- 研究型实验
- 共4868题
水是生命之源,它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中,水也是一种常用的试剂。
(1)水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为 ;
(2)写出与H2O分子互为等电子体的微粒 (填2种)。
(3)水分子在特定条件下容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+)。下列对上述过程的描述不合理的是 ;
(4)下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是
(请用相应的编号字母填写);
A B C D E
(5)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,已知冰的升华热是51 kJ/mol,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol),则冰晶体中氢键的“键能”是 kJ/mol;
(6)将白色的无水CuSO4溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式: 。
正确答案
(1)1S22S22P4 (1分) (2)H2S、NH2-(2分) (3)A (1分) (4)BC (2分)
(5)20 (1分) (6)Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+(1分)
试题分析:(1)氧原子的核电荷数是8,根据构造原理可知外围电子有6个电子,2s能级上有2个电子,2p能级上有4个电子,所以水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为1S22S22P4。
(2)原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体。水分子含有3个原子、8个价电子,因此与水互为等电子体的微粒有:H2S、NH2-。
(3)A、水分子中氧原子含有2个共价单键和2个孤电子对,其空间构型是V型,所以水中氧的杂化为sp3,H3O+中氧的杂化为sp3,则氧原子的杂化类型没有改变,故A不正确B、水分子为V型,H3O+为三角锥型,则微粒的形状发生了改变,故B合理;C、因结构不同,则性质不同,微粒的化学性质发生了改变,故C合理;D、水分子为V型,键角是104.5°。H3O+为三角锥型,微粒中的键角发生了改变,故D合理,因此答案为:A;
(4)冰属于分子晶体,根据微粒的晶胞结构特点可知,A是离子晶体氯化钠的晶胞,构成微粒是离子。B为干冰的晶胞图,构成微粒为分子,属于分子晶体。C为碘的晶胞图,构成微粒为碘分子,所以分子晶体;D是原子晶体金刚石的晶胞,构成微粒是原子。E是金属晶体钠的晶胞,构成微粒是金属阳离子和自由电子,则与冰的晶体类型相同的是干冰和碘单质,故答案为:BC。
(5)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,则根据结构图可知,1mol水中含有2mol氢键,升华热=范德华力+氢键。由于冰的升华热是51kJ/mol,水分子间的范德华力是11kJ/mol,所以冰晶体中氢键的“键能”是(51kJ/mol-11kJ/mol)÷2=20kJ/mol。
(6)无水硫酸铜溶于水后生成水合铜离子,铜离子提供空轨道,水分子中的氧原子提供孤电子对,形成配位键,该配合离子的结构:,生成此配合离子的离子方程式Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+。
用Cr3+掺杂的氮化铝是理想的LED用荧光粉基质材料,氮化铝(其晶胞如图所示)可由氯化铝与氨经气相反应制得。
(1)Cr3+基态的核外电子排布式可表示为 。
(2)氮化铝的化学式为 。
(3)氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6结构如图所示。在Al2Cl6中存在的化学键有 (填字母)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键
(4)一定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应为:Al2O3+3CCl4=2AlCl3+3COCl2。其中,COCl2分子的空间构型为 。一种与CCl4互为等电子体的离子的化学式为 。
(5)AlCl3在下述反应中作催化剂。分子③中碳原子的杂化类型为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3(2分)
(2)AlN(2分)
(3)bc(2分)
(4)平面三角形(2分) SO42-或PO43-或ClO4-或SiO44-或PCl4+(2分)
(5)sp2和sp3(2分)
试题分析:(2)氮原子在晶胞的顶点和内部,共有8×1/8+1=2;铝原子在晶胞的棱上和内部,共有4×1/4+1=2;化学式为AlN;(3)氯最外层有7个电子已形成1个共用电子对达到8电子的稳定结构,中间的氯与铝原子形成了2个共价键,故其中之一为配位键,由氯原子提供孤电子对,铝原子提供空轨道形成配位键;(4)COCl2分子中碳原子的价电子对数为(4+2)÷2=3,为sp2杂化,又有3个配位原子故为平面三角形;等电子体(原子数同,价电子数同)有SO42-或PO43-或ClO4-或SiO44-或PCl4+;(5)分子③中碳原子中形成双键的为sp2杂化,全形成单键的为sp3杂化。
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,第三代就是铜铟镓硒CIGS(CIS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(Cu+)基态时的价电子排布式表示为 。
(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)。
(3)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)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质。
①[B(OH)4]-中B的原子杂化类型为 ;
②不考虑空间构型,[B(OH)4]-的结构可用示意图表示为 。
(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似,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,则得右图所示的金刚砂(SiC)结构;若在晶体硅所有Si—Si键中插入O原子即得SiO2晶体。
①在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为 ;
②判断a. SiO2,b.干冰,c.冰3种晶体的熔点从小到大的顺序是 (填序号)。
正确答案
(12分)
(1)3d10 (2分) (2)Br>As>Se (2分) (3)①SP3(2分)
(4)①12(2分)②b
试题分析:
(1)亚铜离子是由铜原子失去了一个电子得到的,所以有28个电子,所以为3d10;
(2)由于AS的外围电子排布式为4S24P3每个轨道电子处于半充满状态,能量比较低,比较稳定,失去电子较困难。
(3)①根据价层电子互斥理论,[B(OH)4]-中B中价电子数为(3+4+1)/2=4,所以应该是SP3杂化;
②
(4)①在SiC中,每个SI和周围的四个原子以共价键结合,其结构和金刚石相同。观察其结构图可知应该为12;②b.干冰c.冰是分子晶体,但冰中存在氢键,所以晶体的熔点从小到大的顺序是b
铜、铁、钒都是日常生活中常见的金属,具有广泛用途。请回答:
(1)在元素周期表中,铜元素位于____区,其基态原子的电子排布式为 。
(2)Cu2O的熔点比Cu2S高,原因为 。
(3)Fe(CO)5是一种常见的配合物,可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂。
①写出CO的一种常见等电子体分子的结构式____;两者相比较沸点高的为 (填分子式)。
②Fe(CO)5在一定条件下发生反应:Fe(CO)5(s)=Fe(s)+5CO(g),已知:反应过程中,断裂的化学键只有配位键,由此判断该反应所形成的化学键类型为 。
(4)已知AlCl3·NH3和AlCl4—中均有配位键。AlCl3·NH3中,提供空轨道的原于是____;在AlCl4中Al原子的杂化轨道类型为 。
(5)金属铝的晶胞结构如图甲所示,原子之间相对位置关系的平面图如图乙所示。则晶体铝中原子的堆积方式为____。已知:铝原子半径为d cm,摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体铝的密度ρ= 。
正确答案
(1)ds 1s22 s22p63 s23 p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)Cu2O与Cu2S相比较,其阳离子相同、阴离子所带的电荷也相同,但由于氧离子的半径小于硫离子的离子半径,Cu2O的晶格能更大(或亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键),所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。
(3)N≡N CO 金属键
(4)Al sp3
(5)面心立方最密堆积 g/cm3
试题分析:(1)29号元素Cu在元素周期表中位于第四周期第IB族。因此属于ds区。其基态原子的电子排布式为1s22 s22p63 s23 p63d104s1或[Ar]3d104s1。(2)Cu2O的熔点比Cu2S高,是因为Cu2O与Cu2S都属于离子晶体。其阳离子相同、阴离子所带的电荷也相同,但由于氧离子的半径小于硫离子的离子半径,Cu2O的晶格能更大,断裂其离子键需要消耗的能量更高,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。(3) ①CO的一种常见等电子体是N2。分子的结构式N≡N。CO与N2两者相对分子质量相同。但由于CO分子为极性分子,增加了分子之间的相互作用,使得克服分子间作用力使物质熔化或汽化消耗的能量高。因此二者相比较沸点高的为CO。②该反应所形成的化学键类型为金属键。(4)在AlCl3·NH3中,提供空轨道的原于是Al,提供孤对电子的是N原子。在AlCl4中Al原子的杂化轨道类型为sp3。(5)由晶体结构示意图可看出晶体铝中原子的堆积方式为面心立方最密堆积。每个晶胞中含有的Al原子的个数为:8×1/8+6×1/2=4.设晶胞的边长为a,则;
。则晶胞的密度为:
。整理可得密度ρ=
g/cm3。
W、Y、Z、Q、R是周期表中前四周期的元素,且原子序数依次增大。W原子核外有2个未成对电子,Q是电负性最大的元素,R元素的原子核外的未成对电子数是W原子核外未成对电子数的2倍。请回答下列问题(答题时,W、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示):
(l)W、Y、Z 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。在上述三种元素的原子中,写出与WZ2互为等电子体的分子式 。
(2)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键)
该分子中Y原子的杂化方式是 杂化。
(3)W2-2阴离子的电子式为 ,Z原子最外层电子排布式为 。
(4)YQ3分子的空间构型为 ,Y和Q两元素的氢化物的沸点相比较,高者是 (写分子式).往硫酸铜溶液中通入过量的YH3(Y的氢化物分子式),可生成配离子[Cu(YH3)4]2+,但YQ3不易与Cu2+形成配离子,其原因是 。
(5)科学家通过X射线探明RZ的晶体结构与NaCl晶体结构相似。那么在RZ晶体中距离R2+最近且等距离的R2+有 个。若在RZ晶体中阴阳离子间最近距离为a cm,晶体密度为ρg/cm3,则阿伏伽德罗常数NA的表达式为 mol-1。
(6)已知非整数比化合物R0.95Z,其晶体结构与NaCI相似,但由于R、Z离子个数比小于1:1,故晶体存在缺陷。R0.95Z可表示为( )
正确答案
(1)N>O>C; N2O
(2)SP2
(3) ; 2s22p4
(4)三角锥形;HF;由于电负性F>N>H,在NF3分子中,共用电子对偏向F原子,使得N原子上的孤电子对难与Cu2+配位
(5)12;36/ρa3
(6)B
(1)根据题意“W原子核外有2个未成对电子”,1s22s22p2,W应为C,“Q是电负性最大的元素”Q应为F,“R元素的原子核外的未成对电子数是W原子核外未成对电子数的2倍”,R的电子排布式应为[Ar]4s23d6,R为Fe,W、Y、Z的电负性关系为N>O>C;CO2的电子数为22,与其是等电子体的是N2O。
据键角为120 。,故Y原子的杂化方式应为SP2。
联想到CaC2,可写出C2-的电子式;Z为氧,最外层电子排布式为2s22p4。
联想NH3的空间构型,则NF3应为三角锥形。NH3与HF的沸点相比较,因电负性F>N,HF的氢键强于NH3的氢键,故HF沸点较高。氨易于与Cu2+形成配离子,而NF3难与Cu2+形成配离子,由于电负性F>N>H,在NF3分子中,共用电子对偏向F原子,使得N原子上的孤电子对难与Cu2+配位
首先对NaCl的晶体结构要熟悉,在晶体中间从三维方向用三个 面去切割,可以得到三个平面,在每一面上,距离中心Na+最近的 Na+有4个,则晶体中共有12个。据上面推得可知,R为Fe,则FleO的摩尔质量为72。在NaCl晶体中,每个晶胞含有4个NaCl,故FeO中,
NA(2a)3ρ/4=56+16,NA=36/a3ρ
(6)设R2+有x个,则R3+就有0.95-x,根据化合物化合价代数和为零的原则,有等式(+2X)+[+3(0.95-X)]+(-2)=0,解得X=0.85,故R0.95Z可表示为R0.852+R0.103+Z,选项B正确。
锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:
2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2O=Cu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu2+的核外电子排布式: 。
(2)PO43—的空间构型是 。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
(4)胆矾CuSO4·5H2O的结构示意图如下,其含有的微粒间作用力有 。(填序号)
a.离子键 b.极性键 c.金属键
d.配位键 e.氢键 f.非极性键
(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,则1 mol CN-中含有的π键的数目为 。
(6)Cu元素与H元素可形成一种红色化合物,其晶体结构单元如图所示。则该化合物的化学式为 。
正确答案
(1)[Ar]3d9 (2)正四面体 (3)sp3 (4)abde
(5)2NA或2mol (6)CuH
试题分析: (1)Cu原子序数为29,核外电子排布式为[Ar]3d104s1,Cu2+电子排布式为[Ar]3d9。(2)PO43—中P价层电子对数=(5+0×4+3)/2=4,P与4个O形成4个键,离子空间构型为正四面体。(3)N2H4分子中N形成3个键还有1对孤对电子,N杂化类型为sp3。(4)CuSO4·5H2O组成为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,[Cu(H2O)4]2+与SO42-以离子键结合,Cu2+与H2O以配位键结合,H和O以极性共价键结合,结晶水中的H和O分别和O和H形成氢键。(5)CN-中C和N形成三键,三键中有1个
键和2个
键。(6)晶胞中Cu个数为1/6×12+1/2×2+3=6、H个数为1/3×6+4=6。
键、
键 晶胞计算
我国部分城市灰霾天占全年一半,引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量,可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。
(1)Zn2+在基态时核外电子排布式为_______________________________。
(2)SO42—的空间构型是________(用文字描述)。
(3)PM2.5富含大量的有毒、有害物质,易引发二次光化学烟雾污染,光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2===CH—CHO、HCOOH、 (PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是________;
a.N2O结构式可表示为N===N===O
b.O3分子呈直线形
c.CH2===CH—CHO分子中碳原子均采用sp2杂化
d.相同压强下,HCOOH沸点比CH3OCH3高,说明前者是极性分子,后者是非极性分子
②1 mol PAN中含σ键数目为________;
③NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中心离子的配位数为________(填数字)。
(4)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β射线吸收法,β射线放射源可用85Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示,设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个,晶胞中含Kr原子为n个,则m/n=________(填数字)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (2)正四面体形 (3)①ac ②10NA(或10×6.02×1023或6.02×1024) ③6 (4)3
(1)Zn为30号元素,Zn2+先失去4s上面的2个电子。(2)SO42—中,S无孤电子对,S与O形成四根化学键,故S为sp3杂化,故SO42—的空间构型是正四面体形。(3)①N2O与CO2互为等电子体,N与O之间为双键,a正确;O3与SO2互为等电子体,为V形分子,b错误;CH2===CH—CHO中每个碳原子均相当于形成三根键,故均为sp2杂化,c正确;HCOOH分子间可以形成氢键,故沸点高,d错误。②PAN中所有单键均为σ键,双键中有一个为σ键,—NO2的结构为。③配体位于方括号中,由1个NO和5个H2O构成,则配位数为6。(4)以顶点计算,与之相邻最近的Kr位于三个面心上,而顶点的原子为8个立方体共有,每个面心上的Kr为两个立方体共有,故最近的Kr为3×8/2=12(个),晶胞中Kr有8×1/8+6×1/2=4(个),两者比值为12∶4=3。
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)。
正确答案
(1)sp3 (2)N>P>As
(3)33 3s23p63d104s24p3
(4)高 NH3分子间存在较强的氢键,而PH3分子间仅有较弱的范德华力 正四面体
(5)第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离 硝酸中N呈+5价,N—O—H中O的电子更向N偏移,越易电离出氢离子
(6)a
=1.83×10-3
(1)一个P原子与其他3个P原子形成3个σ键,还有一对孤对电子;(4)P的孤对电子对数==0,为sp3杂化,正四面体;(6)如图两个最近的阳离子核间的距离为AB;作辅助线,BD垂直AD,∠DAB="60°,BD=AB" sin 60°,设横向上有x个氧离子,纵向上有y个氧离子,横、纵向的长分别为2x·1.40×10-10m、2y·1.40×10-10 m,2x·1.40×10-10 m×2y·1.40×10-10 m×sin60°="1" m2,所以每平方米面积上
分散的氧离子个数为x·y=个,NiO的物质的量为
mol,即可求出质量
有A、B、C三种短周期元素.A+只含有一个质子没有中子;B的正、负化合价绝对值相等,在同族元素中其氢化物最稳定;C的原子核内质子数是B的最外层电子数的3.5倍.试推断这三种元素分别是:A______,B______,C______.(用元素符号表示)
正确答案
A、B、C三种短周期元素.A+只含有一个质子没有中子,则A为H元素;B的正、负化合价绝对值相等,处于ⅣA族,在同族元素中其氢化物最稳定,非金属性最强,故B为碳元素;C的原子核内质子数是B的最外层电子数的3.5倍,则C元素质子数为3.5×4=14,则C为硅元素,由上述分析可知,A为H、B为C、C为Si,
故答案为:H、C、Si.
①~⑧是元素周期表中的部分元素.
请回答:
(1)元素③④⑧的气态氢化物中最稳定的是______(填化学式).
(2)元素⑤和⑦的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式是______.
(3)元素⑥和⑧形成的化合物的电子式是______.
(4)某同学为了比较元素②和硅元素非金属性的相对强弱,用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验).请回答:
a.X是______(填化学式),B装置的作用是______.
b.能说明元素②和硅元素非金属性强弱的实验现象是______,相关的化学方程式是______.同主族元素从上到下______,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱.
(5)请设计实验比较元素⑥与⑦金属性的相对强弱______.
正确答案
由元素在周期表在的位置可知,①为H,②为C,③为O,④为F,⑤为Na,⑥为Mg⑦为Al,⑧为Cl.
(1)③为O,④为F,⑧为Cl,F的非金属性最强,则HF最稳定,故答案为:HF;
(2)⑤和⑦的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、Al(0H)3,反应的离子反应为OH-+Al(0H)3═AlO2-+H2O,故答案为:OH-+Al(0H)3═AlO2-+H2O;
(3)⑥和⑧形成的化合物为氯化镁,属于离子化合物,其电子式为,故答案为:
;
(4)a.X为除去二氧化碳中的HCl,则试剂为NaHCO3,B装置的作用为吸收CO2中混有的HCl气体,故答案为:NaHCO3;吸收CO2中混有的HCl气体;
b.因非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,则实验观察到C中产生白色胶状沉淀,发生的反应为CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓,则同主族从上到下,电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱,
故答案为:C中产生白色胶状沉淀;CO2+H2O+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3↓;电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大;
(5)⑥为Mg⑦为Al,证明金属性的强弱,则取一小段镁条和一小片铝片,磨去表面氧化膜,分别放入2支试管中,各加入等体积等浓度的盐酸,观察发生的现象,反应剧烈的金属性强,故答案为:取一小段镁条和一小片铝片,磨去表面氧化膜,分别放入2支试管中,各加入等体积等浓度的盐酸,观察发生的现象.
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)白磷单质的中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 .PO43-离子的立体构型为 ;
(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1.40×10-10m)
正确答案
(1)sp3 (1分) (2)N>P>As(1分)
(3)33(1分) 3s23p63d104s24p3(1分)
(4)高(1分);NH3分子间存在较强的氢键,而PH3分子间仅有较弱的范德华力(1分);
正四面体(1分)
(5)第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离(2分) 硝酸中N呈+5价,N-O-H中O的电子更向N偏移,越易电离出氢离子(2分)
(6)a(2分)
(2分,列式1分)
试题分析:
(1)白磷分子中,每个磷原子含有3个共价键和一个孤电子对,所以其价层电子对是4,采取sp3杂化;
(2)N、P、As属于同一主族,且原子序数依次增大,原子序数越大,其最外层电子越容易失去,其电离电离能越小,所以这三种元素的第一电离能大小顺序是N>P>As,故答案为:N>P>As;
(3)砷的原子序数是33,M层排了18个电子,N层排了5个电子,所以其核外M层和N层电子的排布式为3s23p63d104s24p3;
(4)氨气的沸点高于高PH3,因为NH3分子间存在较强的氢键,而PH3分子间仅有较弱的范德华力,导致氨气的沸点比PH3高,PO43-离子价层电子对=4+(5+3-4×2)=4,且没有孤电子对,所以其空间构型是正四面体;
(5)①磷酸分步电离,第一步电离出的氢离子抑制了第二步电离,所以K1远大于K2;
②硝酸中N呈+5价,N-O-H中O的电子更向N偏移,导致其越易电离出氢离子,则酸性较大;
(6)根据氯化钠的结构知,氧离子和相邻的镍离子之间的距离为a,距离最近的两个阳离子核间的距离是距离最近的氧离子和镍离子距离的
倍,所以其距离是
acm;
根据图片知,每个氧化镍所占的面积=1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°,则每平方米含有的氧化镍个数=,每个氧化镍的质量=
g,所以每平方米含有的氧化镍质量=
×
=
=1.83×10-3
根据元素周期表中第四周期元素的相关知识,回答下列问题:
(1)第四周期元素的基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有________种;写出Cu+的核外电子排布式________。
(2)按电子排布,可将周期表里的元素划分成五个区域,第四周期元素中属于s区的元素有________种,属于d区的元素有________种。
(3)CaO晶胞如右图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为________;CaO的焰色反应为砖红色,许多金属或它们的化合物都可以发生焰色反应,其原因是________________
(4)由叠氮化钾(KN3)热分解可得纯N2:2KN3(s)=2K(l)+3N2(g),下列有关说法正确的是________(填选项字母)。
(5)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。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-。CN-的电子式为_______,CNO-的中心原子的杂化方式为_______
(6)在CrCl3溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6-n]x++xR-HRx[CrCln(H2O)6-n]+xH+。将含0.0015 mol[CrCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200 mol·L-1 NaOH溶液25.00 mL,则该配离子的化学式为_______。
正确答案
(1)3 1s22s22p63s23p63d10
(2)2 8
(3)6 激发态的电子从能量高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长光的形式释放能量。
(4)B C
(5) sp杂化
(6)[CrCl(H2O)5]2+
试题分析:(1)第四周期中基态原子核外电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有K、Cr、Cu三种。Cu失去4s轨道上一个电子形成的Cu+核外电子排布为1s22s22p63s23p63d10。
(2)第四周期属于s区的元素是K、Ca两种。属于d区的元素是第IIIB族到第VIIB族及第VIII族,第四周期共有8种元素。
(3)根据晶胞结构示意图,可知Ca2+周围距Ca2+最近的O2-有6个,因此Ca2+的配位数为6。金属元素会有焰色反应,是因为激发态的电子从能量高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长光的形式释放能量。
(4)Na+半径小于K+半径,离子所带电荷相同时,半径越小晶格能越大,因此NaN3的晶格能高于KN3的晶格能,A错;K晶体为体心立方,每个晶胞中含有2个K原子,B正确;N原子的2p轨道半满,不容易失去电子,因此第一电离能N>O,C正确;氮气常温下稳定,因为氮气分子中含有氮氮三键,D错。
(5)CN-与N2是等电子体,因此电子式相似。CNO-与CO2是等电子体,因此中心原子杂化方式相同,是sp杂化。
(6)生成的H+的物质的量为:n(H+)=n(NaOH)=0.1200×25.00×10-3mol=0.003mol,根据方程式,可计算得出x=2。在配离子中,Cr +3价,根据化合价计算规则,可知n=1,则配离子为[CrCl(H2O)5]2+。
金属镍,铁及非金属元素碳在合金材料,有机合成材料中有广泛的应用.请回答下列问题:
(1)Ni原子的核外电子排布式为 .
(2)Fe原子的外围电子排布图为 .
(3)含碳化合物丙烯腈(H2C=CH—C≡N)分子中碳原子轨道杂化类型为
(4)NiO,FeO的晶体类型均与氯化钠晶体相同,Ni2+和Fe2+离子半径分别为69 Pm和78 Pm,则两种物质的熔点
NiO FeO(填“>”或“<”),判断依据是 .
(5)CaC2晶体的晶胞也与氯化钠相似,但由于CaC2晶体中的C22-存在,使晶胞沿一个方向拉长,则CaC2晶体中1个C22-周围距离最近且相等的Ca2+数目为 ,C22-与O22+互为等电子体,写出O22+的电子式 .
(6)铁在一定条件下可形成体心立方堆积的晶体,设铁原子半径为r,请用含r的代数式表示该晶体空间利用率 .
正确答案
(1)[Ar]3d84S2 (2) (3)sp,sp2
(4)> NiO,FeO都是离子晶体,氧离子半径相同,Ni2+半径比Fe2+小,半径越小离子晶体晶格能越大,晶格能越大熔点越高. (5)4 (6)
=0.68.
试题分析:(1)Ni是28号元素,其原子的核外电子排布式为 [Ar]3d84S2。(2)Fe是26号元素,原子的外围电子排布图为。(3)含碳化合物丙烯腈(H2C=CH—C≡N)分子中碳碳双键上的碳原子是轨道杂化类型为sp2;C≡N键上的碳原子采用轨道杂化类型为sp。(4)NiO,FeO的晶体类型都是离子晶体。对于离子晶体来说,离子的半径越小,离子所带的电荷越多,晶体的熔点、沸点就越高。它们所带的电荷相同氧离子半径相同,Ni2+半径比Fe2+小。离子的半径越小,离子晶体晶格能越大,晶格能越大熔点越高.两种物质的熔点NiO>FeO。(5)根据晶体结构,利用均摊法:顶点上,棱上,面上的离子个数进行计算。顶点离子上离子个数乘以1/8,棱上离子个数乘以1/4,面上离子个数乘以1/2,得出阴阳离子个数,即得出一个晶胞中有四个CaC2,所以每个Ca2+周围最近的C22-有四个。利用等电子体原理,O22+与N2互为等电子体,所有在O22+中,O原子与O原子之间是三对共用电子对,将N2的电子式中的N原子改为O原子,然后带上中括号,右上角写上2+就可以了。(6)体心立方堆积的晶体中,体对角线上的原子互相接触。设立方体的边长为a, 铁原子半径为r.则有
a=4r,a=
。因此该立方体体积为V=a3 =
r3.该立方体中所有原子数为:顶点 8×1/8=1和体心中的1个共2个原子,其所占的体积为V (Fe)=2×
=
。从而得到该晶体空间的利用率为V(Fe):V=
=0.68。
元素X 位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子。元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍。
(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。
①在1个晶胞中,X离子的数目为 。
②该化合物的化学式为 。若其晶胞边长为540.0pm,则密度为 ,X与最近的Y之间的距离为
(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中,Y原子轨道的杂化类型是 。
(3)Y 与Z 可形成YZ42-
①YZ42-的空间构型为 (用文字描述)。
②写出一种与YZ42-互为等电子体的分子的化学式: 。
(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,1mol该配合物中含有σ键的数目为 。
正确答案
(1)①4 ②ZnS ;4.1g/cm3; (2)sp3
(3)①正四面体 ②CCl4或SiCl4等 (4)16NA或16×6. 02×1023个
试题分析:元素X 位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,且最外层电子数为2,所以X是Zn。元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子,则Y应该是S元素。元素Z 的原子最外层电子数是其内层的3倍,则Z是氧元素。
(1)①根据晶胞结构冰依据均摊法可知,在1个晶胞中,X离子的数目为个。
②同样计算可知,含有Y的数目也4个,所以该化合物的化学式为ZnS。根据晶胞的结构可知,若其晶胞边长为540.0pm,则密度=。根据晶胞的结构可知,S原子周围的4个锌原子构成正四面体型结构,则X与最近的Y之间的距离为
或
或
。
(2)H2S是V形结构,则S原子是sp3杂化。
(3)①在SO42-中中心原子S原子含有的孤对电子对数=(6+2-4×2)÷2=0,所以YZ42-的空间构型为正四面体。
②原子数和价电子数分别都相等的是等电子体,则和SO42-互为等电子体的可以是CCl4或SiCl4等。
(4)X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2,由于1个氨气分子中含有3个σ键,另外又形成形成4个配位健,则含有的σ键数目是3×4+4=16,所以1mol该配合物中含有σ键的数目为16NA或16×6. 02×1023个
点评:该题是中等难度试题的考查,也是高考中的常见题型。试题综合性强,贴近高考,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力以及空间的想象能力。有助于提升学生的学科素养,提高学生的应试能力。该题的难点是晶体的有关计算,所以熟练掌握好均摊法。
已知:A、B、C、D为周期表1~36号中的元素,它们的原子序数逐渐增大。A的基态原子有3个不同的能级,各能级中电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同;D的基态原子的M电子层上有4个未成对电子。
请回答下列问题:
(1)D是元素周期表中第________周期,第________族的元素;其基态原子的外围电子排布式为________。
(2)A、B、C、D四种元素中,电负性最大的是________(填元素符号)。
(3)由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-中A原子的杂化方式为________。B的氢化物的沸点远高于A的氢化物的沸点的主要原因是________________________________________________________________。
(4)D能与AC分子形成D(AC)5,其原因是AC分子中含有________________。D(AC)5常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断D(AC)5晶体属于________(填晶体类型)。
(5)SiO2的晶胞可作如下推导:先将NaCl晶胞中的所有Cl-去掉,并将Na+全部换成Si原子,再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞。再在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心连线的中点处增添一个O原子,便构成了SiO2晶胞,故SiO2晶胞中有________个Si原子,________个O原子。
正确答案
(1)四 Ⅷ 3d64s2 (2)O (3)sp NH3分子间能形成氢键
(4)孤电子对 分子晶体
(5)8 16
本题以原子结构的特点为元素推断的核心,综合考查了电负性、等电子体、配合物理论以及晶体结构等。由A的基态原子有3个不同的能级,各能级中电子数相等,可知A的基态原子电子排布式为1s22s22p2,为碳元素;由C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同,为2个,故其基态原子电子排布式为1s22s22p4,为氧元素,依据A、B、C的原子序数逐渐增大可知B为氮元素;由D的基态原子的M电子层上有4个未成对电子,可知其基态原子电子排布式为[Ar]3d64s2,为铁元素。
(3)OCN-的中心原子C原子的孤电子对数为0,故采取sp杂化。氨气的沸点远高于甲烷的沸点是因为前者形成氢键。
(5)一个氯化钠晶胞中含4个钠离子及4个氯离子,含有8个“小立方体”,每个不共面的“小立方体”中心处放置一个Si原子,故一个SiO2的晶胞中含有8个Si原子,而硅原子和氧原子个数比为1∶2,故含16个O原子。
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