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热点突破练4　物质结构与性质综合题
1.(2024·山东威海期末)开发高效储氢材料是重要的研究方向。回答下列问题:
(1)最新研究发现,在镍的表面覆盖石墨烯,可大大增加储氢材料释放氢气的速率。石墨烯是单层碳原子组成的平面结构,具有良好的导电、导热性。
①基态Ni原子的电子排布式为　　　　　。
②石墨烯中碳碳键长　　　　　乙烯中碳碳键长(填“>”“<”或“=”) 。
③下列反应常用来检验Ni2+,请补全方程式:
+　　　
键角α　　　　　β(填“>”“<”或“=”)。
(2)镧(La)和氢原子可以形成一系列储氢晶体材料LaHn,LaHn属于立方晶系,La原子作面心立方堆积。La晶体吸附H2,形成LaH2,LaH2晶胞中H填充在La原子的正四面体空隙中,晶胞沿体对角线的投影如图①所示。高压下,LaH2中每个H再结合4个H构成小正四面体结构,其晶胞从各个面的投影均如图②所示。
①LaH2晶胞中La原子的分数坐标有　　　　种,晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为　　　　　,H原子的配位数为　　　　　。
②高压下,LaH2吸附H2得到晶体LaHx的反应式为　　　　　(x用数字表示)。若LaHx晶胞棱长为a pm,La原子与最近的氢原子的距离为b pm,则LaHx晶胞中每个小正四面体内H—H的最短距离为　　　　　 pm(用含a和b的式子表示)。
2.(2024·山东烟台质检)将NH3转化为高附加值精细化学品是合成化学研究的前沿领域。将氨气转化为含氨络合物(如图所示),进而与苯及其衍生物反应可制备芳胺及其衍生物。回答下列问题:
(1)基态铜原子的价电子排布式为　　　　,其M层上共有　　　　种不同空间运动状态的电子。
(2)是芳胺衍生物,该物质涉及元素中,电负性由大到小的顺序为　　　　　,第一电离能由大到小的顺序为　　　　　,C的杂化类型为　　　　　　。
(3)NH3的空间构型为　　　　　　　,其键角　　　　　(填“>”“=”或“<”) Pd(NH3)4Cl2中NH3的键角。
(4)Pd(NH3)4Cl2中Pd—N化学键称为　　　　键,其电子对由　　　　　提供(填元素符号)。
(5)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。
①原子B的坐标参数为　　　。
②若铜镍原子间最短距离为d nm,则该晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可,NA表示阿伏加德罗常数的值)。
3.(2024·四川德阳二模)因优越的光电特性,TiO2与ZnO成为稀磁半导体(DMS)热门的基质材料。
(1)锌原子的价层电子排布式为　　　　。核外电子占据的原子轨道共　　　　个。
(2)纳米二氧化钛是一种催化剂,如:
①与氧同周期的非金属元素除稀有气体元素以外,第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　。
②甲中碳原子的杂化方式为　　　　,乙中手性碳原子个数为　　　　。
③1 mol [Ti(OH)2(H2O)4]2+中σ键的数目为　　　　。
④与甲的相对分子质量相似,但是甲的沸点比它高得多,其原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)氧化锌的一种晶胞结构如图所示。
①O2-离子位于Zn2+离子围成的　　　　形空隙的中心。
②已知O2-离子和Zn2+离子的最短距离为d nm,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为　　　　 g·cm-3。(用计算式表示)
4.(2024·浙江丽水二模)氮、磷、铁及其化合物在工农业生产、生活和科研中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态Fe3+的价层电子轨道表示式为　　　　。
(2)N、CO、CN-等易形成配合物,N的空间结构名称为　　　　。
(3)已知HSCN的结构有两种,这两种分子结构中除氢外各原子均满足八电子稳定结构(无配位键),请画出沸点高的分子的结构式　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)下列关于N、P及其化合物结构与性质的论述正确的是　　　　。
A.N4与P4均为正四面体型的分子晶体,都难以分解和氧化
B.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
C.NH3和PH3分子的VSEPR模型为四面体形,PH3中键角∠HPH大于NH3中∠HNH
D.研究发现固态PCl5中含有[PCl4]+和[PCl6]-,而PBr3中则含有[PBr4]+和Br-,存在差异的原因是Br-半径大
(5)Fe与N形成的某化合物晶体的晶胞如图,该化合物的化学式为　　　　。
(6)苯分子中含有大π键,可记为(右下角“6”表示6个原子,右上角“6”表示6个共用电子),杂环化合物咪唑结构如图,其分子中的大π键可表示为,则其结合质子能力更强的氮原子是　　　　(填“①”或“②”),其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　。
5.(2024·陕西汉中二模)N、P及其化合物在工业生产中起着重要的作用。回答下列问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式为　　　　　　,其最高能级的轨道形状为　　　　　　(用文字描述)。
(2)比较键角大小:H2O　　　　NH3(填“>”或“<”);第一电离能用I1表示,已知I1(N)大于I1(O),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)镍能形成多种配合物,其中常温下Ni(CO)4是无色液体,K2[Ni(CN)4]是红黄色晶体,熔融态下可以导电。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)某有机物,其环上所有原子共平面,则分子中N原子的杂化方式为　　　　　。
(5)P的空间构型为　　　　(用文字描述)。
(6)PCl5是一种离子化合物,为白色晶体,其晶胞如图所示。晶胞中含有由P和Cl原子构成的一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子(黑色球:P,灰色球:Cl)。阳离子和阴离子中P原子的配位数之比为　　　　　,若晶胞参数为a pm,则晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。
热点突破练4　物质结构与性质综合题
1.(2024·山东威海期末)开发高效储氢材料是重要的研究方向。回答下列问题:
(1)最新研究发现,在镍的表面覆盖石墨烯,可大大增加储氢材料释放氢气的速率。石墨烯是单层碳原子组成的平面结构,具有良好的导电、导热性。
①基态Ni原子的电子排布式为　　　　　。
②石墨烯中碳碳键长　　　　　乙烯中碳碳键长(填“>”“<”或“=”) 。
③下列反应常用来检验Ni2+,请补全方程式:
+　　　
键角α　　　　　β(填“>”“<”或“=”)。
(2)镧(La)和氢原子可以形成一系列储氢晶体材料LaHn,LaHn属于立方晶系,La原子作面心立方堆积。La晶体吸附H2,形成LaH2,LaH2晶胞中H填充在La原子的正四面体空隙中,晶胞沿体对角线的投影如图①所示。高压下,LaH2中每个H再结合4个H构成小正四面体结构,其晶胞从各个面的投影均如图②所示。
①LaH2晶胞中La原子的分数坐标有　　　　种,晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为　　　　　,H原子的配位数为　　　　　。
②高压下,LaH2吸附H2得到晶体LaHx的反应式为　　　　　(x用数字表示)。若LaHx晶胞棱长为a pm,La原子与最近的氢原子的距离为b pm,则LaHx晶胞中每个小正四面体内H—H的最短距离为　　　　　 pm(用含a和b的式子表示)。
答案　(1)①[Ar]3d84s2　②>
③+2H+　<　(2)①4　1∶2　4　②LaH2+4H2LaH10　a-b
解析　(1)①基态Ni为28号元素,原子的电子排布式为[Ar]3d84s2;②石墨烯中为碳碳单键和一个大π键,键长142 pm,乙烯中为碳碳双键,键长134 pm,所以石墨烯中碳碳键长大于乙烯中碳碳键长;③根据原子和电荷守恒可知,离子方程式为+2H+;键角α对应的N原子有一对孤电子对,键角β对应的N原子没有孤电子对,两者均为sp2杂化,由于孤电子对与成键电子对的排斥力大于成键电子对与成键电子的排斥力,所以键角α<β;(2)①根据La为面心立方堆积,处在立方体的顶点和面心,8个顶点平移后坐标分数是一样的,为(0,0,0),同理可得,上面面心与下面面心为(,,0),左面心与右面心为(,0,),前后面心为(0,,),则坐标分数有4种;晶胞中La原子个数为4,正四面体空隙为8个,所以晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为1∶2;晶胞中H填充在La原子的正四面体空隙中,所以H原子的配位数为4;②高压下,LaH2中每个H再结合4个H构成小正四面体结构,则H的原子个数为(8+32)个,所以LaHx为LaH10,反应式为LaH2+4H2LaH10;已知LaH10晶胞棱长为a pm,H位于La原子的正四面体空隙中,即体对角线的处,为a,La原子与最近的氢原子的距离为b pm,则LaH10晶胞中每个小正四面体内H—H的最短距离为(a-b) pm。
2.(2024·山东烟台质检)将NH3转化为高附加值精细化学品是合成化学研究的前沿领域。将氨气转化为含氨络合物(如图所示),进而与苯及其衍生物反应可制备芳胺及其衍生物。回答下列问题:
(1)基态铜原子的价电子排布式为　　　　,其M层上共有　　　　种不同空间运动状态的电子。
(2)是芳胺衍生物,该物质涉及元素中,电负性由大到小的顺序为　　　　　,第一电离能由大到小的顺序为　　　　　,C的杂化类型为　　　　　　。
(3)NH3的空间构型为　　　　　　　,其键角　　　　　(填“>”“=”或“<”) Pd(NH3)4Cl2中NH3的键角。
(4)Pd(NH3)4Cl2中Pd—N化学键称为　　　　键,其电子对由　　　　　提供(填元素符号)。
(5)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。
①原子B的坐标参数为　　　。
②若铜镍原子间最短距离为d nm,则该晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出计算式即可,NA表示阿伏加德罗常数的值)。
答案　(1)3d104s1　9　(2)N>C>H　N>H>C　sp、sp2　(3)三角锥形　<　(4)配位　N
(5)①(,,0)　②
解析　(1)铜位于第四周期第ⅠB族元素,即基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,基态铜原子的价电子排布式为3d104s1,其M层共有9个轨道,故共有9种不同空间运动状态的电子;
(2)含有C、N、H三种元素,电负性即对键合电子的吸引能力由大到小的顺序为N>C>H,第一电离能H>C,由大到小的顺序为N>H>C,中苯环上C的杂化类型为sp2,—CN中C与N之间为三键,C的杂化类型为sp,故碳原子的杂化类型为sp、sp2;(3)NH3的中心原子为N,价层电子对数为4,含有1个孤电子对,空间构型为三角锥形;Pd(NH3)4Cl2中N提供孤电子对与Pd形成配位键,缺少了孤电子对对共价键的排斥作用,故NH3的键角小于 Pd(NH3)4Cl2中NH3的键角。(4)Pd(NH3)4Cl2中Pd—N键是由N原子提供孤电子对Pd提供空轨道形成的配位键,其电子对由N提供;(5)由位于顶点的原子A的坐标参数为(0,1,0)可知,晶胞的边长为1,根据晶胞中B原子的位置可得,晶胞中原子B的坐标参数为(,,0);由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的镍原子的个数为8×=1,位于面心的铜原子的个数为6×=3,则晶胞的化学式为NiCu3,若铜镍原子间最短距离为d nm,设晶胞的参数为a nm,则a2+a2=(2d)2,可得a=d,则晶胞的密度为=g·cm-3。
3.(2024·四川德阳二模)因优越的光电特性,TiO2与ZnO成为稀磁半导体(DMS)热门的基质材料。
(1)锌原子的价层电子排布式为　　　　。核外电子占据的原子轨道共　　　　个。
(2)纳米二氧化钛是一种催化剂,如:
①与氧同周期的非金属元素除稀有气体元素以外,第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　。
②甲中碳原子的杂化方式为　　　　,乙中手性碳原子个数为　　　　。
③1 mol [Ti(OH)2(H2O)4]2+中σ键的数目为　　　　。
④与甲的相对分子质量相似,但是甲的沸点比它高得多,其原因是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)氧化锌的一种晶胞结构如图所示。
①O2-离子位于Zn2+离子围成的　　　　形空隙的中心。
②已知O2-离子和Zn2+离子的最短距离为d nm,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为　　　　 g·cm-3。(用计算式表示)
答案　(1)3d104s2　15
(2)①F>N>O>C>B　②sp3、sp2　2　③16NA　④甲分子间可形成氢键,沸点较高
(3)①正四面体　②
解析　(1)锌原子序数30,价层电子排布式:3d104s2;核外电子占据的原子轨道共15个;(2)①同周期元素第一电离能从左到右逐渐增大,但N核外电子排布处于半充满较稳定结构,其第一电离能大于相邻族元素,即与氧同周期的非金属元素除稀有气体元素以外,第一电离能由大到小的顺序:F>N>O>C>B;②甲中碳原子成键方式有单键和双键,其杂化方式为sp3、sp2杂化;碳原子连接4个不同的原子或原子团时,称为手性碳原子,一个化合物乙分子中含有2个手性碳原子,分别是与羟基和氨基相连的碳原子;③单键均为σ键,1 mol [Ti(OH)2(H2O)4]2+σ键数目:(6+1×2+2×4)NA=16NA;④与甲的相对分子质量相似,但是甲的沸点比它高得多,其原因是甲分子间可形成氢键,沸点较高;(3)①根据晶胞结构可知,O2-离子位于Zn2+离子围成的正四面体形空隙的中心;②O2-位于体对角线处,O2-离子和Zn2+离子的最短距离为d nm,设晶胞棱长为a nm,则a2+a2+a2=(4d)2,解得a= nm,根据均摊法计算晶胞中,Zn2+个数为8×+6×=4,O2-个数为4,则晶胞密度:ρ== g·cm-3。
4.(2024·浙江丽水二模)氮、磷、铁及其化合物在工农业生产、生活和科研中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态Fe3+的价层电子轨道表示式为　　　　。
(2)N、CO、CN-等易形成配合物,N的空间结构名称为　　　　。
(3)已知HSCN的结构有两种,这两种分子结构中除氢外各原子均满足八电子稳定结构(无配位键),请画出沸点高的分子的结构式　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)下列关于N、P及其化合物结构与性质的论述正确的是　　　　。
A.N4与P4均为正四面体型的分子晶体,都难以分解和氧化
B.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
C.NH3和PH3分子的VSEPR模型为四面体形,PH3中键角∠HPH大于NH3中∠HNH
D.研究发现固态PCl5中含有[PCl4]+和[PCl6]-,而PBr3中则含有[PBr4]+和Br-,存在差异的原因是Br-半径大
(5)Fe与N形成的某化合物晶体的晶胞如图,该化合物的化学式为　　　　。
(6)苯分子中含有大π键,可记为(右下角“6”表示6个原子,右上角“6”表示6个共用电子),杂环化合物咪唑结构如图,其分子中的大π键可表示为,则其结合质子能力更强的氮原子是　　　　(填“①”或“②”),其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)
(2)平面三角形
(3)H—NCS　(4)D　(5)Fe3N
(6)①　①号N原子单电子参与形成大π键,①号N原子有孤对电子(或②号N原子孤对电子参与形成大π键,②号N原子没有孤对电子)
解析　(2)N中心原子价层电子对数为3+(5+1-3×2)=3,为sp2杂化,空间结构名称为平面三角形;(3)HSCN的结构有两种,这两种分子结构中除氢外各原子均满足八电子稳定结构(无配位键),N≡C—SH和H—NCS,H—NCS分子能形成分子间氢键,而N≡C—SH不能形成分子间氢键,所以HSCN的分子结构中分子间作用力较强,沸点较高的分子结构式为H—NCS;(4)A.N4与P4均为正四面体型的分子晶体,P4易氧化,错误;B.分子的极性大小取决于共价键极性大小和分子的结构,N、Cl的电负性十分接近,则N-Cl键极性小, 可推断NCl3分子的极性比PCl3的小,错误;C.NH3和PH3分子的VSEPR模型为四面体形,因为P的电负性较N小,PH3中的成键电子云比NH3中的更偏向于H,同时P—H键长比N—H键长大,这样导致PH3中成键电子对之间的斥力减小,孤对电子对成键电子的斥力使PH3键角更小,即PH3中键角∠HPH小于NH3中∠HNH,错误;D.Br-半径大,与P原子半径的比值较大,作为配位原子与P作用的配位数较少,不能形成[PBr6]-,正确;(5)由晶胞结构可知Fe个数:12×+2×+3=6,N个数为 2,该化合物的化学式为Fe3N;(6)由咪唑分子中的大π键可表示为可知咪唑分子中的碳原子和氮原子都为sp2杂化,由结构简式可知,咪唑分子中的氮原子①具有孤对电子,氮原子②没有孤对电子,则氮原子①能与氢离子形成配位键,氮原子②不能与氢离子形成配位键,所以氮原子①结合质子能力更强,原因①号N原子单电子参与形成大π键,①号N原子有孤对电子(或②号N原子孤对电子参与形成大π键,②号N原子没有孤对电子)。
5.(2024·陕西汉中二模)N、P及其化合物在工业生产中起着重要的作用。回答下列问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式为　　　　　　,其最高能级的轨道形状为　　　　　　(用文字描述)。
(2)比较键角大小:H2O　　　　NH3(填“>”或“<”);第一电离能用I1表示,已知I1(N)大于I1(O),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)镍能形成多种配合物,其中常温下Ni(CO)4是无色液体,K2[Ni(CN)4]是红黄色晶体,熔融态下可以导电。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)某有机物,其环上所有原子共平面,则分子中N原子的杂化方式为　　　　　。
(5)P的空间构型为　　　　(用文字描述)。
(6)PCl5是一种离子化合物,为白色晶体,其晶胞如图所示。晶胞中含有由P和Cl原子构成的一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子(黑色球:P,灰色球:Cl)。阳离子和阴离子中P原子的配位数之比为　　　　　,若晶胞参数为a pm,则晶体的密度为　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。
答案　(1)2s22p3　哑铃形　(2)<　O原子的价电子排布式为2s22p4,N原子的价电子排布式为2s22p3,p轨道处于半满状态,能量较低较稳定,I1(N)大于I1(O)　(3)K2[Ni(CN)4]属于离子晶体,Ni(CO)4属于分子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体　(4)sp2　(5)正四面体形　(6)2∶3　ρ=
解析　(3)K2[Ni(CN)4]是红黄色晶体,熔融态下可以导电,属于离子晶体,常温下Ni(CO)4是无色液体,属于分子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体。(4)某有机物,其环上所有原子共平面,则分子中N原子的杂化方式为sp2;(6)晶胞中含有由P和Cl原子构成的一种正四面体形阳离子[PCl4]+和一种正八面体形阴离子[PCl6]-,P原子的配位数之比为2∶3;根据均摊法可知晶胞中含有1个[PCl6]-和1个[PCl4]+,则晶体的密度为ρ= g·cm-3。(共27张PPT)
热点突破练4　物质结构与性质综合题
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅲ　物质结构与性质
1.(2024·山东威海期末)开发高效储氢材料是重要的研究方向。回答下列问题:
(1)最新研究发现,在镍的表面覆盖石墨烯,可大大增加储氢材料释放氢气的速率。石墨烯是单层碳原子组成的平面结构,具有良好的导电、导热性。
①基态Ni原子的电子排布式为　　　　　。
②石墨烯中碳碳键长　　　　　乙烯中碳碳键长(填“>”“<”或“=”。)
③下列反应常用来检验Ni 2+,请补全方程式:
+　　　 键角α　　　　　β(填“>”“<”或“=”)。
[Ar]3d84s2
>
2H+
<
(2)镧(La)和氢原子可以形成一系列储氢晶体材料LaHn,LaHn属于立方晶系,La原子作面心立方堆积。La晶体吸附H2,形成LaH2,LaH2晶胞中H填充在La原子的正四面体空隙中,晶胞沿体对角线的投影如图①所示。高压下,LaH2中每个H再结合4个H构成小正四面体结构,其晶胞从各个面的投影均如图②所示。
①LaH2晶胞中La原子的分数坐标有　　　　种,晶胞中La原子个数与正四面体空隙数之比为　　　　　,H原子的配位数为　　　　　。
②高压下,LaH2吸附H2得到晶体LaHx的反应式为　　　　　　　　　(x用数字表示)。若LaHx晶胞棱长为a pm,La原子与最近的氢原子的距离为b pm,则LaHx晶胞中每个小正四面体内H—H的最短距离为　　　　　 pm(用含a和b的式子表示)。
4
1∶2
4
a-b
2.(2024·山东烟台质检)将NH3转化为高附加值精细化学品是合成化学研究的前沿领域。将氨气转化为含氨络合物(如图所示),进而与苯及其衍生物反应可制备芳胺及其衍生物。回答下列问题:
(1)基态铜原子的价电子排布式为　　　　,其M层上共有　　　　种不同空间运动状态的电子。
3d104s1
9
解析　(1)铜位于第四周期第ⅠB族元素,即基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,基态铜原子的价电子排布式为3d104s1,其M层共有9个轨道,故共有9种不同空间运动状态的电子;
N>C>H
N>H>C
sp、sp2
三角锥形
<
配位
N
(5)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。
①原子B的坐标参数为　　　。
②若铜镍原子间最短距离为d nm,则该晶体的密度为　　　　　　　　 g·cm-3 (列出计算式即可,NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(,,0)
解析　(5)由位于顶点的原子A的坐标参数为(0,1,0)可知,晶胞的边长为1,根据晶胞中B原子的位置可得,晶胞中原子B的坐标参数为(,,0);由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的镍原子的个数为8×=1,位于面心的铜原子的个数为6×=3,则晶胞的化学式为NiCu3,若铜镍原子间最短距离为d nm,设晶胞的参数为a nm,则a2+a2=(2d)2,可得a=d,则晶胞的密度为=g·cm-3。
3.(2024·四川德阳二模)因优越的光电特性,TiO2与ZnO成为稀磁半导体(DMS)热门的基质材料。
(1)锌原子的价层电子排布式为　　　　。核外电子占据的原子轨道共　　个。
3d104s2
15
解析　(1)锌原子序数30,价层电子排布式:3d104s2;核外电子占据的原子轨道共15个;
(2)纳米二氧化钛是一种催化剂,如:
F>N>O>C>B
sp3、sp2
2
16NA
甲分子间可形成氢键,沸点较高
(3)氧化锌的一种晶胞结构如图所示。
①O2-离子位于Zn2+离子围成的　　　　形空隙的中心。
②已知O2-离子和Zn2+离子的最短距离为d nm,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密
度为　　　　　　　　　 g·cm-3。(用计算式表示)
正四面体
解析　(3)①根据晶胞结构可知,O2-离子位于Zn2+离子围成的正四面体形空隙的中心;②O2-位于体对角线处,O2-离子和Zn2+离子的最短距离为d nm,设晶胞棱长为a nm,则a2+a2+a2=(4d)2,解得a= nm,根据均摊法计算晶胞中,Zn2+个数为8×+6×=4,O2-个数为4,则晶胞密度:ρ== g·cm-3。
4.(2024·浙江丽水二模)氮、磷、铁及其化合物在工农业生产、生活和科研中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态Fe3+的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　。
(2)N、CO、CN-等易形成配合物,N的空间结构名称为　　　　　　。
(3)已知HSCN的结构有两种,这两种分子结构中除氢外各原子均满足八电子稳定结构(无配位键),请画出沸点高的分子的结构式　　　　　　　　　　　　　　　。
平面三角形
H—N==C==S
解析　(2)N中心原子价层电子对数为3+(5+1-3×2)=3,为sp2杂化,空间结构名称为平面三角形;(3)HSCN的结构有两种,这两种分子结构中除氢外各原子均满足八电子稳定结构(无配位键),N≡C—SH和H—N==C==S,H—N==C==S分子能形成分子间氢键,而N≡C—SH不能形成分子间氢键,所以HSCN的分子结构中分子间作用力较强,沸点较高的分子结构式为H—N==C==S;
(4)下列关于N、P及其化合物结构与性质的论述正确的是　　　　。
A.N4与P4均为正四面体型的分子晶体,都难以分解和氧化
B.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
C.NH3和PH3分子的VSEPR模型为四面体形,PH3中键角∠HPH大于NH3中∠HNH
D.研究发现固态PCl5中含有[PCl4]+和[PCl6]-,而PBr3中则含有[PBr4]+和Br-,存在差异的原因是Br-半径大
D
解析　(4)A.N4与P4均为正四面体型的分子晶体,P4易氧化,错误;B.分子的极性大小取决于共价键极性大小和分子的结构,N、Cl的电负性十分接近,则N-Cl键极性小, 可推断NCl3分子的极性比PCl3的小,错误;C.NH3和PH3分子的VSEPR模型为四面体形,因为P的电负性较N小,PH3中的成键电子云比NH3中的更偏向于H,同时P—H键长比N—H键长大,这样导致PH3中成键电子对之间的斥力减小,孤对电子对成键电子的斥力使PH3键角更小,即PH3中键角∠HPH小于NH3中∠HNH,错误;D.Br-半径大,与P原子半径的比值较大,作为配位原子与P作用的配位数较少,不能形成[PBr6]-,正确;
(5)Fe与N形成的某化合物晶体的晶胞如图,该化合物的化学式为　　　　。
(6)苯分子中含有大π键,可记为(右下角“6”表示6个原子,右上角“6”表示6个共用电子),杂环化合物咪唑结构如图,其分子中的大π键可表示为,则其结合质子能力更强的氮原子是　　　　(填“①”或“②”),其原因是___________________________
_______________________________________________________________
______________________________。
Fe3N
①
①号N原子单电子参与形成大π
键,①号N原子有孤对电子(或②号N原子孤对电子参与形成大π键,②号N
原子没有孤对电子)
解析　(5)由晶胞结构可知Fe个数:12×+2×+3=6,N个数为 2,该化合物的化学式为Fe3N;(6)由咪唑分子中的大π键可表示为可知咪唑分子中的碳原子和氮原子都为sp2杂化,由结构简式可知,咪唑分子中的氮原子①具有孤对电子,氮原子②没有孤对电子,则氮原子①能与氢离子形成配位键,氮原子②不能与氢离子形成配位键,所以氮原子①结合质子能力更强,原因①号N原子单电子参与形成大π键,①号N原子有孤对电子(或②号N原子孤对电子参与形成大π键,②号N原子没有孤对电子)。
5.(2024·陕西汉中二模)N、P及其化合物在工业生产中起着重要的作用。回答下列问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式为　　　,其最高能级的轨道形状为　　　　(用文字描述)。
(2)比较键角大小:H2O　　　　NH3(填“>”或“<”);第一电离能用I1表示,已知I1(N)大于I1(O),其原因是__________________________________________________
_____________________________________________________________。
(3)镍能形成多种配合物,其中常温下Ni(CO)4是无色液体,K2[Ni(CN)4]是红黄色晶体,熔融态下可以导电。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
2s22p3
哑铃形
<
O原子的价电子排布式为2s22p4,N原子的价电子排布式为2s22p3,p轨道处于半满状态,能量较低较稳定,I1(N)大于I1(O)
K2[Ni(CN)4]属于离子晶体,Ni(CO)4属于分子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体
解析　(3)K2[Ni(CN)4]是红黄色晶体,熔融态下可以导电,属于离子晶体,常温下Ni(CO)4是无色液体,属于分子晶体,离子晶体的熔点高于分子晶体。
sp2
正四面体形
2∶3
ρ=

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