【高考真题】原子结构与元素的性质

21．[2017·江苏卷] 【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。 A．[物质结构与性质] 铁氮化合物(Fe_xN_y)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某Fe_xN_y的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。 (1)Fe^3＋基态核外电子排布式为________。 (2)丙酮(CH₃CCH₃O)分子中碳原子轨道的杂化类型是______________，1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。 (3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________。 (4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________________________。 (5)某Fe_xN_y的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe_(x－n)Cu_nN_y。Fe_xN_y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。

图1　Fe_xN_y晶胞结构示意图

图2　转化过程的能量变化

B．[实验化学] 1?-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为71 ℃，密度为1.36 g·cm^－3。 实验室制备少量1?-溴丙烷的主要步骤如下： 步骤1: 在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水，冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H₂SO₄；冷却至室温，搅拌下加入24 g NaBr。 步骤2：如图所示搭建实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。

步骤3：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。 步骤4：将分出的有机相转入分液漏斗，依次用12 mL H₂O、12 mL 5%Na₂CO₃溶液和12 mL H₂O洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得1?-溴丙烷。 (1)仪器A的名称是________；加入搅拌磁子的目的是搅拌和________。 (2)反应时生成的主要有机副产物有2?溴丙烷和________。 (3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是________。 (4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是___________。 (5)步骤4中用5% Na₂CO₃溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na₂CO₃溶液，振荡，____________，静置，分液。 21．A.[物质结构与性质](1)[Ar]3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵? (2)sp²和sp³　9 mol (3)H<C<O? (4)乙醇分子间存在氢键? (5)Fe₃CuN [解析] (1)Fe^3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d⁵。(2)一个丙酮分子中有两个甲基和一个羰基，甲基中碳原子为sp³杂化，羰基中碳原子为sp²杂化；一个丙酮分子中有6个碳氢键、2个碳碳单键和1个碳氧双键(1个σ键和一个π键) ，所以1 mol丙酮分子中含有9 mol σ键。(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H<C<O。(4)乙醇分子间容易形成氢键，所以乙醇的沸点高于丙酮。(5)物质本身所含能量越低越稳定，所以更稳定的Cu替代型产物为Cu替代a位置Fe型，则根据均摊法，一个晶胞中，Cu原子个数为8×(八分之一)＝1，Fe原子个数为6×(二分之一)＝3，N原子个数为1，所以化学式为Fe₃CuN。 B．[实验化学](1)蒸馏烧瓶　防止暴沸? (2)丙烯、正丙醚? (3)减少1?-溴丙烷的挥发? (4)减少HBr挥发? (5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体 [解析] (1)仪器A为蒸馏烧瓶，加入搅拌磁子的目的是搅拌和防止暴沸。(2)正丙醇在反应过程中，除了发生取代反应生成卤代烃，还可能发生消去反应和分子间脱水，分别生成丙烯和正丙醚。(3)? 冰水浴是降低温度，根据信息，1?-溴丙烷的沸点为71 ℃，所以为减少1?-溴丙烷挥发，应将接受瓶置于冰水浴中。(4)蒸馏瓶中的反应原理是NaBr与浓硫酸反应生成HBr，HBr与正丙醇发生取代反应生成1?-溴丙烷，所以缓慢加热的目的是防止生成的HBr挥发。   35．[2017·全国卷Ⅰ] [化学——选修3：物质结构与性质]钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题： (1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________(填标号)nm。 A．404.4? B．553.5? C．589.2? D．670.8? E．766.5 (2)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是____________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是______________________________________________。 (3)X射线衍射测定等发现，I₃AsF₆中存在I离子。I离子的几何构型为____________，中心原子的杂化形式为________________。 (4)KIO₃晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a＝0.446 nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为______。

(5)在KIO₃晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于________位置，O处于________位置。 35．(1)A? (2)N　球形　K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱 (3)V形　sp³? (4)0.315　12? (5)体心　棱心 [解析] (1)紫色波长在400 nm～430 nm间，因此结合选项知A项正确。(2)基态K原子的价层电子排布式为4s¹，故其核外电子占据最高能层为第四层，其能层的符号是N；因最后一个电子填充在s轨道(能级)上，其电子云轮廓图为球形；K和Cr虽属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但因金属K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱，故K的熔点、沸点等都比金属Cr低。(3)在I中中心原子I的价层电子对数为4(其中2个σ键、2个孤电子对)，因此其轨道杂化类型为sp³杂化，但离子的空间几何构型同水分子一样为V形。(4)利用晶胞结构可知，晶胞中K与O间的最短距离为晶胞面对角线的一半，即(二分之根号二)×0.446 nm；由晶胞易知，在同一平面内，与K紧邻的O个数为4，故在晶胞中与K紧邻的O个数为4×3＝12。(5)根据KIO₃的化学式，以及晶胞结构可知，若I处于各顶角位置，则该晶胞中K处于体心，O处于棱心。