【化学—选修3：物质结构与性质】人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后,第四种将...

【化学—选修3：物质结构与性质】人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属被科学家预测是钛（Ti），它被誉为“未来世纪的金属”.试回答下列问题：

（1）Ti元素原子序数为22，它在元素周期表中的位置是第　　　　　　 周期第　　　　　　　 族；其基态原子的电子排布式为　　　　　　　 。

（2）在Ti的化合物中，可以呈现+2、+3、+4三种化合价，其中以+4价的Ti最为稳定．偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用．偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图1所示，它的化学式是　　　　　　　　 ，其中Ti4+的氧配位数为　　　　　　　 ，Ba2+的氧配位数为　　　　　　　 。

（3）常温下的TiCl4是有刺激性臭味的无色透明液体，熔点﹣23.2℃，沸点136.2℃，所以TiCl4应是

化合物，其固体是　　　　　　　 晶体。TiCl4在潮湿空气中易挥发，水解而冒白烟，这是因为水解后有　　　　　　　　　　　 生成。

（4）已知Ti3+可形成配位数为6的配合物，其空间构型为正八面体，如图2所示，我们通常可以用图3所示的方法来表示其空间构型（其中A表示配体，M表示中心原子）。配位化合物[Co(NH3)4Cl2]的空间构型也为八面体型，它有 种同分异构体，请将其结构画出_________________。

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【化学一选修3:物质结构与性质】铁、钻、镍等金属及其化合物在科学研究和工业生产中应用十分广泛。回答下列问题:

(1)基态钴原子的价电子排布式为________，铁、钴、镍的基态原子核外未成对电子数最少的是_____________

(2)酞菁钴分子的结构简式如图所示,中心离子为钴离子,酞钴分子中与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是__________ (填1、2、3、4)，三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为____(用相应的元素符号表示);碳原子的杂化轨道类型为_________

(3)Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO) x晶体属于_______ (填晶体类型),若配合物Fe(CO) x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18,则x=_________

(4)NiO、FeO的晶体结构类型与氯化钠的相同,Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69pm和78pm,则熔点NiO ______ FeO(填“>”“<”或“=”),原因是___________________________。

(5)NiAs的晶胞结构如图所示:

①镍离子的配位数为_________。

②若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为pg.cm-1,则该晶胞中最近的离子之间的距离为_____cm。(写出计算表达式)

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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】含氮化合物在生活中应用十分广泛。神州飞船外壳使用了氮化硅新型陶瓷结构材料，该材料硬度大、耐磨损。可用石英与焦炭在1400~1450℃的氮气气氛下合成氮化硅，同时生成一种与氮气结构相似的气态分子。

（1）写出上述反应的化学方程式____________________________________。反应原料中涉及的元素电负性由大到小的排列顺序为________________________________。

（2）基态氮原子中的原子轨道形状有 _______________种。

（3）某同学画出了硅原子基态的核外电子排布图如下图，该电子排布违背了　　　　 原理。

（4）氮化硅有多种型体，其中β-氮化硅层状结构模型如图，以图中所示的平行四边形为基本重复单元无限伸展，则该基本单元中含氮原子______个，硅原子______个。

（5）含氮的有机化合物氨基乙酸H2NCH2COOH中的碳 原子杂化方式有____________，σ与π键的个数比为_______________。

（6）氨分子是一种常见的配体。Cu2+离子在水溶液中以 [Cu （H2O）4]2+形式存在，向含Cu 2+离子的溶液中加入足量氨水，可生成更稳定的[Cu（NH3）4]2+离子，其原因是　　　　 。某配合物的化学式为 CoCl3·4NH3， 内界为正八面体构型配离子。0.1 mol该化合物溶于水中，加入过量 AgNO3，有14.35g 白色沉淀生成。则它的中心离子价电子排布式为____________，內界可能的结构有__________种。

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【化学——选修3：物质结构与性质】

金属钛被誉为21世纪金属，其单质和化合物具有广泛的应用价值。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得TiN和纳米TiO2(如下图所示)。

图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

请回答下列问题：

（1）M是___(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为____。

（2）查阅资料得知TiCl4熔点为-24℃，沸点为136.4℃，常温下是无色液体，可溶于甲苯和氯代烃。

①固态TiCl4属于________晶体。

②用锌还原TiCl4的盐酸溶液，经后续处理可制得一种绿色的配合物TiCl3·6H2O。通过实验确定该配合物的结构，具体操作为：向含有1mol该配合物的溶液中逐滴滴加酸化的AgNO3溶液，过滤并干燥所得白色固体，称得其质量为143.5g，则该配合物的化学式为___________，该配合物中含有化学键的类型有___________________，　 1mol该化合物中含有的σ键的数目为_____________。

（3）Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2+的电子排布式为_______，电子占据的最高能层符号为________， BH中B-H键的夹角为________。

（4）纳米TiO2是一种应用广泛的高效催化剂。电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN－，可在TiO2的催化下，先用NaClO将CN－氧化成CNO－，再在酸性条件下CNO－继续被NaClO氧化成N2和CO2。C、N、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________；与CN－互为等电子体微粒的化学式为________(任写两种)。

（5）某种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有_____个：与Ti原子等距离且距离最近的N原子围成的空间构型为_____；该晶胞Ti原子之间的最近距离为a pm。则该氮化钛晶体的密度为______g·cm-3、NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。

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【化学—--选修3：物质结构与性质】（15分）

金属铜与金属锰及其化合物在工业上有着广泛的应用：

（1）Cu2＋的外围电子排布图可表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（2）Mn基态原子核外处在能量最高的能级上的电子共有　　　　　　　　　 种不同的运动状态；

（3）在铜锰氧化物的催化下，空气中CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O

① N3-和CO2是等电子体，则N3-的结构式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

② HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（4）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（5） 用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm(提示：3.613=47.05），又知铜的密度为9.00g·cm-3，则铜晶胞的质量是

　　　　　　　　　　　　　　　 g（保留两位小数）；阿伏加德罗常数为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (列式计算，保留两位小数）。

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【化学——选修3：物质结构与性质】（15分）金属钛（Ti）被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛（Ti3N4）为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2（如图1）。

上图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

请回答下列问题：

（1）Ti的基态原子外围电子排布式为________________；

（2）M是_________（填元素符号），该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为___________；

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________；

（4）有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为_____________g·cm－3（NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式）。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有___________个；

（5）科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下：

KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________________。

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【化学——选修3：物质结构与性质】钴（Co）是人体必需的微量元素。含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用。

请回答下列问题：

（1）Co基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　 ；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学疗法中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用。其结构如图所示，中心离子为钴离子。

①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为　　　　 　　　　 ；（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为　　　　　　　　　 ；

②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

CoCl2可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶。简述硅胶中添加CoCl2的作用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（4）用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6]3-，写出该反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（5）Co的一种氧化物的晶胞如右图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_________个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO2的化学组成是　　　　　 。

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[化学选修3物质结构与性质]

自然界中存在大量的金属元素，其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。

（1）请写出Fe的基态原子核外电子排布式　　　　　　　　 。

（2）金属A的原子只有3个电子层，其第一至第四电离能如下：

则A原子的价电子排布式为　　　　　　　　　 。

（3）合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气体中的CO(Ac-代表CH3COO-)，其反应是：[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac[醋酸羰基三安合铜（I）]　 △H<0

①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为　　　　　　　　

②配合物[Cu(NH3)3CO]Ac中心原子的配位数为　　　　　　　　

③在一定条件下NH3与CO2能合成尿素[CO(NH2)2]，尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为　　 　　 　 ；1mol尿素分子中，σ键的数目为　　 　　 　 NA。

（4）NaCl和MgO都属于离子化合物，NaCl的熔点为801.3℃，MgO的熔点高达2800℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）（NH4）2SO4、NH4NO3等颗粒物及扬尘等易引起雾霾。其中NH4+的空间构型是　　　　　　　　 （用文字描述），与NO3-互为等电子体的分子是　　　　　　　　 。（填化学式）

（6）铜的化合物种类很多，右图是氯化亚铜的晶胞结构，已知晶胞的棱长为a cm，则氢化亚铜密度的计算式为ρ=　　 　 　 g/cm3.(用NA表示阿佛加德罗常数)

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[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）

（1）锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。

①指出锌元素在周期表中的位置：　　　　　 周期，　　　　 族，　　　　 区。

②NH3分子中氮原子的杂化轨道类型为　　　　 　　　　 ，基态氮原子的核外电子排布式是　　　　　　 　　 ；

③下图表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的化学式为　　　　　　　 ；该化合物的晶体熔点比干冰高得多，原因是　　　　　　　　　　 。

（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。

①已知金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C60中C-C键长为140-145pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确 　　　　　　 ，并阐述理由　　　　　　　　　　 。

②科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为　　　　　　　　　　　 。

③继C60后，科学家又合成了Si60、N60。C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是　　　　　　　　　 。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则 Si60分子中的数目为　　　　　　　　　　　　 。

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