1.C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。请回答下列问题:
(1)科学家常利用___________区分晶体SiO2和非晶体SiO2。
(2)基态Ge原子核外电子的空间运动状态有___________种。
(3)Si为重要的半导体材料,硅与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶液,该溶液中四种元素电负性由小到大的顺序为___________。硅酸盐中的硅酸根离子通常以[SiO4]四面体(如图1所示)的方式形成链状、环状或网络状复杂阴离子,图2所示为一种环状硅酸根离子,写出其化学式:___________。
(4)实验中常用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,K3[Fe(CN)6]中Fe3+的配位数为___________,其中碳原子的杂化轨道类型为___________。1molK3[Fe(CN)6]中含有σ键与π键的数目之比为___________。
(5)灰锡的晶体结构(如图3所示)与金刚石相似,其中A处原子的原子分数坐标为(0,0,0),则C处原子的原子分数坐标为___________。
2.我国硒含量居世界首位,含硒化合物与材料被广泛应用于合成化学、催化化学医学研究、环境保护、农业化学品等方面。
(1)硒原子核外电子排布式为_______
(2)人体代谢甲硒醇(CH3SeH)后可增加抗癌活性,甲硒醇分子中碳原子和硒原子的杂化类型分别是_______、_______。下表中有机物沸点不同的原因是_______。
(3)NaHSe可用于合成聚硒醚,NaHSe晶体类型为_______,得到NaHSe过程中生成的化学键类型为_______。聚硒醚能清除水中的铅污染,其原因是_______。
(4)硒酸是一种强酸,根据价层电子对互斥理论的推测,其阴离子空间构型是_______
(5)Na2Se的晶体结构如下图所示,其晶胞参数为anm,阿伏伽德罗常数值为NA.则Na2Se的晶胞密度为_______g·cm-3(列出计算式)。
3.氟代硼铍酸钾晶体KBBF(KBe2BO3F2)是一种非线性光学晶体材料,广泛应用于激光、光刻录等领域,长方体晶胞如下图甲所示(其中K原子已经给出,氧原子略去)。回答下列问题:
(1)下列铍元素的不同微粒,若再失去一个电子需要能量最大的是___________。
(2)K2O2的阴阳离子比为___________。第四周期,与基态钾原子最外层电子数相同的原子有___________(填元素符号)。
(3)OF2分子中氧原子的杂化类型是___________,空间构型为___________。
(4)KBBF所含元素中非金属元素的电负性由大到小的顺序是___________。
(5)三卤化硼的熔沸点如图乙所示,BF3、BCl3、BBr3、BI3的熔沸点变化的原因是___________。
(6)指出图甲中代表硼原子的字母为___________,该KBBF晶体的晶胞参数分别为apm和cpm,则晶体密度为___________g·cm-3(M代表KBBF的摩尔质量,NA表示阿伏伽德罗常数的值)。
4.硼化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:
(1)立方氮化硼硬度大,熔点°C,其晶体类型为_______。制备氮化硼(BN)的一种方法为BCl3(g)+NH3(g)=BN(s)+3HCl(g)。BCl3的空间构型为_______,形成BCl3时,基态B原子价电子层上的电子先进行激发,再进行杂化,激发时B原子的价电子轨道表示式可能为_______(填标号)。
(2)硼砂阴离子[B4O5(OH)4]2-的球棍模型如图所示。其中B原子的杂化方式为_______,该阴离子中所存在的化学键类型有_______(填标号)。
A.离子键B.配位键C.氢键D.非极性共价键
(3)Ca与B组成的金属硼化物结构如图所示,硼原子全部组成B6正八面体,各个顶点通过B-B键互相连接成三维骨架,具有立方晶系的对称性。该晶体的化学式为_______,晶体中Ca原子的配位数为_______,以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如M点原子的分数坐标为(1/2,1/2,1/2),已知B6八面体中B-B键的键长为rpm,晶胞参数为apm,则N点原子的分数坐标为_______,Ca与B原子间的距离d=_______pm(列出计算式即可)。
5.A、B、D、E、F都是元素周期表中前四周期的元素,且它们的原子序数依次增大。第2周期元素A原子的最外层p轨道的电子为半满结构,B是地壳中含量最多的元素;D原子的P轨道未成对电子数为1,其余两个P轨道均充满;E和F位于D的下一周期,E的价电子层中的未成对电子数为2,F的原子核外最外层电子数与氢原子相同,其余各层电子均充满,且E、F原子序数相差为1.请用对应的元素符号或化学式回答下列问题:
(1)F元素原子核外电子排布式为:___________
(2)元素E与F的第二电离能分别为:IE=kJ·mol-1、IF=kJ·mol-1,IEIF的原因是___________。
(3)B与F形成化合物为F2B,F与硫元素形成化合物为F2S,F2B的熔点比F2S___________(填“低”、“高”或“无法确定”)
(4)F可以形成一种离子化合物[F(AH3)4(H2B)2]SB4(说明:H为氢元素,S为硫元素),若要确定是晶体还是非晶体,最科学的方法是对它进行___________实验;其阴离子的空间构型是___________;该物质加热时,首先失去的是H2B分子,原因是___________。
(5)某含F元素的离子R2+结构如图所示:
(A、B、D、F字母分别代表一种元素,C、H为元素符号)
此R2+离子中,A元素原子的杂化轨道类型有___________,R2+中含有___________个σ键
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各离子或原子的相对位置。F的化合物种类很多,下图为D与F形成化合物的立方晶胞,其中离子坐标参数为a(0,0,0)、b(1,0,1)、c(1,1,2)、d(2,1,1)。
则e点的D离子的坐标参数为___________
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知立方晶胞的边长为acm,则D与F形成化合物的密度的计算式为ρ=___________g/cm3。(用NA表示阿佛加德罗常数)
6.太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池,第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池,第三代就是铜钢镓硒ClGs(ClS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
(1)亚铜离子(Cu2+)基态时的价电子排布式表示为___________。
(2)硒为第四周期元素,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)。
(3)Cu晶体的堆积方式是___________(填堆积名称),其配位数为___________;往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]SO4,下列说法正确的是___________。
A.[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键
B.在[Cu(NH3)4]2+中Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道
C.[Cu(NH3)4]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D.SO42-与PO43-互为等电子体,空间构型均为正四面体形
(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)溶于水显弱酸性,但它却只是一元酸,可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元弱酸的原因。
①H3BO3中B的原子杂化类型为___________杂化;
②写出硼酸在水溶液中的电离方程式___________。
(5)硅与碳是同一主族元素,其中石墨为混合型晶体,已知石墨的层间距为pm,C-C键长为pm,计算石墨晶体密度=___________g/cm3(结果保留两位有效数字,NA为6.02×)。
7.近年来我国在高温超导材料的研究取得了重大突破,高温超导体仅出现在共价性很强的氧化物中,例如带有直线形的Cu-O-Cu链节的网格层对超导性有重要的作用。回答下列问题:
(1)基态Cu原子核外电子排布式为______。
(2)氧与其同周期且相邻两元素的第一电离能由大到小的顺序为______。
(3)氧的常见氢化物有两种,分别为H2O和H2O2。其中H2O的VSEPR模型为______;H2O2中氧原子的杂化方式为_______。
(4)硫酸铜溶于水后形成的水合铜离子的结构式为____,向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水直至过量,观察到的现象为___,所得结论:与Cu2+形成配位键的能力H2O___(填“强于”或“弱于”)NH3
(5)由Y、Ba、Cu、O四种元素构成的高温超导材料晶胞结构如图甲,图乙为沿z轴的投影图;其中CuO2网格层如图丙。
已知:网格层之间相互垂直或平行;z轴方向上的晶胞参数为cpm。
①该高温超导材料的化学式为______。
②若阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为_____g·cm-3(用含a、b、c和NA的表达式表示)。
8.镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题:
(1)基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为___________。
(2)含有4个水分子的醋酸镍[Ni(C2H3O2)2·4H2O]在电镀中有广泛应用,其中H2O中O原子的杂化轨道类型为___________,若该构型为八面体,则中心Ni原子的配位数为___________。
(3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,已知熔点NiOFeO,则离子半径r(Ni2+)___________r(Fe2+)(填“<”或“>”);天然的和人工合成的氧化镍常存在各种缺陷,某缺陷氧化镍的组成为Ni0.96O,其中Ni元素只有+2和+3两种价态,两种价态的镍离子数目之比为___________。
(4)四羰基镍[Ni(CO)4]是由路德维希·蒙德所发现。室温下,它是一种具挥发性的液体,其熔沸点低的原因是___________;CO分子内σ键与π键个数之比为___________。
(5)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。若阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞边长为apm,则该晶胞的密度为___________g/cm3。