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章末素养提升
考向一 化学用语或图示的正误判断
1.(2025·浙江6月选考)下列化学用语表示不正确的是(　D　)
A.CH4的结构式:
B.基态氧原子的轨道表示式:
C.p电子云轮廓图:
D.CH3CH(CH2CH3)CH2CH3:2-乙基丁烷
解析:CH4是共价化合物,一个碳原子与四个氢原子形成四个共价键,结构式为,A正确;基态O原子电子排布式为1s22s22p4,根据泡利原理和洪特规则,其轨道表示式可以表示为,B正确;电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,p电子云轮廓图为哑铃形(或纺锤形):,C正确;CH3CH(CH2CH3)CH2CH3的最长碳链上有5个碳原子,从离支链较近的一端给主链碳原子编号,甲基在3号碳原子上,则系统命名为3-甲基戊烷,D错误。
2.(2025·黑吉辽蒙卷)侯氏制碱法突破西方技术垄断,推动了世界制碱技术的发展,其主要反应为NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。下列有关化学用语或说法正确的是(　C　)
A.CO2的电子式:
B.H2O的空间结构:直线形
C.NH4Cl的晶体类型:离子晶体
D.溶解度:NaHCO3>NH4HCO3
解析:CO2中C与O之间形成双键,其电子式为,A错误;H2O中O的价层电子对数为2+=4,孤电子对数为2,故H2O的空间结构为V形,B错误;氯化铵为离子化合物,含铵根离子和氯离子,为离子晶体,C正确;根据题给反应可知,NaHCO3结晶析出,则NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3的溶解度,D错误。
考向二 元素“位、构、性”关系推断
3.(2025·湖北卷)某化合物的分子式为XY2Z。X、Y、Z三种元素位于同一短周期且原子序数依次增大,三者的原子核外电子层数之和与未成对电子数之和相等,Z是周期表中电负性最大的元素。下列说法正确的是(　B　)
A.三者中Z的原子半径最大
B.三者中Y的第一电离能最小
C.X的最高化合价为+3
D.XZ3与NH3键角相等
解析:Z是周期表中电负性最大的元素,Z为F,电子层数为2,未成对电子数为1;X、Y、Z三种元素位于同一短周期且原子序数依次增大,三者的原子核外电子层数之和与未成对电子数之和相等,则X和Y未成对电子数之和为5,X为C、Y为N或X为N、Y为O;化合物分子式为XY2Z,则X和2个Y总化合价为+1,NO2F符合,故X为N,Y为O,Z为F。X为N,Y为O,Z为F,N、O、F位于同周期,F在最右边,F的原子半径最小,A错误;X为N,Y为O,Z为F,同周期从左往右,元素第一电离能呈增大趋势,N的2p轨道半充满,第一电离能大于O,故三者中O的第一电离能最小,B正确;X为N,N的最高正化合价为+5,C错误;X为N,Z为F,NF3和NH3的中心原子均为sp3杂化,孤电子对数均为1,前者成键电子对离中心N较远,成键电子对之间的斥力较小,键角较小,D错误。
4.(2025·河南卷)我国科研人员合成了一种深紫外双折射晶体材料,其由原子序数依次增大的五种短周期元素Q、W、X、Y和Z组成。基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X所在族的族序数等于Q的质子数,基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍。下列说法正确的是(　D　)
A.QY3为极性分子
B.ZY为共价晶体
C.原子半径:W>Z
D.1个X2分子中有2个π键
解析:Q、W、X、Y和Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X是N;X所在族的族序数等于Q的质子数,Q是B,所以W是C;基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍,即质子数之和为20,所以Y是F,Z是Na。BF3为平面正三角形结构,结构对称,属于非极性分子,A错误;NaF是离子晶体,B错误;同周期元素自左向右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径:C5.(2025·黑吉辽蒙卷)化学家用无机物甲(YW4ZXY)成功制备了有机物乙[(YW2)2XZ],开创了有机化学人工合成的新纪元。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y、Z同周期,基态X、Z原子均有2个单电子。下列说法正确的是(　D　)
A.第一电离能:Z>Y>X
B.甲中不存在配位键
C.乙中σ键和π键的数目比为6︰1
D.甲和乙中X杂化方式分别为sp和sp2
解析:(YW2)2XZ为有机物,基态X、Z原子均有2个单电子,X、Z分别为第ⅣA族和第ⅥA族元素,X、Y、Z同周期、原子序数依次增大,若X、Y、Z为第三周期元素,则X、Y、Z分别为Si、P、S;若X、Y、Z为第二周期元素,则X、Y、Z分别为C、N、O;又YW4ZXY为无机物,(YW2)2XZ为有机物,所以X、Y、Z分别为C、N、O,W、X、Y、Z原子序数依次增大,能形成YW4ZXY,则W为H,综上所述,W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。C、N、O在同一周期,同周期主族元素,从左到右第一电离能呈增大的趋势,第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻的两种元素,则第一电离能:N>O>C,故A错误;甲为NH4OCN,N中有N原子提供孤电子对、H+提供空轨道形成N→H配位键,故B错误;乙为,1分子有机物乙中有4个N—H、2个C—N、碳氧原子之间有1个σ键和1个π键,则一个中有7个σ键、1个π键,σ键与π键的数目比为7︰1,故C错误;甲为NH4OCN,其中的C原子与N原子形成三键、与O原子形成单键,σ键电子对数为2,无孤电子对,C原子采取sp杂化,乙为,其中的C原子形成3个σ键,即σ键电子对数为3,无孤电子对,C原子采取sp2杂化,故D正确。
考向三 分子的结构和性质
6.(2025·黑吉辽蒙卷)Cl2O可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:Cl2O+H2O===2HClO。下列说法正确的是(　B　)
A.反应中各分子的σ键均为p-p σ键
B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C.Cl—O键长小于H—O键长
D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
解析:H2O中的H—O是s-p σ键,A错误。根据价层电子对互斥理论,Cl2O中O原子周围的孤电子对数为×(6-2×1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;H2O中O原子周围的孤电子对数为×(6-2×1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;HClO中O原子周围的孤电子对数为×(6-1-1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形,B正确。Cl的原子半径大于H,Cl—O键长应大于H—O键长,C错误。HClO中Cl的最外层电子数为7,其中1个价电子与O形成共价键,剩余6个价电子形成3个孤电子对,D错误。
7.(2025·甘肃卷)我国科学家制备了具有优良双折射性能的C3H8N6I6·3H2O材料。下列说法正确的是(　C　)
A.电负性:NB.原子半径:CC.中所有I的孤电子对数相同
D.C3H8中所有N—H极性相同
解析:同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:CN>O,B错误;碘的价电子数为7,中心原子I与两侧I通过共用电子对形成共价键,则两侧的I存在3个孤电子对,中心原子I的孤电子对数为=3,C正确;六元环内存在大π键,大π键具有吸电子效应,—H离大π键比较近,—H极性更大,D错误。
考向四 晶体结构分析及相关计算
8.(2025·四川卷)CaCO3的四方晶胞(晶胞参数α=β=γ=90°,省略C中的氧,只标出C4+)和CaO的立方晶胞如图所示,NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是(　D　)
A.CaCO3晶胞中1位C4+的分数坐标为
B.CaCO3晶胞中2位和3位Ca2+的核间距为a pm
C.CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4︰15
D.CaO晶体密度小于CaCO3晶体密度
解析:根据图示,CaCO3晶胞中1位C4+位于晶胞的棱上,其分数坐标为,A正确;2位和3位Ca2+的核间距=a pm,B正确;CaO晶胞中原子个数为8×+1=8,CaCO3晶胞中原子个数为4××4=30(省略C中的氧,只标出C4+,所以一起计算C的原子),CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4︰15,C正确;晶体密度计算公式为ρ=,CaO晶体密度为ρ=≈ g/cm3,CaCO3晶体密度为ρ=≈ g/cm3,CaO晶体密度大于CaCO3晶体密度,D错误。
9.(2025·云南卷)(Li0.45La0.85)ScO3是优良的固态电解质材料,Ce4+取代部分La3+后产生空位,可提升Li+传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(O2-未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是(　C　)
A.每个晶胞中O2-个数为12
B.该晶胞在yz平面的投影为
C.Ce4+取代后,该电解质的化学式为(Li0.45La0.85-yCey)ScO3
D.若只有Li+发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等
解析:由晶胞结构可知,Sc3+分布在晶胞的8个棱上和4个面心,由均摊法算出其个数为8×=4,由晶体的化学式(Li0.45La0.85)ScO3可知,O2-的个数是Sc3+的3倍,因此,每个晶胞中O2-的个数为12,A正确;由晶胞结构可知,该晶胞在yz平面的投影就是其前视图,B正确;Ce4+取代La3+后,Li+数目减少并产生空位,因此,根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0可知,取代后该电解质的化学式为(Li0.45-yLa0.85-yCey)ScO3,C错误;Li+与电子所带的电荷数目相同,只是电性不同,原电池中内电路和外电路通过的电量相等,因此,若只有Li+发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等,D正确。
考向五 物质结构与性质知识的综合应用
10.(2025·山东卷)Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)在元素周期表中,Fe位于第四周期第Ⅷ族。基态Fe原子与基态Fe3+未成对电子数之比为4︰5。
(2)尿素分子(H2NCONH2)与Fe3+形成配离子的硝酸盐[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3俗称尿素铁,既可作铁肥,又可作缓释氮肥。
①元素C、N、O中,第一电离能最大的是N,电负性最大的是O。
②尿素分子中,C原子采取的轨道杂化方式为sp2。
③八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与Fe3+配位的原子是O(填元素符号)。
(3)α-Fe可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞如图所示(晶胞棱长为a pm)。
①α-Fe晶胞中Fe原子的半径为a pm。
②研究发现,α-Fe晶胞中阴影所示m、n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m、n截面中,催化活性较低的是n,该截面单位面积含有的Fe原子为个·pm-2。
解析:(1)Fe为26号元素,基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,故Fe位于第四周期第Ⅷ族。基态Fe原子、基态Fe3+的价层电子排布式分别为3d64s2、3d5,未成对电子数之比为4︰5。(2)①同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,N由于2p能级为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于O,故元素C、N、O中,第一电离能最大的是N;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,故元素C、N、O中,电负性最大的是O。②尿素分子中,C原子形成1个双键、2个单键,无孤电子对,故C原子采取的轨道杂化方式为sp2。③八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,则形成6个配位键,H2NCONH2中O和N上有孤电子对,能与Fe3+形成配位键,由碳氮键的键长均相等知,配位原子不能是N,故与Fe3+配位的原子是O。(3)①α-Fe晶胞为体心立方晶胞,体对角线上3个Fe原子相切,设Fe原子半径为r,则4r=a pm,解得r=a pm。②α-Fe晶胞中阴影所示m、 n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。截面m中,处于顶角的一个Fe原子被4个相邻截面共用,所以属于该晶胞中截面m的Fe原子个数为×4=1,截面m的面积为a2 pm2,则m截面单位面积含有的Fe原子为个·pm-2;同理,截面n中处于顶角的一个Fe原子被4个相邻截面共用,截面中心位置还有一个Fe原子,所以属于截面n的Fe原子的个数为×4+1=2, 截面n的面积为a2 pm2,则截面n单位面积含有的Fe原子为个·pm-2。则催化活性较低的是截面n。(共31张PPT)
第六章　物质结构与性质　
元素周期律
章末素养提升
目
录
真题分类 训练
知识体系 构建
一
知识体系 构建
二
真题分类 训练
1.(2025·浙江6月选考)下列化学用语表示不正确的是(　　)
A.CH4的结构式:
B.基态氧原子的轨道表示式:
C.p电子云轮廓图:
D.CH3CH(CH2CH3)CH2CH3:2-乙基丁烷
考向一
化学用语或图示的正误判断
D
解析:CH4是共价化合物,一个碳原子与四个氢原子形成四个共价键,结构式
为 　　　 ,A正确;基态O原子电子排布式为1s22s22p4,根据泡利原理和洪特
规则,其轨道表示式可以表示为 　　　　　　 ,B正确;电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,p电子云
轮廓图为哑铃形(或纺锤形): 　　 ,C正确;CH3CH(CH2CH3)CH2CH3的最长碳链上有5个碳原子,从离支链较近的一端给主链碳原子编号,甲基在3号碳原子上,则系统命名为3-甲基戊烷,D错误。
2.(2025·黑吉辽蒙卷)侯氏制碱法突破西方技术垄断,推动了世界制碱技术的发展,其主要反应为NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。下列有关化学用语或说法正确的是(　　)
A.CO2的电子式:
B.H2O的空间结构:直线形
C.NH4Cl的晶体类型:离子晶体
D.溶解度:NaHCO3>NH4HCO3
C
解析:CO2中C与O之间形成双键,其电子式为,A错误;H2O中O的价层电子对数为2+=4,孤电子对数为2,故H2O的空间结构为V形,B错误;氯化铵为离子化合物,含铵根离子和氯离子,为离子晶体,C正确;根据题给反应可知,NaHCO3结晶析出,则NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3的溶解度,D错误。
3.(2025·湖北卷)某化合物的分子式为XY2Z。X、Y、Z三种元素位于同一短周期且原子序数依次增大,三者的原子核外电子层数之和与未成对电子数之和相等,Z是周期表中电负性最大的元素。下列说法正确的是(　　)
A.三者中Z的原子半径最大
B.三者中Y的第一电离能最小
C.X的最高化合价为+3
D.XZ3与NH3键角相等
考向二
元素“位、构、性”关系推断
B
解析:Z是周期表中电负性最大的元素,Z为F,电子层数为2,未成对电子数为1;X、Y、Z三种元素位于同一短周期且原子序数依次增大,三者的原子核外电子层数之和与未成对电子数之和相等,则X和Y未成对电子数之和为5,X为C、Y为N或X为N、Y为O;化合物分子式为XY2Z,则X和2个Y总化合价为+1,NO2F符合,故X为N,Y为O,Z为F。X为N,Y为O,Z为F,N、O、F位于同周期,F在最右边,F的原子半径最小,A错误;X为N,Y为O,Z为F,同周期从左往右,元素第一电离能呈增大趋势,N的2p轨道半充满,第一电离能大于O,故三者中O的第一电离能最小,B正确;X为N,N的最高正化合价为+5,C错误;X为N,Z为F,NF3和NH3的中心原子均为sp3杂化,孤电子对数均为1,前者成键电子对离中心N较远,成键电子对之间的斥力较小,键角较小,D错误。
4.(2025·河南卷)我国科研人员合成了一种深紫外双折射晶体材料,其由原子序数依次增大的五种短周期元素Q、W、X、Y和Z组成。基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X所在族的族序数等于Q的质子数,基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍。下列说法正确的是(　　)
A.QY3为极性分子
B.ZY为共价晶体
C.原子半径:W>Z
D.1个X2分子中有2个π键
D
解析:Q、W、X、Y和Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X是N;X所在族的族序数等于Q的质子数,Q是B,所以W是C;基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍,即质子数之和为20,所以Y是F,Z是Na。BF3为平面正三角形结构,结构对称,属于非极性分子,A错误;NaF是离子晶体,B错误;同周期元素自左向右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径:C5.(2025·黑吉辽蒙卷)化学家用无机物甲(YW4ZXY)成功制备了有机物乙[(YW2)2XZ],开创了有机化学人工合成的新纪元。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y、Z同周期,基态X、Z原子均有2个单电子。下列说法正确的是(　　)
A.第一电离能:Z>Y>X
B.甲中不存在配位键
C.乙中σ键和π键的数目比为6︰1
D.甲和乙中X杂化方式分别为sp和sp2
D
解析:(YW2)2XZ为有机物,基态X、Z原子均有2个单电子,X、Z分别为第ⅣA族和第ⅥA族元素,X、Y、Z同周期、原子序数依次增大,若X、Y、Z为第三周期元素,则X、Y、Z分别为Si、P、S;若X、Y、Z为第二周期元素,则X、Y、Z分别为C、N、O;又YW4ZXY为无机物,(YW2)2XZ为有机物,所以X、Y、Z分别为C、N、O,W、X、Y、Z原子序数依次增大,能形成YW4ZXY,则W为H,综上所述,W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。C、N、O在同一周期,同周期主族元素,从左到右第一电离能呈增大的趋势,第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻的两种元素,则第一电离能:N>O>C,故A错误;甲为NH4OCN,N中有N原子提供孤电子对、H+提供空轨道形成N→H配位键,故B错误;
乙为 　　　　　　,1分子有机物乙中有4个N—H、2个C—N、碳氧原子
之间有1个σ键和1个π键,则一个 　　　 　　中有7个σ键、1个π键,σ键与π键的数目比为7︰1,故C错误;甲为NH4OCN,其中的C原子与N原子形成三键、与O原子形成单键,σ键电子对数为2,无孤电子对,C原子采取sp
杂化,乙为 　　　　　 ,其中的C原子形成3个σ键,即σ键电子对数为3,无孤电子对,C原子采取sp2杂化,故D正确。
6.(2025·黑吉辽蒙卷)Cl2O可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:Cl2O+H2O
===2HClO。下列说法正确的是(　　)
A.反应中各分子的σ键均为p-p σ键
B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C.Cl—O键长小于H—O键长
D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
考向三
分子的结构和性质
B
解析:H2O中的H—O是s-p σ键,A错误。根据价层电子对互斥理论,Cl2O中O原子周围的孤电子对数为×(6-2×1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;H2O中O原子周围的孤电子对数为×(6-2×1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;HClO中O原子周围的孤电子对数为×(6-1-1)=2,还含有2个σ键电子对,因此其VSEPR模型为四面体形;反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形,B正确。Cl的原子半径大于H,Cl—O键长应大于H—O键长,C错误。HClO中Cl的最外层电子数为7,其中1个价电子与O形成共价键,剩余6个价电子形成3个孤电子对,D错误。
7.(2025·甘肃卷)我国科学家制备了具有优良双折射性能的C3H8N6I6·3H2O材料。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:NB.原子半径:CC.中所有I的孤电子对数相同
D.C3H8中所有N—H极性相同
C
解析:同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,故电负性:CN>O,B错误;碘的价电子数为7,中心原子I与两侧I通过共用电子对形成共价键,则两侧的I存在3个孤电子对,中心原子I的孤电子对数为=3,C正确;六元环内存在大π键,大π键具有吸电子效应,—H离大π键比较近,—H极性更大,D错误。
8.(2025·四川卷)CaCO3的四方晶胞(晶胞参数α=β=γ=90°,省略C中的氧,只标出C4+)和CaO的立方晶胞如图所示,NA为阿伏加德罗常数的值。
考向四
晶体结构分析及相关计算
下列说法错误的是(　　)
A.CaCO3晶胞中1位C4+的分数坐标为
B.CaCO3晶胞中2位和3位Ca2+的核间距为a pm
C.CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4︰15
D.CaO晶体密度小于CaCO3晶体密度
D
解析:根据图示,CaCO3晶胞中1位C4+位于晶胞的棱上,其分数坐标为,A正确;2位和3位Ca2+的核间距=a pm,B正确;CaO晶胞中原子个数为8×+1=8,CaCO3晶胞中原子个数为4××4=30(省略C中的氧,只标出C4+,所以一起计算C的原子),CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4︰15,C正确;晶体密度计算公式为ρ=,CaO晶体密度为ρ=≈ g/cm3,CaCO3晶体密度为ρ=≈ g/cm3,CaO晶体密度大于CaCO3晶体密度,D错误。
9.(2025·云南卷)(Li0.45La0.85)ScO3是优良的固态电解质材料,Ce4+取代部分La3+后产生空位,可提升Li+传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(O2-未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是(　　)
A.每个晶胞中O2-个数为12
B.该晶胞在yz平面的投影为
C.Ce4+取代后,该电解质的化学式为(Li0.45La0.85-yCey)ScO3
D.若只有Li+发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等
C
解析:由晶胞结构可知,Sc3+分布在晶胞的8个棱上和4个面心,由均摊法算出其个数为8×=4,由晶体的化学式(Li0.45La0.85)ScO3可知,O2-的个数是Sc3+的3倍,因此,每个晶胞中O2-的个数为12,A正确;由晶胞结构可知,
该晶胞在yz平面的投影就是其前视图 　　 ,B正确;Ce4+取代La3+后,Li+数目减少并产生空位,因此,根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0可知,取代后该电解质的化学式为(Li0.45-yLa0.85-yCey)ScO3,C错误;Li+与电子所带的电荷数目相同,只是电性不同,原电池中内电路和外电路通过的电量相等,因此,若只有Li+发生迁移,外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等,D正确。
10.(2025·山东卷)Fe单质及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)在元素周期表中,Fe位于第____周期第____族。基态Fe原子与基态Fe3+未成对电子数之比为________。
解析:Fe为26号元素,基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,故Fe位于第四周期第Ⅷ族。基态Fe原子、基态Fe3+的价层电子排布式分别为3d64s2、3d5,未成对电子数之比为4︰5。
考向五
物质结构与性质知识的综合应用
四
Ⅷ
4︰5
(2)尿素分子(H2NCONH2)与Fe3+形成配离子的硝酸盐[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3
俗称尿素铁,既可作铁肥,又可作缓释氮肥。
①元素C、N、O中,第一电离能最大的是______,电负性最大的是______。
②尿素分子中,C原子采取的轨道杂化方式为______。
③八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与Fe3+配位的原子是______(填元素符号)。
N
O
sp2
O
解析:①同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,N由于2p能级为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于O,故元素C、N、O中,第一电离能最大的是N;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,故元素C、N、O中,电负性最大的是O。②尿素分子中,C原子形成1个双键、2个单键,无孤电子对,故C原子采取的轨道杂化方式为sp2。③八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,则形成6个配位键,H2NCONH2中O和N上有孤电子对,能与Fe3+形成配位键,由碳氮键的键长均相等知,配位原子不能是N,故与Fe3+配位的原子是O。
(3)α-Fe可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞如图所示(晶胞棱长为apm)。
①α-Fe晶胞中Fe原子的半径为_______ pm。
②研究发现,α-Fe晶胞中阴影所示m、n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m、n截面中,催化活性较低
的是___,该截面单位面积含有的Fe原子为______个·pm-2。
a
n
解析:①α-Fe晶胞为体心立方晶胞,体对角线上3个Fe原子相切,设Fe原子半径为r,则4r=a pm,解得r=a pm。②α-Fe晶胞中阴影所示m、 n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。截面m中,处于顶角的一个Fe原子被4个相邻截面共用,所以属于该晶胞中截面m的Fe原子个数为×4=1,截面m的面积为a2 pm2,则m截面单位面积含有的Fe原子为个·pm-2;同理,截面n中处于顶角的一个Fe原子被4个相邻截面共用,截面中心位置还有一个Fe原子,所以属于截面n的Fe原子的个数为×4+1=2, 截面n的面积为a2 pm2,则截面n单位面积含有的Fe原子为个·pm-2。则催化活性较低的是截面n。
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