物质结构与性质知识能力测试参考答案

1.C

2.B

3.C 提示:X为O,Z为S,Y为Al,W为Ca。

4.B 提示:X、Y、Z、W、R分别为H、C、N、O、Na。

5.A 提示:X、Y、Z、W、T分别为Mg、Al、S、F、Cl。

6.C 提示:W、X、Y、Z分别为N、O、P、Cl。

7.B 提示:W、X、Y、Z分别为O、F、Mg、S。

8.C 提示:M、W、X、Y、Z分别为Li、B、C、O、F。

9.D 提示:X为N,Y为O,Z为Na,Q为Al,R为Cr。

10.C 提示:X、Y、Z、Q、W分别为H、C、O、S、K。

11.A 提示:五种元素分处三个短周期,则R为H;基态Z原子的成对电子占据的轨道数与未成对电子占据的轨道数之比为7∶2 ,则Z的电子排布式为1s22s22p63s23p4,Z为S;五种元素包含地壳中含量前三的元素O、Si、Al,则W为O,X为Al,Y为Si。

12.C 提示:基态Y原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,则其核外电子排布为1s22s22p2或1s22s22p4,结合所给物质中Y的成键特点可知,Y为C元素;Y、Z均位于X的下一周期,所以X位于第一周期,为H元素,Z可以形成3个共价键,则应为N元素;W的焰色为绿色,所以为Cu元素。

13.A 提示:Ti元素为24号元素,位于第四周期ⅣB族,A项错误。据图可知黑球的个数为12×+1=4个, 化学式为TiN,则白球个数与黑球个数相等,即该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子,B项正确。Ti原子半径大于N原子的,所以黑球为Ti原子,白球为N原子,以体心Ti原子为例,距离其最近且相等的N原子可构成一个正八面体,即Ti均位于N构成的八面体空隙中,C项正确。Ti原子的半径大于Mn,更容易失去电子,所以Ti的第一电离能小于Mn,D项正确。

14.D 提示:Ni是28号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,位于元素周期表d区,A项正确。晶胞中含有K为8×+2=4,F为+2=8,Ni为1=2,则K、Ni、F原子个数之比为4∶2∶8=2∶1∶4,化学式为K2NiF4,B项正确。由图像可知,每个Ni周围距离最近的F有6个,故Ni的配位数为6,C项正确。该晶胞由阳离子和阴离子构成,属于离子晶体,D项错误。

15.(1)原子(1分) sp3(1分)

(2)F>O>Cl (1分) V形(1分)OF2和Cl2O是结构相似的分子晶体,Cl2O的相对分子量大于OF2,分子间作用力大于OF2(2分)

(3)[Ar]3d104s24p4(1分) As原子的4p轨道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素(2分)

提示:(1)由物理性质可知,四氮化三硅为熔沸点高、硬度大的共价晶体;四氯化硅中硅原子的价层电子对数为4,硅原子的杂化方式为sp3杂化。

(2)元素的非金属性越强,电负性越大,氟、氧、氯三种元素的非金属性强弱顺序为F>O>Cl,则电负性的大小顺序为F>O>Cl;OF2分子中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,则分子的空间构型为V形;结构相似的分子晶体,相对分子量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高,OF2和Cl2O是结构相似的分子晶体,Cl2O的相对分子量大于OF2,分子间作用力大于OF2,所以OF2的熔、沸点低于Cl2O。

(3)硒元素的原子序数为34,位于元素周期表第四周期第ⅥA族,基态原子的原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4;砷原子的4p轨道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,所以砷的第一电离能比硒的第一电离能大。

(4)由晶胞结构可知,晶胞中原子半径大的氙原子位于顶点和体心,原子个数为8×=2,原子半径小的氟原子位于棱上和体内,原子个数为8×+2=4,所以晶胞中有2个XeF2分子;由晶胞中体心A点原子的分数坐标为可知,晶胞的边长为1,则位于棱的处B点原子的分数坐标为(0,0,);由晶胞结构可得如下示意图:,图中y为面对角线的,则y为,x为,即A、B间距离d为。

16.(1)6∶7(1分)

(2)①4(1分) ②小于(1分) ③原子半径依次减小,得电子能力依次增强(1分)④负(1分)

(3)42(2分) N>O>C>B(2分)

提示:(1)铝元素的原子序数为13,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,则原子中球形的s能级与哑铃形的p能级上电子数之比为6∶7。

(2)①由方程式可知,制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种元素的原子的价层电子对数都为4,杂化方式均为sp3杂化。

②氨分子中氮原子含有1对孤对电子,H3NBH3中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键,孤电子对对成键电子对的排斥力大,所以氨分子中键角∠HNH小于H3NBH3中键角∠HNH。

③同周期元素,从左到右原子半径依次减小,得电子能力依次增强,元素的非金属性依次增强,元素的电负性依次增大,则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大。

④由电负性的大小可知,氢元素的电负性大于硼元素,则在氨硼烷中,H—B键中共用电子对偏向氢原子,氢原子带部分负电荷。

(3)有机物分子中单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,由有机硼化合物的结构简式可知,1 mol有机物中含有42 mol σ键;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻元素,则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B。

(4)由位于顶点的a点磷原子的坐标为(0,0,0)、位于顶点的b点磷原子的坐标为(1,1,0)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线处的c点硼原子的坐标为)。

17.(1)电子(运动)状态(1分) 3(1分)

(2)①N>B>Ca(1分) ②sp2杂化(1分) 3p(1分)(1分)

③BCl3和四氯化碳均为非极性分子,而氨气属于极性分子,相似相溶(2分)

(3)2 mol(2分) 2(2分)

提示:(1)整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子(运动)状态三个因素共同决定;基态B原子的电子排布式为1s22s22p1,故其核外电子填充在1s,2s,2p三个轨道中。

(2)①金属的电负性较小,另外,同周期元素电负性从左向右在增大,故Ca、B、N三种元素电负性从大到小的顺序为N>B>Ca。

②BCl3中B原子的价层电子对数为3,其杂化方式为sp2,故BCl3中B原子的sp2杂化轨道与Cl原子的3p轨道形成σ键;基态B原子价电子层上的电子先进行激发,再进行杂化,说明B原子激发后的三个轨道能量相同,故激发时B原子的价电子排布图为。

③极性相似的物质溶解度较大,BCl3和四氯化碳为非极性分子,氨气为极性分子。

(3)图中连上下羟基的B原子含有配位键,故1 mol该阴离子存在的配位键物质的量为2 mol,在该阴离子中B显+3价,O显-2价,H显+1价,根据化合价的关系可知,n=2。

(4)将8个正八面体的中心连接呈晶胞的立方晶系图,由M点坐标知该原子位于晶胞的中心,且每个坐标系的单位长度都记为1,已知B6八面体中B—B键的键长为dpm,晶胞参数为apm,则八面体中心到顶点的距离为d,则N点在棱的处,其坐标为

18.(1)2∶5(2分)

(2)sp(1分) sp2(1分)

(3)平面三角形(2分)

(4)c(1分)

(5)3d64s2(2分)

(6)乙二醇分子中羟基比丙醇的多,分子间的氢键比丙醇多,分子间作用力较大(2分)

提示:(1)Ti为22号元素,钛有2个未成对电子,Mn为25号元素,锰有5个未成对电子,所以基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为2∶5。

(3)HCHO中碳原子含有3个σ键,碳原子采取 sp2杂化,不含孤电子对,所以其空间构型是平面三角形。

(4)面心立方晶胞中原子位于顶点和面心,俯视时上下底面的面心原子位于俯视图正方形中心,顶点原子位于正方形顶点,其他侧面的原子位于正方形四边中点,故俯视图为c。

(5)铁是26号元素,其原子核外有26个电子,Fe原子的3d、4s电子为其价电子,其价电子排布为3d64s2。

(6)乙二醇分子中羟基比丙醇分子中的羟基多,分子间的氢键比丙醇的多,分子间的作用力较大,故其沸点较高。

(7)由图可知,2个Cl原子在晶胞内部,4个Cl原子在晶胞的边上,则该晶胞中Cl原子数目为2+4×=4,则晶胞的质量m=g,晶胞体积V=abc×10-21cm3=0.72×1.0×0.56×10-21cm3,晶体密度ρ=g·cm-3。