高考名师推荐化学物质结构与性质推断

在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替)，可起到降低Al₂O₃熔点的作用。冰晶石的生产原理为2Al(OH)₃＋12HF＋3Na₂CO₃=2Al＋3CO₂↑＋9H₂O。根据题意完成下列填空：
(1)冰晶石的化学式为       ，含有离子键、       等化学键。
(2)生成物中含有10个电子的分子是       (写分子式)，该分子的空间构型为       ，中心原子的杂化方式为       。
(3)反应物中电负性最大的元素为       (填元素符号)，写出其原子最外层的电子排布图：       。
(4)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。

若已知Al的原子半径为d，N_A代表阿伏加德罗常数，Al的相对原子质量为M，则一个晶胞中Al原子的数目为       ；Al晶体的密度为       (用字母表示)。

下表为周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

试填空。
(1)写出上表中元素I的基态原子的电子排布式和价层电子排布图：                                                          。
元素C、D、E、F的第一电离能由大到小的顺序是       (用元素符号表示)。
(2)元素A分别与C、D、E形成最简单的常见化合物分子甲、乙和丙。下列有关叙述不正确的有       。
A．甲、乙和丙分子的空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形
B．甲、乙和丙分子中，中心原子均采取sp³的杂化方式
C．三种分子中键角由大到小的顺序是丙>乙>甲
D．甲、乙和丙分子均为由极性键构成的极性分子
(3)由元素J、C、E组成一种化学式为J(CE)₅的配位化合物，该物质常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂。据此可判断：
①该化合物的晶体类型为       。
②该化合物的晶体中存在的作用力有       。
A．离子键
B．极性键
C．非极性键
D．范德华力
E．氢键
F．配位键
③根据共价键理论和等电子体理论分析，CE分子中σ键与π键的数目比为       。
(4)在测定A与F形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是                                               。
(5)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如表中元素G与元素B，原因是                                                            。

研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题：
(1)C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是                          ，
C₆₀和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比，熔点高的是       ，原因是                           。
(2)A、B均为短周期金属元素，依据表中数据，写出B的基态原子的电子排布式：               。

(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d⁰或d¹⁰排布无颜色，d¹～d⁹排布有颜色。如[Co(H₂O)₆]^2＋显粉红色。据此判断：[Mn(H₂O)₆]^2＋       (填“无”或“有”)颜色。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl₂、配合物Fe(CO)₅等。
①COCl₂分子的结构式为，每个COCl₂分子内含有       个σ键，       个π键，其中心原子采取       杂化轨道方式。
②Fe(CO)₅在一定条件下发生分解反应：Fe(CO)₅(s)=Fe(s)＋5CO(g)。反应过程中，断裂的化学键只有配位键，则形成的化学键类型是       。

钾、镁、氟、硼等元素在每升海水中的含量都大于1毫克，属于海水中的常量元素。
(1)钾、镁、氟、硼电负性从大到小的排列顺序是                         。
(2)镓与硼同主族，写出镓元素原子的价电子排布式(即外围电子排布式)：               。
(3)用价层电子对互斥模型推断BF₃和NF₃的空间构型分别为       、       。
(4)钾、镁、氟形成的某化合物的晶体结构为K^＋在立方晶胞的中心，Mg^2＋在晶胞的8个顶角，F^－处于晶胞的棱边中心。由钾、镁、氟形成的该化合物的化学式为       ，每个K^＋与       个F^－配位。

我国已研制出一种稀土制冷材料，其主要成分是LaCaMnO。
(1)锰原子的基态价层电子排布式为       。
(2)S与O为同主族元素，其中电负性较大的是       ；H₂S分子中S原子杂化轨道类型为       ；试从结构角度解释H₂SO₄的酸性大于H₂SO₃的酸性：           。
(3)Ca在空气中点燃生成CaO和少量Ca₂N₂。
①Ca₂N₂和水反应可以生成NH₂—NH₂，NH₂—NH₂能否作配体？       (填“能”或“否”)。
②CaO晶体与NaCl晶体一样，为面心立方最密堆积，则一个CaO晶胞中含有Ca^2＋数为       ；欲比较CaO与NaCl的晶格能大小，需考虑的数据是       。

第四周期过渡元素Fe、Ti可与C、H、N、O形成多种化合物。
(1)①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为           。
②下列叙述不正确的是       。(填字母)
A．因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以CH₂O易溶于水
B．HCHO和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
C．C₆H₆分子中含���6个σ键和1个大π键，C₂H₂是非极性分子
D．CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低③氰酸(HOCN)是一种链状分子，它与异氰酸(HNCO)互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式       。
(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是                                                               。
②六氰合亚铁离子[Fe(CN)₆]^{4 －}中不存在       。
A．共价键　B．非极性键　C．配位键D．σ键　E．π键
写出一种与 CN^－互为等电子体的单质的分子式       。
(3)根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Ti属于       区。

(4)一种Al—Fe合金的立体晶胞如图所示。请据此回答下列问题：
①确定该合金的化学式           。
②若晶体的密度为ρ g/cm³，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离(用含ρ的代数式表示，不必化简)为         cm。

硼元素在化学中有很重要的地位。硼的化合物在农业、医药等方面用途很广。请回答下列问题：
(1)写出与B元素同主族的Ga元素的基态原子核外电子排布式              。
从原子结构的角度分析，B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为       。
(2)立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成，属于超硬材料。同属原子晶体的氮化硼(BN)比晶体硅具有更高硬度和耐热性的原因是                                                                  。
(3)在BF₃分子中中心原子的杂化轨道类型是       ，SiF₄粒子的空间构型是       。又知若有d轨道参与杂化，能大大提高中心原子成键能力。试解释为什么BF₃、SiF₄水解的产物中，除了相应的酸外，前者生成BF后者却是生成：                                                       。
(4)科学家发现硼化镁在39 K时呈超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列。下图是该晶体微观空间中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。根据图示确定硼化镁的化学式为       。

ⅤA族的氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅤA族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
(1)N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为           (用元素符号表示)。
(2)As原子核外M层电子的排布式为                                 。
(3)叠氮化钠(NaN₃)用于汽车安全气囊中氮气的发生剂，写出与N互为等电子体的分子的化学式       (任写一种即可)。

图1
(4)白磷(P₄)的结构如图1所示，P原子的轨道杂化方式是       。
(5)可以与许多金属离子形成配合物，例如[ Co(NO₂)₆]^3－，它可以用来检验K^＋，其反应如下：3K^＋＋[Co(NO₂)₆]^3－=K₃[Co(NO₂)₆]↓(亮黄色)。
①的立体构型是       。
②在K₃[Co(NO₂)₆]中，中心离子的配位数为       。
(6)天然氨基酸的命名常用俗名(根据来源与性质)，例如，最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸(HOCH₂CHCOOHNH₂)。判断丝氨酸是否存在手性异构体？       (填“是”或“否”)。

图2
(7)砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图2所示，其晶胞边长为cpm，则密度为       g·cm^－3(用含c的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值)，a位置As原子与b位置As原子之间的距离为       pm(用含c的式子表示)。

元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：
(1)N₄分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N₄是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp³，该分子的空间构型为       ，N—N键的键角为       。
(2)基态砷原子的最外层电子排布式为       。
(3)电负性是用来表示两个不同原子形成化学键时吸引键合电子能力的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子对的能力。由此判断N、P、As、Sb的电负性从大到小的顺序是             。
(4)联氨(N₂H₄)可以表示为H₂N—NH₂，其中氮原子采用的轨道杂化方式为       ，联氨的碱性比氨的碱性       (填“强”或“弱”)，其原因是                                                               。
写出N₂H₄与N₂O₄反应的化学方程式：                   。
(5)元素X与N同周期，且X的原子半径是该周期主族元素原子半径中最小的，X与Ca形成的化合物CaX₂的晶胞结构如图所示：

CaX₂的晶体类型是       ，一个晶胞中含有Ca的离子数为       ，含有X的离子数为       。

X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X^2－和Y^＋有相同的核外电子排布；Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示)：
(1)R的基态原子的核外电子排布式是           。
(2)Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是                                                               。
(3)X与Z中电负性较大的是       。Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质，此酸根离子的空间构型为       ，此离子中所含化学键的类型是       ，X—Z—X的键角       109°28′(填“＞”、“＜”或“＝”，已知：孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力)。
(4)X与Y形成的化合物Y₂X的晶胞如图。其中X离子的配位数为       ，与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为       。该化合物与MgO相比，熔点较高的是       。
(5)已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为       g·cm^－3(只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A)。