Question

【化学——选修《物质结构与性质》】（15分）

I.信息：在20℃、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”（如下图)：

（1）s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为δs－s，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为δp－p，则H₂O分子中含有的共价键用符号表示为________.

（2）下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用类型完全相同的是________.

A．金刚石      B．干冰       C．食盐      D．固态氨

（3）已知：2H₂OH₃O^＋＋OH^－，H₃O^＋的立体构型是______，含1molH₂O的冰中最多可形成“氢键”___mol.

（4）根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H₃O^＋互为等电子体的分子或离子________.

II.A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素.A、B元素原子的价电子排布分别为ns¹、ns²np²，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p能级中有1个电子.

（1）A、C形成的化合物________（填序号).

①一定属于离子化合物

②一定属于共价化合物

③可能属于离子化合物，也可能属于共价化合物

（2）C原子的电子排布式为________.

（3）若A元素的原子最外层电子排布为1s¹，写出A、C形成的含有配位键的一种微粒符号________.

（4）当n＝2时，每个BC₂中含有________个σ键，________个π键.当n＝3时，B与C形成的晶体类型为________.

（5）若D元素与Fe形成某种晶体，该晶体的晶胞如图所示.则该晶体的化学式是________（用元素符号表示)；若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为________g/cm³.

Answer

（15分）

I.（1）δs－sp3或δsp3－s （1分) （2）D （1分)

（3）三角锥形 2 （各1分) （4）NH3 （1分)

II.（1）③ （1分)

（2）1s22s22p4 （1分)

（3）H3O＋ （1分)

（4）2 2 （各1分) 原子晶体 （1分)

（5）Fe2Al （2分) 0.92/a3或5.56×1023/（a3NA) （2分)

【解析】

试题分析：I.（1）H2O分子中H原子的价电子排在s轨道，O原子的价电子排在sp3杂化轨道上，H2O分子中含有的共价键用符号为：δs－sp3或δsp3－s。

（2）根据热冰的结构图可知，热冰内H2O分子间形成了氢键，所以热冰熔化时需要克服氢键，金刚石、干冰、食盐内都不含氢键，固态氨中含有氢键，故D项正确。

（3）H3O＋中O原子为sp3杂化，O原子与3个H原子形成了3个σ键，O原子还有1对孤电子对，所以H3O＋立体构型是：三角锥形；1个H2O分子最多与其它H2O分子形成4个氢键，每个氢键被2个H2O共用，所以含1molH2O的冰中最多可形成“氢键”为2mol。

（4）所含原子数目相等，价电子数目也相等的微粒互为等电子体，所以短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子为：NH3。

II．C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，则C为O元素；D元素原子的M电子层的p能级中有1个电子，则D原子核外电子数为13，D为Al元素。

（1）C为O元素，A元素原子的价电子排布为ns1，A可能为H、Li或Na，所以形成的化合物可能属于离子化合物，也可能属于共价化合物，故③正确。

（2）C为O元素，C原子核外电子数为8，所以电子排布式为：1s22s22p4。

（3）若A元素的原子最外层电子排布为1s1，则A为H元素，A、C形成的含有配位键的微粒为H3O+，所以符号为：H3O＋。

（4）当n＝2时，B为C元素，BC2为CO2，C分别与O原子形成碳氧双键，所以每个CO2中含有2个σ键，2个π键；当n＝3时，B为Si元素，B与C形成SiO2，晶体类型为：原子晶体。

（5）根据晶胞的结构图和均摊法，4个Al原子位于晶胞体内，则1个晶胞含4个Al原子，有1个Fe原子位于晶胞的体心，8个Fe原子位于晶胞的顶点，6个Fe原子位于面心，12个Fe原子位于棱的中心，所以1个晶胞含Fe原子数目为：1+8×1/8+6×1/2+12×1/4=8，Al原子与Fe原子数目之比为1:2，所以该晶体的化学式是：Fe2Al；以1个晶胞为研究对象，则密度=（56×8+27×4）÷NA÷（10-7a）3 g/cm3=5.56×1023/（a3NA) g/cm3。

考点：本题考查电子排布、化学键、杂化轨道、氢键、等电子体、晶体的判断与计算。