- 研究型实验
- 共4868题
ⅤA族的氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。
(2)As原子核外M层电子的排布式为________________________________________________________________________。
(3)叠氮化钠(NaN3)用于汽车安全气囊中氮气的发生剂,写出与N3-互为等电子体的分子的化学式________(任写一种即可)。
(4)白磷(P4)的结构如图所示,P原子的轨道杂化方式是________。
(5)NO可以与许多金属离子形成配合物,例如[ Co(NO2)6]3-,它可以用来检验K+,其反应如下:3K++[Co(NO2)6]3-=K3[Co(NO2)6]↓(亮黄色)。
①NO的立体构型是________。
②在K3[Co(NO2)6]中,中心离子的配位数为________。
(6)天然氨基酸的命名常用俗名(根据来源与性质),例如,最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸(HOCH2CHCOOHNH2)。判断丝氨酸是否存在手性异构体?________(填“是”或“否”)。
(7)砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示,其晶胞边长为c pm,则密度为________g·cm-3(用含c的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值),a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________pm(用含c的式子表示)。
正确答案
(1)N>P>As
(2)3s23p63d10
(3)CO2或CS2或N2O(任写一种,写成SiO2等原子晶体形式不正确)
(4)sp3
(5)①V形或角形或折线形
②6
(6)是
(7)
c(说明:如图所示,平行四边形abcd中ab=cd=
c)
(1)同一主族元素的原子半径越大,越易失去电子,电离能越小。(3)等电子体指原子总数相等,价电子总数相等的粒子。(4)白磷分子中每个P原子有一个孤电子对,形成了3个σ键,故采取sp3杂化。(5)NO2-中氮原子的孤电子对数为(5+1-2×2)=1,与O原子形成了2个σ键,采取sp2杂化,NO2-为角形。(6)丝氨酸中连接氨基的碳原子上连接的四个原子或原子团均不相同,该碳原子为手性碳原子。(7)每个晶胞中含有砷原子个数4个,镓原子个数为8×
+6×
=4,则晶体密度为
=
g·cm-3=
g·cm-3。
Ⅰ.含氮化合物西瓜膨大剂别名氯吡苯脲,是经过国家批准的植物生长调节剂,实践证明长期使用对人体无害。已知其相关性质如下表所示:
(1)氯吡苯脲的晶体类型为_______ ,所含第二周期元素第一电离能从大到小的顺序为
________________(用元素符号表示)。
(2)氯吡苯脲熔点低,易溶于水的原因分别为 _ 。
(3)查文献可知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲。
异氰酸苯酯 2-氯-4-氨基吡啶 氯吡苯脲
反应过程中,每生成1mol氯吡苯脲,断裂_______个σ键、断裂_______个π键。
(4)含氮的化合物氨气水溶液逐滴加入硝酸银溶液中制备银氨溶液,写出银氨溶液的配制过程中沉淀溶解的离子方程式 。
Ⅱ.下列是部分金属元素的电离能
(5)已知X、Y、Z的价层电子构型为ns1,则三种金属的氯化物(RCl)的熔点由低到高的顺序为:
。
(6)RCl可用作有机合成催化剂, 并用于颜料, 防腐等工业。R+中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层,它与Cl-形成的晶体结构如下图所示。元素R基态原子的电子排布式 _ ,
与同一个Cl-相连的 R+有 个。
正确答案
(1)分子晶体; N>O>C (各2分共4分)
(2)氯吡苯脲是分子晶体,故熔点低;氯吡苯脲与水分子间形成氢键,故易溶于水。(各1分,共2分) (3)NA(或6.02×1023) NA(或6.02×1023)(各1分,共2分)
(4)AgOH +2 NH3·H2O=〔Ag(NH3)2〕OH + 2H2O
(或者AgOH +2 NH3·H2O + NH4NO3=〔Ag(NH3)2〕NO3 +2 H2O) (3分)
(5)ZCl<YCl<XCl (2分) (6)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 或[Ar] 3d104s1(2分); 4(2分)
试题分析:(1)氯吡苯脲的熔点较低,易溶于水,所以其晶体类型是分子晶体。其中所含第二周期元素分别是C、N、O,非金属性越强,第一电离能越大,但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,所以第一电离能大于氧元素的,即正确的顺序是N>O>C。
(2)由于氯吡苯脲是分子晶体,故熔点低;N与O元素的非金属性较强,因此氯吡苯脲与水分子间形成氢键,所以易溶于水。
(3)由于单键都是σ键、而双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以根据反应的方程式可知,每生成1mol氯吡苯脲,断裂NA个σ键和NA个π键。
(4)X、Y、Z的价层电子构型为ns1,则这三种元素都属于第IA族元素.同一主族元素,元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,根据表格知,X、Y、Z这三种元素的金属性逐渐增强,原子半径逐渐增大,这三种金属的氯化物(RCl)都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子半径成反比,与电荷数成正比,X、Y、Z这三种阳离子电荷数相等,离子半径逐渐增大,所以其熔点从小到大的顺序是ZCl<YCl<XCl。
(5)R+中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层,则R的原子序数是2+8+18+1=29.铜是29号元素,则R是Cu。因此根据构造原理知其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 或[Ar]3d104s1。根据晶胞结构知,面心上的氯离子连接4个亚铜离子,所以与同一个Cl-相连的 R+有4个。
【化学—选修3:物质结构与性质】(15分)
现有七种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F、G为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。
(1)已知BA5为离子化合物,写出其电子式
(2)B基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有 个方向,原子轨道呈 形
(3)某同学根据上述信息,推断C基态原子的核外电子排布为,
该同学所画的电子排布图违背了
(4)G位于 族 区,价电子排布式为
(5)DE3 中心原子的杂化方式为 ,用价层电子对互斥理论推测其空间构型为
(6)检验F元素的方法是 ,请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是
(7)F元素的晶胞如下图所示,若设该晶胞的密度为a g/cm3,阿伏加德罗常数为NA,
F原子的摩尔质量为M,则F原子的半径为 cm
正确答案
(1) (2分) (2) 3 (1分),纺锤形(1分)
(3)泡利不相容原理(1分) (4) 第ⅦB(1分) d (1分),3d54s2(1分)
(5) sp3(1分),三角锥形(1分)(6)焰色反应(1分), 当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将以光的形式释放能量。 (2分)
(7) (2分)
根据元素的性质、原子核外电子排布规律及元素在周期表中的位置可以判断,A是H,B是N,C是Mg,D是P,E是Cl,F是K,G是Mn。
(1)离子化合物中一定含有离子键,所以该化合物是由MH4+和H-形成的离子键,电子式为。
(2)N原子核外电子能量最高的是p电子,在空间有3个方向,原子轨道呈纺锤形。
(3)1个原子轨道最多容纳的电子是2个,且自旋方向相反,这就是泡利原理。3s轨道中的电子自旋方向相同,违反了泡利原理。
(4)Mn属于第四周期第ⅦB,Mn原子最后填入的电子是d轨道的,所以Mn属于d区。锰的原子核外有25个电子,所以就有25种运动方向。
(5)PCl3中中心原子的孤电子对数是1/2(5-3×
1)=1,即价层电子对数是4,所以分子空间构型是三角锥形,采取的是sp3杂化。(6)检验K元素的最简单方法是焰色反应。之所以会产生焰色反应,是因为当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将以光的形式释放能量。
(7)根据晶胞的结构特点可知,该晶胞中含有的原子个数是2。设原子半径是r,晶胞的边长是x,则有(4r)2=x2+2x2,解得x=。所以
,解得r=
。
(2008•上海,23)四种短周期元素的性质或结构信息如下表.请根据信息回答下列问题.
(1)B元素在周期表中的位置是______,写出A原子的电子式______.
(2)写出C单质与水反应的化学方程式______.A与C形成的化合物溶于水后,溶液的pH______7(填“大于”“等于”或“小于”).
(3)D元素最高价氧化物晶体的硬度______(填“大”或“小”),其理由是______.
(4)A、B两元素非金属性较强的是(写元素符号)______.写出能证明这一结论的一个实验事实______.
正确答案
(1)B元素从“气体”可知是非金属元素,从M层上有7个“电子”知是Cl元素,位于元素周期表第三周期ⅦA族,
A元素的单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,应是S元素,其电子式为
,
故答案为:第三周期ⅦA族;
;
(2)C单质的焰色反应呈黄色,则C为Na,为活泼金属,与水剧烈反应生成NaOH和氢气,
反应的方程式为2Na+2H2O═2NaOH+H2↑,生成NaOH,溶液呈碱性,PH大于7,
故答案为:2Na+2H2O═2NaOH+H2↑;大于;
(3)D元素最外层电子数为4,结合空间网状结构和“很高的熔、沸点”应该是C元素或Si元素,
最高价氧化物为SiO2或CO2,SiO2是原子晶体,硬度大,CO2是分子晶体,硬度小,
故答案为:大;SiO2是原子晶体(或小;CO2是分子晶体);
(4)同周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强,比较元素非金属性的强弱可从它们之间的相互置换、氢化物的稳定性、最高价氧化物的水化物的酸性强弱等方面去判断,
故答案为:Cl;高氯酸的酸性大于硫酸的酸性或氯化氢稳定性比硫化氢强.
X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素,且原子序数X>Y,填写下列空白.
Ⅰ.若X为金属元素,Y为非金属元素,Y2H4是一种重要有机化工原料.
(1)写出Y2H4的一种用途:______
(2)X单质与Fe2O3反应时,每消耗13.5g X放热213kJ,该反应的热化学方程式是______
Ⅱ.若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸.
(3)为防止YO2污染空气,科学家寻求合适的化合物G和催化剂,以实现反应:YO2+G Y2+H2O+nZ(未配平,n可以为0).
①上述反应式中的G不可能是______(填标号).
A.NH3 B.CO C.CH3CH2OH D.H2O2
②用稀土材料GeO2作催化剂,能提高YO2的转化速率.煅烧Ge(OH)CO3可制备GeO2,配平该反应的化学方程式:
______Ge(OH)CO3+______O2═______GeO2+______CO2+______H2O.
正确答案
X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素,且原子序数X>Y,
Ⅰ.若X为金属元素,Y为非金属元素,Y2H4是一种重要有机化工原料,则为乙烯,所以Y是碳元素,X与Y相邻周期、相邻主族,且X是金属,所以X是Al元素;
Ⅱ.若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸,则X和Y都是非金属元素,X、Y是相邻周期、相邻主族,且原子序数X>Y,第二周期其最高价氧化物的水化物是强酸的是N元素,所以Y是N元素,X是S元素.
(1)乙烯在合成材料方面,大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,可作为植物生长调节剂,故答案为:植物生长调节剂;
(2)Al单质与Fe2O3反应时,每消耗13.5g Al放热213kJ,即每消耗mol=0.05mol放出213kJ热量,则2molAl参加反应放出8520kJ热量,所以其热化学反应方程式为:
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3△H=-8520kJ/mol,
故答案为:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3△H=-8520kJ/mol;
(3)①YO2是二氧化氮,二氧化氮和G反应生成氮气,则二氧化氮作氧化剂,所以G作还原剂,必须具有还原性,且G中必须含有H元素,所以G不可能是CO,故选B;
②Ge(OH)CO3→GeO2,失去一个电子,O2→2O2-,得到4个电子,所以得失电子最小公倍数是4,则Ge(OH)CO3的计量数是4,O2的计量数是1,然后根据原子守恒平衡,所以该反应方程式为4Ge(OH)CO3+1O2═4GeO2+4CO2+2H2O,
故答案为:4;1;4;4;2.
以下是元素周期表的一部分,回答下列有关问题:
(1)写出⑥的元素符号:______,⑧的离子结构示意图______,②的单质的电子式______,①的氢化物结构式______.
(2)在这些元素中,最不活泼的元素是______(用元素符号作答).
(3)在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是______;(用化学式作答,下同)碱性最强的是______;呈两性的氢氧化物的是______.
(4)在这些元素中,原子半径最大的是______(用元素符号作答).
(5)这些元素中形成的碱性最强的碱与呈两性的氢氧化物恰好反应的离子方程式是______.
正确答案
由元素在周期表中的位置可知,①为N,②为F,③为Na,④为Mg,⑤为Al,⑥为Si,⑦为S,⑧为Cl,⑨为Ar,⑩为K,(11)为Ca,(12)为Br,
(1)⑥为硅,元素符号为Si,Cl的质子数为17,容易得到1个电子变为离子,离子结构示意图为
,F2的电子式为
,氨气的结构式为
,
故答案为:Si;
;
;
;
(2)上述元素中只有Ar原子的最外层电子数为8,性质不活泼,故答案为:Ar;
(3)上述元素中Cl的非金属性最强,则最高价氧化物对应的水化物的酸性最强,该酸为HClO4,K的金属性最强,则KOH的碱性最强,Al(OH)3为两性氢氧化物,
故答案为:HClO4;KOH;Al(OH)3;
(4)电子层越多,半径越大,同一周期,从左到右半径在减小,则K的原子半径最大,故答案为:K;
(5)KOH为碱性最强的碱,Al(OH)3为两性氢氧化物,恰好反应的离子方程式为Al(OH)3+OH -=AlO2 -+2H2O,故答案为:Al(OH)3+OH -=AlO2 -+2H2O.
元素周期表是学习化学的重要工具.下表为8种元素在周期表中的位置.
(1)下图所示的模型表示的分子中,可由A、D形成的是______(填选项序号).
(2)比较M、R元素的非金属性:______>______(填元素符号).
(3)Q元素在周期表中的位置是第______周期______族,其原子结构示意图为______.
(4)Na在R的单质气体中燃烧产物的电子式为______,Na在F单质中燃烧的产物是______(填化学式).
(5)上述元素的最高价氧化物的水化物中,碱性最强的是______(填化学式),其与Q的单质反应的离子方程式是______.
(6)比较Na、G、Q 3种元素的金属性:Na>______>______(填元素符号),能证明其金属性强弱的实验依据是______.
正确答案
根据元素所在周期表中的位置可知A为H元素,D为C元素,F为O元素,G为Mg元素,Q为Al元素,M为S元素,R为Cl元素,N为K元素,
(1)A为H元素,D为C元素,二者形成的化合物为烃,题中a为C2H4,b为NH3,c为CH4,d为C6H6,
故答案为:acd;
(2)M为S元素,R为Cl元素,同周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强,则非金属性:Cl>S,
故答案为:Cl;S;
(3)Q为Al元素,原子核外有3个电子层,最外层电子数为3,原子结构示意图为
,位于周期表第三周期ⅢA族,
故答案为:三;ⅢA;
;
(4)Na在Cl2中燃烧生成NaCl,为离子化合物,电子式为
,Na在O2中燃烧生成Na2O2,
故答案为:
;Na2O2;
(5)金属性最强的元素为第四周期ⅠA族元素K,对应最高价氧化物的水化物KOH的碱性最强,与Al反应的离子方程式为
2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑,
故答案为:KOH;2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑;
(6)金属性强弱,可根据金属单质与水或酸反应的剧烈程度判断,同周期元素从左到右元素的金属性逐渐减弱,则金属性:Na>Mg>Al,
故答案为:Mg;Al;比较与水或与酸反应置换出氢气的难易程度(或比较最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱).
卤族元素的单质和化合物很多,请利用所学物质结构与性质的相关知识回答下列问题:
(1)卤族元素位于周期表的 区;氟原子的电子排布图为 溴原子的价电子排布式为 .
(2)在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是
(3)已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸。请比较二者酸性强弱: H5IO6 HIO4.(填“>”、“<”或“=”)。H5IO6中α键与π键的个数比为 。
(4)碘在水中的溶解度虽然小,但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大。这是由于溶液中发生下列反应 I-+ I2 =I3-与KI3类似的,还有CsICl2等。已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,则它按下列 式发生。
A.CsICl2=CsCl+ICl B.CsICl2 ="CsI" +Cl2
(5)ClO2-的空间构型为 型,中心氯原子的杂化轨道类型为 ,写出一个ClO2-的等电子体 。
(6)如图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是 。
A.碘分子的排列有2种不同的取向
B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体
D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
(7)已知CaF2晶体(见图)的密度为ρg/cm3.NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个Ca2+核间距为a cm,则CaF2的摩尔质量可以表示为 。
正确答案
(1)P ;4s24p5;(2)氢键;(3)< 11:1;
(4)A
(5)角(或V型),sp3杂化,Cl2O、OF2、BrO2-等;(6)A 、D;(7)
试题分析:(1)卤族元素原子的最外层有7个电子,在周期表中位于第ⅦA。即位于周期表的p区。9号元素氟原子的电子排布图为。35号元素溴原子的价电子排布式为4s24p5.(2)在氢氟酸中HF分子之间通常以氢键的形式结合在一起。所以氢氟酸是以二分子缔合形式存在的。H5IO6为五元酸,HIO4是一元酸。在酸分子中非羟基氧原子数越多,该酸的酸性就越强。所以二者酸性强弱: H5IO6< HIO4。(3)在H5IO6中含有5个H—Oα键和5个I—Oα键与1个I=O双键中的α键和π键,所以H5IO6中α键与π键的个数比为11:1。(4)晶格能越大的物质,化学键结合的越牢固,断裂就越难。非金属性Cl>I,所以晶格能CsCl>CsI。因此按照A的方式方式反应。(5)ClO2-的空间构型为V型,其中心原子Cl的杂化方式为sp3杂化。等电子体的微粒的原子个数相同,价电子数也相同的微粒。因此与ClO2-的等电子体的微粒有Cl2O、OF2、BrO2-等。(6)由I2的晶体晶胞结构示意图可以看出:A..碘分子的排列有2种不同的取向.正确。B.在晶胞的顶点和面心上各有一个I2分子。则在每个晶胞中含有的I2的个数为:8×1/8+6×1/2=4.则含有的I原子的个数为8个。错误。C.碘晶体是分子晶体。不是原子晶体。错误。D.在碘晶体中的分子内的碘原子间存在非极性键,在不同分子之间的碘原子间则存在的是范德华力。正确。(7)在每个CaF2晶胞中含有Ca2+:8×1/8+6×1/2=4,含有F-:8×1=8。所以每个晶胞中含有4个CaF2。所以CaF2的摩尔质量为(a3·ρNA)÷4.
在电解炼铝过程中加入冰晶石(用“A”代替),可起到降低Al2O3熔点的作用。冰晶石的生产原理为2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2A+3CO2↑+9H2O。根据题意完成下列填空:
(1)冰晶石的化学式为________,含有离子键、________等化学键。
(2)生成物中含有10个电子的分子是________(写分子式),该分子的空间构型为________,中心原子的杂化方式为________。
(3)反应物中电负性最大的元素为________(填元素符号),写出其原子最外层的电子排布图:________。
(4)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
若已知Al的原子半径为d,NA代表阿伏加德罗常数,Al的相对原子质量为M,则一个晶胞中Al原子的数目为________;Al晶体的密度为________(用字母表示)。
正确答案
(1)Na3AlF6 配位键
(2)H2O V形 sp3
(3)F
(4)4
(1)冰晶石的化学式为Na3AlF6,Na+与AlF63-之间为离子键,而AlF63-是以配位键形成的。(2)生成物中10电子分子是H2O,氧原子采取sp3杂化,由于氧原子含有两对孤电子对,故分子结构为V形。(3)F是电负性最大的元素,其最外层电子排布图为。(4)铝晶胞的原子处于晶胞顶角和面心,故一个晶胞含有的Al原子数目为6×
+8×
=4。设Al晶胞的边长为a,则有:2a2=(4d)2,a=2
d,Al晶胞的体积为V=16
d3,故Al晶体的密度为
。
A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素.A元素的原子核外只有1个电子,B的单质是空气中含量最多的气体;C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;含D元素的物质灼烧时使火焰呈黄色;E的单质既能与酸反应又能与碱反应.则C的元素符号为______;D的原子结构示意图为______;A和B形成的化合物BA3的电子式为______;E在周期表中的位置是______;D和C形成的化合物与水反应的化学方程式为(写出一个即可)______;E的单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为______.
正确答案
A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素.A元素的原子核外只有1个电子,则A为氢元素;B的单质是空气中含量最多的气体,则B为氮元素;C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,C原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,则C为氧元素;含D元素的物质灼烧时使火焰呈黄色,则D为Na;E的单质既能与酸反应又能与碱反应,可推知E为Al,则:
C的元素符号为O;D的原子结构示意图为;A和B形成的化合物为NH3,其电子式为
;E为Al,在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族;D和C形成的化合物为氧化钠或过氧化钠,与水反应的化学方程式为:Na2O+H2O=2NaOH(或2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑);E为Al,单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,
故答案为:O;;
;第三周期第ⅢA族;Na2O+H2O=2NaOH(或2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑);2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑.
A、B、C、D都是短周期元素,原子半径D>C>A>B.其中A、B处于同一周期,A、C处于同一主族.C原子核内的质子数等于A、B原子核内质子数之和,C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍.
(1)写出C元素在周期表的位置:第______周期______族
(2)A与B形成的三原子分子的结构式:______.
(3)C的氧化物和D的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为:______.
正确答案
据原子半径D>C>A>B,且A、B同周期,A、C同主族,推知A、B、C、D在周期表中的大致相对位置为:
,C的原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和,C等于A+8,故B为8号元素氧.因A、C为主族元素,且C最外层电子数为D的4倍,则D的最外层电子数为1符号题意,故D为钠,C为硅,A为碳,则
(1)C为Si元素,原子序数为14,原子核外有3个电子层,最外层电子数为4,应位于周期表第三周期、ⅣA族,
故答案为:三;ⅣA;
(2)A与B形成的三原子分子为CO2,为直线形分子,结构式为O=C=O,故答案为:O=C=O;
(3)SiO2为酸性氧化物,与NaOH反应生成硅酸钠和水,反应的离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O,
故答案为:SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
第4周期元素由于受3d能级电子的影响,性质的递变规律与短周期元素略有不同。
Ⅰ.第4周期元素的第一电离能随原子序数的增大,总趋势是逐渐增大的。镓(31Ga)的基态原子的电子排布式是 ;31Ga的第一电离能却明显低于30Zn的,原因是
。
Ⅱ.第4周期过渡元素的明显特征是形成多种多样的配合物。
(1)CO和NH3可以和很多过渡金属形成配合物。CO与N2互为等电子体,CO分子中C原子上有一对孤电子对,C、O原子都符合8电子稳定结构,则CO的结构式可表示为 。NH3分子中N原子的杂化方式为 杂化,NH3分子的空间立体构型是 。
(2)如图甲所示为二维平面晶体示意图,所表示的化学式为AX3的是 。
(3)图乙为一个铜晶胞,此晶胞立方体的边长为a cm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρ g/cm3,则阿伏加德罗常数可表示为 mol-1(用含a、ρ的代数式表示)。
正确答案
Ⅰ.1s22s22p63s23p63d104s24p1 30Zn的4s能级处于全充满状态,较稳定
Ⅱ.(1) (或C
O) sp3 三角锥形
(2)b (3)
Ⅰ.根据构造原理,31Ga的基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1;因30Zn的4s能级处于全充满状态,较稳定。
Ⅱ.(1)因为“CO与N2互为等电子体”,故其具有相同的结构,由N2的结构、“C原子上有一对孤电子对”和“C、O原子都符合8电子稳定结构”可知,CO的结构式可表示为 (或C
O);NH3分子中中心原子N的杂化方式为sp3杂化,空间构型为三角锥形。(2)a图中1个黑球周围有6个相邻白球,1个白球周围有3个相邻黑球,故黑∶白=1∶2;b图中1个黑球周围有6个相邻白球,1个白球周围有2个相邻黑球,故黑∶白=1∶3。(3)一个铜晶胞所含有的铜原子数为
×8+
×6=4,由ρ g/cm3=
得:NA=
mol-1。
材料是人类赖以生存的重要物质基础。铜、镍等金属材料在现代社会中有着重要应用。请回答下列问题:
(1)铜在元素周期表中的位置为 ,镍的基态电子排布式为 。
(2)在配离子[Ni(NH3)4]2+中,配体中N元素与它相邻的C和O元素的第一电离能由大到小的顺序为 ,这三种元素电负性由大到小的顺序为 ;配体NH3中N原子的杂化方式为 。
(3)据报道,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积,如图,晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有 个,若已知晶胞的边长为a pm,阿伏伽德罗常数为NA,则该晶体的密度的数学表达式为 g•cm-3(用a和NA表示,只列式,可不用化简)。
正确答案
(1)第四周期第ⅠB族(2分) 1s22s22p63s23p63d84s2(2分)
(2)N>O>C (2分) O>N>C (2分) sp3杂化(2分)
(3)12(2分) (3分)
试题分析:
(1)依据铜的原子结构示意图可知其在表中的位置。
(2)注意考虑第一电离能时N的半满结构,其余按元素周期律来。N的周围有3 个电子对和1 个孤电子对。故为sp3杂化。
(3)观察可得是12个。分子为一摩尔晶胞(一个晶胞,有1个镁原子,一个C原子,3个镍原子)的质量,分母为对应的体积。
X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大.X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素,M是地壳中含量最高的金属元素.
回答下列问题:
(1)L的元素符号为______;M在元素周期表中的位置为______;五种元素的原子半径从大到小的顺序是______(用元素符号表示).
(2)Z、X两元素按原子数目比1:3和2:4构成分子A和B,A的电子式为______,B的结构式为______.
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与L同一主族,Se原子比L原子多两个电子层,则Se的原子序数为______.
(4)写出由X、Z、L三种元素组成的离子化合物与稀NaOH溶液反应的离子方程式:______.
(5)Z2H4和ZO2是一种双组分火箭推进剂.两种物质混合发生反应生成Z2和X2O(g),已知8g气体Z2H4在上述反应中放出142kJ热量,其热化学方程式为______.
正确答案
X、Y、Z、L分别为H、C、N、O等元素,M为Al元素,则
(1)L为O元素,M为Al元素,原子序数为13,原子核外有3个电子层,最外层电子数为3,则位于周期表第三周第ⅢA族,
H的原子半径最小,C、N、O位于同一周期,原子半径大小顺序为C>N>O,Al的原子半径最大,则有Al>C>N>O>H,
故答案为:O; 第三周第ⅢA族;Al>C>N>O>H;
(2)N、H两元素按原子数目比l:3形成的化合物为NH3,电子式为
,N、H两元素按原子数目比2:4构成分子为
N2H4,结构式为
,
故答案为:
;
;
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与O同一主族,Se原子比O原子多两个电子层,则核外各层电子分别为2、8、18、6,原子序数为34,故答案为:34;
(4)由H、N、O三种元素组成的离子化合物为NH4NO3,与稀NaOH溶液反应的离子方程式为NH4++OH-=NH3•H2O,
故答案为:NH4++OH-=NH3•H2O;
(5)反应的方程式为2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g),
n(N2H4)==0.25mol,
则2molN2H4放出142kJ×8=1136kJ,所以△H=-1136kJ/mol,热化学方程式为2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g);△H=-1136kJ/mol,
故答案为:2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g);△H=-1136kJ/mol.
I.氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈,配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料。
(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2+中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 ;
(2)液氨是富氢物质,是氢能的理想载体,利用实现储氢和输氢。下列说法正确的是 ;
a.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
b.NH+4与PH+4、CH4、BH-4、ClO—4互为等电子体
c.相同压强时,NH3的沸点比PH3的沸点高
d.[Cu(NH3)4]2+离子中,N原子是配位原子
(3)已知NF3与NH3的空间构型相同,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是 ;
II.氯化钠是生活中的常用调味品,也是结构化学中研究离子晶体时常用的代表物,其晶胞结构如图所示。
(1)设氯化钠晶体中Na+与跟它最近邻的Cl—之间的距离为r,则该Na+与跟它次近邻的C1—个数为 ,该Na+与跟它次近邻的Cl—之间的距离为 ;
(2)已知在氯化钠晶体中Na+的半径为以a pm,Cl—的半径为b pm,它们在晶
体中是紧密接触的,则在氯化钠晶体中离子的空间利用率为 ;(用含a、b的式子袁示)
(3)纳米材料的表面原子占总原子数的比例很大,这是它有许多特殊性质的原因。假设某氯化钠颗粒形状为立方体,边长为氯化钠晶胞的10倍,则该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为 。
正确答案
Ⅰ.(1)M(1分) 9(2分)
(2)cd(2分)
(3)N、F、H三种元素的电负性为F > N >H,在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,使得氮原子上的孤电子对难于与Cu2+形成配位键(2分)
Ⅱ.(1)8(2分) r(2分)
(2)(2分)
(3)26% 或(2分)
试题分析:Ⅰ.(1)Ti原子核外有22个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,在基态Ti2+中,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2,对应能层分别别为K、L、M,其中能量最高的是最外层M层,该能层有s、p、d三个能级,s能级有1个轨道,p能级有3个轨道,d能级有5个轨道,所以共有9个原子轨道。
(2)a.NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对,所以其价层电子对是4,采用sp3杂化,故错误。
b.等电子体是指具有相同电子数目和原子数目的分子或离子,NH4+与PH4+、CH4、BH4-、ClO4—原子数目相同,电子数目不同,所以不能互为等电子体,故错误。
c.相同压强时,氨气中含有氢键,PH3中不含氢键,所以NH3沸点比PH3高,故正确;
d..[Cu(NH3)4]2+离子中,N原子提供孤电子对,所以N原子是配位原子,故正确。
所以选cd 。
(3)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以NH3中共用电子对偏向N,而在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,故答案为:F的电负性比N大,N-F成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子(或者N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子使得氮原子上的孤对电子难于与Cu2+形成配位键.);
Ⅱ.(1)氯化钠晶体中,,从图中可以看出,钠离子在体心和棱心位置,氯离子在顶点和面心位置,Na+与跟它次近邻的C1—(也就是图中晶胞大立方体中的8个顶点小白圈 )个数为8个,该Na+与跟它次近邻的Cl—之间的距离也就是边长为r的小立方体的体对角线,也就是
r 。
(2)晶胞为面心立方,一个氯化钠晶胞中有4个Na+和Cl-,这个正方体的边长是2(a+b)pm,体积是8(a+b)3pm3,一个Na+体积是pm3,一个Cl-体积是
pm3,4个Na+和Cl-体积是
pm3,氯化钠晶体中离子的空间利用率为
×100%=
。
(3)由NaCl的晶胞图可知,NaCl的晶胞为正立方体结构,立方体的体心只有一个Na+,而其它的离子都处在立方体的面上,边长为氯化钠晶胞边长的10倍的氯化钠颗粒中总原子数为21的立方,而其内部的总原子数为19的立方(立方体相对的两个面上各被剥去了一层原子,所以整个边长相当于是减少了2,所以是19),所以该氯化钠颗粒中表面原子占总原子数的百分比为=26%,另外列一种比较直观明了的解法: 由于立方体中的总原子数为n3(n为棱上原子数) 因此边长为氯化钠晶胞边长的10倍的氯化钠颗粒中总原子数为213,而其内部的总原子数为193(相当于将外面剥掉一层),所以其表面的原子数为213-193。表面原子占总原子数的百分数:
=26%。
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