(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如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154.45 pm,C60中C—C键长为140~145 pm,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,其晶胞如右图所示,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π键的数目为 。
太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空:
(1)亚铜离子(Cu+)基态时的电子排布式为 。
(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小顺序为 (用元素符号表示),用原子结构观点加以解释 。
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。BF3·NH3中B原子的杂化轨道类型为 ,B与N之间形成 键。
(4)单晶硅的结构与金刚石相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得上图所示的金刚砂(SiC)结构;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为 。
ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)白磷单质中的P原子采用的轨道杂化方式是 。
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)As原子序数为 ,其核外M层和N层电子的排布式为 。
(4)NH3的沸点比PH3 (填“高”或“低”),原因是 。
P
的立体构型为 。
(5)H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13。硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.1×10-4,请根据结构与性质的关系解释:
①H3PO4的K1远大于K2的原因 ;
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因 。
(6)NiO晶体结构与NaCl晶体类似,其晶胞的棱长为a cm,则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为 cm(用含有a的代数式表示)。在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如下页图),可以认为氧离子作密致单层排列,镍离子填充其中,列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为 g(氧离子的半径为1.40×10-10 m)。
MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料MnO2中加入CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。
(1)写出基态Mn原子的核外电子排布式 。
(2)CoTiO3晶体结构模型如图1所示。在CoTiO3晶体中1个Ti原子、1个Co原子,周围距离最近的O原子数分别为 个、 个。
(3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-,进而得到N2。与CNO-互为等电子体的分子、离子化学式分别为 、 (各写一种)。
(4)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图2所示。
三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是 ,1 mol三聚氰胺分子中σ键的数目为 。
A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大,其中A含有3个能级,且每个能级所含的电子数相同;C的最外层有6个运动状态不同的电子;D是短周期元素中电负性最小的元素;E的最高价氧化物的水化物酸性最强;F除最外层原子轨道处于半充满状态,其余能层均充满电子。G元素与D元素同主族,且相差3个周期。
(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的是 (用元素符号表示)。
(2)E的最高价含氧酸中E的杂化方式为 。
(3)F原子的外围电子排布式为 。
(4)DE,GE两种晶体,都属于离子晶体,但配位数不同,其原因是 。
(5)已知DE晶体的晶胞如图所示,若将DE晶胞中的所有E离子去掉,并将D离子全部换为A原子,再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个A原子,且这4个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的A原子与最近的4个A原子以单键相连,由此表示A的一种晶体的晶胞(已知A—A键的键长为a cm,NA表示阿伏加德罗常数的数值),则该晶胞中含有 个A原子,该晶体的密度是 g·cm-3(列式表示)。
砷(As)在地壳中含量不大,但砷的化合物却是丰富多彩。
(1)基态砷原子的电子排布式为 ;砷与溴的第一电离能较大的是 。
(2)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3,其主要原因是 。
(3)Na3AsO4可作杀虫剂。As
的空间构型为 ,与其互为等电子体的一种分子为 。
(4)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如图所示。该化合物的化学式为 ,As原子采取 杂化。
(5)GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中,每个As与 个Ga相连,As与Ga之间存在的化学键有 (填字母)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.配位键 F.金属键 G.极性键
