板塊四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修選考)

板塊四物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選修選考)NO.4“測(cè)”限時(shí)檢測(cè)——測(cè)速度,測(cè)準(zhǔn)度,查漏補(bǔ)缺!1.(2021·黑龍江大慶一模)微量元素硼(B)對(duì)人體健康有著十分重要的作用,其化合物也應(yīng)用廣泛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)B的核外電子排布式為,其第一電離能比Be(填“大”或“小”)。

(2)氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好,是一種具有潛力的固體儲(chǔ)氫材料。NH3BH3分子中,N—B鍵是配位鍵,其空軌道由(填元素符號(hào))提供。寫(xiě)出一種與氨硼烷互為等電子體的分子:(填分子式)。

(3)硼酸晶體是片層結(jié)構(gòu),圖甲中表示的是其中一層的結(jié)構(gòu),每一層內(nèi)存在的作用力有。

(4)①乙硼烷(B2H6)具有強(qiáng)還原性,它和氫化鋰反應(yīng)生成硼氫化鋰(LiBH4),硼氫化鋰常用于有機(jī)合成。LiBH4由Li+和BH4-構(gòu)成,BH4-中B原子的雜化軌道類型為,B②B的三鹵化物熔點(diǎn)如表所示,自BF3至BI3熔點(diǎn)依次升高的原因是

。

化合物BF3BCl3BBr3BI3熔點(diǎn)/℃126.8107.34644.9(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石,但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖乙所示。立方氮化硼屬于晶體,其中氮原子的配位數(shù)為。已知:立方氮化硼密度為ρg·cm3,B原子半徑為anm,N原子半徑為bnm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為

(用含字母的代數(shù)式表示)。(1)B為5號(hào)元素,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p1,Be的核外電子排布式為1s22s2,Be的2s軌道全充滿,較穩(wěn)定,第一電離能更大,所以B的第一電離能比Be小。(2)NH3分子中N含有一對(duì)孤電子對(duì),BH3中B含有空軌道,所以在N—B形成的配位鍵中,空軌道由B提供。等電子體價(jià)電子數(shù)和原子數(shù)相等,C2H6與氨硼烷都有8個(gè)原子,價(jià)電子都為14個(gè),互為等電子體。(3)由圖可知,分子內(nèi)存在共價(jià)鍵,分子間存在氫鍵,所以每一層內(nèi)存在的作用力有共價(jià)鍵、氫鍵。(4)①BH4-中B原子有4個(gè)σ鍵,無(wú)孤電子對(duì),雜化軌道類型為sp3雜化,空間構(gòu)型為正四面體;②BF3、BCl3、BBr3、BI(5)立方氮化硼硬度僅次于金剛石,晶體類型類似于金剛石,是原子晶體,晶胞中每個(gè)N原子連接4個(gè)B原子,氮化硼化學(xué)式為BN,所以晶胞中每個(gè)B原子也連接4個(gè)N原子,即硼原子的配位數(shù)為4,晶胞中N原子數(shù)為4,B原子數(shù)為8×18+6×12=4。立方氮化硼晶胞的質(zhì)量為25×4NAg,密度為ρg·cm3,晶胞的體積V=100NAρcm3=100ρNAcm3;因?yàn)锽原子半徑為anm,N原子半徑為bnm,B、N原子總體積V′=4×[4π(a×10-7)33+4π(b×10-7)(1)1s22s22p1小(2)BC2H6(3)共價(jià)鍵、氫鍵(4)①sp3雜化正四面體②BF3、BCl3、BBr3、BI3都是分子晶體,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大,范德華力(分子間作用力)也增大,熔點(diǎn)逐漸升高(5)原子44π(a2.(2021·河南鄭州三模)某研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一系列穩(wěn)定的由超堿PnH4+和超鹵素MX4-組成的PnH(1)基態(tài)鐵原子價(jià)電子排布中未成對(duì)電子數(shù)與成對(duì)電子對(duì)數(shù)之比為。

(2)第二周期元素中,第一電離能介于元素B和N之間的元素有種。

(3)超堿PnH4+中PH4+與PH3的鍵角:PH4+(4)寫(xiě)出與超鹵素AlCl4-互為等電子體的兩種分子的化學(xué)式:(5)六方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似(如圖1),晶體中氮原子的雜化方式為。氮化硼晶體不導(dǎo)電的原因是。

(6)磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,晶胞中P原子空間堆積方式為;已知晶體中硼和磷原子半徑分別為r1pm和r2pm,距離最近的硼原子和磷原子核間距為兩原子半徑之和。則磷化硼晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為(寫(xiě)出計(jì)算式)。

(1)基態(tài)鐵原子價(jià)電子排布式為3d64s2,則未成對(duì)電子數(shù)與成對(duì)電子對(duì)數(shù)之比為4∶2=2∶1。(2)同一周期從左到右,元素第一電離能呈增大趨勢(shì),但第ⅡA族、第ⅤA族反常,則第二周期元素中,第一電離能介于元素B和N之間的元素有Be、C、O3種。(3)超堿PnH4+中PH4+的鍵角大于PH(4)原子總數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)相等的微?；榈入娮芋w,則與超鹵素AlCl4-互為等電子體的兩種分子的化學(xué)式為CCl4、SiCl4(或SiF(5)六方相氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與石墨相似,石墨中碳原子的雜化方式是sp2,則晶體中氮原子的雜化方式為sp2。氮化硼晶體不導(dǎo)電的原因是層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子。(6)磷化硼晶胞中P原子在正六面體的面心,則其空間堆積方式為面心立方最密堆積(或A1堆積),P原子個(gè)數(shù)是8×18+6×12=4,B原子個(gè)數(shù)是4,設(shè)晶胞的邊長(zhǎng)為apm,體對(duì)角線長(zhǎng)是3apm,B原子與P原子最近距離等于體對(duì)角線長(zhǎng)度的四分之一,則a=4(r(1)2∶1(2)3(3)大于PH3分子中磷原子上孤對(duì)電子對(duì)共價(jià)鍵的排斥作用大于共價(jià)鍵之間的斥力(4)CCl4、SiCl4(或SiF4等)(5)sp2層狀結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由移動(dòng)的電子(6)面心立方最密堆積(或A1堆積)43π3.(2021·江西南昌二模)已知元素鎵(Ga)與Al、N與As分別是同主族的元素。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式為[Ar]。

(2)根據(jù)元素周期律,元素的電負(fù)性Ga(填“大于”或“小于”)As。

(3)超高導(dǎo)熱絕緣耐高溫納米氮化鋁在絕緣材料中應(yīng)用廣泛,氮化鋁晶體與金剛石類似,每個(gè)鋁原子與個(gè)氮原子相連,氮化鋁晶體屬于晶體。

(4)NH3是氮的氫化物,中心原子的雜化方式是,NH3的沸點(diǎn)比AsH3高的原因是。

(5)GaN可采用MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積)技術(shù)制得:以合成的三甲基鎵為原料,使其與NH3發(fā)生系列反應(yīng)得到GaN和另一種產(chǎn)物,該過(guò)程的化學(xué)方程式為。

(6)原子晶體GaAs的晶胞參數(shù)y=xpm,它的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶胞內(nèi)部存在的共價(jià)鍵數(shù)為;緊鄰的As原子之間的距離為a,緊鄰的As、Ga原子之間的距離為b,則ab=。該晶胞的密度為g·cm3(用NA(1)Ga為31號(hào)元素,其基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p1。(2)同周期元素,從左到右電負(fù)性逐漸增大,因此元素的電負(fù)性Ga小于As。(3)氮化鋁晶體與金剛石類似,金剛石是每個(gè)碳原子與周圍4個(gè)碳原子相連,因此氮化鋁晶體中每個(gè)鋁原子與4個(gè)氮原子相連,屬于原子晶體。(4)NH3是氮的氫化物,中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+1=4,其中心原子的雜化方式是sp3,NH3的沸點(diǎn)比AsH3高的原因是氨氣分子間有氫鍵。(5)三甲基鎵與NH3發(fā)生系列反應(yīng)得到GaN和另一種產(chǎn)物,根據(jù)元素守恒推斷另一種產(chǎn)物為甲烷,因此該過(guò)程的化學(xué)方程式為Ga(CH3)3+NH33CH4+GaN。(6)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)知,該晶胞內(nèi)部每個(gè)Ga與周圍4個(gè)As連接,因此晶胞內(nèi)部存在的共價(jià)鍵數(shù)為16;緊鄰的As原子之間的距離為a,即面對(duì)角線的12,緊鄰的As、Ga原子之間的距離為b,即體對(duì)角線的14,原子晶體GaAs的晶胞參數(shù)y=xpm,因此ab=22x145NA×4(x×10-10)3g·cm(1)3d104s24p1(2)小于(3)4原子(4)sp3氨氣分子間有氫鍵(5)Ga(CH3)3+NH33CH4+GaN(6)162634.(2021·山西陽(yáng)泉三模)鈦(Ti)及其化合物的應(yīng)用研究是目前前沿科學(xué)之一。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)基態(tài)鈦原子的電子排布式為,核外電子占據(jù)的軌道數(shù)為。

(2)與鈦位于同一周期且基態(tài)原子單電子數(shù)與鈦相同的元素,第一電離能由大到小的順序?yàn)?/p>

(用元素符號(hào)填空)。(3)TiCl4常溫下為無(wú)色液體,熔點(diǎn)為250K,沸點(diǎn)為409K,則TiCl4屬于晶體。TiCl4在水中或空氣中極易水解,露置于空氣中形成白色煙霧,煙霧中的固體成分可用TiO2·nH2O表示,請(qǐng)寫(xiě)出TiCl4在空氣中產(chǎn)生煙霧的化學(xué)方程式:。

(4)TiO2作光催化劑可將甲醛、苯等有害氣體轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。①上述含碳原子的分子中,碳原子的雜化方式為sp2的是(填名稱,下同),屬于極性分子的是。

②下列各組微粒互為等電子體的是(填字母)。

A.H2O與SO2 B.CO2與N2OC.CH2O與BF3 D.C6H6與B3N3H6(5)金紅石(TiO2)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞內(nèi)均攤的氧原子數(shù)為;設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則該晶體的密度為g·cm3

(用含相關(guān)字母和符號(hào)的代數(shù)式表示)。(1)鈦為22號(hào)元素,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2,故占據(jù)1s(1)、2s(1)、2p(3)、3s(1)、3p(3)、3d(2)、4s(1)共12個(gè)軌道。(2)Ti的單電子數(shù)為2(即3d上的2個(gè)),與Ti同周期且含有2個(gè)單電子的是Ni、Ge、Se;同一周期元素,核電荷數(shù)越大,第一電離能越大,第一電離能大小順序?yàn)镾e>Ge>Ni。(3)TiCl4熔、沸點(diǎn)較低,為分子晶體;TiCl4在空氣中產(chǎn)生煙霧的化學(xué)方程式為T(mén)iCl4+(2+n)H2OTiO2·nH2O+4HCl。(4)①含C原子的分子有甲醛、苯、二氧化碳,其中C原子為sp2雜化的分子為甲醛和苯;極性分子正、負(fù)電中心不重合,故屬于極性分子的為甲醛。②水的價(jià)電子數(shù)為8,二氧化硫的價(jià)電子數(shù)為18,不屬于等電子體,A錯(cuò)誤;二氧化碳和N2O價(jià)電子數(shù)均為16,原子數(shù)均為3,屬于等電子體,B正確;CH2O的價(jià)電子數(shù)為12,BF3的價(jià)電子數(shù)為24,不屬于等電子體,C錯(cuò)誤;C6H6與B3N3H6中價(jià)電子數(shù)均為30,原子數(shù)均為12,屬于等電子體,D正確。(5)由題圖可知,黑色球代表O,共有4×12+2=4(個(gè)),Ti共8×18+1=2(個(gè)),則晶胞中含有2個(gè)TiO2,晶胞質(zhì)量為80×2NAg,晶胞體積為V=a2c×(107)3cm3,則晶胞密度為mV=80×2(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)12(2)Se>Ge>Ni(3)分子TiCl4+(2+n)H2OTiO2·nH2O+4HCl(4)①甲醛、苯甲醛②BD(5)480×25.(2021·陜西咸陽(yáng)三模)磷及其化合物在電池、催化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。黑磷與石墨類似,也具有層狀結(jié)構(gòu)(如圖1)。為大幅度提高鋰電池的充電速率,科學(xué)家最近研發(fā)了黑磷——石墨復(fù)合負(fù)極材料,其單層結(jié)構(gòu)俯視圖如圖2所示?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)Li、C、P三種元素中,電負(fù)性最小的是(填元素符號(hào))。

(2)基態(tài)磷原子的電子排布式為。

(3)圖2中,黑磷區(qū)P原子的雜化方式為,石墨區(qū)C原子的雜化方式為。

(4)氫化物PH3、CH4、NH3的沸點(diǎn)最高的是,原因是。

(5)根據(jù)圖1和圖2的信息,下列說(shuō)法正確的有(填字母)。

A.黑磷區(qū)P—P鍵的鍵能不完全相同B.黑磷與石墨都屬于混合晶體C.由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過(guò)程,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)D.復(fù)合材料單層中,P原子與C原子之間的作用力屬于范德華力(6)貴金屬磷化物Rh2P(相對(duì)分子質(zhì)量為237)可用作電解水的高效催化劑,其立方晶胞如圖3所示。已知晶胞參數(shù)為anm,晶體中與P距離最近的Rh的數(shù)目為,晶體的密度為g·cm3

(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,列出計(jì)算式)。(1)非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大,三種元素中Li的非金屬性最弱,所以電負(fù)性最小。(2)P為15號(hào)元素,核外電子排布式為[Ne]3s23p3或1s22s22p63s23p3。(3)晶體中六元環(huán)不是平面結(jié)構(gòu),P原子形成3個(gè)P—P鍵,有1對(duì)孤電子對(duì),價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,采取sp3雜化;石墨中C原子的雜化方式為sp2雜化。(4)NH3分子間存在氫鍵,沸點(diǎn)最高。(5)黑磷區(qū)中P—P鍵的鍵長(zhǎng)不完全相等,所以鍵能不完全相同,故A正確;黑磷與石墨,每一層原子之間由共價(jià)鍵組成六元環(huán)結(jié)構(gòu),層與層之間靠范德華力維系,所以為混合晶體,故B正確;由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過(guò)程中,P—P鍵和C—C鍵斷裂,形成P—C鍵,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),故C正確;復(fù)合材料單層中,P原子與C原子之