- 物质性质的研究
- 共799题
决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题:
(1)N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为 。
(2)甲醛(H2C=O)分子碳原子的杂化方式为 用价层电子对互斥理论推断甲醛中H—C—H的键角 120o(填“>”“<”或“=”)。
(3)科学家通过X射线探明,KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似(图a所示)。KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是 。
(4)设MgO晶胞的边长为acm,则MgO的密度是 g·cm-3(只要求列算式。阿伏加德罗常数为NA)。
(5)某配合物的分子结构如图b所示,其分子内不含有 (填字母)。
正确答案
(1)N>O>S;(2)sp2;<;(3)MgO>CaO>KCl;(4)160/a3NA;(5)AC。
试题分析:(1)根据同周期同主族元素性质递变规律判断,同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势,但氮原子2p轨道为半充满状态,第一电离能比相邻的元素都大;同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小,N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>S;(2)甲醛(H2C=O)分子碳原子的杂化方式为sp2;甲醛(H2C=O)分子中氧原子上含有两对孤对电子,对成键电子对有排斥作用,甲醛中H—C—H的键角<120o;(3)对于结构相似的离子晶体,晶格能越大晶体的熔点越高;晶格能的高低取决于离子半径和离子所带的电荷,离子半径越小,所带电荷越多,晶格能越大,熔点越高;则KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是MgO>CaO>KCl;(4)根据MgO晶胞结构利用切割法分析知,1mol晶胞中含有4molMgO,质量为160g,晶胞的边长为acm,则1mol晶胞的体积为a3NAcm3则MgO的密度是160/a3NAg·cm-3;(5)根据配合物的分子结构判断,其分子内不含有离子键和金属键,选AC。
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
(1)与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有 (填元素符号)。
(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键有 。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如下图所示。
化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为 ,化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为 。
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体的化学式为 ,该晶体中Ti原子周围与它距离最近且相等的N原子的个数______。
正确答案
(1)Ni、Ge、Se(2)A D(3)7;C
试题分析:(1)Ti是22号元素,核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2.位于第四周期,第四副族.其未成对电子数为2个。在第四周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有Ni核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2.,Ge核外电子排布式是:1s22s22p63s23p64s24p2、Se 核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s24p4. (2)在[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键有σ键和配位键。选项为AD。(3)在化合物甲中的苯环上的6个C原子和羰基的C原子,一共7个。在化合物乙
中采取sp3杂化的原子有除了苯环的以外的C原子、N原子、O原子。其中N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,处于半充满的稳定状态,失去电子比较难。一般情况下,元素的原子序数越大,原子半径越小,原子的第一电离能就越大。所以这三种元素原子的第一电离能由小到大的顺序为C
(一)BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定:
①称取1.222g样品,置于小烧杯中,加入适量稀盐酸,加热溶解,边搅拌边滴加稀硫酸到沉淀完全,静置;
②过滤并洗涤沉淀;
③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧;转入高温炉中,反复灼烧到恒重,称得沉淀质量为1.165g。
回答下列问题:
(1)在操作②中,需要先后用稀硫酸和 洗涤沉淀;
(2)计算BaCl2·xH2O中的x= (取整数值)。
(3)操作③中,如果空气不充足和温度过高,可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS,这使x的测定结果 (填“偏低”、“偏高”或“不变”)。
(二)、(5分)图A所示的转化关系中(具体反应条件略),a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,其余均为它们的化合物,i的溶液为常见的酸,a的一种同素异形体的晶胞
如图B所示。且该物质为自然界最硬的物质。
回答下列问题:
(1)图B对应的物质名称是 ,(2)d中元素的原子核外电子排布式为 。
(3)图A中由二种元素组成的物质中,沸点最高的是 ,
(4)图A中的双原子分子中,极性最大的分子是 。
(5)k的分子式为 ,
正确答案
(一)(1)蒸馏水 取水洗液于试管中,加入稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,若无白色浑浊出现,则表明Cl-已经冼净。 (2) 2 (3)偏高。
(二)(1)金刚石 (2)1s22s22p63s23p5 (3)H2O (4)HCl (5)COCl2
试题分析:
(一)(1)洗涤必须用到蒸馏水
(2)样品中BaCl2的物质的量为
质量
(3)题中已经表明硫酸钡被还原为BaS,则沉淀质量减小,相对水的质量比提高,x数据将偏高。
(二)(1)每个a原子周围有4个键,则图B对应的物质为金刚石;该晶胞中的原子数为:8×+6×
=4=8。
(2)a为C,则b为H2、c为O2,因i是常见的酸,只由b、d形成可判断为盐酸,则d为Cl2。Cl原子核外有17个电子,其排布式为:1s22s22p63s23p5。
(3)除a、b、c、d外,f为CO,g为CO2,i为HCl,而k与水反应生成CO2与盐酸,判断K为COCl2。所有两元素形成的物质中,只有水是液态,其它都是气体;H2O中,中心原子O形成2条共价键、2对孤对电子,故O采取sp3杂化,形成V形分子。
(4)所有双原子分子中,只有H、Cl电负性差值最大,因而极性最大。(5)COCl2中C原子含有3个σ键,1个π键,故C原子采取sp2杂化。
已知A、D、E、G、L、M是核电荷数依次增大的6种短周期主族元素,其中A的原子序数与周期序数相等,D、G、L、M基态原子的最外能层均有2个未成对电子。R+核外有28个电子。请回答下列问题:(答题时,A、D、E、G、L、M、R用所对应的元素符号表示)
(1)E、G、M的第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)下图是由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构,其中R为+2价,G为-2价。基态R2+的核外电子排布式为 ;Q的化合价为 价。
(3)1 mol晶体L中含有δ键的数目为 。
(4)G与M可形成MG3与MG2,MG3分子的空间构型是 ,MG2中M原子的杂化方式是 。
(5)在(EA4)2R(MG4)2中存在的化学键除极性键外,还有 (填字母)。
a.离子键 b. 氢键 c.配位键 d.金属键
正确答案
(1)N>O>S (2)[Ar]3d9 +3 (3)2NA
(4)平面三角型 sp2杂化
(5)ac
试题分析:A、D、E、G、L、M、R分别为H、C、N、O、Si、S、Cu。(1)N最外层电子为半满的相对稳定结构,第一电离能比相邻元素高,故有N>O>S;
(2)晶胞中G数目16×1/4+4×1/2+2=8
R数目8×1/8+1=2
Q数目8×1/4+2= 4
故化学式为G4Q2R,所以Q的化合价为+3
(3)1 mol晶体L中含有δ键的数目为2NA;硅晶体为原子晶体,1mol含有2molSi-Si键;(4)SO3和SO2中价电子对数为6/2=3,SO3中S的杂化为sp2,故为平面三角型;SO2中S的杂化方式为sp2;(5)含有配位键和离子键。
已知原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素中有2种为非金属元素,其原子序数均小于30。其中A、B、C、E的价电子层中均有2个未成对电子,A、B同族且可以形成原子个数比为1:1的化合物BA,属于原子晶体。回答下列问题:
(1)在地壳中A、B元素的含量的关系为 大于 (用元素符号回答)。
(2)AO2和BO2分别为A和B的最高价氧化物,两种氧化物中含有π键的物质的电子式
为 。从原子半径大小的角度分析,A或B与氧原子形成π键难易程度的差异 。
(3)C元素在元素周期表中的位置为 ,其最高化合价为 。C单质晶体的堆积方式为 ,每个晶胞中实际占有C原子的个数为 。
(4)D与E同族且不相邻,D存在D2+和D3+两种常见离子,它们与K+及CN-能形成一种可溶性蓝色化合物,用作染料。它的结构单元如图所示,则在该晶体中n(CN-):n(K+):n(D3+):n(D2+)= ,该蓝色化合物可以由D3+与K4〔D(CN)6〕制得,也可由D2+与K3〔D(CN)6〕制得。请写出K4〔D(CN)6〕与Cl2反应生成K3〔D(CN)6〕的化学方程式 。
正确答案
(1)Si(1分)、C(1分)
(2)(2分),Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不易形成稳定的π键而C恰好相反。(2分,其他合理答案均给分)
(3)第4周期ⅣB族(1分)+4(1分)六方最密堆积(1分)2(2分)
(4)6:1:1:1(2分)2 K4[Fe(CN)6] + Cl2 ="=" 2KCl + 2 K3[Fe (CN)6] (2分)
试题分析:⑴A、B、C、E的价电子层中均有2个未成对电子,A、B同族且可以形成原子个数比为1:1的化合物BA,属于原子晶体。可以判断为SiC,在地壳中A、B元素的含量的关系为Si大于C。⑵二氧化硅中不存在π键,π键只存在于二氧化碳中。Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不易形成稳定的π键而C恰好相反。⑶C一定是金属,且原子序数比硅的要大,因此只能是第二十二号元素钛。位于周期表中的第4周期ⅣB族,失去最外层四个电子显正四价,钛单质的堆积方式为六方紧密堆积,每个晶胞中实际占有钛原子的个数为2。⑷依据均摊法,在该结构单元中,三价D离子与二价D离子的数目是一样的,都为个,而氰根离子为:
,再根椐电荷守恒,可知钾离子应该为:
,可知在该晶体中n(CN-):n(K+):n(D3+):n(D2+)=6︰1︰1︰1
原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。回答下列问题:
1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 ,1mol Y2X2含有σ键的数目为 。
2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是 。
3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是 。
4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是 ,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为 。
正确答案
(7分)
1)sp,3×6.02×1023个。 2)NH3分子间存在氢键。
3)N2O。 4)CuCl,CuCl+2HCl=H2CuCl3。
试题分析:本题把元素推理和物质结构与性质熔融合成一体,考查学生对元素推理、原子轨道杂化类型、分子空间结构、氢键、等电子体原理、晶胞结构、化学键的数目计算、新情景化学方程式书写等知识的掌握和应用能力。本题基础性较强,重点特出。由题意知X、Y、Z、W四种元素分别是:H、C、N、Cu。
点评:本题考查的是共价键、等电子体和晶体的相关知识,题目难度大,注意基础知识的学习、掌握及应用。
(13分) 下表为元素周期表的一部分,其中编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
(1)写出元素⑦的基态原子排布式 ,元素⑧位于 区。
⑤元素原子的价层电子的轨道表示式为 ,
(2)若元素①③⑤形成的某化合物显酸性,经测定这三种元素的质量比为1:6:16,该化合物对氢气的相对密度为23,则其中所有杂化原子的杂化方式分别为 和 。
(3)元素④和⑥的第一电离能大小顺序是 > (用元素符号表示)。请写出由④和⑤两种元素形成的与N3-互为等电子体的离子的化学式 ,其VSEPR构型为 。
(4)在测定①和⑥形成的化合物的相对分子质量时,实验测得值一般高于理论值,其主要原因是 。
(5)④和⑧形成某种化合物的晶胞结构如右图所示(每个球均表示1个原子,其中④显-3价),则其化学式为 。
⑧的常见离子和④的最简单氢化物形成的配离子的名称为 ,
其水溶液颜色为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s1(1分) ds (1分)(1分)
(2)sp2和 sp3(1分)
(3)F > N (2分);NO2+(1分),直线形(1分)
(4)HF分子间存在氢键,易形成缔合分子(HF)n (2分)
(5)Cu3 N (1分);四氨合铜离子(1 分), 或其它合理答案);深蓝色(1分)
根据元素在周期表中的位置可知,①~⑧分别是H、Be、C、N、O、F、Cr、Cu。
(1)根据构造原理可知,Cr的基态原子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。区的名称来自于按照构造原理最后填入电子能极的轨道名称,所以根据构造原理可知,Cu位于ds。同样根据构造原理可知,氧原子的价层电子的轨道表示式为。
(2)化合物对氢气的相对密度为23,则相对分子质量是46。又因为H、C、O三种元素的质量比为1:6:16,所以化学式为CH2O2,即是甲酸,结构简式为HCOOH。其中碳原子是sp2杂化,两个氧原子,一个是sp2杂化,另一个是sp3杂化。
(3)非金属性越强,第一电离能越大,所以F的第一电离能大于N的。价电子数和原子数分别都相等的是等电子体,所以有N和O形成的与N3-互为等电子体的离子的化学式为NO2+。其中氮原子含有的孤对电子对数是(5-1-2×2)÷2=0,所以是直线型结构。
(4)由于HF分子间存在氢键,易形成缔合分子(HF)n,所以测得值偏高。
(5)根据晶胞结构可知,含有氮原子是8×1/8=1,铜原子是12×1/4=3,所以化学式为Cu3 N。铜离子和氨气通过配位键形成四氨合铜离子,溶液显深蓝色。
Q、W、X、Y、Z为5种短周期元素,且原子序数依次增大.W、X与Y同周期,Y与Z同主族.Q与W可以按照原子个数比4:1形成化合物甲,且甲分子中含有10个电子.Q与X形成化合物乙,乙可与Z的最高价氧化物的水化物按照物质的量之比2:1反应形成盐丙.
(1)甲的电子式是______.
(2)Q和Y形成的既含极性键又含非极性键的共价化合物的化学式是______.
(3)向少量丙溶液中加入浓Ba(OH)2溶液至过量并加热,反应的离子方程式是______.
正确答案
Q与W可以按照原子个数比4:1形成化合物甲,且甲分子中含有10个电子,应为CH4,则Q为H元素,W为C元素,Q与X形成化合物乙,则乙为氢化物,乙可与Z的最高价氧化物的水化物按照物质的量之比2:1反应形成盐丙,丙为铵盐,应为(NH4)2SO4,则X为N元素,Z为S元素,Y与Z同主族,Y为O元素,则
(1)甲为CH4,电子式为
,故答案为:
;
(2)Q为H元素,Y为O元素,形成的既含极性键又含非极性键的共价化合物为H2O2,故答案为:H2O2;
(3)丙为(NH4)2SO4,溶液中加入浓Ba(OH)2溶液至过量并加热,生成氨气和BaSO4,
反应的离子方程式是2NH4++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2NH3↑+2H2O,
故答案为:2NH4++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2NH3↑+2H2O;
(15分)【化学——选修3:物质结构与性质】
Ⅰ.顺铂是美国教授B Rosenberg等人于1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物,它的化学式为Pt(NH3)2Cl2。
(1)与氮元素处于同一周期且相邻的两种元素分别是 ,这三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 ,电负性由小到大的顺序是 。
(2)与NH3互为等电子体的分子、离子有 、 (各举一例)。
(3)碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,是第二代铂族抗癌药物,其毒副作用低于顺铂。碳铂的结构如图:
碳铂分子中含有的作用力有 (填字母)。
E.金属键 F.键 G.
键
(4)碳铂中C原子的杂化方式有 。
(5)铂(Pt)单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
晶胞中铂(Pt)原子的配位数为 。若已知铂(Pt)的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数为NA,Pt原子半径为b pm,则该晶胞的密度为= g/cm3。(用含M、NA、b的计算式表示,不用化简)。
Ⅱ.原子序数小于36的元素A和B,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数B比A多1,基态B原子中含有三个未成对电子,B元素在周期表中的位置为 ,A2+在基态时外围电子(价电子)占据的能层符号为 ,外围电子(价电子)排布式 。
正确答案
(15分)(1)C、O(1分) N>O>C(1分) C
(2)H3O+或CH(2分)
(3)ABCFG(2分)
(4)SP3和SP2(2分)
(5)12(1分) (2分)
Ⅱ 第四周期Ⅷ族(1分) M(1分) 3d6(1分)
试题分析:(1)与氮元素处于同一周期且相邻的两种元素分别是C、O,第一电离能随核电荷数的增加而增大,但N原子的2p轨道为半充满状态,是稳定状态,所以第一电离能最大,因此这三种元素的第一电离能从大到小的顺序是N>O>C,电负性随核电荷数的增加而增大,所以这三种元素的电负性由小到大的顺序是C
(2)等电子体是指价电子和原子总数都相同的微粒,NH3是4原子、8个价电子的分子,所以与NH3互为等电子体的分子、离子有PH3、H3O+或CH3-
(3)根据碳铂分子的结构判断:碳碳之间是非极性共价键,碳氧单键是极性共价键,碳氧双键有键和
键,O、N与Pt之间形成的是配位键,所以答案选ABCFG;
(4)C原子的杂化方式的判断依据C原子周围的单键数目。C原子周围是4个碳碳单键的杂化方式为SP3杂化,C原子周围有2个单键和1个双键的杂化方式是SP2,所以碳铂中C原子的杂化方式有SP3和SP2;
(5)配位数是指距原子距离最近且相等的原子数,在铂(Pt)的晶胞中,以面上的原子为标准,距离它最近的且距离相等的原子有12个,同层4个,上下各4个;根据“均摊法”顶点上的原子属于晶胞的1/8,面上的原子属于晶胞的1/2,所以该晶胞中Pt的原子数为8×1/8+6×1/2=4,4个Pt原子的半径等于晶胞的面对角线,设晶胞的棱长为apm,则a=4b,a=2
b,1pm=1×10-10cm,晶胞密度
="4M/" NA/a3=
g/cm3。
Ⅱ.原子序数小于36的元素A和B,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,则A、B一定是第四周期第VIII族元素,基态B原子中含有三个未成对电子,第VIII族元素中只有Co的原子中含有三个未成对电子,所以B是Co,则A是Fe,Fe失去2个电子后,价电子占据的能层是第三层M层,A2+在基态时外围电子(价电子)占据的能层符号为外围电子(价电子)排布式为3d6。
A、B、C、D、E、F是原子序数依次递增的前四周期元素。其中A与D同主族、C与E同主族,且E的原子序数是C的两倍;A分别与B和C均可形成10电子分子;B与C的最外层电子数之比2∶3;F原子的最外层电子数与A相同,其余各层均充满;常见化合物D2C2与水反应生成C的单质,其溶液可使酚酞试液变红。据此回答下列问题:
(1)F元素形成的高价基态离子的核外电子排布式为 ;C、D、E三元素原子均能形成简单离子,其离子半径大小顺序为 (用离子符号表示);
(2)A与C形成的10电子分子中含的化学键类型为 (填σ键或π键),分子中心原子的轨道杂化类型为 ,其化合物晶体类型为 ;化合物A2C和A2E中,沸点较高的是 (填分子式);
(3)向含1 mol A2E的水溶液中加入等物质的量的D2C2,有黄色沉淀生成,写出离子方程式 :
(4)常温常压下,有23 g液态化合物B2A6C与足量的C的单质充分反应,生成BC2气体和A2C液体,同时放出683.5 kJ的热量,该反应的热化学方程式为: 。
正确答案
(1) 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 S2-> O2-> Na+ (各2分)
(2)σ键 sp3 分子晶体 H2O (各1分)
(3) Na2O2 +H2S==2Na+ +2OH- +S↓(3分)
(4)C2H6O(1) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(1) ΔH =-1367.0 kJ·mol-1(3分)
试题分析:依题意可知:A为H,B为C,C为O,D为Na,E为S,F为Cu。O2-> Na+,氧离子与钠离子具有相同的核外电子排布,因为钠离子中的质子数比氧离子中的质子数多,所以吸引力强,半径就小。S2-> O2-氧和硫位于同一主族,从上到下,原子半径依次增大,那么相同电荷的阴离子的半径也是从上到下依次增大。向含1 mol A2E的水溶液中加入等物质的量的D2C2,有黄色沉淀生成,此黄色沉淀一定是硫单质。
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