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2019届高考化学二轮复习物质结构与性质学案 (1)
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[题型特点]
物质的结构与性质综合题，常见题型有两种：一是围绕某一主题展开，二是在应用元素周期表、原子的结构与元素化合物的性质对元素进行推断的基础上，考查有关物质结构与性质中的重要知识点，重视考查面广，试题整体难度不大。考查内容主要涉及核外电子排布式、电子排布图、电离能和电负性、σ键和π键、分子间作用力、氢键、化学键数目的计算、通过各种理论(杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、等电子体理论等)推测分子的空间构型、轨道杂化方式(sp、sp2、sp3)的判断、常见晶体的构型、金属晶体的堆积模型、晶胞中粒子数目的计算，试题中所设计的几个问题常常是相互独立的，但所考查的内容却是上述知识点的综合应用。
1.(2018·江苏化学，21)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为______________________________________。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图
解析 (1)SO中S原子的价层电子对数为4，所以采取sp3杂化。NO中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为3，即N采取sp2杂化，NO的空间构型为平面正三角形。(2)Fe的原子序数是26，Fe2＋核外有24个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3与NO均为3原子18价电子的粒子，故二者互为等电子体。(4)N2分子中含有1个σ键和2个π键。(5)注意[Fe(NO)(H2O)5]2＋中N原子与Fe2＋形成配位键即可。
答案 (1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO
(4)1∶2
(5)
2.(2017·江苏化学，21)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为_______________________________________。
(2)丙酮()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FexNy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)CunNy。FexNy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________。
解析 (1)先写出26号元素铁的基态核外电子排布式[Ar]3d64s2，再由外向内失3个电子，得Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。(2)丙酮中—CH3中碳原子形成4根单键，为sp3杂化，羰基中碳原子形成1个π键，为sp2杂化。丙酮的结构式为
，有9个σ键(6个C—H，2个C—C，1个C—O)。(3)非金属性H＜C＜O。(4)乙醇与丙酮的晶体类型都为分子晶体，乙醇分子间存在氢键和范德华力，而丙酮分子间只存在范德华力，氢键的作用力强于范德华力，使沸点升高。(5)能量低更稳定，Cu代替a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8×＝1，Fe个数为6×＝3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。
答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(2)sp2和sp3 9NA (3)H
3.(2016·江苏化学，21)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：
4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为_______________________________________。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为________mol。
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
HOCH2CN的结构简式
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。
(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键，不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。
解析 (1)先写锌原子基态核外电子排布式[Ar]3d104s2，再由外向内失2个电子，得Zn2＋核外电子排布式为[Ar]3d10。(2)甲醛结构式为，σ键数为3。
(3)HOCH2CN可表示为HOCH2C≡N，碳原子分别为sp3杂化、sp杂化。(4)等电子体可以“左右移位、平衡电荷”判断，H2O等电子体阴离子为NH。(5)Zn2＋提供空轨道，CN－中碳原子提供孤对电子形成配位键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)3 (3)sp3和sp (4)NH
(5)
4.(2015·江苏化学，21)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：
2Cr2O＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O―→
4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH
(1)Cr3＋基态核外电子排布式为________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是______(填元素符号)。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________________________________________________________________；
1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为______。
(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为____________________________________________________________________。
解析 (1)Cr为24号元素，注意写Cr3＋基态核外电子排布式时，应先写出铬原子的基态核外电子排布式[Ar]3d54s1，再由外向内依次失去3个电子，则Cr3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d3；Cr3＋有空轨道，H2O中O有孤对电子，形成配合物时O为配位原子。(2)CH3COOH中—CH3中的碳原子为sp3杂化，—COOH中的碳原子为sp2杂化。由CH3COOH的结构式，可知1 mol分子中含有σ键7 mol。(3)采用“左右移位，平衡电荷”法，可得出与H2O互为等电子体的阳离子H2F＋。H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为它们分子间还可以形成氢键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 O
(2)sp3和sp2 7NA(或7×6.02×1023)
(3)H2F＋ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
5.(2014·江苏化学，21)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu＋基态核外电子排布式为________。
(2)与OH—互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是____________；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
解析 (1)Cu＋是由Cu原子失1个4s电子形成的，Cu原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu＋的核外基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)可以采用“平衡电荷，左右移位”的方法：将负电荷加给氧原子，变为氟原子，即与OH－互为等电子体的分子为HF。(3)醛基中碳原子形成了1个π键和3个σ键，故碳原子为sp2杂化。乙醛的结构式为：，一个分子含有6个σ键，则1 mol乙醛中含有6 mol σ键。(5)由铜的晶胞结构示意图可知，晶胞为面心立方，每个铜原子周围等距且最近的铜原子个数为12个。
答案 (1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
(2)HF (3)sp2 6NA或6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
(5)12
备考策略
进行“物质结构与性质”模块复习时，要重视基础知识的掌握和应用，如常见原子或离子的电子排布式、简单原子轨道的杂化类型、化学键(特别是共价键)的类型、简单分子或离子的空间构型、分子间作用力、等电子体的判断方法、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等。
[考点精要]
一、原子结构与性质
1.基态原子的核外电子排布
(1)排布规律
能量最低原理
原子核外电子先占有能量最低的原子轨道
泡利不相容原理
每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋状态不同的电子
洪特规则
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同
说明：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子较稳定。
(2)表示形式
①核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，可简化为[Ar]3d54s1。
②价层电子排布式：如Fe：3d64s2。
③电子排布图又称轨道表示式：如O：
(3)基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区
①在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
a. (违反能量最低原理)
b. (违反泡利原理)
c. (违反洪特规则)
d. (违反洪特规则)
②当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
③注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如Fe的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式：[Ar]3d64s2；价电子排布式：3d64s2。
2.第一电离能、电负性
(1)规律：在元素周期表中，元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，从上往下逐渐减小、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。
(2)特性：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。
(3)方法：我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。
二、分子结构与性质
1.共价键
(1)分类
①
②配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A―→B。
(2)σ键和π键的判断方法：
共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，叁键中有一个σ键和两个π键。
2.杂化轨道
(1)方法：判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型
①看中心原子有没有形成双键或叁键。如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。
②由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。
(2)识记：常见杂化轨道类型与分子构型
杂化轨
道类型
参加杂化的
原子轨道
分子构型
示例
sp
1个s轨道，
1个p轨道
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
1个s轨道，
2个p轨道
平面三角形
BF3、BCl3、HCHO
sp3
1个s轨道，
3个p轨道
等性杂化
正四面体
CH4、CCl4、NH
不等性杂化
具体情
况不同
NH3(三角锥形)、
H2S、H2O(Ⅴ形)
3.三种作用力及对物质性质的影响
范德华力
氢键
共价键
作用微粒
分子
H与N、O、F
原子
强度比较
共价键＞氢键＞范德华力
影响因素
组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
形成氢键元素的电负性
原子半径
对性质
的影响
影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质
分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大
键能越大，稳定性越强
三、晶体结构与性质
1.明确晶体类型的2种判断方法
(1)据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体，由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体，或由金属原子形成的晶体属于金属晶体。
(2)据各类晶体的特征性质判断。如低熔、沸点的晶体属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。
2.突破晶体熔、沸点高低的比较
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯等熔点很低。
(2)原子晶体
由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
(3)离子晶体
一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl。
(4)分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。
③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。
(5)金属晶体
金属阳离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：Al＞Mg＞Na。
3.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B.干冰(含4个CO2)
C.CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)
D.金刚石(含8个C)
E.体心立方(含2个原子)
F.面心立方(含4个原子)
[考法指导]
以指定元素或物质为背景的多角度立体考查
1.(2018·苏锡常镇二调)硝基苯可与金属Fe、盐酸反应生成苯胺和FeCl2，反应如下：
(1)写出Fe2＋基态核外电子排布式：_____________________________________________________________________。
(2) 苯胺分子中C、N原子的杂化方式分别是_____________________________________________________________________。
1 mol苯胺分子中含σ键的数目是________。
(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐，氯化苯胺盐中含有的化学键有_____________________________________________________。
(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。则两种晶胞中Fe原子的配位数之比为________。
解析 (1)26号元素铁，先写出基态铁原子的核外电子排布式[Ar]3d64s2，再由外向内失2个电子。(2)苯环中碳原子以sp2方式杂化。N原子价层电子对数为(5＋3)/2＝4，为sp3杂化。注意苯环上还连有H原子。6根C—C之间的σ键，5根C—H之间的σ键，1根C—N之间的σ键，2根N—H之间的σ键，共14根σ键。(3)—N和H＋以配位键结合，—NH与Cl－之间以离子键结合。(4)苯胺分子中—NH2与水分子间能形成氢键，使溶解度增大。(5)金属晶体的配位数为和金属原子最近的且等距的金属原子个数。前者面心立方，配位数为12(同层4个，上层4个，下层4个)，后者体心立方，配位数为8。
答案 (1)[Ar]3d6 (2) sp2、sp3 14NA (3)共价键、离子键、配位键(配位键可以不写) (4)苯胺分子与水分子间可以形成氢键 (5)3∶2
2.(2018·南通等七市联考)乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。可用如下反应制得乙酸锰：
4Mn(NO3)2·6H2O＋26(CH3CO)2O===4(CH3COO)3Mn ＋8HNO2＋ 3O2↑＋40CH3COOH
(1)Mn3＋基态核外电子排布式为________。
(2)NO中氮原子轨道的杂化类型是________。
(3)与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)配合物[Mn(CH3OH)6]2＋中提供孤对电子的原子是________。
(5)CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因，除它们都是极性分子外还有________。
(6)镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构(如右图所示)，图中原子位于顶点或面心。该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为________。
解析 (1)25号元素Mn基态原子核外排布式为[Ar]3d54s2，再由外向内失3个电子，Mn3＋的核外电子排布式为[Ar]3d4。(2)NO中氮原子的价层电子对数为(5＋1)/2＝3，sp2杂化。(3)与HNO2的等电子体的阴离子，可以以N原子左移一位得HCO，为HCOO－。
(4)[Mn(CH3OH)6]2＋中配体为CH3OH，配位原子O原子提供孤对电子。(6)每个铝原子周围距离最近的镁原子距离是面对角线的一半，由图示可知，以右边Al原子为例，立方体右边面上有4个，左边内部有2个，右边晶胞内部有2个，共8个。
答案 (1)[Ar]3d4 (2)sp2 (3)HCOO－ (4)O
(5)CH3COOH分子与H2O分子间可形成氢键 (6)8
3.(2017·盐城三模)配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4是双烯合成反应的催化剂，它被浓硝酸分解的化学方程式为：[Cu(CH3C≡N)4]BF4Cu2＋＋H3BO3＋CO2↑＋HF…(未配平)。
(1)Cu2＋基态核外电子排布式为________；铜与氮形成的一种化合物晶胞结构如右图所示，则该化合物的化学式为____________________________________________________________________。
(2)1 mol H3BO3分子中含有σ键的数目为________mol。
(3)N与CO2分子互为等电子体，N的结构式可表示为________。
(4)配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4中：
①配体CH3C≡N分子中碳原子杂化轨道类型为________。
②[Cu(CH3C≡N)4]＋的结构可用示意图表示为________(不考虑空间构型)。
解析 (1)29号铜元素基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，由外向内失去2个电子得Cu2＋，核外电子排布式为[Ar]3d9。晶胞中Cu离子个数为12×1/4＝3，氮离子个数为8×1/8＝1，化学式为Cu3N。(2)H3BO3可表示为B(OH)3，含有 3根B—O之间的σ键，3根O—H之间的σ键。(4)①1个碳原子形成4根单键，sp3杂化，1个碳原子形成叁键，sp杂化。②注意配们原子为N原子，与Cu＋直接相连。
答案 (1)[Ar]3d9 Cu3N (2)6 (3)[N===N===N]－ (4)①sp和sp3
以推断元素为背景的“拼盘式”考查
4.(2018·徐州考前模拟)原子序数依次递增的A、B、C、D、E五种元素，其中只有E是第四周期元素，A的一种核素中没有中子，B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍。回答下列问题：
(1)E的＋2价离子基态核外电子排布式为________。
(2)A、B、C、D原子中，电负性最大的是________(填元素符号)。
(3)1 mol B2A4分子中σ键的数目为________。B4A6为链状结构，其分子中B原子轨道的杂化类型只有一种，则杂化类型为________。
(4)元素B的一种氧化物与元素C的一种氧化物互为等电子体，元素C的这种氧化物的分子空间构型为________。
(5)E和C形成的一种化合物的晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为________。
解析 A为H元素，B为碳原子，D原子核外电子排布式为1s22s22p2(碳元素，不可能)或1s22s22p4(氧元素)，则C为氮元素。E元素，“3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍”，结构为3d6(未成对电子数为4，成对电子数为2)。(2)H、C、N、O四种元素中，电负性最大的是O。(3)C2H4中σ键键数为5。C4H6中不饱和度为2，C原子只有一种杂化形式，所以结构为CH2===CH—CH===CH2，碳原子sp2杂化。(4)CO2与N2O互为等电子体，CO2中碳原子为sp杂化，直线型。(5)Fe原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4，氮原子个数为1，化学式为Fe4N。
答案 (1)[Ar]3d6 (2)O (3)5NA sp2 (4)直线型 (5)Fe4N
5.M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：
(1)R基态原子的电子排布式是________，X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是_____________________________________________________________________。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________________。
(4)M
和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。
(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是______________________________________
___________________________________________________________________。
解析 M基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，为氧元素，R为钠元素，X的原子序数大于R，为硫元素，则Y为氯元素，Z基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，为24号元素铬。(1)11号元素钠的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1。同一周期元素，随着原子序数递增，电负性逐渐增大，Cl的电负性强于S。(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键，所以H2O的沸点高于H2S。(3)SO3的价层电子对数为3，无孤对电子，为平面正三角形。(4)Na2O晶胞中小黑球个数为8，小白球个数为：8×＋6×＝4，所以黑球表示Na＋。(5)＋6价铬中K2Cr2O7 呈橙色(K2CrO4呈黄色)，将H2O2氧化为O2，自身被还原为Cr2(SO4)3，注意溶液呈酸性，配平。
答案 (1) 1s22s22p63s1或[Ne]3s1 Cl
(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键
(3)平面三角形
(4)Na＋
(5)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋K2SO4＋7H2O
【考法指导】
这是一种较为典型的命题形式。基于原子结构和元素周期表(或元素周期律)等背景进行元素推断，从而呈现出几种元素，这些元素往往含有主族元素和过渡元素。命题时，并不完全围绕各元素独立进行，同时也依托这些元素之间组成的物质展开，从而实现对原子结构、分子结构和晶体结构与性质的综合考查。
6.现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：
(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________，W位于周期表的________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理，写出X2Y的电子式：_______________________________________________________，
其中心原子的杂化轨道类型是________，1 mol X2Y含有的π键数目为________。
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为________；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)，该阳离子的化学式为________；该化合物加热时首先失去的成分是________，判断理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析 A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故A为H；X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为O；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素，在元素周期表中属于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连，N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式为∶N∶∶N∶∶O∶；中心原子N的杂化类型为sp，1分子N2O中的π键数目为2，故1 mol N2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，则阴离子为SO，结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2＋、4个NH3、2个H2O，故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N的数目为8×＝1，Cu的数目为12×＝3，所以其化学式为Cu3N。
答案 (1)1s22s22p4 ds
(2)∶N∶∶N∶∶O∶ sp 2NA
(3)SO [Cu(NH3)4(H2O)2]2＋ H2O
H2O与Cu2＋配位键比NH3与Cu2＋配位键弱
(4)Cu3N对应学生用书P92
1.(2018·南京三模)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是一种重要的化工原料，通过化学工艺可获得二(氨基丙酸)合铜[Cu(NH2CH2CH2COO)2]等产品。
(1)Cu2＋基态核外电子排布式为_____________________________________
(2)[Cu(NH2CH2CH2COO)2]的结构简式如图1所示。1 mol [Cu(NH2CH2CH2COO)2]中含有σ键数目为________；C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是________。
(3)黄铜矿在空气中灼烧得到废气和固体混合物。废气中SO2经催化氧化生成SO3，SO2分子中S原子轨道的杂化类型为________。SO3分子的空间构型为______；固体混合物中含有一种化合物X，其晶胞如图2所示，化合物X的化学式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)根据图示可知[Cu(NH2CH2CH2COO)2]中σ键数目为26，注意N—H、C—H不要遗漏。同周期元素第一电离能随原子序数递增呈增大趋势，注意ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA互换，注意由小到大。(3)SO2分子中S原子的价层电子对数为6/2＝3，sp2杂化。SO3中S原子价层电子对数为6/2＝3，无孤电子对，平面正三角形。X中铜离子个数为4，硫离子个数为1＋8×1/8＝2，化学式为Cu2S。
答案 (1) [Ar]3d9 (2)26NA C＜O＜N (3) sp2 平面三角形 Cu2S
2.(2018·苏锡常镇一调)铜的化合物具有广泛的用途。
(1)Cu2＋基态价电子排布式为________。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，可析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。N、O、S原子的第一电离能由大到小的顺序为________，与SO互为等电子体的分子的化学式为_____________________________________________________________________，
每个乙醇分子中sp3杂化的原子个数为________。
(3)铜的一种氧化物晶体结构如图所示，其中O原子的配位数为________。
(4) Cu2O的熔点比Cu2S高的原因是________。
答案 (1)3d9 (2)N>O>S CCl4 (CF4、SiF4等正确答案均可) 3 (3)4 (4)因为r(O2－)
(1)Mn2＋基态核外电子排布式为____________________________________________________________。
(2)砷与镓、硒是同周期的主族元素，其第一电离能从小到大的顺序是________。
(3)BrCH2CN可用于制备砷叶立德，BrCH2CN分子中碳原子杂化轨道类型是________。
(4)在AlCl3存在下，将C2H2通入AsCl3可得到(ClCH===CH)2AsCl等物质，AsCl3分子的几何构型为________，1 mol (ClCH===CH)2AsCl分子中含σ键的数目为________。
(5)GaAs是一种重要的半导体材料，按图示掺杂锰后可得稀磁性半导体材料(晶体结构不变)，则该材料晶体中n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)＝________。
解析 (2)镓、砷、硒，分别位于第四周期ⅢA族、ⅤA族、ⅥA族，第一电离能从小到大顺序为：Ga＜Se＜As。注意VA、VIA族互换。(3)—CH2—中碳原子形成4根单键，sp3杂化，—CN中碳氮之间叁键，碳原子sp杂化。(4)AsCl3中As原子价层电子对数为(5＋3)/2＝4，有一对孤电子对，类似于NH3，三角锥型。(5)Ga＝7×1/8＋5×1/2 ＝27/8，Mn＝1/2＋1/8＝5/8，As＝4。
答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2)Ga＜Se＜As(或：镓＜硒＜砷)
(3)sp和sp3 (4)三角锥型 11NA (5)27∶5∶32
4.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：
(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Ni2＋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：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
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)①SO中，S原子的价层电子对数为＝4，成键电子对数为4，故SO的立体构型为正四面体。
②[Ni(NH3)6]2＋中，由于Ni2＋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，立体构型为三角锥型。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，因此第二电离能ICu＞INi。
(4)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×＝3，含有Ni：原子的个数为：8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。
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)3∶1
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1.(2018·通扬泰徐淮宿二调)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。
(1)基态镍原子的价电子排布式为________。
(2)抗癌药奥沙利铂(又名乙二酸铂)的结构简式如图所示。
①分子中氮原子轨道的杂化类型是________，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
②1 mol乙二酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗高磷血症。写出与CO互为等电子体的一种分子的化学式：__________________________________________________________。
(4)
镧镍合金可用于储氢，储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3，其晶体的最小重复结构单元如右图所示(、、代表储氢之后晶体中的三种微粒)。图中代表的微粒是________。
答案 (1)3d84s2 (2)①sp3 N>O>C ②7NA
(3) SO3 (4) H2
2.(2017·苏锡常镇一调)光解水的催化材料可用硝酸镍、硫脲和锐钛矿为原料，采用醇热法制得。
(1)Ni2＋基态核外电子排布式为________________。
(2)与NO互为等电子体的一种分子的化学式为________________。
(3)硫脲()中C原子轨道的杂化类型为________。1 mol 硫脲中含有σ键的数目为________NA。
(4)钛的一种氟化物晶胞结构如图所示，其化学式为________。
(5)甘油(丙三醇)具有保持水分的功能，其主要原因是_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
解析 (1)Ni为第28号元素，不要写成Ni的电子排布式。(3)碳原子的杂化类型见“规律总结”，σ键有：4个N—H键，2个C—N键，1个C—S键。(4)晶胞中含有的Ti原子个数＝×8＋×6＝4，F原子个数为8，故化学式为TiF2。(5)甘油分子中含有3个—OH，能与水分子之间形成氢键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 (2)SO3(或BF3等) (3)sp2 7 (4)TiF2 (5)与水分子间可形成氢键
3.(2017·南京三模)Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2＋。
(1)1 mol丁二酮肟分子中含有σ键的数目为________NA。
(2)丁二酮肟镍分子中碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)Ni(CO)4是一种无色液体，沸点为43 ℃，熔点为－19.3 ℃，Ni(CO)4的晶体类型是________。
(4)与CO互为等电子体的二价阴离子为________，Ni(CO)4中Ni与CO的C原子形成配位键，不考虑空间构型，Ni(CO)4的结构可用示意图表示为________。
解析 (1)C===N中只有1个σ健，需注意。(2)C原子杂化情况如下图所示。(3)分子晶体的典型特征是熔、沸点低，硬度小，熔融状态下一般不导电。(4)4个C必须全部与Ni相连，配位键箭头必须全部指向Ni。
答案 (1)15 (2)sp2、sp3 (3)分子晶体
(4)C
4.(2017·南京盐城二模)元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。
(1)X基态原子的核外电子排布式为____________________________________________________________________。
(2)X是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯()裂化生成苯和丙烯。
①1 mol苯分子中含有σ键的数目为________NA；
②异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为________。
(4)XZ3易溶于水，熔点为960 ℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于___________________________________________________________________
(填晶体类型)。
(5)元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图，该化合物的化学式为___________________________________________________。
解析 (1)每个电子的运动状态与其他电子的运动状态都不同，故有21种不同运动状态电子的原子是21号元素Sc，其核外电子排布式为[Ar]3d14s2。(2)①苯中的碳碳键、碳氢键均为σ键；②异丙苯苯环上6个C为sp2杂化，其余C为sp3杂化。(3)找O3的阳离子等电子体，把O3中一个O换成最外层多一个电子的，如Cl，则写出ClO。(4)离子晶体一般熔点高、熔融状态下能导电。(5)晶胞中Ce原子个数＝×8＋×6＝4，O原子个数为8，故化学式为CeO2。
答案 (1)[Ar]3d14s2 (2)①12 ②sp2、sp3 (3)ClO
(4)离子晶体 (5)CeO2
5.(2017·徐宿连三调)TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地将有机污染物(如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN－等)转化为CO2和N2等小分子物质。
(1)Ti基态核外电子排布式为________________________________________。
(2)甲苯中C原子轨道杂化类型为____________________________________________________________________。
(3)氨气极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为
______________________________________________________________。
(4)含CN－的污水毒性极大，用NaClO先将CN－氧化为CNO－，然后在酸性条件下再将CNO－氧化为无污染的气体，则与CNO－互为等电子体的分子为________。
(5)某含钛配合物，化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2，1 mol该配合物中σ键的数目为________。
(6)某氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶胞中氮原子配位数为________。
解析 (1)Ti基态核外电子排布式为[Ar]3d24s2。(2)甲苯中甲基上碳原子采用sp3杂化，苯环上的碳原子采用sp2杂化。(3)氨气分子与水分子之间还可以形成氢键，导致氨气极易溶于水。(4)等电子体的原子总数和价电子总数相等，故与CNO－互为等电子体的分子为CO2、N2O或CS2等。(5)Ti与配体之间是σ键，共6 mol，H2O内部也是σ键，共有5×2 mol＝10 mol，所以共有16 mol。(6)N原子处于晶胞的顶点，故它的配位数是6。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)sp3、sp2 (3)氨分子与水分子可形成分子间氢键
(4)N2O(或CO2等) (5)16NA(或16×6.02×1023)
(6)6
6.原子序数小于36的X、Y、Z、W、R五种元素，原子序数依次增大。五种元素中，仅R为金属元素，其原子序数为27。X的价电子排布式为nsnnpn，元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，W与其他四种元素的能层数不同，且未成对电子数目为1。
根据判断出的元素回答下列问题：
(1)基态R原子核外电子排布式为________，X、Y、Z三种原子的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(2)1 mol 配合物[R(XY)6]4－中含有σ键的数目为________。
(3)XZW2是一种高毒类物质，结构与甲醛相似，X原子的杂化方式为____________，其沸点高于甲醛的主要原因是_____________________________________。
(4)YW3为黄色、油状、具有刺激性气味的液体，该分子的立体构型为____________(用文字描述)。
(5)某晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________(R、Z用具体元素符号表示)。
解析 R的原子序数为27，为Co，X的价电子排布式为nsnnpn，则X的价电子排布式为2s22p2，X元素为C，Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，则Z元素为O，则Y元素为N，W与其他四种元素能层数不同，且未成对电子数目为1，其价电子排布式为3s23p5，为Cl。(1)基态Co原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2，C、N、O三种原子第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C(N基态原子最外层电子为半充满)。(2)1 mol 配合物[R(XY)6]4－即[Co(CN)6]4－中6个CN－与Co之间为配位键，CN－中C与N之间为叁键，含有1个σ键，1 mol该配合物共有12 mol σ键。(3)XZW2为COCl2，结构与甲醛相似，其中心碳原子的杂化方式为sp2，其沸点高于甲醛的主要原因是COCl2的相对分子质量比甲醛大，故范德华力比甲醛大。(4)YW3为NCl3、类似于NH3的分子结构，分子的立体构型为三角锥型。(5)该晶体的晶胞结构中Co原子的个数＝8×＋6×＝4，氧原子的个数＝12×＋1＝4，则该化合物的化学式为CoO。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
N＞O＞C
(2)12NA(或12×6.02×1023)
(3)sp2 COCl2的相对分子质量比甲醛大，故范德华力比甲醛大，导致其沸点比甲醛高
(4)三角锥型 (5)CoO
[题型特点]
物质的结构与性质综合题，常见题型有两种：一是围绕某一主题展开，二是在应用元素周期表、原子的结构与元素化合物的性质对元素进行推断的基础上，考查有关物质结构与性质中的重要知识点，重视考查面广，试题整体难度不大。考查内容主要涉及核外电子排布式、电子排布图、电离能和电负性、σ键和π键、分子间作用力、氢键、化学键数目的计算、通过各种理论(杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、等电子体理论等)推测分子的空间构型、轨道杂化方式(sp、sp2、sp3)的判断、常见晶体的构型、金属晶体的堆积模型、晶胞中粒子数目的计算，试题中所设计的几个问题常常是相互独立的，但所考查的内容却是上述知识点的综合应用。
1.(2018·江苏化学，21)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为______________________________________。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图
解析 (1)SO中S原子的价层电子对数为4，所以采取sp3杂化。NO中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为3，即N采取sp2杂化，NO的空间构型为平面正三角形。(2)Fe的原子序数是26，Fe2＋核外有24个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3与NO均为3原子18价电子的粒子，故二者互为等电子体。(4)N2分子中含有1个σ键和2个π键。(5)注意[Fe(NO)(H2O)5]2＋中N原子与Fe2＋形成配位键即可。
答案 (1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO
(4)1∶2
(5)
2.(2017·江苏化学，21)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为_______________________________________。
(2)丙酮()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FexNy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)CunNy。FexNy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________。
解析 (1)先写出26号元素铁的基态核外电子排布式[Ar]3d64s2，再由外向内失3个电子，得Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。(2)丙酮中—CH3中碳原子形成4根单键，为sp3杂化，羰基中碳原子形成1个π键，为sp2杂化。丙酮的结构式为
，有9个σ键(6个C—H，2个C—C，1个C—O)。(3)非金属性H＜C＜O。(4)乙醇与丙酮的晶体类型都为分子晶体，乙醇分子间存在氢键和范德华力，而丙酮分子间只存在范德华力，氢键的作用力强于范德华力，使沸点升高。(5)能量低更稳定，Cu代替a位置的Fe(顶点上的Fe)，晶胞中Cu个数为8×＝1，Fe个数为6×＝3，N个数为1，化学式为Fe3CuN。
答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(2)sp2和sp3 9NA (3)H
3.(2016·江苏化学，21)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反应：
4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O===[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN
(1)Zn2＋基态核外电子排布式为_______________________________________。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为________mol。
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
HOCH2CN的结构简式
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。
(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键，不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为________。
解析 (1)先写锌原子基态核外电子排布式[Ar]3d104s2，再由外向内失2个电子，得Zn2＋核外电子排布式为[Ar]3d10。(2)甲醛结构式为，σ键数为3。
(3)HOCH2CN可表示为HOCH2C≡N，碳原子分别为sp3杂化、sp杂化。(4)等电子体可以“左右移位、平衡电荷”判断，H2O等电子体阴离子为NH。(5)Zn2＋提供空轨道，CN－中碳原子提供孤对电子形成配位键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)3 (3)sp3和sp (4)NH
(5)
4.(2015·江苏化学，21)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：
2Cr2O＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O―→
4[Cr(H2O)6]3＋＋3CH3COOH
(1)Cr3＋基态核外电子排布式为________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是______(填元素符号)。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________________________________________________________________；
1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为______。
(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为____________________________________________________________________。
解析 (1)Cr为24号元素，注意写Cr3＋基态核外电子排布式时，应先写出铬原子的基态核外电子排布式[Ar]3d54s1，再由外向内依次失去3个电子，则Cr3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d3；Cr3＋有空轨道，H2O中O有孤对电子，形成配合物时O为配位原子。(2)CH3COOH中—CH3中的碳原子为sp3杂化，—COOH中的碳原子为sp2杂化。由CH3COOH的结构式，可知1 mol分子中含有σ键7 mol。(3)采用“左右移位，平衡电荷”法，可得出与H2O互为等电子体的阳离子H2F＋。H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为它们分子间还可以形成氢键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 O
(2)sp3和sp2 7NA(或7×6.02×1023)
(3)H2F＋ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
5.(2014·江苏化学，21)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu＋基态核外电子排布式为________。
(2)与OH—互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是____________；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
解析 (1)Cu＋是由Cu原子失1个4s电子形成的，Cu原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu＋的核外基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)可以采用“平衡电荷，左右移位”的方法：将负电荷加给氧原子，变为氟原子，即与OH－互为等电子体的分子为HF。(3)醛基中碳原子形成了1个π键和3个σ键，故碳原子为sp2杂化。乙醛的结构式为：，一个分子含有6个σ键，则1 mol乙醛中含有6 mol σ键。(5)由铜的晶胞结构示意图可知，晶胞为面心立方，每个铜原子周围等距且最近的铜原子个数为12个。
答案 (1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
(2)HF (3)sp2 6NA或6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2＋CH3CHO＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O
(5)12
备考策略
进行“物质结构与性质”模块复习时，要重视基础知识的掌握和应用，如常见原子或离子的电子排布式、简单原子轨道的杂化类型、化学键(特别是共价键)的类型、简单分子或离子的空间构型、分子间作用力、等电子体的判断方法、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等。
[考点精要]
一、原子结构与性质
1.基态原子的核外电子排布
(1)排布规律
能量最低原理
原子核外电子先占有能量最低的原子轨道
泡利不相容原理
每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋状态不同的电子
洪特规则
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同
说明：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子较稳定。
(2)表示形式
①核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，可简化为[Ar]3d54s1。
②价层电子排布式：如Fe：3d64s2。
③电子排布图又称轨道表示式：如O：
(3)基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区
①在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
a. (违反能量最低原理)
b. (违反泡利原理)
c. (违反洪特规则)
d. (违反洪特规则)
②当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
③注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如Fe的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式：[Ar]3d64s2；价电子排布式：3d64s2。
2.第一电离能、电负性
(1)规律：在元素周期表中，元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，从上往下逐渐减小、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。
(2)特性：同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素。
(3)方法：我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl。
二、分子结构与性质
1.共价键
(1)分类
①
②配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A―→B。
(2)σ键和π键的判断方法：
共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，叁键中有一个σ键和两个π键。
2.杂化轨道
(1)方法：判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型
①看中心原子有没有形成双键或叁键。如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，则为sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，则为sp2杂化；如果全部是单键，则为sp3杂化。
②由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤电子对，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。
(2)识记：常见杂化轨道类型与分子构型
杂化轨
道类型
参加杂化的
原子轨道
分子构型
示例
sp
1个s轨道，
1个p轨道
直线形
CO2、BeCl2、HgCl2
sp2
1个s轨道，
2个p轨道
平面三角形
BF3、BCl3、HCHO
sp3
1个s轨道，
3个p轨道
等性杂化
正四面体
CH4、CCl4、NH
不等性杂化
具体情
况不同
NH3(三角锥形)、
H2S、H2O(Ⅴ形)
3.三种作用力及对物质性质的影响
范德华力
氢键
共价键
作用微粒
分子
H与N、O、F
原子
强度比较
共价键＞氢键＞范德华力
影响因素
组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
形成氢键元素的电负性
原子半径
对性质
的影响
影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质
分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大
键能越大，稳定性越强
三、晶体结构与性质
1.明确晶体类型的2种判断方法
(1)据各类晶体的概念判断，即根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。如由分子通过分子间作用力(范德华力、氢键)形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于原子晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体，由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体，或由金属原子形成的晶体属于金属晶体。
(2)据各类晶体的特征性质判断。如低熔、沸点的晶体属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的晶体属于离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的晶体属于原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体属于金属晶体。
2.突破晶体熔、沸点高低的比较
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律
原子晶体＞离子晶体＞分子晶体
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯等熔点很低。
(2)原子晶体
由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
(3)离子晶体
一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞NaCl＞CsCl。
(4)分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。
③组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。
(5)金属晶体
金属阳离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，金属熔、沸点就越高。如熔、沸点：Al＞Mg＞Na。
3.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法
熟记几种常见的晶胞结构及晶胞含有的粒子数目
A.NaCl(含4个Na＋，4个Cl－)
B.干冰(含4个CO2)
C.CaF2(含4个Ca2＋，8个F－)
D.金刚石(含8个C)
E.体心立方(含2个原子)
F.面心立方(含4个原子)
[考法指导]
以指定元素或物质为背景的多角度立体考查
1.(2018·苏锡常镇二调)硝基苯可与金属Fe、盐酸反应生成苯胺和FeCl2，反应如下：
(1)写出Fe2＋基态核外电子排布式：_____________________________________________________________________。
(2) 苯胺分子中C、N原子的杂化方式分别是_____________________________________________________________________。
1 mol苯胺分子中含σ键的数目是________。
(3)苯胺与盐酸反应可生成氯化苯胺盐，氯化苯胺盐中含有的化学键有_____________________________________________________。
(4)苯胺在水中的溶解度大于硝基苯，其原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)金属铁单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。则两种晶胞中Fe原子的配位数之比为________。
解析 (1)26号元素铁，先写出基态铁原子的核外电子排布式[Ar]3d64s2，再由外向内失2个电子。(2)苯环中碳原子以sp2方式杂化。N原子价层电子对数为(5＋3)/2＝4，为sp3杂化。注意苯环上还连有H原子。6根C—C之间的σ键，5根C—H之间的σ键，1根C—N之间的σ键，2根N—H之间的σ键，共14根σ键。(3)—N和H＋以配位键结合，—NH与Cl－之间以离子键结合。(4)苯胺分子中—NH2与水分子间能形成氢键，使溶解度增大。(5)金属晶体的配位数为和金属原子最近的且等距的金属原子个数。前者面心立方，配位数为12(同层4个，上层4个，下层4个)，后者体心立方，配位数为8。
答案 (1)[Ar]3d6 (2) sp2、sp3 14NA (3)共价键、离子键、配位键(配位键可以不写) (4)苯胺分子与水分子间可以形成氢键 (5)3∶2
2.(2018·南通等七市联考)乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。可用如下反应制得乙酸锰：
4Mn(NO3)2·6H2O＋26(CH3CO)2O===4(CH3COO)3Mn ＋8HNO2＋ 3O2↑＋40CH3COOH
(1)Mn3＋基态核外电子排布式为________。
(2)NO中氮原子轨道的杂化类型是________。
(3)与HNO2互为等电子体的一种阴离子的化学式为______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)配合物[Mn(CH3OH)6]2＋中提供孤对电子的原子是________。
(5)CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因，除它们都是极性分子外还有________。
(6)镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构(如右图所示)，图中原子位于顶点或面心。该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为________。
解析 (1)25号元素Mn基态原子核外排布式为[Ar]3d54s2，再由外向内失3个电子，Mn3＋的核外电子排布式为[Ar]3d4。(2)NO中氮原子的价层电子对数为(5＋1)/2＝3，sp2杂化。(3)与HNO2的等电子体的阴离子，可以以N原子左移一位得HCO，为HCOO－。
(4)[Mn(CH3OH)6]2＋中配体为CH3OH，配位原子O原子提供孤对电子。(6)每个铝原子周围距离最近的镁原子距离是面对角线的一半，由图示可知，以右边Al原子为例，立方体右边面上有4个，左边内部有2个，右边晶胞内部有2个，共8个。
答案 (1)[Ar]3d4 (2)sp2 (3)HCOO－ (4)O
(5)CH3COOH分子与H2O分子间可形成氢键 (6)8
3.(2017·盐城三模)配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4是双烯合成反应的催化剂，它被浓硝酸分解的化学方程式为：[Cu(CH3C≡N)4]BF4Cu2＋＋H3BO3＋CO2↑＋HF…(未配平)。
(1)Cu2＋基态核外电子排布式为________；铜与氮形成的一种化合物晶胞结构如右图所示，则该化合物的化学式为____________________________________________________________________。
(2)1 mol H3BO3分子中含有σ键的数目为________mol。
(3)N与CO2分子互为等电子体，N的结构式可表示为________。
(4)配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4中：
①配体CH3C≡N分子中碳原子杂化轨道类型为________。
②[Cu(CH3C≡N)4]＋的结构可用示意图表示为________(不考虑空间构型)。
解析 (1)29号铜元素基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1，由外向内失去2个电子得Cu2＋，核外电子排布式为[Ar]3d9。晶胞中Cu离子个数为12×1/4＝3，氮离子个数为8×1/8＝1，化学式为Cu3N。(2)H3BO3可表示为B(OH)3，含有 3根B—O之间的σ键，3根O—H之间的σ键。(4)①1个碳原子形成4根单键，sp3杂化，1个碳原子形成叁键，sp杂化。②注意配们原子为N原子，与Cu＋直接相连。
答案 (1)[Ar]3d9 Cu3N (2)6 (3)[N===N===N]－ (4)①sp和sp3
以推断元素为背景的“拼盘式”考查
4.(2018·徐州考前模拟)原子序数依次递增的A、B、C、D、E五种元素，其中只有E是第四周期元素，A的一种核素中没有中子，B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍。回答下列问题：
(1)E的＋2价离子基态核外电子排布式为________。
(2)A、B、C、D原子中，电负性最大的是________(填元素符号)。
(3)1 mol B2A4分子中σ键的数目为________。B4A6为链状结构，其分子中B原子轨道的杂化类型只有一种，则杂化类型为________。
(4)元素B的一种氧化物与元素C的一种氧化物互为等电子体，元素C的这种氧化物的分子空间构型为________。
(5)E和C形成的一种化合物的晶胞结构如图所示，该化合物的化学式为________。
解析 A为H元素，B为碳原子，D原子核外电子排布式为1s22s22p2(碳元素，不可能)或1s22s22p4(氧元素)，则C为氮元素。E元素，“3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍”，结构为3d6(未成对电子数为4，成对电子数为2)。(2)H、C、N、O四种元素中，电负性最大的是O。(3)C2H4中σ键键数为5。C4H6中不饱和度为2，C原子只有一种杂化形式，所以结构为CH2===CH—CH===CH2，碳原子sp2杂化。(4)CO2与N2O互为等电子体，CO2中碳原子为sp杂化，直线型。(5)Fe原子个数为8×1/8＋6×1/2＝4，氮原子个数为1，化学式为Fe4N。
答案 (1)[Ar]3d6 (2)O (3)5NA sp2 (4)直线型 (5)Fe4N
5.M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：
(1)R基态原子的电子排布式是________，X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是_____________________________________________________________________。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________________。
(4)M
和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示，则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。
(5)在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物，Z被还原为＋3价，该反应的化学方程式是______________________________________
___________________________________________________________________。
解析 M基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，为氧元素，R为钠元素，X的原子序数大于R，为硫元素，则Y为氯元素，Z基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，为24号元素铬。(1)11号元素钠的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1。同一周期元素，随着原子序数递增，电负性逐渐增大，Cl的电负性强于S。(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键，所以H2O的沸点高于H2S。(3)SO3的价层电子对数为3，无孤对电子，为平面正三角形。(4)Na2O晶胞中小黑球个数为8，小白球个数为：8×＋6×＝4，所以黑球表示Na＋。(5)＋6价铬中K2Cr2O7 呈橙色(K2CrO4呈黄色)，将H2O2氧化为O2，自身被还原为Cr2(SO4)3，注意溶液呈酸性，配平。
答案 (1) 1s22s22p63s1或[Ne]3s1 Cl
(2)H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键
(3)平面三角形
(4)Na＋
(5)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋K2SO4＋7H2O
【考法指导】
这是一种较为典型的命题形式。基于原子结构和元素周期表(或元素周期律)等背景进行元素推断，从而呈现出几种元素，这些元素往往含有主族元素和过渡元素。命题时，并不完全围绕各元素独立进行，同时也依托这些元素之间组成的物质展开，从而实现对原子结构、分子结构和晶体结构与性质的综合考查。
6.现有A、X、Y、Z、W五种元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同；X基态原子的L层中有3个未成对电子；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子。请回答下列问题：
(1)这五种元素中，电负性最大的元素基态原子的电子排布式是________，W位于周期表的________(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区。
(2)已知X2Y分子中Y原子只与一个X原子相连，请根据等电子原理，写出X2Y的电子式：_______________________________________________________，
其中心原子的杂化轨道类型是________，1 mol X2Y含有的π键数目为________。
(3)W可以形成配合物。A、X、Y、Z、W五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，该阴离子的化学式为________；其阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)，该阳离子的化学式为________；该化合物加热时首先失去的成分是________，判断理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)W、X形成的某种化合物的晶胞结构为如图所示的立方晶胞(其中X显－3价)，则其化学式为_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析 A、X、Y、Z、W五种元素的原子序数依次增大。A元素原子的核外电子总数与其周期数相同，故A为H；X基态原子的L层中有3个未成对电子，故X为N；Y基态原子的2p轨道上有一个电子的自旋方向与2p轨道上其他电子的自旋方向相反，故Y为O；Z基态原子的3p轨道上得到两个电子后不能再容纳外来电子，故Z为S；W基态原子的最外层电子数为1，其余各电子层均充满电子，故W为Cu。(1)电负性最大的元素为O，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。Cu为29号元素，在元素周期表中属于ds区。(2)N2O分子中O原子只与一个N原子相连，N2O与CO2互为等电子体，故N2O的电子式为∶N∶∶N∶∶O∶；中心原子N的杂化类型为sp，1分子N2O中的π键数目为2，故1 mol N2O中含有的π键数目为2NA。(3)五种元素形成的1∶1型离子化合物中，阴离子呈正四面体结构，则阴离子为SO，结合题图可知该阳离子结构中含有1个Cu2＋、4个NH3、2个H2O，故阳离子的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋。加热化合物时根据配位键强弱来确定首先失去的成分。(4)由题图的晶胞结构可知N的数目为8×＝1，Cu的数目为12×＝3，所以其化学式为Cu3N。
答案 (1)1s22s22p4 ds
(2)∶N∶∶N∶∶O∶ sp 2NA
(3)SO [Cu(NH3)4(H2O)2]2＋ H2O
H2O与Cu2＋配位键比NH3与Cu2＋配位键弱
(4)Cu3N对应学生用书P92
1.(2018·南京三模)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是一种重要的化工原料，通过化学工艺可获得二(氨基丙酸)合铜[Cu(NH2CH2CH2COO)2]等产品。
(1)Cu2＋基态核外电子排布式为_____________________________________
(2)[Cu(NH2CH2CH2COO)2]的结构简式如图1所示。1 mol [Cu(NH2CH2CH2COO)2]中含有σ键数目为________；C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是________。
(3)黄铜矿在空气中灼烧得到废气和固体混合物。废气中SO2经催化氧化生成SO3，SO2分子中S原子轨道的杂化类型为________。SO3分子的空间构型为______；固体混合物中含有一种化合物X，其晶胞如图2所示，化合物X的化学式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)根据图示可知[Cu(NH2CH2CH2COO)2]中σ键数目为26，注意N—H、C—H不要遗漏。同周期元素第一电离能随原子序数递增呈增大趋势，注意ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA互换，注意由小到大。(3)SO2分子中S原子的价层电子对数为6/2＝3，sp2杂化。SO3中S原子价层电子对数为6/2＝3，无孤电子对，平面正三角形。X中铜离子个数为4，硫离子个数为1＋8×1/8＝2，化学式为Cu2S。
答案 (1) [Ar]3d9 (2)26NA C＜O＜N (3) sp2 平面三角形 Cu2S
2.(2018·苏锡常镇一调)铜的化合物具有广泛的用途。
(1)Cu2＋基态价电子排布式为________。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，可析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。N、O、S原子的第一电离能由大到小的顺序为________，与SO互为等电子体的分子的化学式为_____________________________________________________________________，
每个乙醇分子中sp3杂化的原子个数为________。
(3)铜的一种氧化物晶体结构如图所示，其中O原子的配位数为________。
(4) Cu2O的熔点比Cu2S高的原因是________。
答案 (1)3d9 (2)N>O>S CCl4 (CF4、SiF4等正确答案均可) 3 (3)4 (4)因为r(O2－)
(1)Mn2＋基态核外电子排布式为____________________________________________________________。
(2)砷与镓、硒是同周期的主族元素，其第一电离能从小到大的顺序是________。
(3)BrCH2CN可用于制备砷叶立德，BrCH2CN分子中碳原子杂化轨道类型是________。
(4)在AlCl3存在下，将C2H2通入AsCl3可得到(ClCH===CH)2AsCl等物质，AsCl3分子的几何构型为________，1 mol (ClCH===CH)2AsCl分子中含σ键的数目为________。
(5)GaAs是一种重要的半导体材料，按图示掺杂锰后可得稀磁性半导体材料(晶体结构不变)，则该材料晶体中n(Ga)∶n(Mn)∶n(As)＝________。
解析 (2)镓、砷、硒，分别位于第四周期ⅢA族、ⅤA族、ⅥA族，第一电离能从小到大顺序为：Ga＜Se＜As。注意VA、VIA族互换。(3)—CH2—中碳原子形成4根单键，sp3杂化，—CN中碳氮之间叁键，碳原子sp杂化。(4)AsCl3中As原子价层电子对数为(5＋3)/2＝4，有一对孤电子对，类似于NH3，三角锥型。(5)Ga＝7×1/8＋5×1/2 ＝27/8，Mn＝1/2＋1/8＝5/8，As＝4。
答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (2)Ga＜Se＜As(或：镓＜硒＜砷)
(3)sp和sp3 (4)三角锥型 11NA (5)27∶5∶32
4.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：
(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Ni2＋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：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。
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)①SO中，S原子的价层电子对数为＝4，成键电子对数为4，故SO的立体构型为正四面体。
②[Ni(NH3)6]2＋中，由于Ni2＋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，立体构型为三角锥型。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，因此第二电离能ICu＞INi。
(4)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×＝3，含有Ni：原子的个数为：8×＝1，故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。
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)3∶1
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1.(2018·通扬泰徐淮宿二调)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。
(1)基态镍原子的价电子排布式为________。
(2)抗癌药奥沙利铂(又名乙二酸铂)的结构简式如图所示。
①分子中氮原子轨道的杂化类型是________，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
②1 mol乙二酸分子中含有σ键的数目为________。
(3)碳酸镧[La2(CO3)3]可用于治疗高磷血症。写出与CO互为等电子体的一种分子的化学式：__________________________________________________________。
(4)
镧镍合金可用于储氢，储氢之后所得晶体的化学式为LaNi5(H2)3，其晶体的最小重复结构单元如右图所示(、、代表储氢之后晶体中的三种微粒)。图中代表的微粒是________。
答案 (1)3d84s2 (2)①sp3 N>O>C ②7NA
(3) SO3 (4) H2
2.(2017·苏锡常镇一调)光解水的催化材料可用硝酸镍、硫脲和锐钛矿为原料，采用醇热法制得。
(1)Ni2＋基态核外电子排布式为________________。
(2)与NO互为等电子体的一种分子的化学式为________________。
(3)硫脲()中C原子轨道的杂化类型为________。1 mol 硫脲中含有σ键的数目为________NA。
(4)钛的一种氟化物晶胞结构如图所示，其化学式为________。
(5)甘油(丙三醇)具有保持水分的功能，其主要原因是_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
解析 (1)Ni为第28号元素，不要写成Ni的电子排布式。(3)碳原子的杂化类型见“规律总结”，σ键有：4个N—H键，2个C—N键，1个C—S键。(4)晶胞中含有的Ti原子个数＝×8＋×6＝4，F原子个数为8，故化学式为TiF2。(5)甘油分子中含有3个—OH，能与水分子之间形成氢键。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 (2)SO3(或BF3等) (3)sp2 7 (4)TiF2 (5)与水分子间可形成氢键
3.(2017·南京三模)Ni2＋与丁二酮肟生成鲜红色丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2＋。
(1)1 mol丁二酮肟分子中含有σ键的数目为________NA。
(2)丁二酮肟镍分子中碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)Ni(CO)4是一种无色液体，沸点为43 ℃，熔点为－19.3 ℃，Ni(CO)4的晶体类型是________。
(4)与CO互为等电子体的二价阴离子为________，Ni(CO)4中Ni与CO的C原子形成配位键，不考虑空间构型，Ni(CO)4的结构可用示意图表示为________。
解析 (1)C===N中只有1个σ健，需注意。(2)C原子杂化情况如下图所示。(3)分子晶体的典型特征是熔、沸点低，硬度小，熔融状态下一般不导电。(4)4个C必须全部与Ni相连，配位键箭头必须全部指向Ni。
答案 (1)15 (2)sp2、sp3 (3)分子晶体
(4)C
4.(2017·南京盐城二模)元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。
(1)X基态原子的核外电子排布式为____________________________________________________________________。
(2)X是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯()裂化生成苯和丙烯。
①1 mol苯分子中含有σ键的数目为________NA；
②异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
(3)与Y3分子互为等电子体的阳离子为________。
(4)XZ3易溶于水，熔点为960 ℃，熔融状态下能够导电，据此可判断XZ3晶体属于___________________________________________________________________
(填晶体类型)。
(5)元素Ce与X同族，其与Y形成的化合物晶体的晶胞结构如下图，该化合物的化学式为___________________________________________________。
解析 (1)每个电子的运动状态与其他电子的运动状态都不同，故有21种不同运动状态电子的原子是21号元素Sc，其核外电子排布式为[Ar]3d14s2。(2)①苯中的碳碳键、碳氢键均为σ键；②异丙苯苯环上6个C为sp2杂化，其余C为sp3杂化。(3)找O3的阳离子等电子体，把O3中一个O换成最外层多一个电子的，如Cl，则写出ClO。(4)离子晶体一般熔点高、熔融状态下能导电。(5)晶胞中Ce原子个数＝×8＋×6＝4，O原子个数为8，故化学式为CeO2。
答案 (1)[Ar]3d14s2 (2)①12 ②sp2、sp3 (3)ClO
(4)离子晶体 (5)CeO2
5.(2017·徐宿连三调)TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂，能有效地将有机污染物(如甲醛、甲苯等)和含氮化合物(如NH3、CN－等)转化为CO2和N2等小分子物质。
(1)Ti基态核外电子排布式为________________________________________。
(2)甲苯中C原子轨道杂化类型为____________________________________________________________________。
(3)氨气极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为
______________________________________________________________。
(4)含CN－的污水毒性极大，用NaClO先将CN－氧化为CNO－，然后在酸性条件下再将CNO－氧化为无污染的气体，则与CNO－互为等电子体的分子为________。
(5)某含钛配合物，化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2，1 mol该配合物中σ键的数目为________。
(6)某氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶胞中氮原子配位数为________。
解析 (1)Ti基态核外电子排布式为[Ar]3d24s2。(2)甲苯中甲基上碳原子采用sp3杂化，苯环上的碳原子采用sp2杂化。(3)氨气分子与水分子之间还可以形成氢键，导致氨气极易溶于水。(4)等电子体的原子总数和价电子总数相等，故与CNO－互为等电子体的分子为CO2、N2O或CS2等。(5)Ti与配体之间是σ键，共6 mol，H2O内部也是σ键，共有5×2 mol＝10 mol，所以共有16 mol。(6)N原子处于晶胞的顶点，故它的配位数是6。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)sp3、sp2 (3)氨分子与水分子可形成分子间氢键
(4)N2O(或CO2等) (5)16NA(或16×6.02×1023)
(6)6
6.原子序数小于36的X、Y、Z、W、R五种元素，原子序数依次增大。五种元素中，仅R为金属元素，其原子序数为27。X的价电子排布式为nsnnpn，元素Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，W与其他四种元素的能层数不同，且未成对电子数目为1。
根据判断出的元素回答下列问题：
(1)基态R原子核外电子排布式为________，X、Y、Z三种原子的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(2)1 mol 配合物[R(XY)6]4－中含有σ键的数目为________。
(3)XZW2是一种高毒类物质，结构与甲醛相似，X原子的杂化方式为____________，其沸点高于甲醛的主要原因是_____________________________________。
(4)YW3为黄色、油状、具有刺激性气味的液体，该分子的立体构型为____________(用文字描述)。
(5)某晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________(R、Z用具体元素符号表示)。
解析 R的原子序数为27，为Co，X的价电子排布式为nsnnpn，则X的价电子排布式为2s22p2，X元素为C，Z基态原子s电子总数与p电子总数相等，则Z元素为O，则Y元素为N，W与其他四种元素能层数不同，且未成对电子数目为1，其价电子排布式为3s23p5，为Cl。(1)基态Co原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2，C、N、O三种原子第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C(N基态原子最外层电子为半充满)。(2)1 mol 配合物[R(XY)6]4－即[Co(CN)6]4－中6个CN－与Co之间为配位键，CN－中C与N之间为叁键，含有1个σ键，1 mol该配合物共有12 mol σ键。(3)XZW2为COCl2，结构与甲醛相似，其中心碳原子的杂化方式为sp2，其沸点高于甲醛的主要原因是COCl2的相对分子质量比甲醛大，故范德华力比甲醛大。(4)YW3为NCl3、类似于NH3的分子结构，分子的立体构型为三角锥型。(5)该晶体的晶胞结构中Co原子的个数＝8×＋6×＝4，氧原子的个数＝12×＋1＝4，则该化合物的化学式为CoO。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
N＞O＞C
(2)12NA(或12×6.02×1023)
(3)sp2 COCl2的相对分子质量比甲醛大，故范德华力比甲醛大，导致其沸点比甲醛高
(4)三角锥型 (5)CoO
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