【化学—选修3：物质结构与性质】钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：...

【化学—选修3：物质结构与性质】

钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：

回答下列问题：

（1）基态钛原子的价电子排布图为　　　　　　　　　 ，其原子核外共有　　　　　 种运动状态不相同的电子。金属钛晶胞如下图1所示，为　　　　　　　　　　 堆积（填堆积方式）。

（2）根据价层电子互斥理论，价层电子对之间的斥力大小有如下顺序：l－l >> l－b > b－b（l为孤对电子对，b为键合电子对），则关于H2O中的H－O－H键角可得出的结论是________。

（3）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为–37℃，沸点为136℃，可知TiCl4为________晶体。

（4）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图2。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是　　　　　　　　 。化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　 。

（5）钙钛矿晶体的结构如右图所示。钛离子位于立方晶胞的角顶，被　　　　　 个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被　　　　　 个氧离子包围。钙钛矿晶体的化学式为　　　　　　　　　　 。若该晶胞的边长为a pm，则钙钛矿晶体的密度为　　　　 g.cm-3（只要求列算式，不必计算出数值）。

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I． 钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：

回答下列问题：

（1）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为－37℃，沸点为136℃，可知TiCl4为___________晶体。

（2）钙钛矿晶体的结构如图所示。钛离子位于立方晶胞的角顶，被____个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被____个氧离子包围。

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下：

化合物甲中C原子的杂化方式为_______________；化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_______________________________。

II． 金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：

（4）镍元素在元素周期表中的位置为　　　　　　　　　　　 。

（5）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO（填“<”或“＞”）；

（6）甲醛（H2C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醇分子内的O—C—H键角______（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。

（7）Ni的氯化物与氨水反应可形成配合物[Ni（NH3）4]Cl2，2mol该配合物中含有σ键______mol。

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钛被称为继铁、铝之后的第三金属，制备金属钛的一种流程如下：

（1）基态钛原子的价电子排布图为 ______________，其原子核外共有_______种运动状态不相同的电子， 金属钛晶胞如图1所示，为________ 堆积(填堆积方式)。

（2）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37℃，沸点为136℃，据此可知TiCl4形成的晶体类型为________。

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2，化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是______________，化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为______________。

（4）硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形状的离子，结构如图3所示，该阳离子Ti与O的原子数之比为___________________，其化学式为_________________。

（5）钙钛矿晶体的结构如图4所示，钛离子位于立方晶胞的角顶，被_______个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被_________个氧离子包围， 钙钛矿晶体的化学式为______________。

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[化学-选修3：物质结构与性质]

铁铜是人类最早大规模使用的金属，它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。请回答以下问题：

（1）铁元素在周期表中的位置是________，铜的基态原子核外电子排布式为__________，元素铁与铜的第二电离能分别为：ICu="1958" kJ·mol-1、IFe="1561" kJ·mol-1，ICu比IFe大得多的原因是_______。

（2）二茂铁[Fe(C5H5)2]，橙色晶型固体，有类似樟脑的气味，抗磁性。熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃。据此判断二茂铁晶体类型为______________。

（3）蓝矾（CuSO4·5H2O）的结构如下图所示:

图中虚线表示_____________，SO42-的立体构型是__________，其中S原子的杂化轨道类型是___________；O原子的价电子排布图为__________________。

（4）铁有δ、γ、α三种同素异形体，下图是它们的晶体结构图，三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为___________。

（5）某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，该晶体中原子之间的作用力是_______________。氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与 CaF2的结构（晶胞结构如右图）相似，该晶体储氢后的化学式为______________。

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[化学—选修3：物质结构与性质]

硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。请回答下列问题：

（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为_______，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为___________。

（2）硅主要以硅酸盐、___________等化合物的形式存在于地壳中。

（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以___________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献__________个原子。

（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为___________________________________。

（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是______。

②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是___________________________。

（6）在硅酸盐中，SiO4- 4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为______，Si与O的原子数之比为_________，化学式为__________________。

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【化学——选修3：物质结构与性质】

钒（12V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：

（1）钒价层电子排布图为　　　　　　 ，比钒质子数大1的元素原子的电子排布式为　　　　　　 。

（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为　　　　　　 、　　　　　　 。

（3）V2O5常用作SO2转化为SO3的转化剂。SO2分子VSEPR模型是　　　　　 ，硫原子杂化类型为　　　　　 ；SO3气态为单分子，SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为　　　　　 ；该结构中S——O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较长的键为　　　　　　 （填图2字母），该分子含有　　　　　　 个σ键。

（4）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为　　　　　　 ；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构（钒位于体心），则偏钒酸钠的化学式为　　　　 。

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[化学—选修3：物质结构与性质]

硫化锌（ZnS）晶体用作分析试剂、荧光体、光导体材，久置湿空气中易被氧化为ZnSO4。回答下列问题：

⑴写出基态Zn原子的价电子排布式__________，基态S原子核外未成对电子数为_____。

⑵ZnSO4中三种元素的电负性由大到小的顺序为_____________________，SO42－的立体构型为________________，其中S的杂化轨道类型为_________。

⑶硫酸锌溶于氨水可生成[Zn(NH3)4]SO4溶液，[Zn(NH3)4]SO4溶液中不存在的微粒间作用力有___________。

a.离子键　　　　　 b.共价键　　　　　 c.配位键　　　　　 d.范德华力　　　　　 e.氢键

⑷根据下列锌卤化物的熔点和溶解性，判断ZnF2晶体的类型为___________；分析ZnCl2、ZnBr2、ZnI2熔点依次增大的原因________________。

⑸立方ZnS晶体的密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如图。S2－周围等距离且最近的Zn2+、S2－依次为______、______；ZnS晶胞中的晶胞参数a=________nm(列出计算式)。

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【化学选修——3：物质的结构与性质】(15分）氧化硼(BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3气体和BN，如图所示：

请回答下列问题：

（1）基态B原子的电子排布式为________；基态N原子价电子排布图为________

（2）在BF3分子中，键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体构型为________

（3）由B2O3制备BF3的化学方程式是_______________

（4）六方氮化硼晶体与石墨晶体结构相似，该晶体层间相互作用力为________

六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似(如下图所示），硬度与金刚石相当，已知立方氮化硼的晶胞边长为361.5 pm，则立方氮化硼的密度是_______g·cm﹣3(列式并计算。阿伏加德罗常数为NA）。

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[化学——选修3：物质结构与性质]

锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：

（1）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________，有__________个未成对电子。

（2）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是________________。

（3）比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_____________________。

（4）光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是______________。

（5）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为_______________________，微粒之间存在的作用力是_____________。

（6）晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为（0,0,0）；B为（，0， ）；C为（， ，0）。则D原子的坐标参数为______。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm，其密度为____g·cm-3（列出计算式即可）。

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（6分）甲醇(CH3OH)和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下：

根据要求回答下列问题：

（1）“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　　 ΔH= -90.8kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 　 ΔH= -23.5kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　 ΔH= -41.3kJ·mol-1

完成热化学反应方程式：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)；ΔH=　　　　 。

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