- 物质性质的研究
- 共799题
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, CH3COOONO2(PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是___ __(不定项选择)。
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
②1mo1PAN中含σ键数目为_____。
③NO能被FeS04溶液吸收生成配合物[(Fe(NO)(H20)5)S04,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一射线吸收法,β一射线放射源可用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
(3)①ac
②10mol(或10×6.02×1023或6.02×1022)
③6
(4)3
试题分析:(1)Zn为30号,Zn2+先失去4s上面的2个电子。(2)SO42-中,S无孤对电子,S与O形成四根化学键,故S为sp3杂化,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,晶胞中Kr有8×1/8+6×1/2=4,两者比值为12:4=3。
A~G是前四周期除稀有气体之外原子序数依次增大的七种元素。A与其他元素既不同周期又不同族;B、C的价电子层中未成对电子数都是2;E核外的s、p能级的电子总数相等;F与E同周期且第一电离能比E小;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满。回答下列问题:
(1)写出元素名称:B ,G 。
(2)写出F的价电子排布图: 。
(3)写出化合物BC的结构式: 。
(4)由A、C、F三元素形成的离子[F(CA)4]— 是F在水溶液中的一种存在形式,其中F的杂化类型是 。
(5)在测定A、D形成的化合物的相对分子质量时,实验测定值一般高于理论值的主要原因是 。
(6)E的一种晶体结构如图甲,则其一个晶胞中含有 个E;G与D形成的化合物的晶胞结构如图乙,若晶体密度为ag/cm3,则G与D最近的距离为 pm
(阿伏加德罗常数用NA表示,列出计算表达式,不用化简;乙中○为G,●为D。)
正确答案
(1)碳,铜。(各2分,共4分。若写元素符号1个给1分。)
(2)(1分,其它的合理形式也可)
(3) (2分)
(4)sp3杂化。(2分)
(5)HF分子间通过氢键形成缔合分子(2分)
(6)2(2分); (2分)
试题分析:(1)A与其他元素既不同周期又不同族,A是氢;B、C的价电子层中未成对电子数都是2,B是碳,C是氧;E核外的s、p能级的电子总数相等,E是镁;F与E同周期且第一电离能比E小,F是铝;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满,G是铜。A~G是前四周期除稀有气体之外原子序数依次增大的七种元素,所以D是氟。
(2)F是铝原子,所以价电子排布图。
(3)C原子与O使用2个共用电子对形成2个正常的共价键,然后O原子拿出1对电子与C形成1个配位键,所以C与O是三个共价键。所以化合物CO的结构式:。
(4)[Al(OH)4]中Al的杂化类型sp3杂化,正四面体。
(5)F元素电负性很大,分子之间形成氢键,以形成缔合分子(HF)n,实验测得HF的相对分子质量一般高于理论值,
(6)晶体镁的晶胞是平行六面体,也就是六棱柱的三分之一,所以一个晶胞中含有8×1/8+1=2(2分);
CuF晶胞结构知含有4个CuF,设立方体的边长为r,V==
=r3,解得立方体的边长为r=
cm
Cu与F的最近的距离是○与●连线,根据数学知识解的Cu与F的最近的距离是
。
请回答下列问题:
(1)下列现象和应用与电子跃迁无关的是________________________________。
A.激光 B.焰色反应 C.原子光谱 D.燃烧放热 E.石墨导电
(2)A、B两种短周期元素,A是原子半径最小的元素,B原子最外层电子数是次外层的两倍。某平面正六边形分子由A、B两种元素组成且原子个数比为1:1,该分子中含有_______个σ键。
(3)元素铬化合物(CrO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂,能与许多有机物反应。
①与铬同周期的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有___________(填元素符号)
②在a:苯 b:CH3OH c:HCHO d:CS2 e:CCl4 五种有机溶剂中,碳原子采取sp3杂化的分子有___________(填字母),CS2分子的键角是__________。
③过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。一般地,为d0或d10排布时,无颜色;为d1~d9排布时,有颜色,如[Co(H2O) 6]2+显粉红色。据此判断,[Mn(H2O) 6]]2+ _____________(填“无”或“有”)颜色
(4) 请写出HClO的电子式:_______________________;在下图配合物离子[Cu(NH3)4]2+.中的画出配位键:
(5) A、B均为短周期金属元素。依据下表数据和已学知识,
判断金属B的价电子电子排布式______,写出金属B与二氧化碳反应的化学方程式: _______________________________________________。
正确答案
(1)D 、 E (2分,漏选得1分,有错选不得分)
(2) 12 (1分)
(3) ① Cu K (2分,写对一个给1分,全部写对得满分)
② b e (2分,漏选得1分,有错选不得分) 1800 (1分)
③ 有 (1分)
(4)
(各1分)、
(5) 3s2(1分) 2Mg+CO2 ="==" 2MgO+C (2分)
试题分析:(1)燃烧放热、石墨导电都与电子跃迁无关,故本题的答案选择DE;(2)A、B两种短周期元素,A是原子半径最小的元素,故A为H元素;B原子最外层电子数是次外层的两倍,所以B为C;某平面正六边形分子由A、B两种元素组成且原子个数比为1:1,该分子苯,所以其中含有12个σ键;(3)①与铬同周期的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有Cu 、K;②在a:苯 b:CH3OH c:HCHO d:CS2 e:CCl4 五种有机溶剂中,碳原子采取sp3杂化的分子b和e,而a和c中碳原子是采用sp2杂化,d中碳原子采用的是sp杂化,其分子结构为直线型,故CS2分子的键角是1800;③过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。一般地,为d0或d10排布时,无颜色;为d1~d9排布时,有颜色,如[Co(H2O) 6]2+显粉红色,其中Co为d7,[Mn(H2O) 6]]2+中Mn为d5,所以其有颜色;(4) 请写出HClO的电子式为;配合物离子[Cu(NH3)4]2+.中的配位键如下:
注意的是铜离子提供空轨道,而氨气中的N原子提供孤独电子;(5) 从表可以推断出A、B分别为Na、Mg,所以B的价电子电子排布式为:3s2,镁与二氧化碳的反应的方程式为:2Mg+CO2 ="==" 2MgO+C。
点评:本题考查了电子跃迁、杂化类型、电子式、配位键、电离能,该题综合性强,难度中等。
(15分)
已知:(1)测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁,再采用邻啡罗啉作显色剂,用比色法测定,若土壤中含有高氯酸盐时会对测定有干扰。相关的反应如下:
4FeCl3+2NH2OH·HCl4FeCl2+N2O↑+6HCl+H2O
①Fe2+在基态时,价层电子排布式 。 ②羟胺(NH2OH)中N原子的杂化方式 。
③Fe2+与邻啡罗啉形成的配合物中,配位数为 。
(2)硫酸铜晶体的化学式也可以表达为Cu(H2O)4SO4·H2O晶体,该晶体中含有的化学键类型是
(3)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓、硫化镉、磷化镓及铜锢硒薄膜电池等。 其中元素P、As、Se第一电离能由小到大的顺序为: 。
图1 图2
(4)① 有机太阳能固体电池材料含有高纯度C60,其结构如图1,则1 mol C60分子中π键的数目为 ,C60的晶胞结构如图2,则其配位数为_______若此晶胞的密度为ρg/cm3则两个最近C60间的距离为________cm(列式表达,已知阿伏伽德罗常数为NA)
② 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,第四周期电负性最小的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。若每个四面体空隙填入一个原子,则全部填满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)①3d6;② sp3;③ 6;(2)离子键 共价键(配位键)
(3)Se< As< P (4)① 30NA;12 ; ② K 2C60
试题分析:(1)①Fe是26号元素,在Fe2+的核外有24个电子,在基态时,价层电子排布式3d6;②羟胺(NH2OH)中N原子的杂化方式sp3杂化; ③由化合物的结构简式可知:Fe2+与邻啡罗啉形成的配合物中,配位数为6;(2)在硫酸铜晶体Cu(H2O)4SO4·H2O中含有的化学键为离子键、共价键、配位键;(3)元素P、As是同一主族的元素,从上到下,原子半径增大,原子失去电子容易,所以第一电离能P>As;As、Se是同一周期的元素,原子半径As>Se,但是由于As原子的最外层的价电子处于该轨道的半充满的稳定状态,所以第一电离能As>Se.因此这三种元素的第一电离能由小到大的顺序为Se< As< P;(4)①在一个C60分子中含有60个C原子,每个C原子与连接的C原子形成了一个π键,而π键是两个原子所共有的,因此平均每个C原子含有的π键个数为1/2π键,。所以1 mol C60分子中π键的数目为60πNA÷2=30NA。由C60的晶胞结构示意图可知,它是立方面心结构,与每个C原子紧密连接的距离最近的C原子个数为(3÷8)÷2=12.即其配位数为12。每个晶胞中含有的C60分子个数是8×1/8+6×1/2=4;所以晶胞的边长。根据晶胞示意图图可知两个最近C60间的距离为面对角线的一半,就是
即为
。②第四周期电负性最小的原子是K原子,由于每个顶点可形成1/4个四面体,一共有8个顶点,所以可形成2个正四面体。故可填充2个K原子,所形成的掺杂C60化合物的化学式为K 2C60。60化合物的化学式的确定的知识。
A、B、C、D、E为前四周期元素,原子序数依次增大。基态A原子的核外电子占据4个原子轨道;B与C同主族,大气平流层中单质B3浓度减少会致人患皮肤癌增加;D是前四周期元素中第一电离能最小的元素;E的合金是当今用量最大的合金。
(1)E在同期表中的位置是 ,其基态原子的简化电子排布式为 。
(2)CB的立体构型是 。
(3)D2C的晶胞结构与CaF2晶胞(如图)相似,则Y应为 (填离子符号);D2C的熔点比CaF2熔点 (填“高”、“低”或“无法比较”)。
正确答案
(1)第四周期(1分) VIII族(1分); [Ar]3d64s2(2分)
(2)正四面体(2分)
(3)S2-(2分) ;低(2分)
试题分析:根据题目所诉,A基态原子的核外电子占据4个原子轨道,只能为1s22s22p2,A为碳元素。大气平流层中单质B3浓度减少会致人患皮肤癌增加,故B元素为氧元素。D是前四周期元素中第一电离能最小的元素,同周期元素,从左到右,第一电离能逐渐增大,D元素为钾元素。E的合金是当今用量最大的合金,E为铁元素。又因为B、C为同主族元素,C只能为硫元素。(1)E在同期表中的位置是第四周期,VIII族,其基态原子的简化电子排布式为 [Ar]3d64s2。(2)CB为SO42-,中心原子为S,含有4个σ键,没有孤电子对,硫原子采取sp3,杂化所以其立体构型是正四面体。(3)根据图中所示,晶胞计算后可知,Y:X=2:1,即Y为C,X为D元素。通过题目解析可知,C为硫元素,故Y应为S2-。D2C为K2S,与CaF2都为离子晶体,所以其熔点高低取决于化合物之间的离子键强度,离子键强度高,熔点高。离子键强度的决定因素:①.离子带电荷越大,离子键越强。②.离子半径越小,离子键越强。③.形成离子键两键结原子的电负性差较大者,离子键较强。这里CaF2的电负性差较大,故CaF2融点高。
科技日报报道:辉钼(MoS2)在纳米电子设备制造领域比硅或富勒烯(如C60)更有优势。从不同角度观察MoS2的晶体结构见图。已知:Mo位于第五周期VIB族。
(1)晶体硅中硅原子的轨道杂化类型为______。
(2)电负性:C______S(填“>”或“<”)。
(3)晶体硅和C60比较,熔点较高的是______。
(4)Mo元素基态原子的价电子排布式为____________。
(5)根据MoS2的晶体结构回答:
①每个Mo原子周围距离最近的S原子数目为______。
②Mo-S之间的化学键为______(填序号)。
A极性键;B非极性键;C配位键;D金属键;E范德华力
③MoS2纳米粒子具有优异的润滑性能,其原因是______。
正确答案
(13分)(1)sp3(1分)
(2)< (2分)
(3)晶体硅(2分)
(4)4d45s1(2分)
(5)①6(2分)
②AC(2分)
③MoS2具有层状结构,Mo与S同层间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,外力作用层与层易发生相对滑动(2分)
试题分析:(1)晶体硅中以正四面体结构为单元,说明硅原子采取sp3杂化方式;(2)最高价氧化物对应水化物酸性:H2CO360是分子晶体,则熔点:晶体硅>C60;(4)Mo位于第五周期VIB族,由能量最低原理、洪特规则可知,基态Mo原子的价电子排布式为4d45s1;(5)①读图可知,每个Mo原子周围距离最近的S由6个;Mo-S之间的化学键为极性键和配位键,故AC正确;MoS2具有层状结构,Mo与S同层间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,外力作用层与层易发生相对滑动。
(1)铬的外围电子排布式是 ,与铬同周期,最外层有3个未成对电子数的主族元素名称是 ,该元素对应的最低价氢化物分子的中心原子采取了 杂化方式,分子的空间构型是 。
(2)富勒烯(C60)的结构如图,1molC60分子中σ键的数目为______ 。继C60后,科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象:熔点:Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量: N60>C60>Si60,其原因是: 。
(3)氟化氢水溶液中存在氢键有 种。
(4)2011年诺贝尔化学奖授予了因发现准晶体材料的以色列科学家。某准晶体是锰与另一个短周期元素X形成的凝固态。已知:金属的电负性一般小于1.8。元素X与同周期相邻元素Y、Z的性质如下表:则X元素符号是 ,锰与X在准晶体中的结合力为 。
正确答案
(1)3d54s1 砷 sp3 三角锥 (各1分,共4分)
(2)90NA (2分) 组成、结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点:Si60>N60>C60(1分);而破坏分子所需断开化学键,元素电负性越强其所形成的化学键越稳定,或成键电子数越多,成键原子半径越小,断键所需能量越多,故破坏分析需要的能量顺序为N60>C60>Si60(1分)(合理答案均可,各1分,共2分)
(3) 4 (2分)
(4)Al (2分) 金属键 (1分)
试题分析:(1)根据能量最低原理、洪特规则等规律,基态Cr原子外围电子排布式为3d54s1;价电子排布式为4s24p3的As符合要求,即砷;PH3中P采取sp3杂化方式,孤对电子与成键电子对形成正四面体形,则PH3分子为三角锥形;(2)读图可知,每个碳原子周围形成3个C—C键,每个C—C键被相邻2个碳原子共用,则1个碳原子可形成1.5个σ键,60个碳原子可形成90个σ键,1molC60分子含有90NA个σ键;组成、结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点:Si60>N60>C60;破坏分子所需断开化学键,元素电负性越强其所形成的化学键越稳定,或成键电子数越多,成键原子半径越小,断键所需能量越多,故破坏分析需要的能量顺序为N60>C60>Si60;(3)氟化氢水溶液中存在的氢键有F—H……F、F—H……O、O—H……F、O—H……O四种类型;(4)由表中信息可知X是铝,锰与铝以金属键结合。
A、B、C、D、E均为短周期元素,其化合价与原子序数的关系如下图所示。
(1)A、B、C、D四种元素中第一电离能最小的是 (填元素名称),其基态原子核外电子排布式是 ,
(2)D、E的最高价氧化物的水化物中,酸性较强的是 (写化学式)。
D的氢化物沸点比A的氢化物沸点 (填“高”或“低”)。
(3)化合物CA2的晶体类型是______,CA2与B最髙价氧化物的水化物溶液发生反应的离子方程式是_______
(4)在298K、101.3kPa下,1.6gD单质在足量的氧气中燃烧,放出14.85kJ热量,该反应的热化学方程式是______________
正确答案
(共16分)
(1)钠(2分) 1s22s22p63s1(2分)
(2)HClO4(2分) 低 (2分)
(3)原子晶体(2分) SiO2+2OH-=SiO32-+H2O(3分)
(4)S(s)+O2(g)=SO2(g) ⊿H=" —297.0" kJ·mol-1(3分)
试题分析:有化合价可以推知A、B、C、D、E分别为O、Na、Si、S、Cl。
(1)金属性越强,越易失电子,第一电离能越小,故Na最小;
(2)非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,非金属Cl>S,H2O存在氢键,故沸点较高;
(3)SiO2为原子晶体,为酸性氧化物,可以与强碱发生反应;
(4)1.6gS,物质的量为0.05mol,故1molS反应放出的热量为14.85KJ/0.05mol=297.0KJ/mol;从而写出热化学方程式。
现有A、B、C、D四种元素,前三种元素的离子结构都和氖原子具有相同的核外电子排布.A没有正价态的化合物;B的氢化物化学式为H2B,0.2mol的C原子能从酸中置换产生2.24LH2(S.T.P.).D的原子核中没有中子.
(1)根据以上条件,计算、推断A、B、C、D的元素名称.
(2)用电子式表示C与A,B与D,C与B(加热条件下),相互结合成的化合物,指出其化学键类型及晶体的类型.
正确答案
(1)A、B、C、D四种元素,前三种元素的离子结构都和氖原子具有相同的核外电子排布,A没有正价态的化合物,B的氢化物化学式为H2B,则A为F、B为O;0.2mol的C原子能从酸中置换产生2.24LH2(STP),C为金属,其化合价==1,则C为Na;D的原子核中没有中子,则D为H,
答:A为氟、B为氧、C为钠、D为氢.
(2)C与A的化合物为NaF,通过离子键结合而成,是离子晶体,电子式为;
B与D的化合物为H2O,是通过共价键形成的分子,通过分子间作力结合而成晶体,是分子晶体,电子式为;
C与B在加热条件下生成的化合物为Na2O2,既含有离子键又含有共价键,是离子晶体,电子式为,
答:NaF电子式为,含有离子键,属于离子晶体;
水的电子式为,含有共价键,属于分子晶体;
过氧化钠电子式为,含有离子键、共价键,属于离子晶体.
A、B、C、D、E、F六种元素位于短周期,原子序数依次增大,C基态原子核外有三个未成对电子,B与D形成的化合物BD与C的单质C2电子总数相等,CA3分子结构为三角锥形,D与E可形成E2D与E2D2两种离子化合物,D与F是同族元素.
根据以上信息,回答下列有关问题:
(1)写出基态时D的电子排布图______.
(2)写出化合物E2F2的电子式______,化合物ABC的结构式______.
(3)根据题目要求完成以下填空:
BF32-中心原子杂化方式______;D3中心原子杂化方式______;
FD42-微粒中的键角______;FD3分子的立体构型______.
(4)根据等电子原理,指出与BD2互为等电子体且含有C原子的微粒有______、______(要求写一种分子和一种离子).
(5)B3A7CD2能与EABD3溶液反应生成BD2气体,该分子具有手性,其结构简式为______,分子中的σ键数目为______,π键数目为______.
正确答案
A、B、C、D、E、F六种元素位于短周期,原子序数依次增大,C基态原子核外有三个未成对电子,且C能形成单质C2,所以C是N元素;B与D形成的化合物BD与C的单质C2电子总数相等,且C的原子序数大于B小于D,所以B是C元素,D是O元素;CA3分子结构为三角锥形,且A的原子序数小于B,所以A是H元素;D与E可形成E2D与E2D2两种离子化合物,所以E是Na元素;D与F是同族元素,所以F是S元素.
(1)通过以上分析知,D是O元素,原子核外有8个电子,其核外电子排布图为:
.
故答案为:
.
(2)化合物E2F2是离子化合物,和过氧化钠类似,钠离子和S 2-之间以离子键结合,硫原子和硫原子之间以共价键结合,所以其电子式
;化合物ABC是氢氰酸,结构式为
.
故答案为:
;
.
(3)杂化轨道数=σ键个数+孤电子对数.
BF32-中心原子杂化轨道数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
D3中心原子杂化轨道数=3,所以采取sp2杂化;
FD42-微粒中价层电子对数=4+0=4,所以它的VSEPR模型为正四面体,因为没有孤电子对,所以其空间构型为正四面体,键角是109°28′;FD3分子中价层电子对数=3+0=3,所以它的VSEPR模型为平面三角形,因为没有孤电子对,所以其空间构型为平面三角形.
故答案为:sp2杂化; sp2杂化; 109°28′;平面三角形.
(4)与BD2互为等电子体且含有C原子的微粒有N2O、OCN-或SCN-或N3-.
故答案为:OCN-或SCN-或N3-.
(5)C3H7NO2能与NaHCO3溶液反应生成CO2气体,说明该物质含有羧基,因为含有氮元素,所以还含有氨基,该分子具有手性,其结构简式为
;所有单键都是σ键,双键中含有一个σ键和一个π键,所以含有12个σ键1个π键.
故答案为:
;12;1.
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