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第三单元　物质结构与性质
(满分:100分)
一、选择题:本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列化学用语正确的是 (　　)
A.NaClO的电子式
B.铝离子的结构示意图:
C.中子数为22的钙原子Ca
D.16O与18O互为同位素;16O2与18O2互为同素异形体
2.(2024·北京顺义区检测)如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,X、Y、Z、M、N分别代表一种元素。下列说法正确的是 (　　)
A.31M和33M属于同种核素
B.简单气态氢化物的热稳定性:X>M>N
C.工业上常用电解法制备Y和Z的单质
D.X和Y形成的化合物不可能含共价键
(2024·江苏南京模拟)阅读下列资料,完成3~5题:
在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的。Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物,Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-。BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时均通常以二聚体的形式存在,(AlCl3)2的结构如图所示。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和氢气。工业上用焦炭和石英砂(主要成分为SiO2)在高温条件下反应制得粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸,硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构,常用作医用消毒剂、润滑剂等。
3.下列说法正确的是 (　　)
A.(AlCl3)2中含有配位键
B.[Be(OH)4]2-的空间结构为平面正方形
C.SiO2中的O—Si—O键角为120°
D.H3BO3晶体中存在的作用力只有共价键
4.下列化学反应表示不正确的是 (　　)
A.氢氧化铍溶于强碱:Be(OH)2+2OH-===[Be(OH)4]2-
B.可溶性铝盐净水原理:2Al3++3H2O===Al2O3+6H+
C.硅与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
D.焦炭与石英砂反应:SiO2+2CSi+2CO↑
5.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 (　　)
A.氧化铍熔点较高,可用作耐火材料
B.硼酸具有弱酸性,可用作润滑剂
C.金属铝质地柔软,可用于冶炼高熔点金属
D.二氧化硅硬度高,可用于制造光导纤维
6.(2024·河南南阳一中检测)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,它们的原子最外层电子数总和等于Z的原子序数,由这四种元素组成的一种化合物M具有如图所示的性质。下列推断正确的是 (　　)
A.原子半径:Y>X>W
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>X
C.简单阴离子的还原性:WD.W、Y、Z组成的化合物只含有共价键
7.(2024·江苏无锡质检改编)下列说法正确的是 (　　)
A.的沸点高于其同分异构体
B.键角:气态SeO3C.基态锗原子核外电子排布式为4s24p2
D.基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1,其核外电子占据的原子轨道有9种伸展方向
8.(2024·贵州贵阳模拟)配合物K3[Fe(CN)6]可用于检验Fe2+。设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)
A.铁原子的2p和3p轨道的形状、能量均相同
B.基态Fe2+的未成对电子数为5
C.K3[Fe(CN)6]中提供孤电子对的是CN-
D.1 mol配合物K3[Fe(CN)6]中所含的π键数目为6NA
9.(2024·重庆万州区检测)我国科学家成功合成了世界上首个含五氮阴离子的盐,其局部结构如图所示,其中含有两种10电子离子、一种18电子离子。X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,且均不在同一族。下列说法不正确的是 (　　)
A.常温下,X、Y、Z、M的单质均为气体
B.在该盐中,存在极性共价键和非极性共价键
C.X、Y形成的最常见化合物的水溶液显碱性
D.M的氧化物对应的水化物均为强酸
10.(2024·吉林通化检测改编)U、V、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号元素。已知U、Z分别为前20号主族元素中原子半径最小和最大的元素;V与X在元素周期表中位置相邻,且V与X能形成两种以上的气体;常温下能用Y单质制成的容器盛装含U、V、X三种元素组成的共价化合物的浓溶液。下列说法不正确的是 (　　)
A.U、V、X三种元素能形成离子化合物
B.简单离子半径:Y>X>V
C.U、X、Y三种元素形成的化合物能吸附水中的悬浮物及色素
D.V、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
11.科学家利用四种原子序数依次递增的短周期元素W、X、Y、Z“组合”成一种超分子,具有高效的催化性能,其分子结构示意图如图,W、X、Z分别位于不同周期,Z是同周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是(注:实线代表共价键,其他重复单元的W、X未标注) (　　)
A.W和Y可以形成含有非极性共价键的极性分子
B.简单离子半径:Y>Z
C.常温下,由W、X、Y、Z四种元素组成的化合物水溶液可能呈碱性也可能呈酸性
D.Y的氢化物沸点高于X的氢化物的沸点
12.(2024·安徽六安检测)已知A、B、C、D、E是五种短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图1,且A、B、C、D形成的化合物X如图2,C与E同主族。下列说法错误的是 (　　)
A.化合物X在高温下稳定性较弱
B.由A、C、D、E四种元素形成的化合物在溶液中都显碱性
C.D的单质能与C形成的常见单质直接化合生成两种化合物
D.C的氢化物的沸点不一定高于B的氢化物的沸点
13.糖尿病是人体内胰岛素紊乱导致的,以高血糖为主要特征。通过尿液标本溶液检验尿糖的实验如下。
步骤1:向试管中加入1 mL 2%的CuSO4溶液,边振荡边滴加2%的NaOH溶液,观察到有蓝色沉淀产生。继续加入过量2%的NaOH溶液;
步骤2:向试管中加入尿液标本溶液,振荡,用酒精灯加热,观察到试管内有砖红色沉淀(Cu2O)产生。
下列说法不正确的是 (　　)
A.该实验可证明葡萄糖分子中含有醛基
B.该反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C.从价层电子排布看,与CuO相比,Cu2O中的Cu更稳定
D.如图所示的Cu2O晶胞中,Cu的配位数是2
14.(2024·广东珠海一中联考)某镁铝尖晶石的晶胞由立方体A区和B区组成,其结构如图所示。若A区和B区中O2-与距离最近的顶角间的距离均为体对角线长的,则下列说法错误的是 (　　)
A.该晶胞的体积为a3×10-30 cm3
B.与Al3+距离最近的O2-的数目为6
C.O2-和O2-之间的最短距离为a pm
D.该物质的化学式为MgAl2O4
15.(2024·山东省实验中学一诊改编)青蒿素(C15H22O5)是治疗疟疾的有效药物,可溶于乙醇和乙醚,其晶胞(长方体,棱长分别为a nm、b nm、c nm,每个晶胞中含4个青蒿素分子)及分子结构如图所示。NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是 (　　)
A.用乙醚提取植物中的青蒿素利用了萃取原理
B.青蒿素分子中碳原子采取sp2、sp3杂化
C.青蒿素分子内的—O—O—是对付疟原虫的核心基团
D.青蒿素晶体的密度为 g·cm-3
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16.(12分)(2024·河南信阳检测改编)元素周期表在学习研究中有很重要的作用,如图1是元素周期表的一部分。
(1)(2分)市场上流行一种“富硒鸡蛋”,其中硒是人体必需的微量元素,硒在元素周期表中的位置是　　　　　　。
(2)(2分)写出中子数为46的硒的核素符号:　　　　　　。
(3)(5分)溴化硒(R)是一种重要的电子元件材料,其分子的球棍模型如图2所示。
①写出该分子的电子式:　　　　　　(2分)。
②下列说法正确的是　　　　　　(3分)(填标号)。
A.R属于离子化合物
B.离子半径:r(Se2-)>r(Cl-)
C.气态氢化物的还原性:H2SeD.R分子中只有极性共价键
(4)(3分)下列事实不能说明溴元素的非金属性比硒元素的强的是　　　　　　(填标号)。
A.酸性:HBr>H2Se
B.Se2Br2中硒显正价而溴显负价
C.向溴水中通入H2Se,有沉淀生成
D.热稳定性:H2Se17.(14分)(2024·河北石家庄检测改编)Cu—Mn—Al合金为形状记忆合金材料之一,可用来制作各种新型的换能器、驱动器、敏感元件和微电子机械操纵系统。
(1)(2分)基态铜原子的电子排布式为　　　　　　　,基态锰原子的价层电子排布图为　　　　　　。
(2)(4分)AlCl3是某些有机反应的催化剂,如苯与乙酰氯反应的部分历程如下:
+AlCl3…AlCl3+AlC
①乙酰氯分子中碳原子的杂化类型为　　　　　　。
②乙酰氯分子中∠CCCl　　　　　　(填“>”“=”或“<”)120°,判断理由为　　　　　　 　　　　　　　　　　。
③AlC的空间结构为　　　　　　。
(3)(2分)温度不高时气态氯化铝为二聚分子(Al2Cl6),其结构如图1所示。写出Al2Cl6的结构式并标出配位键:　　　　　　。
(4)(6分)Cu—Mn—Al合金的晶胞如图2所示,该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置,图3是沿立方格子对角线取得的截面图。
①若A的坐标参数为(0,0,0),C的坐标参数为(1,1,1),则B的坐标参数为　　　　　　(1分)。
②该合金的化学式为　　　　　　(1分)。
③假设r(Cu)≈r(Mn)=127 pm,r(Al)=143 pm,则两个铜原子的最小核间距为　　　　　　(2分)pm。
④该晶体的密度为　　　　　　(2分)g·cm-3。(列出计算式即可,设阿伏加德罗常数的值为NA)
18.(15分)(2024·天津静海区检测改编)铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素,它们的性质相似,被称为铁系元素,其化合物在生产生活中应用广泛。
(1)(2分)基态Ni的核外电子排布式为　　　　　　。
(2)(2分)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基化合物。已知室温下Fe(CO)5为浅黄色液体,沸点为103 ℃,则Fe(CO)5中含有的化学键类型包括　　　　　　(填标号)。
A.极性共价键 B.离子键
C.配位键 D.金属键
(3)(3分)以甲醇为溶剂,Co2+可与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如图1所示)。色胺酮分子中所含元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　,色胺酮分子中N的杂化类型为　　　　　　　　。X射线衍射图谱显示色胺酮钴配合物晶胞中还含有CH3OH分子,CH3OH通过　　　　　　　　与色胺酮钴配合物相结合。
(4)(2分)LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料,其阴离子P的空间结构为　　　　　　,与P的空间结构相同的微粒有　　　　　　(任写一种)。
(5)(2分)Fe、Co、Ni与Ca都位于第四周期且最外层电子数相同,但Fe、Co、Ni的熔点明显高于Ca,其原因是
　　　　　 　　　　　　。
(6)(4分)ZnS是一种使用广泛的荧光材料。已知立方ZnS的晶胞结构如图2所示:
①图2中离子a的坐标为(,,0),则离子b和c的坐标分别为　　　　　　(1分)、　　　　　　(1分)。
②已知晶体密度为d g·cm-3,S2-的半径为a pm,若要使S2-、Zn2+相切,则Zn2+的半径为　　　　　　(2分)pm(写出计算表达式)。
19.(14分)(2024·天津市南开区高三期末)“刀片电池”具有续航里程高、安全性好等优点,正极材料使用了磷酸铁锂(LiFePO4),磷酸铁锂可由Li2CO3、C6H12O6和FePO4在高温条件下制备。方程式为12FePO4+6Li2CO3+C6H12O612LiFePO4+6CO↑+6CO2↑+6H2O。回答下列问题:
(1)(4分)Fe是第　　　　(1分)周期第　　　　　　(1分)族元素,LiFePO4中基态亚铁离子价电子排布式为　　　　　　(2分)。
(2)(4分)C6H12O6在反应中表现出　　　　　　(填“氧化性”或“还原性”),30 g C6H12O6参与反应,转移电子的数目为　　　　　　(C6H12O6的相对分子质量为180)。
(3)(2分)Li2CO3中阴离子的空间结构为　　　　　　。
(4)(4分)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数为　　　　　　。电池充电时,LiFePO4脱出部分Li+,形成Li1-xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=　　　　　　。
第三单元　物质结构与性质
1.答案　C
解析　NaClO是离子化合物,电子式为Na+[︰︰]-,A错误;图示为铝原子结构示意图,B错误;质量数=质子数+中子数=20+22=42,C正确;16O2和18O2是由氧元素组成的结构相同的单质,二者不互为同素异形体,D错误。
2.答案　C
解析　由题图分析可知,X为O,Y为Na,Z为Al,M为P,N为S。31P和33P质子数相同,中子数不同,是两种不同的核素,A错误;O、S、P的非金属性逐渐减弱,它们的简单气态氢化物的热稳定性也逐渐减弱,即简单气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S>PH3,B错误;工业上常用电解法制备单质钠和铝,C正确;O和Na可形成Na2O2,其中中含共价键,D错误。
3.答案　A
解析　由各元素成键规律知,(AlCl3)2的结构可表示为Al与Cl之间存在配位键,A正确;[Be(OH)4]2-中Be的价层电子对数为4,无孤电子对,故[Be(OH)4]2-的空间结构为四面体形,B错误;SiO2中每个Si原子连接4个O原子形成硅氧四面体结构,故O—Si—O键角不为120°,C错误;H3BO3晶体中,分子间存在的作用力是范德华力,分子内作用力是共价键,D错误。
4.答案　B
解析　可溶性铝盐的净水原理是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体有吸附作用,B错误。
5.答案　A
解析　BeO熔点较高,可用作耐火材料,A正确;H3BO3晶体有类似于石墨的片层状结构,层与层之间可以发生相对滑动,故可作润滑剂,B错误;金属铝的还原性强,故可用于冶炼高熔点金属,C错误;二氧化硅透光性好,能发生全反射,故可用于制造光导纤维,D错误。
6.答案　B
解析　向化合物M的溶液中加入FeCl3溶液,溶液变红,说明溶液中含有SCN-;向溶液中加入NaOH溶液并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该气体为NH3,则原溶液中含有N。由上述分析可知,化合物M为NH4SCN,组成化合物M的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,则W、X、Y、Z分别为H、C、N、S。同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,则原子半径C>N>H,故A错误;非金属性N>C,则最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3>H2CO3,故B正确;元素非金属性越强,对应简单阴离子的还原性越弱,则简单阴离子的还原性H->S2-,故C错误;H、N、S组成的化合物NH4HS中含离子键、共价键,故D错误。
7.答案　D
解析　易形成分子内氢键,更易形成分子间氢键,故后者的沸点更高,A错误;SeO3中Se的杂化方式为sp2杂化,分子空间结构为平面三角形,键角为120°,而Se中Se的杂化方式为sp3杂化,有1个孤电子对,其空间结构为三角锥形,键角小于120°,则键角:气态SeO3>Se,B错误;基态锗原子(32Ge)核外电子排布式应为[Ar]3d104s24p2,C错误;基态铜原子的价层电子为其3d、4s能级上的电子,价层电子排布式是3d104s1,基态Cu原子核外电子占据的轨道有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s,其中s轨道有1种伸展方向,p轨道有3种伸展方向,d轨道有5种伸展方向,因此共有9种伸展方向,D正确。
8.答案　C
解析　铁原子的2p和3p轨道的形状相同、能量不同(能量:3p>2p),A错误;基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,故未成对电子数为4,B错误;K3[Fe(CN)6]中Fe3+提供空轨道,CN-提供孤电子对,C正确;CN-中C、N以碳氮三键结合,一个三键含1个σ键、2个π键,故1 mol配合物K3[Fe(CN)6]中所含的π键数目为2×6NA=12NA,D错误。
9.答案　D
解析　该物质中含有两种10电子离子、一种18电子离子,且X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,且均不在同一族,结合题图结构可知,X为H,Y为N,Z为O,M为Cl,该物质中含有N、Cl-。H2、N2、O2、Cl2在常温下均为气体,A正确;在该盐中,N、H3O+中都存在极性共价键,中含有非极性共价键,B正确;NH3的水溶液是氨水,显碱性,C正确;Cl的氧化物对应的水化物有HClO、HClO4等,HClO是弱酸,D错误。
10.答案　B
解析　U、Z分别是前20号主族元素中原子半径最小和最大的元素,则U、Z分别是H、K,V与X在元素周期表中位置相邻,且V与X能形成两种以上的气体,则V、X分别为N、O;H、N、O三种元素组成的共价化合物的浓溶液为浓硝酸,常温下,Y单质制成的容器可盛装浓硝酸,则Y为Al。H、N、O形成的硝酸铵是离子化合物,A正确;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径:N3->O2->Al3+,B错误;氢氧化铝胶体具有较强的吸附性,能吸附水中的悬浮物及色素,C正确;氢氧化铝具有两性,可与硝酸、氢氧化钾反应,硝酸和氢氧化钾也可反应,D正确。
11.答案　D
解析　根据图示可知W形成1个共价键,且W、X、Z分别位于不同周期,则W是H元素,X形成4个共价键,则X是C元素,W、X、Z分别位于不同周期,Z是同周期中金属性最强的元素,则Z是Na元素,Y形成2个共价键,原子序数比C元素大,比Na元素小,则Y是O元素。W(H)和Y(O)可以形成含有非极性共价键(O—O)的极性分子H2O2,A正确;Y(O)、Z(Na)对应简单离子的核外电子排布相同,离子的核电荷数越大,离子半径就越小,所以离子半径:Z(Na+)12.答案　B
解析　由题图1原子半径与原子序数的关系可知,A是H元素,B、C是第二周期元素,D、E是第三周期元素,根据A、B、C、D形成的化合物X的结构图,B形成4个共价键、C形成2个共价键,则B是C元素、C是O元素,又C与E同主族,E是S元素;D形成带一个正电荷的阳离子,D是Na元素。化合物X是Na2CO3·H2O2,H2O2易分解,故Na2CO3·H2O2在高温下稳定性较弱,A正确;NaHSO4溶液显酸性,B错误;Na与O2反应可以生成Na2O、Na2O2两种化合物,C正确;C元素与H元素能形成多种烃,有些烃在常温下呈固态,所以H2O、H2O2的沸点不一定高于烃的沸点,D正确。
13.答案　B
解析　与新制氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀是醛基的特性,A正确;步骤2中反应的化学方程式为
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O,该反应过程中氧化剂和还原剂分别为Cu(OH)2和葡萄糖,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,B错误;Cu2O中Cu+的价层电子排布式为3d10,CuO中Cu2+的价层电子排布式为3d9,前者3d轨道为全充满状态,更稳定,C正确;根据题给晶胞结构可知Cu的配位数是2,D正确。
14.答案　C
解析　A区、B区的棱长均为 pm,则晶胞棱长为a pm,故晶胞的体积为a3×10-30 cm3,A项正确;根据A区和B区的结构分析,Al3+位于O2-形成的正八面体中心,因此与Al3+距离最近的O2-数目为6,B项正确;在A区和B区中4个O2-构成正四面体结构,两个O2-之间的最短距离是小立方体面对角线长的,因此O2-和O2-之间的最短距离为 pm,C项错误;将邻近的A区和B区看作一个整体,该整体为晶胞的,其所含的Mg2+位于顶角、棱心和内部,个数为4×+1=2,Al3+位于内部,个数为4,O2-位于内部,个数为8,则Mg2+、Al3+和O2-的个数比为1∶2∶4,故物质的化学式为MgAl2O4,D项正确。
15.答案　D
解析　用乙醚提取植物中的青蒿素利用了萃取原理,A正确;青蒿素分子中碳氧双键中的碳原子采取sp2杂化,饱和碳原子采用sp3杂化,B正确;青蒿素分子内含有过氧基团,具有强氧化性,是对付疟原虫的核心基团,C正确;晶胞棱长分别为a nm、b nm、c nm,每个晶胞中含4个青蒿素分子,则密度为 g·cm-3,D错误。
16.答案　(1)第四周期第ⅥA族　(2Se　(3)①︰︰
②B　(4)A
解析　(1)硒和硫是同一主族元素,硒位于第四周期第ⅥA族。(2)中子数为46,则Se的质量数为80,其核素符号为Se。(3)①在该分子中,Br和Se之间以单键相连,其电子式为︰︰。②由题图2知R为共价化合物,A错误;电子层数越多,离子半径越大,B正确;非金属性SeHBr>HCl,C错误;R分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,D错误。(4)不能根据氢化物的酸性强弱判断元素的非金属性强弱,A符合题意;形成化合物时Se显正价,Br显负价,说明吸引电子能力Se17.答案　(1)[Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)
(2)①sp3、sp2　②<　双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用　
③正四面体形
(3)
(4)①(1,,)　②AlMnCu2　③180
④
解析　(1)Cu为29号元素,基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;Mn为25号元素,基态锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,价层电子排布式为3d54s2,则基态锰原子的价层电子排布图为。(2)①根据乙酰氯的结构简式可知,其分子中甲基碳原子形成4个σ键,价层电子对数为4,采取sp3杂化;羰基碳原子形成3个σ键、1个π键,价层电子对数为3,采取sp2杂化。②乙酰氯分子中羰基碳原子采取sp2杂化,其与甲基碳原子、氧原子和氯原子形成平面三角形结构,但双键对单键的排斥作用大于单键对单键的排斥作用,所以乙酰氯分子中∠CCCl小于120°。③AlC=4,不含孤电子对,所以AlC的空间结构为正四面体形。(3)根据Al2Cl6的结构可知每个铝原子与4个氯原子形成4个σ键,由于铝原子最外层只有3个电子,所以其中1个σ键为配位键,由铝原子提供空轨道,氯原子提供孤电子对,所以Al2Cl6的结构式为。(4)①A的坐标参数为(0,0,0),C的坐标参数为(1,1,1),B位于右面的面心,所以B的坐标参数为(1,,)。②根据“均摊法”,该晶胞中铜原子的个数为8×+1=8,锰原子的个数为4,铝原子的个数为4,所以该合金的化学式为AlMnCu2。③根据题图3并结合几何知识可知[2r(Cu)+2r(Al)]为体对角线长的一半,设晶胞的棱长为a,则有a=2[2r(Cu)+2r(Al)]=4×(127+143) pm,则a= pm;根据晶胞结构可知两个铜原子的最小核间距为棱长的一半,即 g,晶胞的体积V=a3=()3 pm3=(×10-10)3 cm3,所以晶体的密度ρ= g·cm-3。
18.答案　(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　(2)AC　(3)N>O>H>C　sp2、sp3　氢键　(4)正四面体形　S(或CCl4等)
(5)Fe、Co、Ni的原子半径比Ca的小,且价电子数多,金属键强,因此熔点高　(6)①(,,)　(,,)
②×1010-a
解析　(1)Ni为28号元素,故基态Ni的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)C与O之间形成极性共价键;Fe和CO之间形成配位键。(3)同周期主族元素的第一电离能从左至右有逐渐增大的趋势,第ⅡA、ⅤA族元素第一电离能反常,分别大于其相邻的第ⅢA、ⅥA族元素,故H、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>H>C。由题图1可知,1个色胺酮分子中1个N形成3个单键,1个N形成1个单键和1个双键,故N的杂化类型为sp3、sp2。CH3OH中O的电负性较大,与O相连的H可与色胺酮钴配合物中电负性较大的N、O形成氢键,故CH3OH通过氢键与色胺酮钴配合物相结合。(4)P=4,为sp3杂化,孤电子对数为0,故P的空间结构为正四面体形。(5)要解释的性质是熔点,与金属晶体熔点相关的因素是金属键,故Fe、Co、Ni的熔点明显高于Ca的原因是Fe、Co、Ni的原子半径比Ca的小,且价电子数多,金属键强,因此熔点高。(6)①题图2中离子a的坐标为(,,0),离子b、c均位于体对角线的处,故离子b的坐标为(,,),离子c的坐标为(,,)。②已知晶体密度为d g·cm-3,晶胞中Zn2+的个数为8×=4,S2-位于晶胞内部,个数为4,则晶胞参数为×1010 pm,晶胞的体对角线长为×1010 pm,若要使S2-、Zn2+相切,则晶胞的体对角线长应为4r(Zn2+)+4r(S2-),又r(S2-)=a pm,则r(Zn2+)= pm=(×1010-a) pm。
19.答案　(1)四　Ⅷ　3d6　(2)还原性　1.204×1024　(3)平面三角形　(4)4　
解析　(1)Fe是第四周期第Ⅷ族元素,LiFePO4中基态Fe2+价电子排布式为3d6。(2)反应12FePO4+6Li2CO3+C6H12O612LiFePO4+6CO↑+6CO2↑+6H2O中,Fe的化合价由+3价降低为+2价,所以C6H12O6表现还原性,30 g C6H12O6参与反应,物质的量为 mol,转移电子的物质的量为 mol×12=2 mol,即转移电子的数目为1.204×1024。(3)Li2CO3中阴离子为C,其中心C原子的价层电子对数为3+=3,没有孤电子对,故C的空间结构为平面三角形。(4)由晶胞结构可知每个晶胞中含有LiFePO4的单元数为4,充电前顶点锂离子个数为×8=1,棱心锂离子个数为×4=1,面心锂离子个数为×4=2,一个晶胞中锂离子个数为4,充电后锂离子部分损失,顶点锂离子个数为×8=1,棱心锂离子个数为,面心锂离子个数为,一个晶胞中锂离子个数为,此时该晶胞对应的化学式为LFePO4,即1-x=,解得x=。

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