题型专练(十一) 物质结构与性质(选考) 1.(2019·河南开封一模)决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题: (1)已知元素M是组成物质Ca5(PO4)3F的一种元素。元素M的气态原子逐个失去第1个至第5个电子所需能量(即电离能,用符号I1至I5表示)如表所示: I1 I2 I3 I4 I5 电离能kJ·mol-1 589.8 1 145.4 4 912.4 6 491 8 153 元素M化合态常见化合价是 价,其基态原子电子排布式为 。? (2)Ca3(PO4)3F中非金属元素电负性由大到小的顺序为 。? (3)PO43-的中心原子的杂化方式为 ,该离子的空间构型为 ,键角为 ,其等电子体有 (请写出两种)。? (4)CaF2晶胞结构如图所示,则CaF2晶体中与Ca2+最近且等距离的Ca2+数目为 ;已知Ca2+和F-半径分别为a cm、b cm,阿伏加德罗常数为NA,M为摩尔质量,则晶体密度为 g·cm-3(不必化简)。? (5)已知MgO与CaO的晶体结构相似,其摩氏硬度的大小关系为 ,原因为 。? 答案(1)+2 1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2 (2)F>O>P (3)sp3 正四面体形 109°28' SO42-、CCl4等 (4)12 4MNA[4(a+b)3]3 (5)MgO>CaO Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能较大 解析(1)根据元素M气态原子I1~I5的大小可以看出:I1、I2相差不大,I2、I3相差较多,说明M原子最外层有2个电子。在Ca5(PO4)3F中元素有Ca、P、O、F四种元素,只有Ca元素最外层有2个电子,容易失去最外层的2个电子,化合价为+2价;根据原子核外电子排布规律可知Ca基态原子电子排布式为[Ar]4s2或1s22s22p63s23p64s2。 (2)Ca3(PO4)3F中非金属元素有P、O、F三种,元素的非金属性F>O>P,元素的非金属性越强,其电负性越大,故按电负性由大到小的顺序排列为F>O>P。 (3)PO43-的中心原子P的价层电子对数是4,故P原子杂化方式为sp3杂化;由于孤电子对数为0,该离子的空间构型为正四面体形,键角为109°28',其等电子体有SO42-、CCl4等。 (4)根据CaF2晶胞结构可知:在每个晶胞中与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有3个(顶点Ca2+与面心Ca2+最近),顶点Ca2+可被8个晶胞共用,每个Ca2+计算了2次,所以与Ca2+离子距离最近且等距离的Ca2+有(3×8)÷2=12个;将CaF2晶胞分成8个小立方体,立方体中心为F-离子,顶点为Ca2+,晶胞中共有4个钙离子、8个氟离子。小立方体的对角线为2(a+b),则晶胞的对角线为4(a+b),晶胞的边长为4(a+b)3,根据晶体密度计算公式可得该晶体的密度ρ=mV=4MNA[4(a+b)3]3 g·cm-3。 (5)MgO与CaO的晶体结构相似,由于离子半径Ca2+>Mg2+,离子半径越大,与O2-的核间距就越大,晶格能就越小,物质的硬度就越小,故其摩氏硬度的大小关系为MgO>CaO。 2.(2019·辽宁葫芦岛二模)铁、钴、镍等过渡元素在工业生产和科学研究中具有重要作用,回答下列问题。 (1)Fe3+简化的电子排布式为 ,第四电离能I4(Co) I4(Fe)(填”>”或”<”)。? (2)FeSO4常用作净水剂和补铁剂,SO42-的空间构型为 ,其中硫原子采用 杂化,任意写出一种SO42-的等电子体: 。? (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)氮化铁晶体的晶胞如图1所示,该氮化铁晶体的化学式为 。? (5)氧化亚铁晶体的晶胞如图2所示。已知:氧化亚铁晶体的密度为ρ g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中,与O2-紧邻且等距离的Fe2+数目为 ,Fe2+与O2-最短核间距为 pm。? 答案(1)[Ar]3d5 < (2)正四面体 sp3 ClO4-、S2O32-、PO43-(任写一种) (3)分子晶体 ... ...
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