物质结构与性质专题测试
二、综合题
22.铬铁合金作为钢的添加料生产多种具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优良性能的特种钢，这类特种钢中含有碳、硅、氧、氮、磷等元素。
（1）基态Cr原子的价电子排布式为________。
（2）PO43-的空间构型为________，中心原子的杂化方式为________。
（3）碳化硅(SiC)晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，但是碳化硅的熔点低于金刚石，原因是________。
（4）用“＞”或“＜”填空：第一电离能：N________O电负性：C________Si
（5）铁和氮形成一种晶体，晶胞结构如图所示，则该晶体的化学式为________，若该晶体的密度为ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积是________cm3。
23.元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1。元素Y基态原子的3p轨道上有5个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。元素W基态原子核外电子共有16种运动状态。
（1）①在元素周期表中，元素Y位于第________周期第________族，元素X位于________区；
②Z所在周期中，第一电离能最大的元素是________；（填元素名称）
③X+的核外电子排布式为________；与X同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有________(填元素符号)
④Y和W两元素所形成的最高价氧化物对应的水化物酸性较强的是________（填化学式）
（2）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中，X离子的数目为________；
②该化合物的化学式为________；
（3）X与W的最高价含氧酸的浓溶液反应的化学方程式为________
（4）①在乙醇中的溶解度：Z的氢化物(H2Z)大于H2W，其主要原因是________
②稳定性：H2Z________H2W（填“＜”、“＞”或“＝”），其主要原因是________
24.周期表前四周期的元素、、、，原子序数依次增大，X原子核外有6种不同运动状态的电子；原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子；Z有多种氧化物，其中一种红棕色氧化物可作涂料；位于第四周期，其原子最外层只有1个电子，且内层都处于全充满状态。回答下列问题：
（1）X位于周期表的第________周期，第________族。
（2）元素的第一电离能：X________Y(填“＞”或“＜”，下同)；原子半径：X________Y。
（3）的最高价氧化物对应水化物中酸根离子的空间构型________(用文字描述)。
（4）基态核外电子排布式为________，用硫氰化钾溶液检验的离子方程式为________。
25.Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题:
（1）Fe、Co、Ni在周期表中的位置为________，基态Fe原子的电子排布式为________。
（2）CoO的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO晶体的密度为________g﹒cm-3：三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为________。
（3）Fe、Co、Ni能与C12反应，其中Co和为Ni均生产二氯化物，由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为________，Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成，写出反应的离子方程式：________。
（4）95℃时，将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中，经4小时腐蚀后的质量损失情况如图所示，当大于63%时，Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为________。由于Ni与H2SO4反应很慢，而与稀硝酸反应很快，工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度，在硫酸中添加HNO3的方式为________(填“一次过量”或“少量多次”)，此法制备NiSO4的化学方程式为________。
参考答案
22.（1）3d54s1（2）正四面体；sp3（3）两种晶体都是原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高。原子半径：C＜Si，键长：C—C键＜Si—C键，所以碳化硅的熔点低于金刚石（4）＞；＞
（1）Cr的价电子排布式为3d54s1（2）无孤对电子，无空间构型为正四面体，杂化方式为sp3（3）原子半径：C＜Si，键长：C—C键＜Si—C键，而键长越长，键能越小，越容易断裂，所以碳化硅的熔点低于金刚石（4）由于N为半充满状态，故第一电离能N＞O，电负性同一主族，越往上电负性越大，故C＞Si
23.（1）三；ⅦA；ds；氖；1s22s22p63s23p63d10；Cr；HClO4（2）4；CuCl
Δ（3）Cu＋2H2SO4(浓)===CuSO4＋SO2↑＋2H2O（4）水分子与乙醇分子间能形成氢键；且水分子和乙醇分子中均有羟基，结构相似；＞；H2O分子内H-O的键能大于H2S分子内H-S的键能(或氧元素非金属性大于硫元素的非金属性；若答成：H-O键的键长小于H-S键的键长也行)
元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数=2+8+18=28，且最外层电子数为1，所以该原子有29个电子，为Cu元素；元素Y基态原子的3p轨道上有5个电子，则Y是Cl元素；元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，元素最外层电子数小于或等于8，所以Z是O元素，元素W基态原子的核外电子共有16种运动状态，故W是S元素，据此回答各小题;（1）①元素Y为Cl，Cl有3个电子层，最外层7个电子，故处于周期表中第三周期第ⅦA族，元素X为Cu，处于周期表中ds区；②O所在周期为第二周期，其中第一电离能最大的元素是氖；③X为Cu，Cu+的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10，Cu的原子序数为29，为第四周期第ⅠB族元素，则价电子的电子排布为3ds1，最外层电子为4s电子，同一周期的副族元素Cr的价电子排布为3d54s1；④Cl和S两元素所形成的最高价氧化物对应的水化物分别为H2SO4和HClO4，元素的非金属性越强，其最高价氧化物水化物的酸性越强，由于非金属性Cl＞S，故酸性较强的是HClO4；
（4）①在乙醇中的溶解度：O的氢化物（H2O）大于H2S，其主要原因是：水分子与乙醇分子间能形成氢键，且水分子和乙醇分子中均有羟基，结构相似；②由于O原子的半径小于S原子，故H2O分子内H-O的键能大于H2S分子内H-S的键能。24.（1）二；IVA（2）＜；＞（3）平面三角形（4）或；Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
X原子基态时L层中p轨道电子数与s轨道电子数相同，X为1s22s22p2即C元素；Y原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，1s22s22p3即Y为N元素；Z有多种氧化物，其中红棕色氧化物可作涂料的为Fe2O3，Z为Fe元素；W位于第四周期，其原子最外层只有1个电子，且内层都处于全充满状态，1s22s22p63s23p63ds1，即为Cu元素；所以前四周期的元素X、Y、Z、W分别为：C、N、Fe、Cu。（1）X原子基态时L层中p轨道电子数与s轨道电子数相同，X为1s22s22p2即C元素，位于第二周期第ⅣA族；（2）同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但第ⅡA大于ⅢA，第ⅤA大于ⅥA，所以C小于N元素的第一电离能；同周期原子半径从左向右逐渐减小，所以原子半径：C＞N；（3）根据价层电子对数推出空间结构，N的最高价氧化物对应水化物中酸根离子即NO3-的空间构型：3+（5+1-2×3）=3，价层电子对数为3，孤电子对数为0，所以是平面三角形；（4）Fe基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；失去3个电子后，得出Fe3+的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3；用铁氰化钾K3[Fe（CN）6]溶液检验Fe2+生成蓝色的Fe3[Fe（CN）6]2沉淀，其离子方程式为：3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓。25.（1）第四周期第VIII族；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
NiO＞CoO＞FeO（3）CoCl3＞Cl2＞FeCl3；2Co(OH)3＋6H+＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O（4）随H2SO4质量分数增加，Ni表面逐渐形成致密氧化膜；少量多次；3Ni＋3H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O
(1)Fe、Co、Ni分别为26、27、28号元素，它们在周期表中的位置为第四周期第VIII族，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；故答案为：第四周期第VIII族；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；。(2)CoO的面心立方晶胞如图1所示。
NiO＞CoO＞FeO。(3)Fe、Co、Ni能与Cl2反应，其中Co和为Ni均生产二氯化物，根据铁和氯气反应生成FeCl3，氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性，因此氧化性：Cl2＞FeCl3，氯气与Co和为Ni均生产二氯化物，说明氯气的氧化性比CoCl3弱，由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为CoCl3＞Cl2＞FeCl3，Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成，发生氧化还原反应生成Cl2、CoCl2、H2O，其离子方程式：2Co(OH)3＋6H+＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O；故答案为：CoCl3＞Cl2＞FeCl3；2Co(OH)3＋6H+＋2Cl－＝Cl2↑＋2Co2+＋6H2O。(4)类比Fe在常温下与浓硫酸发生钝化，根据图中信息，当大于63%时，Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为随H2SO4质量分数增加，Ni表面逐渐形成致密氧化膜。工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度，根据Ni与H2SO4反应很慢，而与稀硝酸反应很快，因此在硫酸中少量多次添加HNO3的方式来提高反应速率，反应生成NiSO4、H2O，根据硝酸浓度不同得到NO或NO2，此法制备NiSO4的化学方程式为3Ni＋3H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O；故答案为：随H2SO4质量分数增加，Ni表面逐渐形成致密氧化膜；少量多次；3Ni＋3H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO↑＋4H2O或Ni＋H2SO4＋2HNO3＝NiSO4＋2NO2↑＋2H2O。
联系电话：