，则每个C原子连接3个六元环，每个环内有6×＝2个碳原子；②金刚石晶体为空间立体网状结构，每个碳原子周围有4条单键，每两条相邻单键参与形成三个六元环，即每个C原子连接12个六元环，每个环内最多有4个C原子共平面。31．N1、N2、N3、N4、N5[2022·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31．(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析]\n(1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37．N1、N3、N4[2022·全国卷Ⅱ][化学——选修3：物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________________。(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是______(填分子式)，原因是__________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为______________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________________________________。图037．(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O 8 ＝2.27g·cm－3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素，即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3＞O2，故O3沸点较高；H2O\n和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4对，即空间结构为三角锥形，中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2，即Cl2O为V形分子，价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8＋×6＝4和8，即F的化学式为Na2O，位于晶胞顶点和面心的原子为O，而晶胞内部的原子为Na，O原子周围有8个等距离的Na原子，即O原子配位数为8。根据(0.566×10－7cm)3ρ＝×62g·mol－1可求出ρ。33．N2、N3、N4[2022·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知：AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33．(1)b、d (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物，阴阳离子间既存在静电吸引作用，又存在静电排斥作用，a项错误；熔点与晶格能有关，晶格能与离子半径成反比，b项正确；离子个数比相同的晶体，晶体结构不一定相同，c项错误；离子晶体在熔融状态下可以电离，d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)，溶液中的F－与Al3＋形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解，总反应方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6＋2)÷2＝4，故氧原子杂化类型为sp3，因氧原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应：Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ/mol，反应中Q吸＝3×159kJ/mol＋242kJ/mol＝719kJ/mol，Q放＝719kJ/mol＋313kJ/mol＝1032kJ/mol，故Cl－F键的平均键能＝1032kJ/mol÷6＝172kJ/mol。通常情况下，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，故ClF3的沸点比BrF3低。题号：15 科目：化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答：(1)Cu2＋的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 \nA．MgOB．NaOHC．CaCl2D．(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B．NH和CH4的空间构型相似C．BF3与都是平面形分子D．CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较，正确的是________。A．第一电离能：O>NB．水溶性：CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C．沸点：HCl>HFD．晶格能：NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例，即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定，所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，失去电子时先失最外层电子，所以Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项，MgO中只有离子键，错误；B项，NaOH中Na＋与OH－之间为离子键，OH－中O与H之间为共价键，正确；C项，CaCl2中Ca2＋与Cl－之间为离子键，而两个Cl－之间没有化学键，错误；D项，(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键，NH中N与H、SO中S与O之间为共价键，正确。(3)A项，单键均为σ键，如C—C、C—O、C—H、O—H，双键中有1个是σ键，1个是π键，如C＝C中存在π键，正确；B项，O的非金属性比C强，所以O—H键比C—H的极性强，正确；C项，该有机物分子的正、负电荷中心不重合，所以为极性分子，错误；D项，分子中存在羟基，分子间可以形成氢键，错误。(4)A项，CH3CHClCH2CH3为手性分子，而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，错误；B项，NH和CH4中的N和C均为sp3杂化，为正四面体形，正确；C项，BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化，均为平面形，正确；D项，CO2是直线形分子，H2O是V形分子，错误。(5)A项，N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态，故比相邻的O的第一电离能大，错误；B项，CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键，所以水溶性比后者大，正确；C项，HF存在分子间氢键，所以沸点比HCl大，错误；D项，Mg2＋的半径小于Na＋，O2－的半径小于Cl－，且Mg2＋、O2－为二价离子，所以MgO的晶格能大，错误。N4晶体结构与性质37．N1、N2、N3、N4[2022·全国卷Ⅰ][化学——选修3：物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。\n(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子：________。(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 图0①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。37．(1)电子云 2(2)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定电子结构(3)σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)(4)分子 (5)①3 2 ②12 4[解析](1)电子云图常用来形象地表示电子在原子核外空间出现的几率大小；C原子核外1s轨道、2s轨道各有一对自旋相反的成对电子，2p轨道有两个自旋方向相同的单电子。(2)碳原子最外层有4个电子，不容易完全失去4个电子形成2电子的稳定结构，也不易完全得到4个电子，形成8电子稳定结构，所以更多的是与其他电子形成共价键。(3)CS2结构式为S===C===S，其中化学键从成键元素角度理解为极性键；从共用电子对数目角度理解为双键；从电子云重叠方式理解为σ键和π键。题目考查含有的化学键类型应为σ键和π键；CS2中C原子价层电子对数目为＝2，C原子的杂化轨道类型为sp杂化；据等电子体理论可知与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子可为CO2等。(4)该化合物熔沸点都较低，应为分子晶体。(5)①石墨烯为平面结构，每个碳原子周围有3条单键，每两条相邻单键在一个环内，则每个C原子连接3个六元环，每个环内有6×＝2个碳原子；②金刚石晶体为空间立体网状结构，每个碳原子周围有4条单键，每两条相邻单键参与形成三个六元环，即每个C原子连接12个六元环，每个环内最多有4个C原子共平面。31．N1、N2、N3、N4、N5[2022·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2\nd.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31．(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。37．N1、N3、N4[2022·全国卷Ⅱ][化学——选修3：物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为__________________。\n(2)单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是______(填分子式)，原因是__________________________________________；A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为______________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为____________________________________________________________________。(5)A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度(g·cm－3)________________________________。图037．(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3 O3相对分子质量较大，范德华力大 分子晶体 离子晶体(3)三角锥形 sp3(4)V形 42Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl(或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl)(5)Na2O 8 ＝2.27g·cm－3[解析]根据题中信息可确定A、B、C、D分别为O、Na、P和Cl。(1)电负性最大的元素即非金属性最强的元素，即O的电负性最大。根据P原子的结构示意图可写出核外电子排布式。(2)由于相对分子质量O3＞O2，故O3沸点较高；H2O和NaH的晶体分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3中含有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4对，即空间结构为三角锥形，中心原子P原子为sp3杂化。(4)根据价层电子对互斥理论可知Cl2O分子中孤对电子对数为2，即Cl2O为V形分子，价层电子对数为4。(5)该晶胞中两原子个数分别为×8＋×6＝4和8，即F的化学式为Na2O，位于晶胞顶点和面心的原子为O，而晶胞内部的原子为Na，O原子周围有8个等距离的Na原子，即O原子配位数为8。根据(0.566×10－7cm)3ρ＝×62g·mol－1可求出ρ。33．N2、N3、N4[2022·山东卷][化学——物质结构与性质]氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列有关CaF2的表述正确的是________。a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋\n的溶液中，原因是________________________________________________(用离子方程式表示)。已知：AlF在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。33．(1)b、d (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)V形 sp3 (4)172 低[解析](1)CaF2是离子化合物，阴阳离子间既存在静电吸引作用，又存在静电排斥作用，a项错误；熔点与晶格能有关，晶格能与离子半径成反比，b项正确；离子个数比相同的晶体，晶体结构不一定相同，c项错误；离子晶体在熔融状态下可以电离，d项正确。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2＋(aq)＋2F－(aq)，溶液中的F－与Al3＋形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解，总反应方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。(3)O原子的杂化轨道数目为(6＋2)÷2＝4，故氧原子杂化类型为sp3，因氧原子有两对孤对电子，根据价层电子对互斥理论可知OF2分子构型为V形。(4)根据反应：Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313kJ/mol，反应中Q吸＝3×159kJ/mol＋242kJ/mol＝719kJ/mol，Q放＝719kJ/mol＋313kJ/mol＝1032kJ/mol，故Cl－F键的平均键能＝1032kJ/mol÷6＝172kJ/mol。通常情况下，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，故ClF3的沸点比BrF3低。N5物质结构与性质综合31．N1、N2、N3、N4、N5[2022·福建卷][化学——物质结构与性质]科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是______(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。 参数分子 分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1CH40.43616.40CO20.51229.91\n图0①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。31．(1)H、C、O (2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8 (4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4[解析](1)元素的非金属性越强，其电负性越大，故三种元素中氧的电负性最大，氢的电负性最小，因此电负性从小到大的顺序为H、C、O。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间的作用力形成的分子晶体，a项正确；甲烷分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b项错误；CH4、CO2均属于分子晶体，物质熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c项错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d项正确。(3)Ni(CO)4中，Ni与CO是σ键，共有4个，CO中碳氧原子间有1个σ键，故1molNi(CO)4中共有8molσ键。(4)可燃冰中水分子间存在氢键，甲烷分子间、水分子之间及甲烷与水分子间还存在分子间作用力。由题中信息知，CO2分子直径小于笼状结构的空腔直径，故CO2可置于空腔中，又CO2分子与水分子结合释放出的能量更多一些，故形成的相应物质比可燃冰稳定一些。21．N5[2022·江苏卷]【选做题】A．[物质结构与性质]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O→4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH(1)Cr3＋基态核外电子排布式为________________________________________________________________________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________；1molCH3COOH分子含有σ键的数目为__________。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为____________________________________________________。A．[物质结构与性质](1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) O(2)sp3和sp2 7NA(或7×6.02×1023)(3)H2F＋ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键[解析](1)基态Cr的电子排布遵循“半满”稳定原理，其基态电子排布式为[Ar]3d54s1，失去电子时，先失最外层上的电子，所以Cr3＋的核外电子排布为[Ar]3d3。H2O中的O含有孤对电子，所以O为配位原子。(2)甲基中C的杂化轨道数为(4＋4)÷2＝4，其杂化类型为sp3杂化，羧基中的C原子的杂化轨道数为(4＋2)÷2＝3，故其杂化类型为sp2杂化。单键全部为σ键，双键中有1个为π键，1个为σ键，所以1molCH3COOH中含有7mol\nσ键。(3)H2O是3原子、10e－分子，与之互为等电子体的阳离子应为H2F＋。H2O分子与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键，故两者是互溶的。题号：15 科目：化学N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块请回答：(1)Cu2＋的电子排布式是______________________________。(2)下列物质中既有离子键又有共价键的是________。 A．MgOB．NaOHC．CaCl2D．(NH4)2SO4(3)关于下列分子的说法不正确的是________。HOOHCH2CHCHCH2CH3A．既有σ键又有π键B．O—H键的极性强于C—H键的极性C．是非极性分子D．该物质的分子之间不能形成氢键，但它可以与水分子形成氢键(4)下列说法正确的是________。A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B．NH和CH4的空间构型相似C．BF3与都是平面形分子D．CO2和H2O都是直线形分子(5)下列有关性质的比较，正确的是________。A．第一电离能：O>NB．水溶性：CH3CH2OH>CH3CH2OCH2CH3C．沸点：HCl>HFD．晶格能：NaCl>MgO[答案](1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (2)BD(3)CD (4)BC (5)B[解析](1)Cu的电子排布式为洪特规则特例，即为d轨道中的电子为全满状态时最稳定，所以29号Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1，失去电子时先失最外层电子，所以Cu2＋的电子排布式为[Ar]3d9。(2)A项，MgO中只有离子键，错误；B项，NaOH中Na＋与OH－之间为离子键，OH－中O与H之间为共价键，正确；C项，CaCl2中Ca2＋与Cl－之间为离子键，而两个Cl－之间没有化学键，错误；D项，(NH4)2SO4中NH与SO之间为离子键，NH中N与H、SO中S与O之间为共价键，正确。(3)A项，单键均为σ键，如C—C、C—O、C—H、O—H，双键中有1个是σ键，1个是π键，如C＝C中存在π键，正确；B项，O的非金属性比C强，所以O—H键比C—H的极性强，正确；C项，该有机物分子的正、负电荷中心不重合，所以为极性分子，错误；D项，分子中存在羟基，分子间可以形成氢键，错误。(4)A项，CH3CHClCH2CH3为手性分子，而HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子，错误；B项，NH和CH4中的N和C均为sp3杂化，为正四面体形，正确；C项，BF3中的B和苯中的C均为sp2杂化，均为平面形，正确；D项，CO2是直线形分子，H2O是V形分子，错误。(5)A项，N的2p轨道中的电子为半满的稳定状态，故比相邻的O的第一电离能大，错误；B项，CH3CH2OH与H2O分子间可形成氢键，所以水溶性比后者大，正确；C项，HF存在分子间氢键，所以沸点比HCl大，错误；D项，Mg2＋的半径小于Na＋，O2－的半径小于Cl－，且Mg2＋、O2－\n为二价离子，所以MgO的晶格能大，错误。1．[2022·绥化三校期末]卤族元素的单质和化合物很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。(1)卤族元素位于元素周期表的____区；溴的价电子排布式为____________。(2)在一定浓度的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是________________________________________________________________________。(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断，最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是______。氟氯溴碘第一电离能(kJ/mol)1681125111401008(4)已知碘酸(HIO3)和高碘酸(H5IO6)的结构分别如图411、图412、图413所示：图411 图411 图413 图414请比较二者酸性强弱：HIO3____H5IO6(填“＞”“＜”或“＝”)。(5)已知ClO为角型，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO中心氯原子的杂化轨道类型为____，写出一个ClO的等电子体____。(6)图413为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是____。A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体D．碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力(7)已知CaF2晶体(见图414)的密度为ρg/cm3，NA为阿伏伽德罗常数，棱上相邻的两个Ca2＋的核间距为acm，则CaF2的相对分子质量可以表示为____________。1．(1)p 4s24p5 (2)氢键 (3)碘 (4)＞ (5)sp3 Cl2O或OF2(6)AD (7)[解析](1)根据构造原理知，卤族元素最后填入的电子为p电子，所以卤族元素位于元素周期表的p区；溴是35号元素，最外层电子为其价电子，4s能级上排列2个电子，4p能级上排列5个电子，所以其价电子排布式为4s24p5；(2)HF分子之间存在氢键，使氢氟酸分子缔合；(3)卤族元素包含：F、Cl、Br、I、At元素，元素的第一电离能越小，元素失电子能力越强，得电子能力越弱，则越容易形成阳离子，根据表中数据知，卤族元素中第一电离能最小的是I元素，则碘元素易失电子生成简单阳离子；(4)H5IO6()中含有5个羟基氢，为五元酸，含非羟基氧原子为1个，HIO3\n为一元酸，含有1个羟基氢，含非羟基氧原子2个，所以酸性：HIO3＞H5IO6；(5)ClO中心氯原子的价层电子对数n＝2＋＝4，属于sp3杂化；等电子体具有相同的电子数目和原子数目的微粒，所以与ClO互为等电子体的分子为Cl2O、OF2等；(6)碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构，故A正确；用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子，即有8个碘原子，故B错误；碘晶体为无限延伸的空间结构，构成微粒为分子，是分子晶体，故C错误；碘晶体中的碘原子间存在I－I非极性键，且晶体中分子之间存在范德华力，故D正确；(7)该晶胞中含有钙离子个数＝8×＋6×＝4，氟离子个数为8，晶胞体积V＝a3，CaF2密度为＝ρ，则CaF2的相对分子质量M＝。2．[2022·湖北七市(州)联考]铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：(1)铁在元素周期表中的位置________________________________________________________________________。(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)x晶体属于________(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x＝__________。Fe(CO)x在一定条件下发生反应：Fe(CO)x(s)Fe(s)＋xCO(g)。已知反应过程中只断裂配位键，则该反应生成物含有的化学键类型有______________________。(3)K3[Fe(CN)6]溶液可用于检验_____(填离子符号)。CN－中碳原子杂化轨道类型为_____________，C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如图415所示。①基态铜原子的核外电子排布式为____________。②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如图416所示(黑点代表铜原子)。①该晶体的化学式为____________。②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于_________(填“离子”或“共价”)化合物。③已知该晶体的密度为ρ/g·cm－3，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为__________________________pm(只写计算式)。图415 图416\n2．(1)第四周期第Ⅷ族 (2)分子晶体 5 金属键、共价键(3)Fe2＋ sp杂化 N＞O＞C (4)①[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 ②12 (5)①CuCl ②共价③××10－10或×10－10或×10－10[解析](2)根据题给信息知，该物质的熔沸点较低，所以为分子晶体。Fe的价电子为3d64s2，每个CO提供一个电子对，故x＝5。Fe(CO)x分解时形成的铁为金属晶体，故有金属键生成。(3)Fe2＋能够与[Fe(CN)6]3－生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。CN－中存在碳氮三键，采取sp杂化。氮原子的2p轨道处于半满状态，其第一电离能大于相邻的C、O，第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(4)铜的核外电子排布遵循全充满和半满状态能量最低排布：[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1。铜晶体采取面心立方堆积模型，每个铜原子周围距离最近的铜原子数为12。(5)①外围电子排布式为3s23p5的元素是氯。氯原子处于晶胞的顶点和面心，有4个，铜原子处于晶胞内部有4个，二者物质的量之比为11，故其化学式为CuCl。②铜与Cl的电负性差值为1.1，形成的化合物是共价化合物。③设晶胞的边长为a，每个晶胞的质量为4×99.5/NA，晶胞体积为a3，则a＝×10－10pm。而晶胞中Cl距离最近的铜原子为体对角线处，故二者最近距离为××10－10pm。2．[2022·漳州质检]物质中铁含量的测定方法是多种多样的。Ⅰ.土壤中铁含量的测定是先将Fe3＋还原为Fe2＋，然后使Fe3＋与邻啡罗啉(NN)结合显橙红色，再用比色法测定。其中涉及以下反应：4FeCl3＋2NH2OH·HCl===4FeCl2＋N2O↑＋6HCl＋H2O(1)基态Fe2＋的核外电子排布式为________________________________________________________________________。(2)羟胺(NH2OH)中采用sp3杂化的原子是__________；羟胺极易溶于水，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)羟胺的组成各元素中，元素的第一电离能(I1)由大到小的顺序为______________(用元素符号表示)。(4)吡啶(N)和邻啡罗啉都是含氮的有机物，1mol吡啶中含有σ键的物质的量为_________mol。Ⅱ.奶粉中铁含量的测定是在酸性介质中使Fe3＋与K4Fe(CN)6生成普鲁士蓝(Ⅱ)(化学式为Fe4[Fe(CN)6]3)，再用光度法测定铁的含量。反应原理如下：3K4Fe(CN)6＋4FeCl3===Fe4[Fe(CN)6]3↓＋12KCl(5)Fe4[Fe(CN)6]3是一种配合物，其中含有的化学键有______________________________________。a．共价键 b．氢键 c．配位键 d．金属键 e．离子键(6)若K4Fe(CN)6和FeCl3的物质的量按某种比例发生反应，可生成普鲁士蓝(Ⅰ)，其晶胞结构如图G72所示：\n图G72据此判断普鲁士蓝(Ⅰ)中n(K＋)n(Fe3＋)n(Fe2＋)n(CN－)＝________________。2．(1)69(2)Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑ 0.49(3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷(4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3(5)产品纯度高(浓度大)[解析](1)设磷矿石的质量为m，结合图(a)可知转化成磷肥的磷矿石的质量为96%m×85%×80%，转化成矿粉肥的质量为4%m，则用于生产含磷肥料的磷矿石约占磷矿石使用量的69%。(2)湿法磷肥中Ca5F(PO4)3与H2SO4的反应为Ca5F(PO4)3＋5H2SO4===3H3PO4＋5CaSO4＋HF↑。根据P2O5～2H3PO4和0.3tP2O5可求出制得85%的H3PO4约为0.49t。(3)图(b)所示工艺中，第一步所得炉渣主要成分为CaSiO3，结合表格中数据信息可确定冷凝塔1和冷凝塔2的主要沉积物分别为液态白磷和固态白磷。(4)尾气中含有SiF4、CO和PH3、H2S、HF等，将其通入纯碱溶液中可除去气体SiF4、H2S和HF，再通入NaClO溶液可除去具有还原性的PH3气体。(5)结合图(a)和图(b)可知图(b)具有产品纯度高的优点。
