物质的结构与性质

1．我国著名化学家申泮文教授对硼烷化学的研究开启了无机化学的新篇章；硼族元素及其化合物应用广泛。回答下列问题：

（1）基态B原子的价电子轨道表达式为________，B原子核外电子有 个不同的能级。

（2）硼、铝同主族，晶体硼的熔点为2300℃，金属铝的熔点为660.3℃，试从晶体结构解释其原因：

_________________________________________________。

（3）实验测得AlCl3的蒸气是缔合的双分子（Al2Cl6），它的结构和球棍模型如图：

已知在Al2Cl6分子中正负电荷中心重合，则Al2Cl6属于______分子（填“极性”或“非极性”），其中Al原子的轨道杂化类型是_________。

（4）氨硼烷（NH3BH3）是一种高性能新型储氢材料，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是________

（填元素符号），写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子________（填化学式）。

（5）常温常压下硼酸（H3BO3）晶体结构为层状，其二维平面结构如图1所示。试解释硼酸在冷水中的溶解度

小而加热时溶解度增大的原因_________________________________________。

（6）氮化硼（BN）晶体是一种特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图2所示。

①氮化硼晶体中与氮原子直接连接的硼原子构成的几何形状为________。

②已知立方氮化硼晶体中晶胞参数为a nm，阿伏加德罗常数值为NA，则该晶体的密度表达式为 _________g?cm?3。

【答案】（1）

3

（2）铝为金属晶体，金属键不强，熔点不高；晶体硼为原子晶体，原子间靠共价键结合，且共价键数量多，作用较强，因此其熔点高于铝

3

（3）非极性 sp

（4）N C2H6

（5）硼酸分子间通过氢键缔合，加热时部分氢键被破坏 （6）①正四面体 ②

1023NA?a3

2．金属及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）下列关于金属及金属键的说法不正确的是______。（填字母代号）

a．金属键没有方向性与饱和性

b．金属键是金属原子与自由电子间的相互作用 c．金属熔沸点不同的原因可以用金属键强弱解释

d．电子气理论可解释金属材料的延展性，不能解释金属有良好的导电性

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（2）钒广泛用于催化及钢铁工业，基态钒原子的价层电子排布图为_________________。

100 ℃以上升华，（3）二茂铁又叫双环戊二烯基铁[Fe(C5H5)2]，熔点是172.5～173 ℃，二茂铁属于_____晶体。

已知分子中的大π键可用符号电子数（如苯分子中的大π键可表示为

键应表示为________________。

（4）铜可以形成一种离子化合物[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，若要确定[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4是晶体还是非晶体，最

科学的方法是对其进行______实验，其中阴离子的空间构型是_____，该化合物加热时首先失去的组分是H2O，原因是_______________________。

（5）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体也具有超导性，该物质形成的晶体的立方晶胞结构如图所示。

①与Mg紧邻的Ni有________个。

0，0)；b为(1/2，②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。该晶胞中原子的坐标参数为a为(0，1/2，0)；d为(1，1，1)。则c原子的坐标参数为_______。

cm③若晶胞中Ni、Mg之间的最短距离为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体的密度ρ＝______g·

－3

表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的 ）。已知二茂铁的每个茂环带有一个单位负电荷，则每个环中的大π

(用含a、NA的代数式表示)。

【答案】（1）bd

（2）

6 （3）分子 ?5

22

（4）X－射线衍射 正四面体 H2O与Cu＋的配位键比NH3与Cu＋的弱

（5）12 （1，1/2，1/2）

21330?10 322aNA3．已知X、Y、Z、R、Q为周期表中原子序数依次增大的前36号元素。相关信息如下：

X元素是宇宙中最丰富的元素 Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1 Z元素被誉为“太空金属”，也有“生物金属”之称，其基态原子次外层有2个未成对电子 R元素在元素周期表的第十一列 Q元素在周期表里与R元素在同一个分区 请回答下列问题：

（1）YX3中心原子的杂化轨道类型是 ，离子化合物YX5的电子式是 。

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（2）CO与Y2属于等电子体，1 个CO分子中含有的π键数目是 个。

（3）工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物A(A可看做一种含氧酸盐)。A晶体的晶胞为正方体(如

图)。

①制备A的化学方程式是 ； ②在A晶体中，Z的配位数为 ；

③在A晶体中，若将Z元素置于立方体的体心，Ba元素置于立方体的顶点，则O元素处于立方体的 。

2+

（4）R离子的外围电子层电子排布式为 。R2O的熔点比R2S的 (填“高”或“低”)。

（5）Q元素和硫(S)元素能够形成化合物B。B晶体的晶胞为正方体(如图)，若晶胞棱长为540.0 pm，则晶胞密

cm?3(列式并计算)。 度为 g·

【答案】（1）sp3杂化 （2）2

（3）①TiO2+BaCO3（4）3d9 高

BaTiO3+CO2↑ ②6 ③面心

4??65?32?g?mol?1/6.02?1023mol?1?103(540?10cm)（5）=4.1

4．黄铜矿(CuFeS2)是炼铜的最主要矿物，火法炼铜时发生反应：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2。

（1）Fe在周期表中的位置为__________；Fe、S、O原子的第一电离能由大到小的顺序是____________。 （2）CuFeS2中Cu元素有________个未成对电子，Cu2S中Cu元素基态时电子排布式为_____________。 （3）SO2分子的立体构型为________，SO2可氧化生成SO3，SO3冷却到289.8K时凝固得到一种螺旋状单链结

构的固体，其结构如图，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。

（4）已知FeO、FeS熔点分别为1369℃、1193℃，解释熔点FeO高于FeS 的原因__________________。 cm－3。晶胞中等距最近的Cu原子有________个，晶胞的边长为（5）Cu的晶胞如图所示，晶体密度为ρ g·

____________________（用含ρ和NA的式子表示）。 【答案】（1）第4周期第Ⅷ族 O＞S＞Fe

10

（2）1 [Ar]3d 3

（3）V形 sp

（4）FeO、FeS都是离子晶体，离子晶体的离子半径越小，带电荷数越多，晶格能越大，则晶体的熔、沸点越高，

2-2-因为半径O＜S，所以熔点FeO高于FeS

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