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课时规范练

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1．(2017·全国卷Ⅰ)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为______nm(填标号)。

A．404.4　　　　           B．553.5

C．589.2                         D．670.8

E．766.5

(2)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是___________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。

(3)X射线衍射测定发现，I₃AsF₆中存在Ieq \o\al(^＋,₃)离子。Ieq \o\al(^＋,₃)离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为_________________。

(4)KIO₃晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为____________ nm，与K紧邻的O个数为__________。

(5)在KIO₃晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。

解析：(1)紫色波长400～435 nm，因此选项A正确；(2)K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在4 s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低；(3)Ieq \o\al(^＋,₃)与OF₂互为等电子体，OF₂属于V形，因此Ieq \o\al(^＋,₃)几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp³；(4)根据晶体结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为eq \f(\r(2),2)×0.446 nm＝0.315 nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；(5)根据KIO₃的化学式，以及晶胞结构，K处于体心，O处于棱心。

答案：(1)A　 (2)N　球形　K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱　(3)V形　sp³

(4)0.315　12　(5)体心　棱心

2．(2016·全国卷Ⅱ)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：(导学号 56470107)

(1)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。

(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH₃)₆]SO₄蓝色溶液。

①[Ni(NH₃)₆]SO₄中阴离子的立体构型是________。

②在[Ni(NH₃)₆]^2＋中Ni^2＋与NH₃之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。

③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH₃)，原因是

_____________________________________________________；

氨是________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为________。

(3)单质铜及镍都是由________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为I_Cu＝1 958 kJ·mol^－1、I_Ni＝1 753 kJ·mol^－1，I_Cu>I_Ni的原因是__________________________________________________

_____________________________________________________。

(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g·cm^－3，晶胞参数a＝______nm。

解析：(1)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²。根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未成对电子数为2。

(2)①SOeq \o\al(^2－,₄)中，S原子的价层电子对数为eq \f(6＋2,2)＝4，成键电子对数为4，故SOeq \o\al(^2－,₄)的立体构型为正四面体。

②[Ni(NH₃)₆]^2＋中，由于Ni^2＋具有空轨道，而NH₃中N原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离子。

③由于 NH₃分子间可形成氢键，故NH₃的沸点高于PH₃。NH₃分子中，N原子形成3个σ键，且有1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp³，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH₃属于极性分子。

(3)Cu、Ni均属于金属晶体，它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的价层电子排布式为3d¹⁰4s¹，3d能级全充满，较稳定，失去第2个电子较难，因此I_Cu＞I_Ni。

(4)①由晶胞结构图可知，Ni原子处于立方晶胞的顶点，Cu原子处于立方晶胞的面心，根据均摊法，每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×eq \f(1,2)＝3，含有Ni原子的个数为8×eq \f(1,8)＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。

②根据m＝ρV可得， 1 mol晶胞的质量为(64×3＋59)g＝a³×d g·cm^－3×N_A，则a＝eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×10²³×d)))eq \s\up12(\f(1,3) )cm＝eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×10²³×d)))eq \s\up6(\f(1,3))×10⁷ nm。

答案：(1)1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²或[Ar]3d⁸4s²　2

(2)①正四面体　②配位键　N

③高于　 NH₃分子间可形成氢键　极性　sp³　(3)金属　铜失去的是全充满的3d¹⁰电子，镍失去的是4s¹电子

(4)①3∶1　②eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(251,6.02×10²³×d)))eq \s\up6(\f(1,3))×10⁷

3．(2017·海南卷)Ⅰ.(双选)下列叙述正确的有(　　)

A．某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高正价为＋7

B．钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能

C．高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性

D．邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点

Ⅱ.ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题：

(1)碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为___________，原子间存在的共价键类型有________，碳原子的杂化轨道类型为__________________。

(2)SiCl₄分子的中心原子的价层电子对数为________，分子的立体构型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。

(3)四卤化硅SiX₄的沸点和二卤化铅PbX₂的熔点如图(b)所示。

①SiX₄的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是______________

______________________________________________________。

②结合SiX₄的沸点和PbX₂的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，PbX₂中的化学键的离子性____________、共价性_____________(填“增强”“不变”或“减弱”)。

(4)碳的另一种单质C₆₀可以与钾形成低温超导化合物，晶体结构如图(c)所示。K位于立方体的棱上和立方体的内部，此化合物的化学式为_______________；其晶胞参数为1.4 nm，晶体密度为_______g·cm^－3。

解析：Ⅰ.某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，此元素是Br，位于ⅦA族，最高正价为＋7价，故A正确；金属钠比镁活泼，容易失去电子，因此钠的第一电离能小于Mg的第一电离能，Na最外层只有一个电子，再失去一个电子，出现能层的变化，需要的能量增大，Mg最外层有2个电子，因此Na的第二电离能大于Mg的第二电离能，故B错误；HClO₄可以写成(HO)ClO₃，HClO写成(HO)Cl，高氯酸的中非羟基氧多于次氯酸，因此高氯酸的酸性强于次氯酸，但高氯酸的氧化性弱于次氯酸，故C错误；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，降低物质熔点，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，增大物质熔点，因此邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点，故D正确；

Ⅱ.(1)该单质为石墨，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成σ键，层间的碳原子间形成的是π键；石墨中碳原子有3个σ键，无孤电子对，因此杂化类型为sp²；(2)SiCl₄中心原子是Si，有4个σ键，孤电子对数为eq \f(（4－4×1）,2)＝0，价层电子对数为4，空间构型为正四面体；属于非极性分子；(3)①SiX₄属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点增高；②同主族从上到下非金属性减弱，得电子能力减弱，因此PbX₂中化学键的离子型减弱，共价型增强；(4)根据晶胞的结构，C₆₀位于顶点和面心，个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，K位于棱上和内部，个数为12×eq \f(1,4)＋9＝12，因此化学式为K₃C₆₀，晶胞的质量为eq \f(4×837,N_A)g，晶胞的体积为(1.4×10^－7)³cm³，根据密度的定义，则晶胞的密度为2.0 g/cm³。

答案：Ⅰ.AD　

Ⅱ.(1)混合型晶体　σ键、π键　sp²

(2)4　正四面体　非极性

(3)①均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大　②减弱　增强

(4)K₃C₆₀　2.0

4．(2017·江苏卷)铁氮化合物(Fe_xN_y)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某Fe_xN_y的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 (导学号 56470108)

(1)Fe^3＋基态核外电子排布式为___________________________。

(2)丙酮(H₃CCOCH₃)分子中碳原子轨道的杂化类型是____________，1 mol 丙酮分子中含有σ键的数目为______________。

(3)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为___________。

(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为________________________

______________________________________________________。

(5)某Fe_xN_y的晶胞如图(1)所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe_(x－n)Cu_nN_y。Fe_xN_y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图(2)所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。

Fe_xN_y晶胞结构示意图　　　转化过程的能量变化　　

(1)　　　　　　　(2)　　　　　　　

解析：(1)铁是26号元素，Fe^3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；

(2)丙酮(H₃CCOCH₃)分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的C形成3个σ C—H键，1个σ C—C键，为sp³杂化，羰基中的C形成3个σ C—C键，一个π键，故C的杂化方式为sp²；据以上分析1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为9N_A；(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H<C<O；(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为乙醇分子间存在氢键；丙酮分子中无与电负性较大的O原子相连的H原子，不能形成氢键；(5)a位置Fe：8×eq \f(1,8)＝1，b位置Fe，6×eq \f(1,2)＝3，N为1个，从题图(2)看出：Cu替代a位置Fe型产物的能量更低，其化学式为Fe₃CuN。

答案：(1)[Ar]3d⁵或 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

(2)sp²和sp³　　9N_A

(3)H<C<O　(4)乙醇分子间存在氢键

(5)Fe₃CuN

5．(2016·海南卷)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：(导学号 56470109)

(1)单质M的晶体类型为________，晶体中原子间通过________作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为________。

(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为________________，其同周期元素中，第一电离能最大的是________(写元素符号)。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是________(写化学式)，该酸根离子的立体构型为________。

(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为________，已知晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为____________________________________________

g·cm^－3(写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常数为N_A)。

②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是______________________________________。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为

______________________________________________________。

解析：根据题给信息推断M为铜元素，Y为氯元素。

(1)单质铜的晶体类型为金属晶体，晶体中微粒间通过金属键作用形成面心立方密堆积，铜原子的配位数为12。

(2)氯元素为17号元素，位于第三周期，根据构造原理知其基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，同周期元素由左向右元素原子的第一电离能逐渐增大，故其同周期元素中，第一电离能最大的是Ar。氯元素的含氧酸中，酸性最强的是HClO₄，该酸根离子中氯原子为sp³杂化，没有孤对电子，立体构型为正四面体形。

(3)①根据晶胞结构利用切割法分析，每个晶胞中含有铜原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl；则1 mol晶胞中含有4 mol　CuCl，1 mol晶胞的质量为4×99.5 g，又晶胞参数a＝0.542 nm，此晶体的密度为eq \f(4×99.5,N_A×（0.542）³×10^－21)或eq \f(4×M（CuCl）,N_A×a³×10^－21) g·cm^－3。②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu^＋可与氨形成易溶于水的配位化合物。在空气中Cu^＋被氧化为Cu^2＋，故深蓝色溶液中阳离子的化学式为[Cu(NH₃)₄]^2＋。

答案：(1)金属晶体　金属键　12

(2)1s²2s²2p⁶3s²3p⁵　Ar　HClO₄　正四面体

(3)①CuCl　eq \f(4×99.5,N_A×（0.542）³×10^－21)或eq \f(4×M（CuCl）,N_A×a³×10^－21)

②Cu^＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)　[Cu(NH₃)₄]^2＋

6．(2017·珠江模拟)E、G、M、Q、T是五种原子序数依次增大的前四周期元素。E、G、M是位于P区的同一周期的元素，M的价层电子排布为nsⁿnp²ⁿ，E与M原子核外的未成对电子数相等；QM₂与GMeq \o\al(^－,₂)为等电子体；T为过渡元素，其原子核外没有未成对电子。请回答下列问题：

(1)与T同区、同周期元素原子价电子排布式为______________。

(2)E、G、M均可与氢元素形成氢化物，它们的最简单氢化物在固态时都形成分子晶体，其中晶胞结构与干冰不一样的是____________________(填分子式)。

(3)E、G、M的最简单氢化物中，键角由大到小的顺序为____________________________(用分子式表示)，其中G的最简单氢化物的VSEPR模型名称为__________________，M的最简单氢化物的分子立体构型名称为________________。

(4)EM、GM^＋、G₂互为等电子体，EM的结构式为(若有配位键，请用“→”表示)________。E、M电负性相差1.0，由此可以判断EM应该为极性较强的分子，但实际上EM分子的极性极弱，请解释其原因

_______________________________________________________

_______________________________________________________

______________________________________________________。

(5)TQ在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方TQ晶体结构如下图所示，该晶体的密度为ρ g·cm^－3。如果TQ的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数为N_A mol^－1，则a、b之间的距离为________cm。

 解析：根据题给信息推断M的价层电子排布为nsⁿnp²ⁿ，s能级只有一个轨道最多容纳2个电子，则n＝2，M的价层电子排布只能为2s²2p⁴，M为氧元素；E、G、M、Q、T是五种原子序数依次增大的前四周期元素。E、G、M是位于P区的同一周期的元素，E与M原子核外的未成对电子数相等，则E的价层电子排布为2s²2p²，E为碳元素，G为氮元素；QO₂与NOeq \o\al(^－,₂)为等电子体，则Q为硫元素；T为过渡元素，其原子核外没有未成对电子，则T的价电子排布为3d¹⁰4s²，T为锌元素。

(1)T为锌元素，属于ds区，与锌同区、同周期元素为铜元素，其原子价电子排布式为3d¹⁰4s¹。

(2)CH₄、NH₃、H₂O 在固态时都形成分子晶体，其中晶胞结构与干冰不一样的是NH₃、H₂O。

(3)CH₄、NH₃、H₂O 中，中心原子C、N、O均为sp³杂化，CH₄分子中没有孤对电子，NH₃分子中有1对孤对电子、H₂O分子中有2对孤对电子，根据价层电子对互斥理论判断键角由大到小的顺序为CH₄＞NH₃＞H₂O，其中NH₃ 的VSEPR模型名称为四面体形，H₂O 分子立体构型名称为V形。

(4)CO、NO^＋、N₂互为等电子体，结构相似，根据N₂的结构式写出CO的结构式为CO。CO分子的极性极弱，其原因是：CO中的共用电子对偏向氧原子，但分子中形成配位键的电子对是由氧原子单方面提供的，抵消了共用电子对偏向O而产生的极性。

(5)根据立方ZnS晶体结构利用切割法分析知，1 mol晶胞中含有4 mol ZnS，该晶体的密度为ρ g·cm^－3。ZnS的摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数为N_A mol^－1，设晶胞的棱长为x，ρ＝eq \f(4M,N_Ax³)，则x³＝eq \f(4M,N_Aρ)利用几何知识计算，则a、b之间的距离为eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(4M,ρN_A)) cm。

答案：(1)3d¹⁰4s¹

(2)NH₃、H₂O

(3)CH₄＞NH₃＞H₂O　四面体形　V形

(4)CO　从电负性分析，CO中的共用电子对偏向氧原子，但分子中形成配位键的电子对是由氧原子单方面提供的，抵消了共用电子对偏向O而产生的极性

(5)eq \f(\r(3),4)eq \r(3,\f(4M,ρN_A))

7．(2017·全国卷Ⅱ)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl(用R代表)。回答下列问题：(导学号 56470110)

(1)氮原子价层电子对的轨道表达式(电子排布图)为_________。

(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E₁)。第二周期部分元素的E₁变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E₁自左而右依次增大的原因是____________________________；氮元素的E₁呈现异常的原因是__________。

(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。

①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为____，不同之处为______(填标号)。

A．中心原子的杂化轨道类型

B．中心原子的价层电子对数

C．立体结构

D．共价键类型

②R中阴离子Neq \o\al(^－,₅)中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Πeq \o\al(ⁿ,_m)表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为Πeq \o\al(⁶,₆))，则Neq \o\al(^－,₅)中的大π键应表示为____。

③图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(NHeq \o\al(^＋,₄))N－H—Cl、________、__________。

图(a)　　　　图(b)

(4)R的晶体密度为d g·cm^－3，其立方晶胞参数为a nm，晶胞中含有y个[(N₅)₆(H₃O)₃(NH₄)₄Cl]单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为____________________________。

解析：(1)N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是；

(2)根据图(a)，同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大；氮元素的2p能级达到半满状态，原子相对稳定，不易结合电子；

(3)①根据图(b)，阳离子是NHeq \o\al(^＋,₄)和H₃O^＋，NHeq \o\al(^＋,₄)中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为eq \f(（5－1－4×1）,2)＝0，价层电子对数为4，杂化类型为sp³，H₃O^＋中心原子是O，含有3个σ键，孤电子对数为eq \f(（6－1－3）,2)＝1，空间构型为正四面体形，价层电子对数为4，杂化类型为sp³，空间构型为三角锥形，因此相同之处为ABD, 不同之处为C；②根据图(b)N₅中σ键总数为5N_A个；根据信息，N₅的大π键应表示为：Пeq \o\al(⁶,₅)；

③根据图(b)还有氢键是：(H₃O^＋)O—H…N　(NHeq \o\al(^＋,₄))N—H…N；

(4)根据密度的定义有d＝eq \f(\f(y,N_A)×M,（a×10^－7）³) g/cm³。

解得y＝eq \f(d×（a×10^－7）³×N_A,M)。

答案：(1)

(2)同周期元素随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子

(3)①ABD　C　 ②5　Пeq \o\al(⁶,₅)

③(H₃O^＋)O—H…N　(NHeq \o\al(^＋,₄))N—H…N

(4)eq \f(d×（a×10^－7）³×N_A,M)