5 模块综合检测(选修3)

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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(2)基态 M 原子的核外电子排布式为_____________________。 (3)根据 VSEPR 理论，推断出由 W 与 X 两元素组成的最简单二价阴离子的 立体构型为____________，W 原子的杂化类型为____________。 (4)Y 与 T、X、Z、W 所形成的最简单化合物的沸点由高到低的顺序为 ________________________(用化学式表示)。
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模块综合检测(选修3)
化学
第12章 物质结构与性质(选修3)
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1．(15 分)(2020·山西重点中学协作体期末)现有前四周期 T、X、Y、Z、W、 M 六种元素，已知 W、Z、X、T、Y 五种非金属元素原子半径依次减小， 其中 W 原子的 s 电子总数等于 p 电子总数的 2 倍，M 原子的 M 能层上有 4 个未成对电子。请回答下列问题： (1)写出 W、Z、X、T 四种元素第一电离能由大到小的顺序：____________(用 元素符号表示)。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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答案：(1)F>N>O>C (2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)平面三角形 sp2 (4)H2O>HF>NH3>CH4
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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2．(15 分)砷化镓是继硅之后研究最深入、应用最广泛的半导体材料。回答 下列问题： (1)Ga 基态原子核外电子排布式为________________，As 基态原子核外有 ______个未成对电子。 (2)Ga、As、Se 的第一电离能由大到小的顺序是______________________， Ga、As、Se 的电负性由大到小的顺序是____________________________。
对电子”可知，M 的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d64s2，即 M 是铁元素。
(1)C、N、O、F 四种元素位于同一周期，随原子序数增大，第一电离能呈
增大趋势，但 N 元素的 2p 轨道处于半充满稳定状态，第一电离能反常，因
此第一电离能由大到小的顺序是 F>N>O>C。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(5)晶胞中 Ga 原子位于顶点和面心，所以 Ga 有 8×18＋6×12＝4 个，As 都 在晶胞内也有 4 个，所以晶胞质量为4×(7N0A＋75) g。晶胞边长为 0.565 nm ＝0.565×10－7 cm，所以晶体的密度为(0.45×65(×701＋0－775)3)NA g·cm－3。
和
中用*标注的碳原子为手性碳原子。
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(4)晶胞Ⅰ中体心离子数为 1，顶点离子数为 8×18＝1，面心离子数为 6×12＝ 3，因此氧离子占据的是面心；晶胞Ⅱ中氧离子位于立方体的棱上，则氧离 子之间的最短距离为面对角线长度的一半，则氧离子间的最短距离是
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(3)C 和 O 两种元素组成的最简单的二价阴离子是 CO23－，该离子的中心原子 的价层电子对数是 3，孤电子对数是 0，因此其立体构型是平面三角形，C 原子的杂化类型为 sp2 杂化。 (4)H 与 F、O、N、C 所形成的最简单化合物分别是 HF、H2O、NH3、CH4， 其中 HF、H2O、NH3 分子之间都存在氢键，它们的沸点都比没有氢键的 CH4 高，常温下 H2O 为液态，HF、NH3 为气态，标准状况下 HF 为液态，NH3 仍为气态，因此四种氢化物的沸点由高到低的顺序为 H2O>HF>NH3>CH4。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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解析：根据题中信息“W 原子的 s 电子总数等于 p 电子总数的 2 倍”可知，
W 的电子排布式是 1s22s22p2，则 W 是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y 五
种非金属元素原子半径依次减小”，根据元素周期律可推知 Z 是氮元素，X
是氧元素，T 是氟元素，Y 是氢元素；由“M 原子的 M 能层上有 4 个未成
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பைடு நூலகம்
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答案：(1)[Ar]3d104s24p1(或 1s22s22p63s23p63d104s24p1)
3 (2)As>Se>Ga Se>As>Ga
(3)GaCl3、GaBr3、GaI3 的熔、沸点依次升高，原因是它们均为结构相似的
分子晶体，相对分子质量依次增大，范德华力依次增大 GaF3 是离子晶体
个数为_______________。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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解 析 ： (1)Ti 的 核 电 荷 数 为 22 ， 其 基 态 原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为
1s22s22p63s23p63d24s2，则 Ti4＋的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6。(2)根据
在晶胞Ⅰ中氧离子占据的是________(填“体心”“面心”或“顶角”)，在 晶胞Ⅱ中氧离子之间最短的距离是______pm(列出表达式即可)。
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(5)无金属钙钛矿 ANH4I3(A＝
)的晶胞类型与 CaTiO3 的相同。若在
ANH4I3 的晶胞中 NH4＋的坐标为12，12，12，其中一个 I－的坐标为0，0，12， 则 A 的坐标为________________(写出一个)。与 A 距离相等且最近的 I－的
379.5 2
2
pm。(5)在 ANH4I3 的晶胞中 NH＋ 4 的坐标为12，12，12，即 NH＋ 4 位于
立方体的体心，其中一个 I－的坐标为0，0，12，则 I－位于立方体的棱上，
可知 ANH4I3 的晶胞结构符合 CaTiO3 晶胞Ⅱ，因此 A 位于晶胞的顶角，坐
标为(0，0，0)等；与 A 距离相等且最近的 I－的个数为 3×8×14＝6。
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(3)由表格中数据可知，三种化合物的熔、沸点较低，可判断三种化合物均 为分子晶体，对结构相似的分子晶体而言，相对分子质量越大，范德华力 越大，熔、沸点越高。GaF3 的熔点超过 1 000 ℃，与 GaI3、GaBr3、GaCl3 的熔点差异比较显著，故 GaF3 不可能是分子晶体，而是离子晶体。(4)由题 图 1 可知，每个镓原子与 4 个氧原子相连，所以镓原子的配位数为 4。草酸 根离子中的碳原子形成了一个碳氧双键，所以是 sp2 杂化。
钙钛矿的组成(ABX3)可知，[CH(NH2)2]＋、Pb2＋和 Cl－的个数比为 1∶1∶3， 则该钙钛矿的化学式为[CH(NH2)2]PbCl3。[CH(NH2)2]＋中碳原子形成 3 个单
键，且无孤电子对，杂化方式为 sp2。(3)连接有 4 个不同的原子或基团的碳
原子为手性碳原子，则
和
中不含手性碳原子；
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(5)砷化镓的立方晶胞结构如图 2 所示，晶胞参数为 a＝0.565 nm，砷化镓晶 体的密度为_______________g·cm－3(设 NA 为阿伏加德罗常数的值，列出计 算式即可)。
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解析：(1)Ga 是第 31 号元素，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p1 或[Ar]3d104s24p1。As 是第 33 号元素，其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3， 所以其 4p 能级上有 3 个未成对电子。(2)同周期由左向右元素的第一电离能 呈增大趋势，但是 As 的 4p 能级是半充满的稳定结构，故第一电离能反常 得高，故第一电离能由大到小的顺序为 As>Se>Ga。同周期元素由左向右电 负性逐渐增大，所以电负性由大到小的顺序为 Se>As>Ga。
(c)是由(a)和(b)两种原子层交替堆积成 CaCux 合金的晶胞结构图。在这种结 构中，同一层中 Ca 与 Cu 之间的最短距离为 294 pm。
①CaCux 合金中 x＝________。 ②同一层中，钙原子之间的最短距离是________pm。设 NA 为阿伏加德罗常 数的值，若求 CaCux 晶体的密度，还需要知道的物理量是________(Ca、Cu 的相对原子质量为已知量)。
77.75
122.3
211.5
沸点/℃
201.2
279
346
GaF3 的熔点超过 1 000 ℃，可能的原因是________________________。
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(4)二水合草酸镓的结构如图 1 所示，其中镓原子的配位数为________，草 酸根离子中碳原子的杂化轨道类型为________。
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答案：(1)1s22s22p63s23p6 (2)[CH(NH2)2]PbCl3 sp2
(3)BD
(4)面心
379.5 2 2
(5)(0，0，0)(答案合理即可) 6
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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4．(15 分)(2021·安徽高三模拟)铁、铜及其化合物应用广泛。回答下列问题： (1)基态铁原子核外最后一个电子填充在________能级上，含有________个 未成对电子。 (2)铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}是检验 Fe2＋的重要试剂。 ①铁氰化钾中，所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。 ②铁氰化钾中，不存在________(填字母)。 A．离子键 B．σ 键 C．π 键 D．氢键 E．金属键
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_________
________________________________________________________________。
镓的卤化物
GaCl3
GaBr3
GaI3
熔点/℃
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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解析：(1)基态铁原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，3d 能级的
能量高于 4s 能级，则价电子先填充 4s 能级，最后填充 3d 能级，3d 能级上
(4)4
sp2
4×(70＋75) (5)(0.565×10－7)3NA
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3．(15 分)(2021·广东高三模拟)钙钛矿可以制成太阳能电池、发光二极管和 催化剂，甚至可以制成未来量子计算机的元件。钙钛矿是一类组成为 ABX3 的晶体材料的总称，其中 A 和 B 是阳离子，X 是阴离子。 (1)人类历史上发现的第一种钙钛矿是天然矿物钛酸钙(CaTiO3)，其中 Ti4＋ 的核外电子排布式为___________________________。 (2)一种有机卤化铅钙钛矿由[CH(NH2)2]＋、Pb2＋和 Cl－构成，这种钙钛矿的 化学式为____________，[CH(NH2)2]＋中碳原子的杂化方式为____________。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(3)2018 年我国科学家制得世界首例无金属钙钛矿材料。下列有机阳离子均 可用于制备无金属钙钛矿。
其中含有手性碳原子的是________(填标号)。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(4)如图所示是 CaTiO3 的两种晶胞结构示意图，两种晶胞均为立方晶胞且晶 胞参数均为 379.5 pm。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(3)血蓝蛋白是一种铜蛋白，某脱氧血蓝蛋白的部分结构如图 1 所示。其中 Cu 的化合价为________价，N 的杂化类型是________。
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第12章 物质结构与性质(选修3)
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(4)CaCux 合金可看作由如图 2 所示的(a)、(b)两种原子层交替堆积排列而成。 图中虚线构建的六边形，表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置；