- 物质性质的研究
- 共799题
【化学—选:3:物质结构与性质】(15分)
已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C属同一主族,D和E属同一周期,又知E是周期表中1—18列中的第7列元素。D的原子序数比E小5,D跟B可形成离子化合物,其晶胞结构如右图。
请回答:
(1)A元素的名称是 ;
(2)B元素原子核外运动状态不同的电子数为 ,C元素原子价电子层的电子排布图为 ,B与A形成的化合物比C 与A形成的化合物沸点高,其原因是
(3)元素E在周期表中的位置是 ,它的+2价离子的电子排布式为 :
(4)由以上五种元素的任意两种形成的常见化合物中,所含离子键成分最多的可能为
(5) 如图所示,D跟B形成的离子化合物晶体的密度为ag·cm-3,则晶胞的体积是
(只要求列出算式)。
正确答案
(1)氢 (1分)
(2)9 (2分) (2分)
HF分子间存在氢键,HCl分子间没有氢键(2分)
(3)第四周期第ⅦB族(2分) 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (2分)
(4)CaF2 (2分) (5)V = (2分)
根据元素的结构及有关性质可知,A、B、C、D和E分别是H、F、Cl、Ca、Mn。
(1)A是氢元素。
(2)F的核外电子数是9,所以就要9种不同的运动状态。氯元素的价电子是7,所以电子排布图为。HF分子间存在氢键,HCl分子间没有氢键,所以前者的
沸点高于后者。
(3)锰的原子序数是25,位于第四周期第ⅦB族。根据构造原理可知,其+2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(4)金属性和非金属性越强,形成的化学键的离子成分就越多,五种元素中钙的顺序最强,F的非金属性最强,所以离子键成分最多的是CaF2。
(5)根据晶胞的结构可知,含有的钙离子是8×1/8+6×1/2=4,8个氟离子全部在晶胞内部,即该晶胞中含有4个CaF2,因此有,解得
V=
(12分)现有A、B、C、D、E五种短周期元素,其原子序数依次增大。A、C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等,且A的最外层电子数是次外层电子数的2倍。D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同,且D的单质与C的单质反应能生成D2C和D2C2两种化合物。E所在周期序数比所在主族序数大l。
(1)2011年是国际化学年,其中一项重要活动是纪念居里夫人获诺贝尔化学奖100周年。居里夫妇发现了放射I生镭(Ra)和钋(Po)元素,其中E与镭同主族,镭位于 族。
(2)E的基态原子的核外电子排布式是 ,A、B、C三种元素中第一电离能最大的是 ,B、c、D的原子半径由小到大的顺序为 (均用元素符号 表示)。
(3)D2C2与AC2反应的化学方程式为 ,请写出该反应的一种用 。
(4)B与氢元素形成最简单的气态氢化物的空间构型为 ,其中共价键类型为 (填极性键或非极性键)。已知B≡B键能为946 kJ·mol-1,H-H键能为
436 kJ·mol-1,B—H键能为391 kJ·mol-1,则B2和H2反应的热化学方程式为 。
正确答案
(1)IIA(2分)(2)1s22s22p63s2(2分) N(1分)O<N<Na(1分)
(3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 (2分)供氧(1分)
(4)三角锥(2分)极性键(2分)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);∆H="-92" kJ·mol-1
A的最外层电子数是次外层电子数的2倍表明A为碳,D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同,表明C、D分别属于第二、三周期,且C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等,说明C为氧,则B为N,根据D的单质与C的单质反应能生成D2C和D2C2两种化合物知D为钠,E原子序数D大且为短周期,则E在第三周期,IIA为镁(E所在周期序数比所在主族序数大l),碳、N、氧的第一电离能最大的是N(N原子的2p轨道处于半充满,为稳定结构),根据同周期原子半径由左向右越来越小,同主族原子半径由上到下越来越大,B、c、D的原子半径由小到大的顺序为O<N<Na,B与氢元素形成最简单的气态氢化物为NH3,由不同种原子形成的共价键为极性键,B2和H2反应时,断键吸热:946+3х436=2254 kJ,成键放热:6х391=2346kJ,则反应放热92 kJ热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);∆H="-92" kJ·mol-1。
【物质结构与性质】(8分)
组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N及S、P和少量的Cu、Fe、Zn等,其中铜及其合金是人类最早使用的金属材料,用途广泛。
(1)铜原子的核外电子排布式是 ;O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)铜的熔点比钙高,其原因是 ;
右图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和Cu的原子个数比为 。
(3)Cu2+能与NH3、H2O、Cl-等形成配位数为4的配合物。
①[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型有 (填序号)。
A.配位键B.金属键C.极性共价键D.非极性共价键E.离子键
②[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 (填序号)。
A.平面正方形 B.正四面体 C.三角锥型 D.V型
③某种含Cu2+的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应:
HOCH2CH=CH2→CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍,则这类碳原子的杂化方式为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s1 (1分)N>O>S (1分)
(2)晶体中铜的金属键强于钙 (2分) 1:5(1分)
(3)①AC (1分) ②A (1分) ③sp2杂化(1分)
(1)铜原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1,O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S,N原子的2P3为半充满结构,较稳定,第一电离能大于同周期的氧原子。
(2)铜的熔点比钙高,铜钙是金属晶体,说明铜的金属键强于钙;钙原子:8×1/8=1,铜:
8×1/2+1=5。
(3)①[Cu(NH3)4]2+中存在的化学键类型:Cu2+ 与NH3分子之间配位键,NH3中N―H键极性共价键,故选AC。
②如果是正四面体,两个NH3被两个Cl-取代后结构相同,A正确。
③HOCH2CH=CH2中两个SP2一个SP3, CH3CH2CHO中2个SP3,1个SP2, 在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍,则这类碳原子的杂化方式为sp2杂化.
我国已研制出一种稀土制冷材料,其主要成分是LaCaMnO。
(1)锰原子的基态价层电子排布式为________。
(2)S与O为同主族元素,其中电负性较大的是________;H2S分子中S原子杂化轨道类型为________;试从结构角度解释H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性:____________。
(3)Ca在空气中点燃生成CaO和少量Ca2N2。
①Ca2N2和水反应可以生成NH2—NH2,NH2—NH2能否作配体?________(填“能”或“否”)。
②CaO晶体与NaCl晶体一样,为面心立方最密堆积,则一个CaO晶胞中含有Ca2+数为________;欲比较CaO与NaCl的晶格能大小,需考虑的数据是________。
正确答案
(1)3d54s2
(2)O sp3 H2SO4的非羟基氧原子数目大于H2SO3
(3)①能 ②4 Ca2+、O2-与Na+、Cl-的离子半径与离子所带的电荷数
(1)Mn位于周期表第四周期第ⅦB族,其基态价层电子排布式为3d54s2。(2)O的电负性较大;H2S中心原子S上有两对孤电子对,H2S分子中S原子杂化轨道类型为sp3杂化;H2SO3和H2SO4可表示成(HO)2SO和(HO)2SO2,H2SO4的非羟基氧原子数目大于H2SO3,故H2SO4的酸性大于H2SO3的酸性。(3)①由于H2N—NH2中的氮原子上有孤电子对可以作为配体和其他离子形成配合物。②由NaCl的晶胞结构可知一个CaO晶胞中含有4个Ca2+;晶格能的大小与离子半径和离子所带的电荷数有关。
(14分)(1)在配合物Fe(SCN)2+中,提供空轨道接受孤对电子的微粒是_________ __,[Cu(H2O)4]2+名称为 ,画出该配离子中的配位键__________ _______。
(2)根据VSEPR预测HCN的空间结构为 形,其中C原子用于形成σ键的是 个 轨道,用于形成π键的是 个 轨道。
(3)根据甲醛的分子结构特点推测俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)结构式为 ,中心原子杂化方式为 ,空间结构为 形。
(4)按要求写出仅由第三周期非金属元素的原子构成且中心原子通过sp3杂化形成分子的化学式(各写一种):
正四面体分子____ _,三角锥形分子____ ____,V形分子_____ ____。
正确答案
(14分)(1)Fe3+(1分),
四水合铜离子(1分),(1分)
(2)直线(1分),2(1分),SP杂化(1分),2(1分),未杂化的P轨道(1分)
(3)(1分),SP2(1分),平面三角(1分)
(4)SiCl4(1分),PCl3(1分),SCl2(1分)
(1)根据配合物化学式可知,Fe(SCN)2+中提供空轨道接受孤对电子的微粒应该是铁离子;[Cu(H2O)4]2+名称为四水合铜离子,其中水是配体,铁离子提供空轨道,所以该配离子中的配位键是。
(2)化合物HCN中中心原子碳原子没有孤对电子,所以该化合物是直线型结构。其中C原子用于形成σ键的是2个sp杂化轨道;而未参与杂化的p轨道电子用于形成π键。
(3)二氯甲醛分子(COCl2)中中心碳原子也没有孤对电子,所以是平面三角形结构,因此是sp2杂化,其结构式是。
(4)仅由第三周期非金属元素的原子构成且中心原子通过sp3杂化形成分子中,如果是正四面体形结构,则应该是SiCl4;如果是三角锥形结构,则应该是PCl3;如果是直线型结构,则应该是SCl2。
下表为部分短周期主族元素的相关信息.
请回答下列问题:
(1)Z元素在元素周期表中的位置是第______周期第______族.
(2)元素T与X按原子个数比1:1形成的化合物B所含的化学键有______(填化学键类型).已知在通常状况下,39gB与足量H2O反应放出QkJ的热量,写出该反应的热化学方程式:______.
(3)将T的最高价氧化物对应水化物的溶液,逐滴加入到Y与Z形成的化合物的水溶液中,直至过量(边滴加边振荡),此过程中的现象是______.
(4)已知1mol化合物A与足量Na2SO3在溶液中发生反应时,转移2mol电子,写出该反应的离子方程式:______.
正确答案
短周期主族元素,T的单质能与冷水剧烈反应,所得强碱性溶液中含有两种电子数相同的阴、阳离子,T为Na;X的原子最外层电子数是其内层电子数的三倍,X原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,则X为O元素;在第三周期元素中,Y的简单离子半径最小,则Y为Al;T、X、Z组成的36电子的化合物A是家用消毒剂的主要成分,可推知Z为Cl,A为NaClO,
(1)Z为Cl元素,处于元素周期表中第三周期ⅦA族,
故答案为:三、ⅦA;
(2)元素Na与O按原子个数比1:1形成的化合物B为Na2O2,所含的化学键有离子键、共价键;在通常状况下,39gNa2O2与足量H2O反应放出QkJ的热量,则2molNa2O2反应放出的热量为Q kJ×=4Q kJ,该反应热化学方程式为:2Na2O2(s)+2H2O(l)═4NaOH(aq)+O2(g)△H=-4QkJ•mol-1,
故答案为:离子键、共价键;2Na2O2(s)+2H2O(l)═4NaOH(aq)+O2(g)△H=-4QkJ•mol-1;
(3)T的最高价氧化物对应水化物为NaOH,Y与Z形成的化合物为AlCl3,将氢氧化钠逐滴加入氯化铝溶液中先反应生成氢氧化铝沉淀,氢氧化钠过量,继续与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠,此过程中的现象是:开始产生白色沉淀,然后白色沉淀消失,
故答案为:开始产生白色沉淀,然后白色沉淀消失;
(4)1mol NaClO与足量Na2SO3在溶液中发生反应时,转移2mol电子,亚硫酸根被氧化为硫酸根,令Cl元素在还原产物中的化合价为a,根据电子转移守恒,1mol×(1-a)=2mol,解得a=-1,故还原产物为氯离子,该反应的离子方程式为:SO32-+ClO-═SO42-+Cl-,
故答案为:SO32-+ClO-═SO42-+Cl-.
LED照明是我国制造业为人类做出的一大贡献。目前市售LED晶片,材质基本以GaAs(砷化镓)、AlGaInP(磷化铝镓铟)、InGaN(氮化铟镓)为主。已知镓是铝同族下一周期的元素。砷化镓的晶胞结构如下图。试回答:
(1)镓的基态原子的电子排布式是__________。
(2)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为__________,与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为__________。
(3)N、P、As处于同一主族,其氢化物沸点由高到低的顺序是__________。(用氢化物分子式表示)
(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃时制得。(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为__________。
(5)比较二者的第一电离能:As__________Ga(填“<”、“>”或“=”)。
(6)下列说法正确的是__________(填字母)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(2)4 正四面体 (3)NH3>AsH3>PH3 (4)sp2 (5)> (6)BCD
(1)镓是31号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。(2)砷化镓晶胞中砷原子8个在立方体顶角,6个在面上,该晶胞所包含砷原子数为8×+6×
=4,而镓原子周围是4个均匀分布的砷原子为正四面体型。(3)NH3分子间有氢键沸点最高,其它分子按分子量大小排列,NH3>AsH3>PH3。(4)镓原子与3个甲基结合,且镓的价电子都成键,所以为sp2杂化。(5)砷的非金属性强,第一电离能大。(6)砷化镓晶胞与NaCl不同,A项错误。GaP与GaAs原子个数比相同,但电子总数不同,B项错误。As非金属性强,电负性也强,C正确。镓有3个价电子,但形成4个共价键,说明有一个配位键。D正确。
向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成蓝色沉淀,继续加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液;若加入极性较小的溶剂(如乙醇),将析出深蓝色的晶体。
(一)在化学实验和科学研究中,水是一种最常用的溶剂。水是生命之源,它与我们的生活密切相关。
(1)写出H2O的空间构型________。
(2)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 。
(3)下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是 (请用相应的编号填写)。
(二)胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料,波尔多液是一种保护性杀菌剂,广泛应用于树木、果树和花卉上。
(4)写出铜原子价电子层的电子排布式 ,与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素是 (填元素符号)。
(5)实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有 ____ 。
(6)实验过程中加入C2H5OH后可观察到析出深蓝色[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。实验中所加C2H5OH的作用是 ____________ 。
正确答案
(1) V型(2分) (2)A(2分) (3)BC(3分)
(4)3d104s1(2分) ; Cr(2分)
(5)共价键、配位键(2分) (6)降低[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解度(2分)
试题分析:(一)(1)H2O的空间构型为V型;(2)A、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,不合理;B、水分子为V型,H3O+为三角锥型,则微粒的形状发生了改变,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,合理;D、水分子为V型,H3O+为三角锥型,微粒中的键角发生了改变,合理;选A;(3)冰属于分子晶体,由晶胞示意图可知,A为氯化钠晶胞,属于离子晶体,B为干冰的晶胞,属于分子晶体,C为碘的晶胞,属于分子晶体,D为金刚石的晶胞,属于原子晶体,C为钠的晶胞,属于金属晶体,则与冰的晶体类型相同的是BC;
(二)(4)Cu的原子序数为29,为第四周期第ⅠB族元素,则价电子排布式为3d104s1,最外层电子为4s电子,同一周期的副族元素Cr的价电子排布为3d54s1,答案为:3d104s1;Cr;(5)胆矾溶液与足量氨水形成的深蓝色溶液中的阳离子为四氨合铜络离子,N、H原子之间以共价键结合,Cu2+提供空轨道,N原子提供孤对电子,则以配位键结合,答案为:共价键、配位键;(6)向(5)的深蓝色溶液中加入C2H5OH,降低了Cu(NH3)4SO4•H2O的溶解度,析出深蓝色Cu(NH3)4SO4•H2O晶体。
第四周期过渡元素Fe、Ti可与C、H、N、O形成多种化合物。
(1)①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为____________。
②下列叙述不正确的是________。(填字母)
A.因为HCHO与水分子间能形成氢键,所以CH2O易溶于水
B.HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
C.C6H6分子中含有6个σ键和1个大π键,C2H2是非极性分子
D.CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
③氰酸(HOCN)是一种链状分子,它与异氰酸(HNCO)互为同分异构体,其分子内各原子最外层均已达到稳定结构,试写出氰酸的结构式________。
(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________________________________________________________________________。
②六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4 -中不存在________。
A.共价键 B.非极性键 C.配位键
D.σ键 E.π键
写出一种与 CN-互为等电子体的单质的分子式________。
(3)根据元素原子的外围电子排布特征,可将周期表分成五个区域,其中Ti属于________区。
(4)一种Al—Fe合金的立体晶胞如图所示。请据此回答下列问题:
①确定该合金的化学式____________。
②若晶体的密度为ρ g/cm3,则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离(用含ρ的代数式表示,不必化简)为__________cm。
正确答案
(1)①H
(2)①具有孤对电子 ②B N2
(3)d
(4)①Fe2Al ②
(1)①非金属性越强,电负性越强。②CO2的中心原子采取sp杂化,B项错误;C项错误。③可根据价键规则来写,如氮可形成三条键,氧可形成2条键,氢可形成1条键,碳可形成4条键。(2)CN-中存在碳氮三键,为极性共价键,故[Fe(CN)6]4-中不存在非极性键。根据等电子体的定义“原子数相同、电子总数相同的分子或离子,互称为等电子体”可知N2与CN-互为等电子体。(3)Ti最后排入的电子为3d1,故为d区。(4)①每个晶胞中含有铁原子的个数:8×+12×
+6×
+1=8,而铝原子全部位于晶胞内,为4个,故其化学式可写作Fe2Al。②设合金中最近的两个Fe原子之间的距离为a,则晶胞的边长为2a,其体积为(2a)3=8a3,ρ=
,则a=
。
(13分)目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
(1)配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。固态Ni(CO)4属于 晶体;基态Ni原子的电子排布式为 。
(2)配合物分子内的作用力有 (填编号)。
(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应。如
①CH2=CH2、②CH≡CH、③苯、④HCHO等,
其中分子属于平面结构的有 (填物质序号),预测HCHO分子的立体结构为 形。
(4)氢气是新型清洁能源,镧(La)和镍(Ni)的合金可做储氢材料。该合金的晶胞如图所示,晶胞中心有一个镍原子,其他镍原子都在晶胞面上,镧原子都在晶胞顶点上。该晶体的化学式为 。
正确答案
(1)分子 1s22s22p63s23p64s2或[Ar]3d34s2 (2) ACE
(3)①②③④ 平面三角 (4) LaNi5或Ni5La
(1)CCl4、苯等是非极性分子,所以根据相似相溶原理可知Ni(CO)4是非极性分子,因此固态Ni(CO)4属于分子晶体。根据构造原理可知基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]3d34s2。
(2)根据配合物的结构示意图可判断,镍中含有金属键,镍和氮原子还形成配位键。氢和氧之间还有氢键。
(3)根据有机物的结构特点可知,它们均是平面型结构的。根据HCHO的结构简式可知,中心原子碳原子形成2个单键,1个双键,属于sp2杂化,所以是平面三角形结构。
(4)根据晶胞的示意图可知,镧原子的个数是8×1/8=1。含有的镍原子是8×1/2+1=5,所以化学式为LaNi5或Ni5La。
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