鲁科版（新课标）高考化学专题练习 《原子结构与元素性质》综合训练

这是一份鲁科版（新课标）高考化学专题练习 《原子结构与元素性质》综合训练，共18页。试卷主要包含了单选题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.下列化学用语或表述正确的是( )
A. H—Cl的s−pσ键的电子云形状：
B. π键的形成：
C. Sc原子的结构示意图为：
D. 铍原子最外层电子的电子云轮廓图为：
2.W、X、Y和Z为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，其中W的质子数是X的2倍。
下列说法错误的是( )
A. X的原子半径比Y的大
B. Z的最高价氧化物的水化物的酸性比W的强
C. Z元素的气态氢化物的热稳定性比Y的高
D. X元素的单质能从H2W溶液中置换出W元素的单质
3.下列叙述正确的是( )
A. 最高正化合价：F>NB. 非金属性：Br2>Cl2
C. 酸性：H2SiO3>H2CO3D. 碱性：KOH>NaOH
4.若某元素原子处于能量最低状态时，原子的最外层电子数为2，价层电子数为5，下列关于该元素的叙述正确的是( )
A. 该元素原子的M层有11个电子
B. 该基态原子获得能量被激发的过程中，会产生暗背景亮线的原子光谱
C. 该元素是副族元素，位于元素周期表的d区或p区
D. 该元素基态原子的价电子排布式为(n−1)d3ns2
5.下列基态原子的外围电子排布式中，正确的是( )
A. 3d94s2B. 3d44s2C. 3d104s0D. 3d84s2
6.三氯化六氨合钴[C(NH3)6]Cl3是一种重要的化工产品，实验室可用反应2CCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O2=2CNH36Cl3+2H2O制备。下列有关说法正确的是
A. 基态C2+的价层电子排布式为3d54s2B. NH3的电子式为
C. 中子数为18的氯原子可表示为 1718ClD. 1mlCNH363+中含24ml共价键
7.下列说法正确的是
A. 元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6
B. 最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列
C. 处于最低能量的原子叫做基态原子，1s22s22px1→1s22s22py1，过程中形成的是发射光谱
D. 基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理
8.下列有关“核外电子的运动状态”的说法错误的是
A. 各原子轨道的伸展方向按p、d、f的顺序分别为3、5、7
B. 只有在能层、原子轨道、原子轨道的伸展方向及电子的自旋状态都确定时，电子的运动状态才能被确定下来
C. 原子核外可能有两个电子的运动状态是完全相同的
D. 原子轨道伸展方向与能量大小无关
9.一种工业洗涤剂中间体结构式如图所示，其中短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大，X和W同主族但不相邻，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍，下列说法正确的是
A. X、Z、Q、W都只能与Y形成一种化合物
B. 简单离子半径：W>Z>Y
C. Y的氢化物的稳定性和沸点都高于Q的氢化物
D. X、Y、Z三种元素能形成共价化合物也能形成离子化合物
10.X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Z、M分别属于三个不同的周期，Y元素与Z、M元素相邻，且X、Y、Z的核电荷数之和与M的核电荷数相等，Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是
A. 最高化合价：XH2CO3B. 热稳定性：CH4>SiH4
C. 溶解性(水中)：1−丁醇>1−丙醇D. 金属性：K>Na
12.下列说法不正确的是
A. 依据第三周期主族元素原子半径依次减小，可推断它们的电负性依次增大
B. 依据一元弱酸的Ka，可推断它们同温度同浓度稀溶液的pH大小
C. 植物油氢化后所得的硬化油不易被空气氧化变质
D. 向饱和(NH4)2SO4溶液中滴加几滴鸡蛋清溶液，出现沉淀，加蒸馏水后沉淀不溶解
13. 7N、 33As位于同一主族，下列关系不正确的是
A. 原子半径：N < AsB. 非金属性：N < As
C. 热稳定性：NH3> AsH3D. 酸性：HNO3> H3AsO4
14.下列元素中，金属性最强的是
A. NaB. KC. MgD. Be
15.C为短周期元素，在周期表中所处的位置如下图。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。下列说法正确的是
A. A和C原子半径的大小关系是：r(A) < r(C)
B. A元素的原子序数为7
C. B元素在周期表中的位置是第二周期第VIA族
D. C元素的最高正价为+7，最低负价为–1
16.X、Y是元素周期表IIA族中的两种元素。下列说法中，能说明X原子的失电子能力比Y强的是
A. X原子的电子层数比Y原子的电子层数少
B. X的单质的颜色比Y的深
C. Y单质能将X从其熔融盐中置换出来
D. X(OH)2的碱性比Y(OH)2强
17.下列各组中，微粒按得电子能力由弱到强、半径由大到小的顺序排列的是
A. O、Cl、S、PB. K+、Al3+、Ca2+、Ba2+
C. Rb、K、Na、LiD. K+、Mg2+、Al3+、H+
二、简答题：本大题共5小题，共40分。
18.C60独特的笼状结构使其及其衍生物表现出特殊的性质。
(1)①C位于元素周期表的______区，与它同主族Ge的价层电子排布式是______。
②金刚石与C60的晶胞结构如图，比较二者熔点大小：金刚石______C60(填“>”、“H2S>H2O
B. 36S与 74Se的中子数之和为60
C.酸性：H2SeO4>H2SO4>HClO4
D.还原性：Se2−H2O，但水沸点更高，原因是__________。
(3)氯化铍有多种存在形式，如在气态时可形成二聚物，固态时具有链状结构，如下图所示。Be原子杂化类型分别为__________、__________，其中Be原子达到8电子结构的是__________(填“A”“B”“A、B”或“均未达到”)。
(4)KBe2BO3F2四方晶格结构如图所示(球的大小体现原子半径大小关系)，晶胞参数分别为apm、apm、cpm，其中K原子已在图中标出，O原子在结构中已被省略。代表F原子的为__________(填“X”“Y”或“Z”)，若P点原子分数坐标为0,0,12，M点原子分数坐标为12,0,16，X−Y键长为rpm，则N点原子分数坐标为__________，该晶体的密度为__________g·cm−3(NA表示阿伏伽德罗常数的值；用含NA、a、c计算式表示)。
21.氮、磷、砷在自然界中分布广泛，其化合物有重要用途。
(1)As位于元素周期表的第4周期，第VA族。将As的基态原子最外层轨道表示式补充完整：________。
(2)比较N原子和As原子的第一电离能大小，从原子结构角度说明理由：__________。
(3)Na3PO4可用作锅炉用水软水剂，PO43−的空间结构为__________。
(4)工业上常用改性季铵盐从炼铜烟灰碱性溶液中萃取砷，其工艺流程短、成本低。萃取反应机理如下：
①物质Ⅳ为__________(填化学式)。
②关于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质，下列说法正确的有__________(填序号)。
a.Ⅰ中的化学键均为σ键
b.Ⅱ中As的化合价为+5
c.Ⅲ中C原子的杂化轨道类型均为sp3杂化
(5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料，其晶胞为立方体，边长为a nm，结构如图所示。
①晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为__________。
②该结构中存在配位键，提供空轨道的原子是__________。
③已知阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为__________g⋅cm−3。(1nm=10−7cm)
④如果把晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高，原因为__________。
22.X、Y、Z、M、Q、R皆为周期表中前20号元素，其原子半径与主要化合价的关系如下图：
(1)比较Y和Z的简单氢化物，更稳定的是__________(填化学式)。
(2)M元素最高价氧化物对应的水化物是__________(填化学式)。
(3)已知Q位于第三周期，则R在元素周期表中的位置是__________。
(4)由X、Y、Z三种元素组成的1种酸可能是__________(填化学式，下同)，1种碱可能是__________，1种盐可能是__________。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.H—Cl的s−pσ键电子云图形：，故A错误；
B.π键是p原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的，故B正确；
C.Sc第三电子层上有9个电子，其原子结构示意图为故C错误；
D.Be原子电子层电子是2s电子，电子云轮廓图应为球形，故D错误；
故选：B。
A.H—Cl中H原子的s轨道和Cl原子的p轨道形成s−pσ键；
B.π键是p原子轨道肩并肩形成的；
C.Sc第三电子层上有9个电子；
D.Be原子电子层电子是2s电子。
本题考查原子轨道形状、原子结构示意图的书写，侧重考查分析、判断及知识综合运用能力，明确原子结构、原子核外电子排布规律、原子轨道形状是解本题关键，题目难度不大。
2.【答案】C
【解析】解：W、X、Y和Z为短周期元素，根据各元素在周期表中的位置可知，为第二、三周期的元素，其中W的质子数是X的2倍，设X的质子数为x，即W的质子数x+8，则有：x+8=2x，解得x=8，所以X为O，Y为F，Z为Cl，W为S；
A.X为O，Y为F，同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，则X的原子半径比Y的大，故A正确；
B.Z为Cl，W为S，元素非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，因非金属性：Z>W，则Z的最高价氧化物的水化物的酸性比W的强，故B正确；
C.Y为F，Z为Cl，因非金属性：Y>Z，则Z元素的气态氢化物的热稳定性比Y的低，故C错误；
D.O2与H2S反应可以生成H2O和S，则X元素的单质能从H2W溶液中置换出W元素的单质，故D正确；
故选：C。
W、X、Y和Z为短周期元素，根据各元素在周期表中的位置可知，为第二、三周期的元素，其中W的质子数是X的2倍，设X的质子数为x，即W的质子数x+8，则有：x+8=2x，解得x=8，所以X为O，Y为F，Z为Cl，W为S，据此解答。
本题考查元素推断和元素周期律，侧重考查学生元素周期律的掌握情况，试题难度中等。
3.【答案】D
【解析】解：A.氟属ⅦA族，最低负价为−1，无正化合价；氮属VA族，最高正价为+5，故A错误；
B.同主族中，非金属性从上到下减弱，Cl位于Br上方，非金属性Cl>Br，对应单质的氧化性(非金属性)：Cl2>Br2，故B错误；
C.元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：C>Si，则碳酸的酸性强于硅酸，例如，CO2通入硅酸钠溶液会生成硅酸沉淀，故C错误；
D.金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性越强，碱金属的碱性随原子半径增大而增强，K在Na下方，KOH的碱性强于NaOH，故D正确；
故选：D。
A.氟属ⅦA族，最低负价为−1，无正化合价；
B.同主族中，非金属性从上到下减弱；
C.元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强；
D.金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性越强。
本题考查元素周期律的相关知识，属于基础知识的考查，题目比较简单。
4.【答案】D
【解析】解：该元素最外层2个电子，次外层3个电子，则该元素为副族元素，基态原子的价电子排布式为(n−1)d3ns2；
A.若n=4，该元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，M层有11个电子，当n=5时，M层排满有18个电子，故A错误；
B.基态原子获得能量被激发，跃迁需要吸收能量，会产生暗背景暗线的原子光谱，即吸收光谱，故B错误；
C.该元素是位于元素周期表的d区的副族元素，p区元素为主族元素，故C错误；
D.据分析可知，该元素基态原子的价电子排布式为(n−1)d3ns2，故D正确；
故选：D。
根据题干可知，该元素最外层2个电子，次外层3个电子，则该元素为副族元素，基态原子的价电子排布式为(n−1)d3ns2，据此解答：
本题考查原子结构，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
5.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查核外电子排布规律，难度不大，掌握核外电子排布规律与常见电子排布式书写．
【解答】
A.3d94s2违背了全充满时为稳定状态，应为3d104s1，故A错误；
B.3d44s2违背了半充满时为稳定状态，应为3d54s1，故B错误；
C.3d104s0违背了能量最低原理，应先排4s再排3d，应为3d84s2，故C错误；
D.3d84s2是基态原子的外围电子排布式，故D正确。
故选：D。
6.【答案】D
【解析】A.C的原子序数为27，基态C原子的价电子排布式为[Ar]3d74s2，则基态C2+的价层电子排布式为3d7，故A错误；
B.NH3的电子式为，故B错误；
C.中子数为18的氯原子可表示为 1735Cl，故C错误；
D.1个[C(NH3)6]3+离子中共含有3×6+6=24条共价键，故1ml[C(NH3)6]3+中含24ml共价键，故D正确；
故选：D。
7.【答案】D
【解析】【详解】A.第一周期中H原子最外层电子排布式为1s1，0族原子He的最外层电子排布式为1s2， A错误；
B.He的最外层电子数为1s2，在元素周期表第18列，B错误；
C.处于最低能量的原子叫做基态原子，1s22s22px1→1s22s22py1过程前后都是基态的1s22s22p1，该过程中没有发生电子跃迁，不会形成发射光谱， C错误；
D.不同能级能量高低顺序为3d>4s，基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理，应该为1s22s22p63s23p63d34s2， D正确；
故选D。
8.【答案】C
【解析】【详解】A.各原子轨道的伸展方向按p、d、f的顺序分别为3、5、7，s轨道是球形的，A正确；
B.电子的运动状态由能层、能级即原子轨道、原子轨道即电子云的伸展方向以及电子的自旋状态决定，所以在能层、能级、电子云的伸展方向、以及电子的自旋状态确定时，电子的运动状态才能确定下来，B正确；
C.每个原子轨道最多容纳两个电子，而且电子的自旋方向相反，所以原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的，C错误；
D.同一原子轨道中电子的能量相同，则原子轨道伸展方向与能量大小是无关的，如2p轨道有三种伸展方向，2px、2py、2pz，它们的伸展方向不同，但是能量大小相同，D正确；
故答案为：C。
9.【答案】D
【解析】【分析】短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大，X和W同主族但不相邻，X形成1个共价键、W形成+1价阳离子，则X为H，W为Na；Y形成2个共价键、Q形成4个共价键、Z形成3个共价键，结合Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍，则Y为O，Z为N，Q为C；
【详解】A.H与O可形成水、过氧化氢，N与O可形成NO、二氧化氮，C与O可形成CO、二氧化碳，Na与O可形成氧化钠、过氧化钠等多种物质，A错误；
B.电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；简单离子半径：N3−>O2−>Na+， B错误；
C.碳可以形成沸点很高的聚合物，高于水、过氧化氢的沸点，C错误；
D.H、N、O三种元素可形成离子化合物硝酸铵，D正确；
故选D。
10.【答案】C
【解析】C
【分析】X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Z、M分别属于三个不同的周期，所以X是第一周期元素，X是H元素， Z为第二周期主族元素，M是第三周期主族元素。Y、Z、M原子序数依次增大，Y元素与Z、M元素相邻，所以Y是第二周期主族元素，设Y核电荷数为a，Z核电荷数就是a+1，M核电荷数就是a+8，由于X、Y、Z的核电荷数之和与M的核电荷数相等，所以1+a + (a+1) =( a+8)，则a=6，所以Y是C元素，Z为N元素，M为Si元素，Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子，Q为Cl元素。
【详解】A.X、Y、Z、Q最高价分别为+1、+4、+5、+7，A正确；
B.Z、M、Q最高价氧化物对应的水化物分别为硝酸、硅酸、高氯酸，酸性强弱顺序为高氯酸>硝酸>硅酸，B正确；
C.X2Z—ZX2就是H2N−NH2，H2N−NH2与H2O分子间形成氢键、且两者都是极性分子，使N2H4与水可以很好地互溶，N2H4在水中会发生类似氨的电离：N2H4+H2O⇌ N2H5++OH−、N2H5++H2O⇌ N2H6++OH−，电离产生了氢氧根离子，使溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，从而溶液呈碱性，故 C错误；
D.由X、Z和Q三种元素组成的化合物可以为氯化铵，铵根离子中含有配位键， D正确；
故选C。
11.【答案】C
【解析】【详解】A.非金属性：N>C，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则酸性：HNO3>H2CO3， A正确；
B.非金属性：C>Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则热稳定性：CH4>SiH4， B正确；
C.碳原子数越多，醇的水溶性越小，则溶解性(水中)：1−丁醇Na， D正确；
故选C。
12.【答案】D
【解析】【详解】A.第三周期主族元素(Na→Cl)原子半径减小，核电荷数增加，原子核对电子吸引力逐渐增强，则电负性依次增大，A正确；
B.一元弱酸的Ka越大，酸性越强，同浓度时pH越小，故可通过Ka推断pH大小，B正确；
C.植物油氢化后稳定性增强，不易变质，C正确；
D.饱和(NH4)2SO4使蛋白质盐析，盐析可逆，加水稀释后沉淀应溶解， D错误；
故选D。
13.【答案】B
【解析】【详解】A.同一主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，则原子半径：N < As，故A正确；
B.同一主族从上到下，非金属性依次减弱，则非金属性N>As，故B错误；
C.元素的非金属性越强，气态氢化物稳定性越强，则热稳定性：NH3>AsH3，故C正确；
D.元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性为N>As，则酸性为HNO3>H3AsO4，故D正确；
故选B。
14.【答案】B
【解析】【详解】同周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，故金属性Na>Mg，同主族从上到下金属性逐渐增强，故金属性K>Na，Mg>Be，故四种元素的金属性：K>Na>Mg>Be，金属性最强的是K；
答案选B。
15.【答案】B
【解析】【分析】A、B、C为短周期元素，由图可知，A、C处在第二周期，B处在第三周期。第二、三周期上下相邻元素的原子序数相差8。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数，表明B是16号元素硫，相应地A、C分别是氮、氟。
【详解】A.同周期元素，从左到右半径逐渐减小，A和C原子半径的大小关系是：r(A) >r(C)，故A错误；
B.A为N，元素的原子序数为7，故B正确；
C.B元素为S，在周期表中的位置是第三周期第VIA族，故C错误；
D.氟元素只有−1价，故D错误；
故选B。
16.【答案】D
【解析】【详解】A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数少，则X的失电子能力比Y弱，故A不选；
B.周期表IIA族的单质都是白色带有金属光泽的固体，故B不选；
C.Y单质能将X从其熔融盐中置换出来，说明Y的活泼性比X强，故C不选；
D.X(OH)2的碱性比Y(OH)2强，说明X的金属性强于Y，即X原子的失电子能力比Y强，故D选；
答案选D。
17.【答案】D
【解析】【分析】同周期元素从左到右，金属性依次减弱，阳离子的氧化性依次增强，非金属性依次增强，单质的氧化性依次增强；原子半径依次减小；同主族元素从上到下，金属性依次增强，阳离子的氧化性依次减弱，非金属性依次减弱，单质的氧化性依次减弱，原子半径依次增大；
【详解】A.非金属性越强，则原子的氧化性越强，非金属性：O>Cl>S>P，则得电子能力：O>Cl>S>P，原子半径：OAl，则得电子能力K+；金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，二者熔化时分别破坏共价键和分子间作用力，共价键的强度大于分子间作用力，熔点：金刚石>C60；
③原子半径：I>Br>Cl，则碳卤键从 R–I、R–Br到R–Cl，键长依次变短，键能依次增大；
④；
(2)
①12；
②90；
③12；
④4Ma3NA×1021。

【解析】(1)①C位于元素周期表的p区；Ge为第四周期第ⅣA族元素，价层电子排布式是4s24p2；
②金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，二者熔化时分别破坏共价键和分子间作用力，共价键的强度大于分子间作用力，熔点：金刚石>C60；
③C能与卤素形成碳卤键，烃基(R—)相同时，碳卤键断裂由易到难的顺序为R—I、R—Br、R—Cl，其原因：原子半径：I>Br>Cl，则碳卤键从 R–I、R–Br到R–Cl，键长依次变短，键能依次增大；
④CH3MgBr与丙酮 ()发生加成反应，生成物的结构简式；
(2)①依据其晶胞可知与每个C60分子紧邻且等距的C60分子数目为12；
②C60分子中每个碳原子参与3个σ键和1个π键，每个σ键被2个碳原子共用，则一个C60分子中σ键总数为32×60=90个；
③依据晶胞的结构可知每个晶胞中有8×18+6×12=4个C60，根据其化学式为M3C60，每个晶胞中含有的M原子的数目是12个；
④当M3C60的摩尔质量为Mg/ml，晶胞边长为anm，阿伏加德罗常数为NA。该晶体密度为4M(a×10−7)3×NA=4Ma3NA×1021g·cm−3。
19.【答案】第四周期ⅥA族；H2SO4+CuSeCuSO4+3SO2↑+4H2O+SeO2；
B；
；
Al3++4OH−=[Al(OH)4]−；
[Al(OH)4]−+CO2=Al(OH)3↓+HCO3−
【解析】解：(1)硒为34号元素，在周期表中的位置为第四周期ⅥA族。工业上用浓H2SO4焙烧CuSe的方法提取硒(其中Cu转化为CuSO4)，且有SO2、H2O和SeO2(固体)生成，反应中部分硫化合价由+6变为+4，Se化合价由−2变为+4，结合得失电子守恒，发生反应的化学方程式：H2SO4+CuSeCuSO4+3SO2↑+4H2O+SeO2，
故答案为：第四周期ⅥA族；H2SO4+CuSeCuSO4+3SO2↑+4H2O+SeO2；
(2)A.非金属性O>S>Se，非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，则稳定性：H2SeSe，非金属性越强，最高价含氧酸酸性越强，则酸性：H2SeO4S2−，故D错误；
故答案为：B；
(3)A2B为Na2O，是离子化合物，电子式表示的形成过程为：，
故答案为：；
(4)Al3+中加入过量的强碱反应生成[Al(OH)4]−，反应的离子方程式是Al3++4OH−=[Al(OH)4]−，
故答案为：Al3++4OH−=[Al(OH)4]−；
(5)向(4)最终得到的溶液中通入过量CO2，[Al(OH)4]−和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子，离子方程式是：[Al(OH)4]−+CO2=Al(OH)3↓+HCO3−，
故答案为：[Al(OH)4]−+CO2=Al(OH)3↓+HCO3−。
A+、B2−、C−、D、E、F3+分别表示含10个电子的六种粒子(离子或分子)，由“A+、B2−、F3+核外电子层结构相同”、往含F3+的溶液中滴加含C−的溶液至过量，先有白色沉淀生成，后白色沉淀消失，可推出A+为Na+、B2−为O2−、F3+为Al3+；C−是由两种元素组成的，则其为OH−；D是两种元素组成的四原子分子，则其为NH3；E在常温下是无色液体，则E为H2O。
本题考查元素推断和元素周期律，侧重考查学生元素周期律的掌握情况，试题难度中等。
20.【答案】(1)；3；
(2)在液态HF 中，分子间通过氢键缔合成大颗粒(HF)n；相同条件下，H2O中形成氢键的数目多于HF中形成的氢键；
(3)sp ​2；sp ​3 ； B；
(4)Y；(12,1,56+rc) ； 3.08NA·a2c×1032。
【解析】(1)F为9号元素，基态F原子价层电子有7个电子，轨道表示式为；存在未成对电子的能级为2p能级，电子云空间有3种伸展方向；
(2)液态HF测得分子量偏大的原因是在液态HF 中，分子间通过氢键缔合成大颗粒(HF)n；氢键键能：HF>H2O，但水沸点更高，原因是相同条件下，H2O中形成氢键的数目多于HF中形成的氢键；
(3)气态二聚氯化铍中Be原子的价层电子对数为3，为sp2杂化，固态链状氯化铍中Be原子价层电子对数为4，为sp3杂化；其中B中Be形成4个共价键，使其达到8个电子结构；
(4)晶胞的化学是为KBe2BO3F2，其中K原子位于8个顶点和2个面上，共有2个，依据化学式F是K的两倍，晶胞中F共有4个，F原子半径比Be小，因此代表F原子的为Y；若P点原子分数坐标为0,0,12，M点原子分数坐标为12,0,16，X−Y键长为rpm，则N点x轴方向为12，y轴方向为1，z轴方向为56+rc，N点原子分数坐标为(12,1,56+rc) ；晶胞参数分别为apm、apm、cpm，该晶体的密度为2×154NA·a2c×10−30=3.08NA·a2c×1032g·cm−3。
21.【答案】(1)
(2)第一电离能N>As。N和As为同主族元素，电子层数As>N，原子半径As>N，原子核对最外层电子的吸引作用N>As
(3)正四面体形
(4) Na2CO3 c
(5) 12 B 344×1021a3NA 氮化硼与砷化硼晶体类型相同，N原子半径小于As，即B—N键的键长比B—As的键长短，B—N键的键能比B—As的键能大

【解析】【详解】(1)
As位于元素周期表的第4周期第VA族，其基态原子最外层轨道为：；
(2)N和As为同主族元素，电子层数As>N，原子半径As>N，原子核对最外层电子的吸引作用N>As，导致第一电离能：N>As；
(3)在PO43−中P原子的价层电子对数为4+5+3−2×42=4，P为sp3杂化，离子的空间构型为正四面体形；
(4)①根据方程式的元素守恒可知，物质Ⅳ为Na2CO3；
②a.单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，Ⅰ中的碳氧双键中含有π键，a错误；
b.结合Ⅲ的结构可知，Ⅱ中As的化合价为+3，b错误；
c.根据Ⅲ的结构可知，Ⅲ中C原子均为饱和碳原子，其杂化轨道类型均为sp3杂化，d正确；
故选c；
(5)①由图，晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子位于面心位置，每个面心B被2个晶胞共用，顶点B周围有8个晶胞，则其个数为3×8×12=12；
②该结构中存在配位键，B提供空轨道、As提供孤电子对形成配位键，故为B；
③根据“均摊法”，晶胞中含8×18+6×12=4个As、4个B，则晶体密度为4MNAa3×1021g⋅cm−3=344a3NA×1021g⋅cm−3；
④氮化硼与砷化硼晶体类型相同，N原子半径小于As，即B—N键的键长比B—As的键长短，B—N键的键能比B—As的键能大，导致晶体中砷原子换成氮原子，形成的晶体的熔点明显升高。
22.【答案】(1)H2O
(2)HClO4
(3)第4周期第IIA族
(4) HNO3 NH3•H2O NH4NO3

【解析】【分析】X、Y、Z、M、Q、R皆为周期表中前20号元素，其中M有+7价与−1价，可知M为Cl元素；Z有+5、−3价，则Z处于ⅤA族，且Z的原子半径小于M(Cl)，则Z为N元素；Y有−2价，Y处于ⅥA族，Y的原子半径小于Z(N)，则Y为O元素；X有+1价，则X处于IA族，X的原子半径小于Y(O)，则X为H元素；Q有+1价、R有+2价，则Q处于IA族、R处于ⅡA族，R的原子半径大于Q，则Q为Na元素，R为Ca元素，以此分析解答。
【详解】(1)非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：O>N，则更稳定的是H2O；
(2)M是Cl元素，其最高价氧化物对应的水化物是HClO4；
(3)Q为Na元素，R为Ca元素，Ca元素在周期表的位置为第4周期第IIA族；
(4)X、Y、Z分别是H、N、O，组成一种酸可能是HNO3，组成的一种碱是NH3•H2O，一种盐是NH4NO3。