高考化学第一轮复习：元素周期表的结构及其应用
一、选择题
1．常温下，W、X、Y、Z四种短周期元素的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为)的pH和原子半径、原子序数的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．第一电离能：
B．含有极性共价键和非极性共价键
C．工业上通过电解XZ的水溶液来制取X的单质
D．Z的单质具有强氧化性和漂白性
2．元素周期表的第四周期为长周期，该周期中的副族元素共有( )
A．32种 B．18种 C．10种 D．7种
3．铁铝铅榴石主要成分为，其组成也可写成的氧化物形式：。下列说法正确的是( )
A．组成元素均位于元素周期表的p区
B．晶体硅的熔点比二氧化硅晶体高
C．基态铝原子核外电子有7种不同的空间运动状态
D．中Fe(II)与Fe(III)的个数比为2：1
4．一种麻醉剂的结构式如图所示。元素X的原子核只有1个质子，元素Y 、Z、W的原子序数依次增大，且均位于X的下一周期，元素E的原子比元素W的原子多8个电子。下列说法错误的是( )
A．Y的简单氢化物沸点比Z的低
B．简单离子半径：Z>W>E
C．ZW2中，Z的化合价为+2价
D．X、Z、E能形成具有漂白性的化合物
5．X、Y、Z为原子序数依次增大的主族元素，Y与Z同主族。W为第四周期元素，最外层电子数为1，价层电子数为11，四种元素组成的某蓝色晶体基本结构单元的结构简式如下图所示。下列说法错误的是( )
A．原子半径Z>Y>X
B．Y的第一电离能比同周期相邻元素小
C．单质W和Z在加热条件下生成化合物WZ
D．Y的简单氢化物的热稳定性强于Z的简单氢化物
6．一种新型漂白剂由短周期元素W、X、Y、Z组成，其结构如图所示，其中W、Y、Z三种元素分别位于不同的短周期且不同主族，W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，W、X对应的简单离子核外电子层结构相同。下列叙述错误的是（ ）
A．元素的非金属性X>Y
B．该漂白剂的漂白原理与漂白粉相似
C．工业上通常采用电解W的氯化物的水溶液制备单质W
D．该漂白剂中X、Y原子最外层均满足8电子稳定结构
7．高铁酸钾()是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为胶体，下列说法不正确的是( )
A．高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价
B．Fe元素位于周期表ds区
C．高铁酸钾属于强电解质
D．用对饮用水处理时，能起到消毒杀菌和吸附杂质的双重作用
8．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Z是地壳中含量最多的元素，W的单质常温下是黄绿色气体。由这四种元素组成的化合物A是一种重要的脱氢剂，化合物A与氢气反应可以生成化合物B，其过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．工业上可采用电解饱和食盐水的方法制备W的单质
B．Y的最高价氧化物的水化物是强电解质
C．Y、Z与氢三种元素形成化合物的晶体类型一定是分子晶体
D．用FeCl3溶液可鉴别A和B
9． a、b、c、d是原子序数依次增大的短周期元素，甲、乙、丙、丁、戊、己是由这四种元素组成的单质或化合物。它们之间有如下反应：①甲+乙→戊+己；②甲+丙→丁+己。已知己是由c元素形成的常见单质，常温时，0.01mol/L戊溶液的pH=12。下列说法中错误的是（ ）
A．b是第二周期元素
B．甲中有非极性共价键，且1mol甲中含有4mol离子
C．己在自然界中有同素异形体
D．c、d形成的简单离子，它们的电子层结构相同
10．一种钠盐的结晶水合物的阴离子由短周期元素X、Y、Z组成，其结构如图，已知：Z为第二周期元素，三种元素原子序数之和小于20，下列说法正确的是( )
A．X、Y、Z三种元素中原子半径最大的是X
B．NaZY4是一种强还原剂，其固体溶于水可产生Y2
C．Z原子的L层上有5个电子
D．X的氢化物中不可能存在非极性共价键
11． W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X、Z同主族且两者的单质在常温下均为气体，Y的最外层电子数等于其电子层数，W与Y的族序数之和等于X的族序数。下列有关说法错误的是（ ）
A．熔融态下YZ3不导电，其属于非电解质
B．原子半径；Y＞Z＞ W＞ X
C．简单氢化物的沸点和热稳定性均存在：X＞ Z
D．W与X组成的二元化合物中可能同时含有极性共价键和非极性共价键
12．下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是（ ）
A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱
B．NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低
C．Li、Na、K的熔点逐渐降低
D．SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高
二、非选择题
13．耐HF腐蚀的催化剂，可应用于氟化工行业中的氯循环(如图)。
（1）Ru的价电子排布式为，该元素位于第 周期 族。
（2）上述转化过程中涉及的有机反应类型有 。
（3）可通过液化分离出HCl中大多数的HF，从结构角度解释两者沸点差异的原因 。
（4）、、的晶体结构如图(和中实线部分为晶胞)
①晶胞中有 个Ru，O在晶胞的位置为 。
②已知与载体晶体结构(堆积方式、晶胞参数)越相似，催化效果越好。载体中掺杂的原因是 。
14．卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。请回答：
（1）和中心原子的杂化方式分别为 和 。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。
（2）卤化物受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 (写化学式)。解释X的熔点比Y高的原因 。
（3）一种铜的溴化物立方晶胞如图所示。
该化合物的化学式为 ，在晶体中与Cu距离最近且相等的Cu有 个，若该晶体密度为 ，化合物式量为M，则该晶体中Cu原子与Br原子的最小核间距为 pm(写出表达式，阿伏加德罗常数为)。
15．我国的“天宫”空间站的核心舱“天和”选择了高效柔性砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池来供电。
（1）镓的原子结构示意图为，镓元素在元素周期表中的位置是 。
（2）GaAs的熔点为1238℃且熔融状态不导电，据此判断它是__(填“共价”或“离子”)化合物。
（3）镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气，该可逆反应每生成1molH2放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是 。(已知金属镓的熔点是29.8℃，沸点是2403℃；氮化镓的熔点为1700℃)
（4）As与P同族且相邻。磷的最外层电子轨道表示式 。预测As的氢化物分子的空间结构 ，其沸点比NH3的 (填“高”或“低”)，理由是 。
（5）下列说法错误的是 。
a．镓的金属性比铝的强 b．砷化镓具有半导体性质
c．As与H2在低温时可剧烈化合为AsH3 d．酸性：H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4
亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病。亚砷酸溶液中各种微粒物质的量分数与溶液pH关系如图所示。
（6）人体血液的pH在7.35—7.45之间，患者用药后人体中含As元素的主要微粒是 。通常情况下，H2AsO电离程度 水解程度(填“>、<、=”)。
（7）以酚酞作指示剂，将KOH溶液滴入亚砷酸溶液，滴定终点发生的离子反应是 。交点b的溶液中：c(K+) 2c(HAsO)+4c(AsO)(填“>、<、=”)。
16．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，下列物质都是具有广阔应用前景的储氢材料。回答下列问题：
（1）氢化钠(NaH)是一种常用的储氢剂，遇水后放出氢气并生成一种碱，该反应的还原产物为 。
（2）Ti-Fe合金室温下吸、放氢的速率快，Ti元素在周期表中的位置是 。
（3）(氨硼烷)具有很高的储氢容量及相对低的放氢温度(<350℃)，是颇具潜力的化学储氢材料之一，它可通过环硼氮烷、与进行合成。
①中涉及的元素H、B、N电负性最大的是 。
②键角： (填“>”、“<”或“=”)，原因是 。
（4）Fe-Mg合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。
①距离Mg原子最近的Fe原子个数是 。
②若该晶胞的棱长为anm，阿伏加德罗常数的值为，则该合金的密度为 。
③若该晶体储氢时，分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg48g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为 L。
17． [化学——选修 3：物质结构与性质]
铁是一种常见的金属，在生产生活中用途广泛。
（1）铁在元素周期表中的位置是 ，其基态原子的电子排布式为 ；铁原子外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用 摄取铁元素的原子光谱。
（2）Fe(CO)5与NH3在一定条件下可合成一种具有磁性的氮化铁(Fe3N)，NH3分子的立体
构型为 ；1 mol Fe(CO)5分子中含有σ键为 mol。
（3）把氯气通入黄血盐{ K4[Fe(CN)6]}溶液中，得到赤血盐{ K3[Fe(CN)6]}，该反应的化学方程式为 ；CN-中碳原子的杂化轨道类型为 。
C、N、O元素的第一电离能的大小顺序为
（4）FeCl可与KSCN溶液发生显色反应。SCN-与N2O互为等电子体，则SCN-的电子式为
（5）某离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由X、Y组成，则该氧化物的化学式为
已知该晶体的密度为dg·cm-3 ，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的晶胞参数a= pm。(用含d和NA的代数式表示)。
18．铜及其化合物在机械制造、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题：
（1）铜元素在元素周期表中的位置是 。
（2）Cu2+能与NH3形成具有对称空间结构的[Cu(NH3)4]2+。
①[Cu(NH3)4]2+的H—N—H键角 (填“>”、“=”或“<”)NH3的H-N-H键角。
②若[Cu(NH3)4]2+中两个NH3分别被Cl-取代，能得到(m)、(n)两种不同结构的Cu(NH3)2Cl2：
[Cu(NH3)4]2+的空间构型是 ；在水中的溶解度：(m) (n)(填“>”、“=”或“<”)。
③NF3与NH3具有相同的空间构型，但NF3不易与Cu2+形成配离子，理由是 。
（3）一种钇钡铜氧晶体属四方晶系，品胞参数如图所示，晶胞棱长夹角均为90°。晶体中Y元素的化合价为+3价，Cu元素以+2和+3两种价态存在。基态Cu3+的价层电子的轨道表示式为 ；设NA为阿伏加德罗常数的值，钇钡铜氧的摩尔质量为Mg·mol-1，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)；晶体中Cu3+与Cu2+个数比为 。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。如原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，，)，C为(，，m)，则D的原子分数坐标为 。
答案与解析
1．答案:A
分析: 根据题目信息，首先推出元素，W为N元素、Z为Cl元素；浓度为0.01 mol/L的 X的最高价氧化物对应的水化物溶液pH为12说明最高价氧化物对应的水化物为一元强碱，且原子半径大于氯原子，则X为Na元素；Y位于钠元素和氯元素之间，且0.01 mol/L的最高价氧化物对应的水化物溶液pH小于2说明最高价氧化物对应的水化物为二元强酸，则Y为S元素。
解析:A．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，则钠、硫、氯三种元素的第一电离能依次增大，故A正确，符合题意；
B.氧、硫元素化学性质相似，Na2S2结构类似Na2O2，含有离子键和非极性共价键，故B错误；
C.电解NaCl的水溶液生成氢氧化钠和氯气、氢气，不能生成钠单质，故C错误；
D.氯气的单质具有强氧化性，其水溶液中和水生成的次氯酸具有漂白性，故D错；
故答案为：A。
2．答案:D
分析: 元素周期表有7个横行，为7个周期，分为短周期、长周期，短周期为一、二、三周期，其余为长周期，第四周期中包含7个主族、7个副族、一个0族、一个第ⅤⅢ族。
解析:第四周期过渡元素有10种，但是从左到右的第8、9、10三列的元素为第Ⅷ族元素，不属于副族元素，所以副族元素共有7种，
故答案为：D。
3．答案:C
分析: A、铁在d区；
B、原子晶体的键长越短键能越大，则熔点越高；
C、7个轨道则有7种不同的运动状态；
D、四氧化三铁可以看成Fe2O3·FeO判断。
解析:A．组成元素中O、Al、Si、Pb均位于元素周期表的p区，但Fe位于d区，A不符合题意；
B．已知Si(s)和SiO2(s)均为原子晶体，且键长为：Si-Si键＞Si-O键，通常键长越短键能越大，即键能：Si-O键＞Si-Si键，键能越大，熔化需要的能量越高，其熔点越高，即二氧化硅的熔点高于晶体硅的熔点，B不符合题意；
C．已知Al是13号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p33s23p1，故基态铝原子核外电子占据7各原子轨道，即有7种不同的空间运动状态，C符合题意；
D．由原子手恒可知，Fe3Ox中x=4，设Fe3Ox中Fe(II)为a个，则有2a+3(3-a)=8，即得a=1，即设Fe3Ox中Fe(II)与Fe(III)的个数比为1：2，D不符合题意；
故答案为：C。
4．答案:B
分析: A、氢键使分子的沸点提高；
B、离子电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；
C、氟为-1价则氧为+2价；
D、次氯酸具有漂白性。
解析:A．H2O分子间可以形成氢键，使沸点升高，则H2O的沸点高于CH4的沸点，A不符合题意；
B．离子电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，则简单离子半径：Cl->O2->F-，B符合题意；
C．OF2中，O的化合价为+2价，F的化合价为-1价，C不符合题意；
D．H、O、Cl能形成具有漂白性的化合物HClO，D不符合题意；
故答案为：B。
5．答案:C
分析: W为第四周期元素，最外层电子数为1，价层电子数为11，四种元素组成的某蓝色晶体基本结构单元，故W为Cu，X2Y间可形成氢键，结合X2Y结构式X-Y-X，故X为H，Y为O；Z周围有6个共价键，故Z为S，四种元素分别为H、O、S、Cu。
解析:A．电子层越多原子半径越大，S电子层为3，O为2，H为1，故原子半径S>O>H，选项A不符合题意；
B．同周期从左到右第一电离能逐渐增大，但ⅡA与ⅤA族反常，第一电离能ⅡA大于ⅢA，ⅤA大于ⅥA，O相邻元素为N、F，而O位于ⅥA族，故它的第一电离能既比ⅤA族的N小也比ⅦA族的F小，选项B不符合题意；
C．与反应生成的是，选项C符合题意；
D．非金属性O>S，Y的简单氢化物H2O的热稳定性强于Z的简单氢化物H2S，选项D不符合题意；
故答案为：C。
6．答案:C
分析: Z形成一个共价单键，则Z为H元素；W带有2个正电荷，X形成2个共价键，W、X对应的简单离子核外电子排布相同，则W位于第三周期，为Mg元素，X位于第二周期，为O元素；W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，Y最外层电子数为6-1-2=3，位于第二周期，则Y为B元素。
解析:A．由分析可知，X、Y分别 O、B，根据同一周期从左往右元素非金属性依次增强可知，元素的非金属性O＞B即X>Y，A不符合题意；
B．由题干漂白剂的结构可知，分子中含有过氧键，具有强氧化性，漂白粉也是由于能够生成具有强氧化性的HClO而漂白的，故该漂白剂的漂白原理与漂白粉相似，B不符合题意；
C．由分析可知，W为Mg，工业上通常采用电解熔融的MgCl2来制备单质Mg，而不是电解W的氯化物的水溶液，C符合题意；
D．由题干漂白剂的结构可知，该漂白剂中X、Y原子最外层均满足8电子稳定结构，D不符合题意；
故答案为：C。
7．答案:B
分析: A.化合物中各元素化合价的代数和为0。
B.注意ds区包括ⅠB、ⅡB族的元素。
C.强电解质是指在水溶液或熔融状态下能完全电离出自由移动离子的化合物，一般包括强酸、强碱、大部分盐等。
D.K2FeO4具有氧化性，胶体具有吸附性。
解析:A．高铁酸钾（K2FeO4）中钾元素化合价为+1，氧元素化合价为-2，设铁元素化合价为x，则2+x+(-2)×4=0，x=6，所以高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价，A不符合题意；
B．Fe的原子序数为26，为第Ⅷ族的元素，属于d区元素，B符合题意；
C．由分析可知，高铁酸钾属于强电解质，C不符合题意；
D．在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，胶体能吸附杂质，K2FeO4具有氧化性，能用于消毒杀菌，D不符合题意；
故答案为：B。
8．答案:C
分析: Z是地壳中含量最多的元素，则Z为O元素，W的单质常温下是黄绿色气体，则W为Cl元素，根据化合物A和化合物B的结构可知，X为C元素，Y为N元素。
解析:由上述分析可知，X为C、Y为N、Z为O、W为Cl。
A．工业上可采用电解饱和食盐水的方法制备氯气，同时生成氢气和氢氧化钠，故A不符合题意；
B．N的最高价氧化物的水化物硝酸是强电解质，故B不符合题意；
C．N、O与氢组成的化合物若为硝酸铵，属于离子化合物，是离子晶体，故C符合题意；
D．B中含有酚羟基，A不含有，则可用FeCl3溶液可鉴别A和B，故D不符合题意；
故答案为：C。
9．答案:B
分析: 0.01mol/L戊溶液的pH=12，则戊为一元强碱，应为NaOH，甲、乙、丙、丁、戊、己之间存在反应：甲+丙→丁+己，甲+乙→戊+己，根据元素守恒可知，甲、乙两种物质至少共含有H、O、Na元素，己是由c组成的单质，则己不能是Na，结合原子数可知，a为H元素、c为O元素、d为Na元素，故己为氧气，可知甲是Na2O2、乙是水，再根据反应：甲+丙→丁+己，可知丙是二氧化碳，丁是碳酸钠，则b为C元素。
解析:A．碳元素是6号元素，位于第二周期IVA族，A选项不符合题意；
B．Na2O2中含有O-O非极性键，1mol Na2O2中含有2molNa+和1molO共3mol离子，B选项符合题意；
C．O2在自然界中有同素异形体O3，C选项不符合题意；
D．O、Na形成的简单离子核外电子数均为10，电子层结构相同，D选项不符合题意；
故答案为：B。
10．答案:B
分析: A．电子层数越多，简单离子的半径越大；电子层数相同时，核电荷数越大，简单离子的半径越小；
B．依据化合价变化判断；
C．依据核外分层排布规律分析；
D．同种原子之间的共价键为非极性键；不同种原子之间的共价键为极性键。
解析:A．三种元素中，氢原子的原子半径最小，同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则硼原子的原子半大于氧原子，所以三种元素中原子半径最大的是硼原子，A不符合题意；
B．四氢合硼酸钠中氢元素的化合价为—1价，能与水发生氧化还原反应生成硼酸钠和氢气，B符合题意；
C．硼元素的原子序数为5，L层上有3个电子，C不符合题意；
D．过氧化氢是含有极性共价键和非极性共价键的共价化合物，D不符合题意；
故答案为：B。
11．答案:A
分析: Y的最外层电子数等于其电子层数，根据原子序数可知，Y为Al元素，X、Z同主族且两者的单质在常温下均为气体，则X为F元素，Z为Cl元素，W与Y的族序数之和等于X的族序数，则W为C元素。
解析:A． AlCl3为共价化合物，其熔融态下不能电离，故不导电，但是其能溶于水电离出铝离子和氯离子，水溶液能导电，故其属于非电解质，故A符合题意；
B． 同周期从左至右原子半径逐渐减小，同主族从上至下逐渐增大，故原子半径；Y＞Z＞ W＞ X，故B不符合题意；
C． 非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性：F＞ Cl，故稳定性：HF＞ HCl，由于HF分子间形成氢键，故HF沸点更大，故C不符合题意；
D． W与X组成的二元化合物，如四氟乙烯CF2=CF2，同时含有极性共价键和非极性共价键，故D不符合题意；
故答案为：A。
12．答案:D
分析: A、氢化物的热稳定性即判断非金属性；
B、离子晶体的熔点受键能影响；
C、金属晶体的熔点受键能影响；
D、分子晶体的熔点和键能无关。
解析:A．F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱，HF、HCl、HBr的共价键强度逐渐减弱，热稳定性逐渐减弱，A不符合题意；
B．NaF、NaCl、NaBr均为离子晶体，离子半径越大，键能越小，故NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低，B不符合题意；
C．Li、Na、K阳离子所带电荷数相同，但离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C不符合题意；
D．SiF4、SiCl4、SiBr4都为分子晶体，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力增强，熔、沸点逐渐升高，与化学键无关，D符合题意；
故答案为：D。
二、非选择题
13．答案:（1）五；Ⅷ
（2）取代反应 消去反应
（3）F的原子半径比Cl小，对核外电子的束缚力比Cl强，HF中H和F之间的电子对强烈偏向F，HF分子中的H可以和另一个HF分子中的F形成氢键，从而使HF的沸点较HCl高，容易液化分离出HF
（4）2；4个在面上，2个在晶胞内部；RuO2 与载体晶体结构(堆积方式、晶胞参数)越相似，催化效果越好。MgF2掺杂Al3+后晶胞参数和RuO2更接近，所以MgF2 载体中掺杂Al3+
分析: （1）由电子层数和最外层电子数判断在周期表中的位置。
（2）根据有机反应类型的特点进行分析。
（3）根据F、Cl原子分别与H原子形成的共价键键能强弱，以及HF中含有氢键进行分析。
（4）①根据图示信息及均摊法进行解答。
②MgF2掺杂Al3+后晶胞参数和RuO2更接近。
解析:(1)根据Ru的价电子排布式为4d75s1 可知，该元素位于第五周期第Ⅷ族。
(2)由丙烷生成1，1，1，2，3-五氯丙烷是取代反应，由1，1，1，2，3-五氯丙烷生成2，3，3，3-四氯-1-丙烯是消去反应。
(3)F的原子半径比Cl小，对核外电子的束缚力比Cl强，HF中H和F之间的电子对强烈偏向F，HF分子中的H可以和另一个HF分子中的F形成氢键，从而使HF的沸点较HCl高，容易液化分离出HF。
(4)①从图中可以看出，RuO2 晶胞中位于顶点和体心的是Ru，有2个，则O有4个，晶胞中的六个氧原子有四个在面上，另两个在晶胞内部。
②RuO2 与载体晶体结构(堆积方式、晶胞参数)越相似，催化效果越好。MgF2掺杂Al3+后晶胞参数和RuO2更接近，所以MgF2 载体中掺杂Al3+。
14．答案:（1）sp2；sp3；3
（2）CsCl；CsCl为离子晶体，熔融克服离子键，而ICl为分子晶体，熔融只需克服分子间作用力
（3）CuBr；12；×1010
分析: （1）根据中心原子价层电子对数进行分析；同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，ⅡA和ⅤA元素原子处于全满或半满状态，其电离能高于周围原子。
（2）非氧化还原反应中元素化合价不变；离子晶体熔融克服离子键，分子晶体熔融克服分子间作用力。
（3）根据均摊法进行求算物质的化学式，晶体中Cu原子与Br原子的最小核间距为体对角线的，结合m=ρV进行分析。
解析:（1）BCl3中心B原子的价层电子对数为3+=3，则B原子采用sp2杂化；NCl3中心N原子的价层电子对数为3+=4，则N原子采用sp3杂化。同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，ⅡA和ⅤA元素原子处于全满或半满状态，其电离能高于周围原子，B、N均位于第二周期，所以介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素。
（2）根据题干信息，卤化物CsICl2受热生成CsCl和ICl两种物质，则无色晶体X为CsCl；
CsCl为离子晶体，熔融克服离子键，而ICl为分子晶体，熔融只需克服分子间作用力，所以X的熔点比Y高。
（3）根据均摊法可知，Br原子个数为：8×+6×=4，Cu原子个数为4，两种原子的个数比为1：1，则该晶体的化学式为CuBr。根据晶胞结构，4个Cu原子围成正四面体构型，以一个顶点Cu为观察对象，可知在一个空间四面体面的伸展方向上有3个Cu原子与顶点Cu距离最近且相等，则在四面体的四个面的伸展方向上共有12个Cu原子与其距离相等且最近。根据晶胞结构，晶体中Cu原子与Br原子的最小核间距为体对角线的，晶胞的质量为g，晶胞的体积为，晶胞的边长为cm，则该晶体中Cu原子与Br原子的最小核间距为 ×1010 pm。
15．答案:（1）第四周期ⅢA族
（2）共价
（3）2Ga(l)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) △H=-30.9kJ/mol
（4）；三角锥形；低；NH3和AsH3均为分子晶体，NH3分子间能形成氢键，分子间作用力大于AsH3
（5）c
（6）H3AsO3；<
（7）H3AsO3+OH—=H2AsO+H2O；>
分析: （1）镓原子核外有4个电子层，最外层电子数为3，则位于第四周期ⅢA族；
（2）熔点：共价化合物>离子化合物>分子晶体；
（3）镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气；
（4）磷的原子序数为15，价电子排布式为3s23p3；砷化氢中砷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1；氨气分子间能形成氢键；
（5）a.同主族从上到下元素的金属性依次增强；
b.砷化镓是优良的半导体材料；
c.As的非金属性较弱，所以As与H2在低温时不可剧烈化合为AsH3；
d.元素的非金属性越强，其最高价氧化酸的酸性越强；
（6）人体血液的pH在7.35～7.45之间，患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3；
（7）氢氧化钾溶液与亚砷酸溶液反应生成亚砷酸二氢钾和水；根据电荷守恒分析。
解析:（1）由镓的原子结构示意图可知，镓元素位于元素周期表第四周期ⅢA族，故答案为：第四周期ⅢA族；
（2）砷化镓的熔点高且熔融状态不导电，说明砷化镓为共价化合物，故答案为：共价；
（3）在1100℃下液态镓与氨气反应生成固态氮化镓和氢气，可逆反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g)，由每生成1mol氢气放出10.3kJ热量可知，反应的反应热△H=-30.9kJ/mol，则反应的热化学方程式为2Ga(l)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) △H=-30.9kJ/mol，故答案为：2Ga(l)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) △H=-30.9kJ/mol；
（4）磷元素的原子序数为15，价电子排布式为3s23p3，则价电子排布图为；砷化氢中砷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，空间构型为三角锥形；砷化氢和氨气是结构相似的分子晶体，氨气分子间能形成氢键，砷化氢分子间不能形成氢键，则氨气分子间的作用力大于砷化氢，沸点高于砷化氢，故答案为：；三角锥形；NH3和AsH3均为分子晶体，NH3分子间能形成氢键，分子间作用力大于AsH3；
（5）a．同主族元素，从上到下元素的金属性依次增强，则镓的金属性比铝的强，故正确；
b．砷化镓与硅一样是半导体材料，具有半导体性质，故正确；
c．同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，砷与氢气在低温时不能发生化合反应生成砷化氢，故不正确；
d．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，则酸性由强到弱的顺序为H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，故正确；
故答案为：c；
（6）人体血液的pH在7.35—7.45之间，由图可知，患者用药后人体中含砷元素的主要微粒是亚砷酸；H2AsO的物质的量分数最大时，溶液呈碱性，说明H2AsO3-的电离程度小于水解程度，故答案为：H3AsO3；<；
（7）由酚酞作指示剂时的变色范围为8可知，氢氧化钾溶液与亚砷酸溶液反应生成亚砷酸二氢钾和水，反应的离子方程式为H3AsO3+OH-=H2AsO3-+H2O；交点b的溶液中存在电荷守恒关系c(K+)+ c(H+)= c(OH-)+ c(H2AsO3-)+2c(HAsO32-)+3c(AsO33-)，由图可知，溶液呈碱性，溶液中c(H+)< c(OH-)，c(H2AsO3-)=c(AsO33-)，则溶液中c(K+)＞2c(HAsO32-)+4c(AsO33-)，故答案为：H3AsO3+OH-=H2AsO3-+H2O；＞。
16．答案:（1）H2
（2）第四周期IVB族
（3）N；>；分子中没有孤电子对，有2对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大，键角越小，所以小于的键角
（4）4；；22.4
分析: （1）NaH与水发生反应；
（2）Ti为22号元素，在元素周期表中位于第四周期IVB族；
（3）①元素的非金属性越强，电负性越大；
②孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
（4）①Mg原子在晶胞内，与Mg最近的Fe位于顶点和面心；
②根据均摊法和计算；
③根据计算。
解析:（1）NaH遇水反应的方程式为：，NaH中-2价H与中+1价H结合生成氢气，可知氢气既是氧化产物也是还原产物，故答案为：H2；
（2）Ti为22号元素，位于周期表中第四周期IVB族，故答案为：第四周期IVB族；
（3）①根据H、B、N在周期表中的位置可知电负性：N>B>H，电负性最大的是N，故答案为：N；
②与价电子对数均为4，但分子中没有孤电子对，有2对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大，键角越小，所以小于的键角，故答案为：>；分子中没有孤电子对，有2对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大，键角越小，所以小于的键角；
（4）①由晶胞结构可知Mg原子周围距离最近的Fe有4个，故答案为：4；
②在晶胞中，Fe原子位于顶点和面心，个数为，Mg原子位于体内有8个， 则晶胞的质量为：，该合金的密度，故答案为：；
③分子在晶胞的体心和棱心位置，则1个晶胞中储存氢气的个数为：，晶胞中Mg原子与氢气的关系：；含Mg48g即2molMg吸收1mol氢气，标准状况下体积为22.4L，故答案为：22.4；
17．答案:（1）第四周期第M族；1s22s23s23p63d64s2 {或[Ar]3d64s2}；光谱仪
（2）三角锥形；10
（3）2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+2KCl；sp杂化；N>O>C
（4）
（5）Fe3O4；
分析: （1）铁是26号元素，故位置是第四周期第VIII族，基态原子电子排布为1s22s23s23p63d64s2；可根据光谱仪提取铁元素原子光谱；
（2）氨气的结构是三角锥形；σ键根据成键类型判断即可；
（3）根据提示书写化学方程式即可，电离能的大小与元素周期律有关，但氮和氧的存在例外，需注意；
（4）电子式的书写，注意最后是离子的电子式；
（5）根据晶胞中的X、Ｙ所含铁氧的数目推断，此氧化物是四氧化三铁；根据铁氧的原子个数之比计算晶胞参数。
解析:（1）Fe为26号元素，其原子核外有4个电子层，因此位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。其基态原子核外电子排布式为1s22s23s23p63d64s2。核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成光谱，因此可用光谱仪摄取原子光谱。
（2）NH3分子中氮原子的价层电子对数为，分子中有一对孤电子对，所以其分子构型为三角锥形。配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数为2；Fe(CO)5中含有10个σ键，因此1molFe(CO)5中所含σ键的数目为10mol。
（3）把Cl2通入黄血盐K4[Fe(CN)6]溶液中，得到赤血盐K3[Fe(CN)6]，根据原子守恒可知，反应过程中还声称KCl，因此反应的化学方程式为：2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+KCl。
CN-中含有C≡N化学键，碳原子杂化轨道数目为2，因此碳原子采取sp杂化。
同周期主族元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常，N为第ⅤA族元素，p轨道半满，较为稳定，不易失去电子，则第一电离能C和O都大，因此C、N、O三种元素的第一电离能的大小顺序为N>O>C。
（4）等电子体结构相似，与CS2分子互为等电子体的SCN-离子结构中S和N都分别与C形成双碱，因此其电子式为。
（5）根据图示可知晶胞中含有4个X、4个Y，每个X中含Fe2+的个数为，O2-的个数为4；每个Y中含有Fe2+的个数为，含Fe3+的个数为4，O2-的个数为4。因此晶胞中共有Fe2+的个数为，Fe3+的个数为4×4=16。O2-的个数为(4+4)×4=32，晶胞中Fe与O的个数比为(8+16)：32=3：4，因此该氧化物的化学式为Fe3O4。晶胞参与a=。
18．答案:（1）第四周期IB族
（2）>；平面正方形；>；F的电负性比N大，N-F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键
（3）；；1∶2；(，，1-m)
分析: （1）铜的原子序数为29，位于第四周期IB族；
（2）①孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力，孤电子对越多键角越小；
②形成4个配位键，具有对称的空间构型，可能为平面正方形或正四面体，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，有两种不同结构，则其为平面正方形；
③F的电负性比N大，N-F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键；
（3）基态Cu原子失去4s上的1个电子和3d上的2个电子得到Cu3+；根据均摊法和计算。
解析:（1）铜是29号元素，在元素周期表中的位置是第四周期IB族；
（2）①[Cu(NH3)4]2+中N原子无孤电子对，所以[Cu(NH3)4]2+中H—N—H键角>NH3的H—N—H键角。
②若[Cu(NH3)4]2+中两个NH3分别被Cl-取代，能得到(m)、(n)两种不同结构的Cu(NH3)2Cl2，则[Cu(NH3)4]2+的空间构型是平面正方形；根据“相似相溶”，在水中的溶解度 (m)> (n)。
③F的电负性比N大，N-F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键，所以NF3不易与Cu2+形成配离子。
（3）基态Cu原子失去4s上的1个电子和3d上的2个电子得到Cu3+，基态Cu3+的价层电子的轨道表示式为；设NA为阿伏加德罗常数的值，钇钡铜氧的摩尔质量为Mg·mol-1，根据均摊原则，晶胞中Cu原子数为 、Ba原子数为2、Y原子数为1、O原子数为，晶胞的体积为，则该晶体的密度为；晶体的化学式为Cu3Ba2YO7，根据化合价代数和等于0，Cu3+与Cu2+个数比为1：2。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。如原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，，)，C为(，，m)，则D的原子分数坐标为(，，1-m)。
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