- 研究型实验
- 共4868题
短周期非金属元素A、B、C的核电荷数依次增大,A原子的外围电子排布式为ns2np2,C是地壳中含量最多的元素。元素D、E都位于第四周期,其中E的核电荷数为29,D原子的核外未成对电子数在同周期中是最多的。请用对应的元素符号或化学式填空:
(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。
(2)已知(AB)2分子中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,且每个原子的最外层电子数均满足8电子结构,则其结构式为________,1 mol该分子中含有的π键的数目为________。
(3)基态D原子的外围电子排布式为________。化合物DO2Cl2的熔点是-96.5 ℃,沸点是117 ℃,则固态DO2Cl2属于________晶体。
(4)已知元素E的氢化物的晶胞结构如图所示,则其化学式为___________________。
正确答案
(1)C<O<N (2)NCCN 4NA(或2.408×1024) (3)3d54s1 分子 (4)CuH
由C是地壳中含量最多的元素知,C为O元素。又由A原子外围电子排布式ns2np2且核电荷数小于O元素知A为C元素,故B为N元素。由E的核电荷数为29,则E为Cu,D原子的核外未成对电子数在第四周期最多,则D为[Ar]3d54s1,故D为 Cr。(1)根据第二周期元素第一电离能递变规律和第ⅤA族电离能的特殊性知C、N、O元素的第一电离能由小到大为C<O<N。(2)由(CN)2的键角为180°,立体构型为直线形及对称性和8电子结构,得到(CN)2的结构式为NCCN,1 mol(CN)2中π键为4NA。(3)Cr的基态原子的外围电子排布式为3d54s1。由熔、沸点低知CrO2Cl2属于分子晶体。(4)由晶胞中Cu原子和H原子半径知原子半径大的为Cu,其数目为8×+6×
=4,原子半径小的为H,其数目为4,故Cu的氢化物的化学式为CuH。
Ⅰ.图表法、图像法是常用的科学研究方法。
(1)短周期某主族元素M的电离能情况如甲图所示,则M元素位于周期表的第 族。
(2)乙图是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像,折线c可以表达出第 族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b,你认为正确的是 。
Ⅱ.由氧化物经氯化作用生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法,Cl2、CCl4是常用的氯化剂。如:2Na2O+2Cl24NaCl+O2;2CaO+2Cl2
2CaCl2+O2;SiO2+2CCl4
SiCl4+2COCl2;Cr2O3+3CCl4
2CrCl3+3COCl2。
请回答下列问题:
(1)Cr2O3、CrCl3中Cr均为+3价,写出Cr3+的基态电子排布式: 。
(2)COCl2俗称光气,分子中C原子采取sp2杂化成键。光气分子结构式是 ,其中碳氧原子之间共价键是 。
A.2个σ键 B.2个π键
C.1个σ健,1个π键
(3)CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为 。最近的Ca原子和O原子的核间距为a cm,则CaO晶体密度的计算式为 。
正确答案
Ⅰ.(1)ⅢA
(2)ⅣA b
Ⅱ.(1)1s22s22p63s23p63d3
(2) C
(3)6
Ⅰ.(1)通过甲图分析,M的第一、第二、第三电离能变化不大,说明容易失去最外层的3个电子,第四电离能数值较大,故M位于周期表的ⅢA族。(2)通过乙图氢化物沸点图像,a、b中相对分子质量小的元素氢化物沸点却大,因为其形成了氢键,应属于ⅤA、ⅥA、ⅦA族,只有第ⅣA族氢化物沸点依次由低到高,c可以表示第ⅣA族元素。
Ⅱ.(3)CaO晶体中每个Ca2+外围有6个O2-,Ca2+的配位数为6。
CaO晶胞中含有CaO个数为8×+6×
=4,其密度计算式为:ρ=
。
Ⅰ.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
(1)基态镍原子的价电子(外围电子)排布式为 。
(2)金属镍能与CO形成配合物Ni(CO)4,写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式 、 。
(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可与H2发生加成反应。
如①CH2CH2、②HC≡CH、③
、④HCHO,其中碳原子采取sp2杂化的分子有 (填物质序号),HCHO分子的立体结构为 形。
(4)Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO FeO(填“<”或“>”)。
(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左下图所示。该合金的化学式为 。
(6)丁二酮肟常用于检验Ni2+:在稀氨水中,丁二酮肟与Ni2+反应生成鲜红色沉淀,其结构如右下图所示。该结构中,除共价键外还存在配位键和氢键,请在图中用箭头和“…”表示出配位键和氢键。
正确答案
(1)3d84s2
(2)N2 CN-(或O22—、C22—、NO-)
(3)①③④ 平面三角
(4)>
(5)LaNi5或Ni5La
(6)见图
(1)根据构造原理可知,基态镍原子的价电子(外围电子)排布式为3d84s2。
(2)价电子数与原子数分别都相等的是等电子体,因此与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式分别是N2和CN-。
(3)乙烯、苯、甲醛都是平面形结构,因此碳原子都是sp2杂化。乙炔是直线形结构,所以碳原子是sp杂化,因此答案选①③④。甲醛分子中中心碳原子没有孤对电子,因此甲醛是平面三角形结构。
(4)NiO与FeO形成的晶体都是离子晶体,构成离子晶体的离子半径越小,电荷数越多,离子键越强,晶格能越大,熔点就越高,所以NiO的熔点大于FeO的熔点。
(5)根据晶胞的结构可知,镧原子的个数是8×=1,Ni有4个位于面心,另4个在上下两个面上,1个位于体心,所以镍原子个数是4×
+4×
+1=5,所以化学式是LaNi5或Ni5La。
(6)根据结构图可知,氮原子是配体,镍原子提供空轨道。而氧原子与氢原子之间可以形成氢键,因此表示是
具有光、电、磁等特殊功能的新型材料是目前化学研究的热点之一,二硫醇烯与锌的配合物(C)的一种合成途径如下。
(1)锌原子基态时核外电子排布式为 。
(2)下列说法正确的是 (不定项选择)。
a.金属钠的熔点比金属锂高
b.金属钠晶体属于面心立方堆积
c.CS2的沸点比CO2高
d.硫化钠晶胞(如图所示)中含4个S2-离子
(3)化合物B中CS32-的空间构型是 (用文字描述)
(4)配合物C中Zn2+的配位数是 (填数字),N原子杂化方式是 。
(5)1mol化合物A中含有σ键的数目为 。
正确答案
(1)1S22S23S23P63d64S2或[Ar]3d104S2(2)cd; (3)平面正三角形;(4)4;SP3;8NA
试题分析:(1)锌是30号元素,原子核外有30个电子,故其原子基态时核外电子排布式为1s22s23s23p63d104s2。
(2)金属晶体溶点高低与晶格能大小相关,而晶格能与阳离子半径大小和电子数多少有关,由于锂离子半径小,两都自由电子数相同,因此钠的晶格能较上,自然熔点较低。金属钠晶体属于体心立方堆积,由于两者都是分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,所以CS2的沸点比CO2高。d.硫化钠晶胞中S2-离子个数计算为8*1/8+6*1/2=4个,故选CD。
(3)化合物B中CS32-的空间构型是根据价层电子对互斥理论可以得出(4+2)/2=3,故为平面三角形分子。
(4)配合物C中Zn2+的配位数是4,N原子杂化方式是SP3杂化方式,与铵根离子中氮的形式一样。
(5)双键中有一个键是σ键,故1mol化合物A中含有σ键的数目为8mol。
有A、B、C、D四种元素都为短周期元素,A元素形成的-2价阴离子比氦原子的核外电子数多8个,B 元素的一种氧化物为淡黄色固体,该固体遇到空气能生成A的单质,C为原子核内有12个中子的二价金属,当2.4克C与足量热水反应时,在标准状况下放出气体2.24L,D的M层上7个电子.
(1)写出A B C D元素符:A______,B______,C______,D______D在周期表的位置:______.
(2)写出A的原子结构示意图:______.B的离子结构示意图:______
(3)分别写出B、D的最高价氧化物的水化物的化学式______,______.
(4)比较D的气态氢化物与H2S和HF的稳定性:______
(5)用电子式表示B与D形成的化合物的过程:______.
正确答案
短周期元素,A元素形成的-2价阴离子比氦原子的核外电子数多8个,则A的质子数为8,即A为O;B元素的一种氧化物为淡黄色固体,该固体遇到空气能生成A的单质,则B为Na;C为原子核内有12个中子的二价金属,当2.4克C与足量热水反应时,在标准状况下放出气体2.24L,由电子守恒可知,×2=
×2×(1-0),则M为24,其质子数为12,即C为Mg;D的M层上7个电子,则D在第三周期第ⅦA族,则D为Cl;
(1)由上述推断可知,A为O,B为Na,C为Mg,D为Cl,Cl在元素周期表中第3周期第ⅦA族,故答案为:O;Na;Mg;Cl;第3周期第ⅦA族;
(2)O的质子数为8,其原子结构示意图为
,Na的质子数为11,则离子的结构示意图为
,故答案为:
;
;
(3)Na的最高价氧化物的水化物为NaOH,Cl的最高价氧化物的水化物的化学式为HClO4,故答案为:NaOH;HClO4;
(4)D的气态氢化物为HCl,非金属性F>Cl>S,则气态氢化物的稳定性为HF>HCl>H2S,故答案为:HF>HCl>H2S;
(5)Na的最外层1个电子,Cl的最外层7个电子,则氯化钠的形成过程为
,
故答案为:
.
A、B、C、D、E为五种原子序数依次增大的短周期主族元素.已知B的最外层电子数与核外电子总数之比为3:4;D的最外层电子数与次外层电子数之比为3:4;E-、C+、A+的半径逐渐减小;常温下化合物AE为气体.
请回答下列问题:
(1)D、E的最高价氧化物对应水化物的酸性较强的是______(写化学式).
(2)用惰性电极电解化合物CE的饱和溶液,当电路中有O.2mol电子通过时两极产生的气体在标准状况下的体积共______L.
(3)A与B、A与D均可形成18电子分子,这两种分子在水溶液中反应有黄色沉淀生成,写出该反应的化学方程式:______.
(4)化合物乙、丙均为由上述五种元素中的任意三种元素组成的强电解质,且两种物质水溶液均呈碱性,原子个数之比为1:1:1,乙溶液中水的电离程度比纯水的小.则化合物乙中的化学键类型为______;若丙为常见家用消毒剂的主要成分,则丙的化学式是______.
(5)均由A、B、C、D四种元素组成的两种盐发生反应的离子方程式是______;其中一种是强酸对应的酸式盐,写出向Ba(OH)2溶液中逐滴加入该盐溶液至中性时发生反应的离子方程式:______.
正确答案
A、B、C、D、E为五种原子序数依次增大的短周期主族元素.已知B的最外层电子数与核外电子总数之比为3:4,短周期元素内层电子数为2或10,令B元素的最外层电子数为x,则x:(x+2)=3:4,x=6或x:(10+x)=3:4,x=30,不存在,故B为氧元素;D的最外层电子数与次外层电子数之比为3:4,短周期次外层电子数为2或8,D的次外层电子数只能为8,故D有3个电子层,最外层电子数为6,D为硫元素;E原子序数最大,为主族元素,则E为Cl元素;E-、C+、A+的半径逐渐减小,C、A形成+1价离子,处于第ⅠA族,常温下化合物AE为气体,故A为氢元素,C的原子序数等于氧元素,则C为Na元素,
(1)非金属性Cl>S,非金属性越强最高价含氧酸酸性越强,故酸性HClO4>H2SO4,故答案为:HClO4;
(2)用惰性电极电解化合物NaCl的饱和溶液,阴极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,阳极为2H++2e-=H2↑,当电路中有O.2mol电子通过时,生成气体共0.2mol,体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,故答案为:4.48;
(3)A与B、A与D均可形成18电子分子分别为H2O2、H2S,两者反应氧化还原反应得到单质硫与水,反应方程式为:H2O2+H2S=2H2O+S↓,
故答案为:H2O2+H2S=2H2O+S↓;
(4)化合物乙、丙均为强电解质,可能为Na的化合物,且两种物质水溶液均呈碱性,原子个数之比为1:1:1,乙溶液中水的电离程度比纯水的小,抑制水的电离,可能为碱或酸,则乙为NaOH,含有离子键、共价键,丙为常见家用消毒剂的主要成分,应为NaClO,
故答案为:离子键、共价键;NaClO;
(5)由A、B、C、D四种元素组成的两种盐可以发生反应,其中一种是强酸对应的酸式盐,可能为硫酸氢钠与亚硫酸氢钠,二者可以发生反应,反应离子方程式为:HSO3-+H+=SO2↑+H2O,
向Ba(OH)2溶液中逐滴加入硫酸氢钠溶液至中性时,发生反应的离子方程式为:Ba2++2OH-+SO42-+2H+=BaSO4↓+2H2O,
故答案为:HSO3-+H+=SO2↑+H2O;Ba2++2OH-+SO42-+2H+=BaSO4↓+2H2O.
芦笋中的天冬酰胺(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。
(1)天冬酰胺所含元素中,_______(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。
(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有_______种。
(3)H2S和H2Se的参数对比见下表。
①H2Se的晶体类型为_________,含有的共价键类型为_________。
②H2S的键角大于H2Se的原因可能为____________________。
(4)已知铝(Mo)位于第五周期VIB族,钼、铬、锰的部分电离能如下表所示
A是____________(填元素符号),B的价电子排布式为 。
正确答案
(1)氮
(2)2
(3)①分子晶体 极性键 ②由于S的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,键角大;
(4)Mn 3d54s1
试题分析:(1)天冬酰胺含有的H、C、N、O分别有1、2、3、2个没成对电子;(2)碳原子全形成碳碳单键为sp3杂化,有1个碳碳双键的为sp2杂化,故有2种杂化方式;(3)①H2S和H2Se的熔沸点均较低为分子晶体,不同中元素形成的为极性键;②S的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,键角大;(4)钼、铬、锰价电子数为6、6、7,根据电离能判断得出A、B、C分别有7、6、6个价电子,B的相同级别的电离能大于C,所以B为铬;A为锰;铬的价电子排布式为3d54s1.
元素周期表中第四周期元素由于受3d电子的影响,性质的递变规律与短周期元素略有不同。
Ⅰ.第四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)的基态电子排布式是_________________________________________;
31Ga的第一电离能却明显低于30Zn,原因是______________________________________;
Ⅱ.第四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)向盛有硫酸铜水溶液的试管中加氨水,首先形成蓝色沉淀,继续加入氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,向该溶液中加乙醇,析出深蓝色晶体。蓝色沉淀先溶解,后析出的原因是:__________________________________________(用相关的离子方程式和简单的文字说明加以解释)
(3)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________。
(4)图乙为一个金属铜的晶胞,此晶胞立方体的边长为acm,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、31Ga的电子排布式是:1s22s22p63s23d104s24p1 (2分)
30Zn的4s能级处于全充满状态,较稳定 (2分)
Ⅱ、(1)(只写三键没标明配位键的只给1分)(2分) SP3 (1分) 三角锥型(1分)
(2)蓝色沉淀与氨水可发生如下反应:Cu(OH)2+4NH3▪H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-,
生成的[Cu(NH3)4]SO4在极性较小的乙醇中溶解度较小而析出。(3分)
(方程式正确给2分,其它回答正确也可得3分)
(3)b(2分)
(4)mol-1 (2分)
试题分析:Ⅰ、 31Ga的电子排布式是:1s22s22p63s23d104s24p130Zn的4s能级处于全充满状态,较
稳定Ⅱ(1)CO分子中碳和氧共用两对电子,氧提供一对电子配位;NH3是以氮原子为中心,三个氢
原子和氮的一对孤对电子,以sp3不等性杂化方式形成三角锥型
(2) 蓝色沉淀与氨水可发生如下反应:Cu(OH)2+4NH3▪H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-,生成的[Cu(NH3)4]SO4在极性较小的乙醇中溶解度较小而析出。
(3)a图中一个黑的周围有6个相邻白点,一个白的周围有3个相邻黑点,黑:白=1:2
b图中一个黑的周围有6个相邻白点,一个白的周围有2个相邻黑点,黑:白=1:3故选b
(4)金属铜的晶胞为面心立方晶胞,含有6个面心,8个顶点,每个面心是两个晶胞所共用,顶点是8个晶胞所共用,平均每个晶胞中铜原子的个数为6×(1/2)+8×(1/8)=4,每个晶胞4个Cu原子。1mol 的Cu原子质量为64g,1mol的晶胞Cu原子质量就是4X64g
晶胞体积×晶胞密度×阿佛加德罗常数="4×64g" 计算可知:阿佛加德罗常数mol-1
(14分)氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是_________________。
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。
(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。
①NH3分子的空间构型是_______________;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g) △H=-1038.7kJ·mol-1
若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有________mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号)
a. 离子键 b. 共价键 c. 配位键 d. 范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_________(填标号)。
a. CF4 b. CH4 c. NH4+ d. H2O
正确答案
(1)2s22p3 (2)N>O>C
(3)①三角锥形 sP3 ②3 ③d (4)c (各2分)
(1)根据构造原理可写出基态氮原子的价电子排布式是2s22p3。
(2)非金属性越强,第一电离能越大。但由于N中的2p是半充满,稳定性强,所以第一电离能大于O的,顺序为N>O>C。
(3)①NH3分子中中心原子含有1对孤对电子,所以是三角锥形结构。NH3中氮原子轨道的杂化类型是sp3,而肼(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,所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是sp3,这个与H2O,H2O2中O的杂化类型都是sp3的道理是一样的。②根据反应式可知,当反应中有4mol N-H键断裂时,必然会生成1.5mol氮气。由于三键中含有2个π键,所以形成的π键有3mol。
③硫酸铵是离子化合物,含有离子键、极性键、配位键。但没有范德华力。所以答案选d。
(4)要形成氢键,就要掌握形成氢键的条件:一是要有H原子,二是要电负性比较强,半径比较小的原子比如F、O、N等构成的分子间形成的特殊的分子间作用力。符合这样的选项就是c和d,但题中要求形成4个氢键,氢键具有饱和性,这样只有选c
许多金属及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。
回答下列有关问题:
(1)基态Ni的核外电子排布式为__________________________________________,
第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________。
(2)配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=________,CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为________。
(3)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同。
①Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO________FeO(填“<”或“>”);
②NiO晶体中Ni的配位数为________。
(4)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________,
反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(5)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中,Au原子位于顶点,Cu原子位于面心,则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为________,若该晶胞的边长为a pm,则合金的密度为________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d84s2 C(碳)
(2)4 1∶2
(3)①> ②6
(4)H2O2为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行 Cu+H2O2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-
(5)1∶3
(1)Ni基态原子中未成对电子数为2,与之未成对电子数相同的第二周期元素为碳元素和氧元素,电负性最小的为碳元素。(2)Ni原子价电子数为10,配体CO可以提供一个孤电子对,则n==4;氮氮三键中含有1个σ 键和2个π键,CO与N2结构相似,故CO分子内σ键与π键个数之比为1∶2。(3)①离子晶体中,在其他因素一样时,离子半径越小,离子键就越强,熔点越高;②NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同,均为立方最密堆积,Ni原子与O原子的配位数均为6。(4)H2O2具有强氧化性,可以将Cu氧化为Cu2+,但反应速率很小,而氨与Cu2+形成配离子,两个反应相互促进使反应速率加快,反应得以进行。(5)Au原子位于顶点,则一个晶胞中含有Au原子数为8×
=1,Cu原子位于面心,则一个晶胞中含有Cu原子数为6×
=3,故该合金中Au原子与Cu原子个数之比为1∶3;一个晶胞的质量为
g,一个晶胞的体积为a3 pm3,故合金的密度为
g·pm-3=
g·cm-3。
(2013山东临沂一模)(15分)碳是形成化合物种类最多的元素。
(1)CH2CH—C≡N是制备腈纶的原料,其分子中σ键和π键的个数之比为 (填最简整数比),写出该分子中所有碳原子的杂化方式 。
(2)乙醇(CH3CH2OH)与二甲醚(CH3OCH3)的分子式均为C2H6O,但CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点,其原因是 。
(3)某元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为 。
(4)碳化硅的结构与金刚石类似,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能,右图所示的碳化硅的晶胞(其中为碳原子,
为硅原子)。每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有 个。设晶胞边长为a cm,密度为b g/cm3,则阿伏加德罗常数可表示为 (用含a、b的式子表示)。
正确答案
(1)3∶1(2分) sp3、sp(2分)
(2)乙醇中分子间能形成氢键,甲醚不能形成氢键,导致乙醇的沸点高于甲醚(3分)
(3)3d84s2(2分) (4)4(2分) NA=/mol (4分)
(1)单键是σ键,双键中一个是σ键,一个是π键,三键中一个是σ键,两个是π键,所以σ键和π键的个数之比为6∶3=2∶1,从左边开始判断,第一、二个碳原子都含有三个σ键,采取sp2杂化,第三个碳原子含有两个σ键,采取sp杂化。
(2)乙醇中分子间能形成氢键,甲醚不能形成氢键,导致乙醇的沸点高于甲醚。
(3)基态碳原子的未成对电子数是2,位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同的元素是Ni元素,其基态原子的价层电子排布式为3d84s2。
(4)根据图像知,每个碳原子周围有四个硅原子;该晶胞中含有的碳原子个数=8×+6×
=4,硅原子个数=4,密度为b g/cm3=
=
,NA=
/mol。
(8分)【化学—物质结构与性质】
已知a、b、x、y、z五种元素的原子序数依次增大,其中a原子的半径是所有原子中半径最小的,b原子中的电子有6种不同的运动状态,y原子的L层有2对成对电子,z元素的电负性是前四周期中最小的。
(1)x、y两种元素的第一电离能的大小为x y(填“>”、“<”或“=”),用原子结构的知识解释原因 ;
(2)固体物质M的化学式为x a 5,它的所有原子最外层都符合相应的稀有气体原子的最外电子层结构。则该化合物中a元素的化合价为 和 ;该化合物中x原子的杂化方式为 ;
(3)如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙,z原子可作为容体掺入C60晶体的空隙中,形成具有良好的超导性的掺杂C60化合物。现把C60 抽象成质点,该晶体的晶胞结构如图所示,若每个四面体空隙填入一个z元素的原子,则 z元素全部填满C60晶体的四面体空隙后,所形成的掺杂C60化合物的化学式为 。
正确答案
(1)>(每空1分),O原子的价电子排布为2s22p4,N原子的价电子排布为2s22p3,p轨道为半充满比较稳定,比氧原子难以失去电子(2分)
(2)+1 -1(2分);;sp3(1分)
(4)K2C60(2分)
本题的重点是通过物质结构理论对物质进行推断。a原子半径最小,故为H,b电子有6种不同运动状态,即有6个电子,为C,yL层有2对电子,共有6个电子,为O,x为N,z的电负性前四周期最小,电负性变化规律为同周期从左到右增大,同主族从上到下减小,故为K。且电负性x
A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增的短周期元素,其中A与Y同主族,X与Z同主族,A与B和A与X均可形成10个电子化合物;B与Z的最外层电子数之比为2:3,常见化合物Y2X2与水反应生成X的单质,其溶液可使酚酞试液变红.请回答下列问题.
(1)Z的原子结构示意图为______; Z在周期表中的位置是______;B元素的名称为______.
(2)化合物Y2X2的电子式为______;它含有的化学键类型有______(填序号).
A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键 D.氢键
(3)A与X和A与Z均能形成18个电子的化合物,此两种化合物发生反应生成Z的化学方程式为______.
(4)A的单质与X的单质可制成新型的化学电源(KOH溶液作电解质溶液),两个电极均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电,则正极通入______(填物质名称);负极电极反应式为______.
(5)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车,乘员12人,以50km/h行驶了40km.为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气.下列可供开发又较低经济的制氢方法是______(填写编号)
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次,制得纯氢气后,还需要解决的问题是______.(写出其中的一个)
正确答案
常见的10电子化合物有CH4、NH3、H2O、HF等,多为氢化物,A与B和A与X均可形成10个电子化合物,则A为H元素,常见化合物Y2X2与水反应生成X的单质,其溶液可使酚酞试液变红,则该化合物为Na2O2,其中Y为Na元素,X为O元素,X与Z同主族,则Z为S元素,最外层电子数为6,B与Z的最外层电子数之比为2:3,则B的最外层电子数为4,根据A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增可知B为C元素,
(1)Z为S元素,原子核外有3个电子层,最外层电子数为6,则原子结构示意图为
,位于周期表第三周期ⅥA族,B为C元素,名称为碳,
故答案为:
;第三周期ⅥA族;碳;
(2)化合物Y2X2为Na2O2,为离子化合物,含有离子键和非极性共价键,电子式为
,
故答案为:
;A、C;
(3)A与X和A与Z形成的18电子化合物分别为H2O2、H2S,其中H2O2具有氧化性,H2S具有还原性,二者发生氧化还原反应生成S和H2O,反应的化学方程式为H2O2+H2S=S↓+2H2O,
故答案为:H2O2+H2S=S↓+2H2O;
(4)碱性氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为电源的负极,通入氧气的一极为电源的正极,其中负极发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH-═2H2O,
故答案为:氧气;H2-2e-+2OH-═2H2O;
(5)①电解水需要大量的电能,不符合廉价的要求,并且火力发电或排放大量的二氧化碳,故①错误;
②锌和稀硫酸反应,消耗大量的锌和硫酸,不符合廉价的要求,故②错误;
③光解海水,可充分利用光能,廉价而又低碳,符合要求,故③正确.
又氢气的沸点较低,难以液化,并且难以安全储存,
故答案为:③;氢气的液化、氢气的安全储存等.
A、B、C、D是元素周期表中前36号元素,它们的核电荷数依次增大。A原子L层的成对电子数和未成对电子数相等,B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构,C是地壳中含量最多的元素。D是第四周期元素,其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。请回答下列问题:
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序是 (用对应的元素符号表示);基态D原子的电子排布式为 。
(2)A的最高价氧化物对应的水化物分子中,其中心原子采取 杂化;B的空间构型为 (用文字描述)。
(3)1 mol AB-中含有的π键个数为 。
(4)如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和D的原子个数比是 。
(5)镧镍合金与上述合金都具有相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢能力。已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10-23 cm3,储氢后形成LaNinH4.5合金(氢进入晶胞空隙,体积不变),则LaNin中n= (填数值);氢在合金中的密度为 。
正确答案
(1)C<O<N 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)sp2 平面三角形
(3)2NA或2×6.02×1023
(4)1∶5
(5)5 0.083 g·cm-3
A原子L层的电子排布图为,故A为C元素;地壳中含量最多的元素是O元素,故C为O元素;最外层p轨道的电子为半充满结构的元素是ⅤA族元素,结合A和C的核电荷数可知B为N元素;据D的描述可知,其四个电子层的电子数分别为2、8、18、1,故为Cu元素。(1)由于N元素p轨道处于半充满状态,故第一电离能最大,则有C<O<N,基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(2)根据价层电子对互斥理论可知在H2CO3分子中的C原子以及N
中的N原子上都没有孤电子对,故C原子采用sp2杂化方式,N
空间构型为平面三角形结构。(3)在CN-中,C原子与N原子之间是共价三键,故含有的π键个数为2NA。(4)如图,钙在立方体的顶点,故含有8×
=1个,而Cu原子位于面上和体心中,故有8×
+1=5个。(5)结合(4)以及合金的化学式可知n=5,氢在合金中的密度=
g·cm-3="0.083" g·cm-3。
镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、硒(Se)均为第四周期的元素,它们在高科技尖端科学特别是信息领域有着广泛的用途。试回答下列问题:
(1)基态锗原子的价电子排布式为_________________________________。
(2)沸点:NH3________AsH3(填“>”、“<”或“=”,原因是_____________________。
(3)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如图所示,该化合物的分子式为_______,As原子采取__________杂化。
(4)H2SeO4和H2SeO3是硒的两种含氧酸,请根据结构与性质的关系,解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因________________________。
(5)砷化镓可由(CH3)2Ga和AsH3在700℃下反应制得,反应的方程式为_________________;砷化镓的晶胞结构如下图所示,其晶胞边长为a pm,则每立方厘米该晶体中所含砷元素的质量为____________g(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
正确答案
(1)4s24p2(1分)
(2)>(1分,写“大于”不得分) NH3分子间存在氢键,所以NH3沸点高于AsH3 (2分,只要指明NH3分子间存在氢键即可)
(3)As4O6(1分) sp3(1分)
(4)H2SeO4和H3SeO3可表示为(HO)2SeO2和(HO)3Se,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,导致Se-O-H中的O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(2分,合理答案即可)
(5)(CH3)3Ga + AsH3GaAs + 3CH4(2分,不写反应条件不扣分,化学式写错、不配平不得分); (2分,合理答案即可)
试题分析:(1)锗是第四周期第ⅣA族元素,原子序数是32,所以依据核外电子排布规律可知,基态锗原子的价电子排布式为4s24p2;
(2)由于氮元素的非金属性强,因此NH3分子间存在氢键,所以NH3沸点高于AsH3沸点;
(3)根据分子结构可知,分子内含有6个氧原子,4个砷原子,化学式为As4O6。由于每个As原子形成3个共价键,又因为中心原子还有1对孤对电子,所以采用的是sp3杂化;
(4)由于H2SeO4和H3SeO3可表示为(HO)2SeO2和(HO)3Se,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,导致Se-O-H中的O的电子更向Se偏移,越易电离出H+,所以H2SeO4比H2SeO3酸性强;
(5)砷化镓可由(CH3)2Ga和AsH3在700℃下反应制得,则根据原子守恒可知,另外一种生成物是甲烷,则该反应的方程式为(CH3)3Ga + AsH3GaAs + 3CH4;根据晶胞结构可知GaAs晶体中,每个As与4个Ga相连,且As原子全部在晶胞里面,共计是4个。晶胞边长为a pm,所以晶胞的体积
是a3pm3,所以每立方厘米含该晶胞的个数是,因此含有的As原子个数是
×4,物质的量是
mol,所以As元素的质量是
mol×75g/mol=
g。
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