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N A，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）非极性sp3（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②233A10N a2．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（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_________________。

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

已知分子中的大π键可用符号表示，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键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为）。

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。

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(0，0，0)；b为(1/2，1/2，0)；d为(1，1，1)。

则c原子的坐标参数为_______。

③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N A，则晶体的密度ρ＝______g·cm－3(用含a、N A的代数式表示)。

【答案】（1）bd（2）（3）分子65∏（4）X－射线衍射正四面体H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱（5）12 （1，1/2，1/2）30 103．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：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。

（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。

（4）R2+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，则晶胞密度为g·cm−3(列式并计算)。

【答案】（1）sp3杂化（2）2（3）①TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑ ②6 ③面心（4）3d9高（5）()123110346532g mol/6.0210mol(54010cm)---⨯+⋅⨯⨯=4.14．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__________________。

（5）Cu的晶胞如图所示，晶体密度为ρg·cm－3。

晶胞中等距最近的Cu原子有________个，晶胞的边长为____________________（用含ρ和N A的式子表示）。

【答案】（1）第4周期第℃族O＞S＞Fe（2）1 [Ar]3d10（3）V形sp3（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，因为半径O2-＜S2-，所以熔点FeO高于FeS（5）12 3A256N cm 5．钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。

（1）钛铁合金是钛系储氢合金的代表，该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。

①Ti 的基态原子价电子排布式为________________。

②Fe 的基态原子共有________种不同能级的电子。

（2）制备CrO 2Cl 2的反应为K 2Cr 2O 7+3CCl 42KCl+2CrO 2Cl 2+3COCl 2↑。

①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。

②COCl 2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl 2分子中σ键和π键的个数比为_____，中心原子的杂化方式为________。

（3）NiO 、FeO 的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni 2+和Fe 2+的离子半径分别为690 pm 和780 pm 。

则熔点：NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO 。

（4）Ni 和La 的合金是目前使用广泛的储氢材料，具有大容量、高寿命、耐低温等特点，在日本和中国已实现了产业化。

该合金的晶胞结构如图所示。

①该晶体的化学式为________________。

②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol −1，密度为d g·cm −3。

设N A 为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是________ cm 3(用含M 、d 、N A 的代数式表示)。

③该晶体的内部具有空隙，且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。

已知：a =511 pm ，c =397 pm ；标准状况下氢气的密度为8.98×10−5 g·cm −3；储氢能力=储氢后氢气的密度标准状况下氢气的密度。

若忽略吸氢前后晶胞的体积变化，则该储氢材料的储氢能力为_______。

【答案】（1）①3d 24s 2 ②7（2）①O>Cl>C ②3∶1 sp 2（3）> （4）①LaNi 5 ②A M N d③1236 6．铁氮化合物(Fe x N y )在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。

某Fe x N y 的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

（1）Fe 3+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Fe x N y 的晶胞如题21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 ) Cu n N y 。

Fe x N y 转化为两种Cu 替代型产物的能量变化如题21图−2 所示，其中更稳定的Cu 替代型产物的化学式为___________。

【答案】（1）[Ar]3d 5或 1s 22s 22p 63s 23p 63d 5（2）sp 2和sp 3 9 mol（3）H<C<O（4）乙醇分子间存在氢键（5）Fe 3CuN7．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题：（1）元素K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm （填标号）。

A ．404.4B ．553.5C ．589.2D ．670.8E ．766.5（2）基态K 原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。

K 和Cr 属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K 的熔点、沸点等都比金属Cr 低，原因是___________________________。

（3）X 射线衍射测定等发现，I 3AsF 6中存在+3I 离子。

+3I 离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。

（4）KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a =0.446 nm ，晶胞中K 、I 、O 分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。