- 物质性质的研究
- 共799题
已知：①A、B、C、D四种物质均含有元素X，可能还含有元素Y或Z．元素Y、X、Z的原子序数依次递增且不超过20．②X在A、B、C、D中的化合价分别为0、-1、+1、+5．③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应，可得到B和C．④化合物D在二氧化锰催化下受热分解，可制得元素Y的单质．请回答下列问题：
（1）写出元素X、Y、Z的元素符号：X：______，Y：______，Z______．
（2）写出A、B、C、D的化学式：A______，B______，C______，D______．
（3）画出Y原子的结构示意图______；写出③中反应的化学方程式______．
（4）写出④中反应的化学方程式______．实验室通过反应④制得元素Y的单质后，如何将产物分离并分别获得纯净物？写出实验步骤：
（5）制得元素Y的单质，若收集到标准状况下6.72LY单质气体，至少需要多少克化合物D？同时生成氯化物的物质的量为多少mol？（用涉及到的化学式写出计算步骤）
正确答案
（1）化合物D在二氧化锰催化下受热分解，可制得元素Y的单质可知D为KClO3，Y为O，，X在A、B、C、D中的化合价分别为0、-1、+1、+5，-1价的短周期元素且有变价的元素X为Cl，元素Y、X、Z的原子序数依次递增且不超过20，Z为K，故答案为：Cl；O；K；
（2）单质A为Cl2，Cl2与某种常见一元强碱溶液反应，可得到BNaCl和CNaClO，化合物D在二氧化锰催化下受热分解，可制得元素Y的单质可知D为KClO3，
故答案为：Cl2 ；NaCl；NaClO；KClO3；
（3）氧原子最外层6个电子，原子结构示意图为
，Cl2与NaOH反应生成NaCl，NaClO，H2O；
故答案为：
；Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；
（4）KClO3在二氧化锰催化下受热分解，将反应后的混合物溶于水后过滤，故答案为：2KClO3
将反应后的混合物二氧化锰，KCl溶于水后过滤，二氧化锰不溶于水为滤渣，KCl可溶于水为滤液，对滤液蒸发结晶可得KCl；
（5）n（O2 ）=
设需要X克化合物KClO3，同时生成氯化物的物质的量为Ymol
2KClO3
122.5g 2moL 3mol
X Y 0.3mol
解得：X=12.25g，Y=0.2mol，
答：需要12.25g化合物KClO3，同时生成氯化物的物质的量为0.2mol．
X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X2－和Y＋有相同的核外电子排布；Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）R的基态原子的核外电子排布式是____________。
（2）Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是________________________________________________________________________。
（3）X与Z中电负性较大的是________。Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质，此酸根离子的空间构型为________，此离子中所含化学键的类型是________，X—Z—X的键角________109°28′（填“＞”、“＜”或“＝”，已知：孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力）。
（4）X与Y形成的化合物Y2X的晶胞如图。其中X离子的配位数为________，与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为________。该化合物与MgO相比，熔点较高的是________。
（5）已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为________g·cm－3（只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为NA）。
正确答案
（1）1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
（2）HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键
（3）O 三角锥形 共价键（或极性键、配位键均可） ＜
（4）8 立方体或正方体 MgO
（5）
（1）依据洪特规则可推知前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d54s1（单电子数为6），则R为铬元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。（2）结合题干信息可推知元素X、Y、Z、W分别为O、Na、Cl、Mn；因HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，故沸点：HF＞HCl。（3）O与Cl中电负性较大的是O；Cl的含氧酸盐中用于实验室制取氧气的盐为KClO3，ClO3-的价层电子对数为4（3个σ键、1个孤电子对），故ClO3-的空间构型（VSEPR模型为四面体）为三角锥形；ClO3-中Cl、O间为共价键，由于中心原子上存在一对孤电子对，孤电子对的排斥力大于成键电子对，故O—Cl—O的键角小于109°28′。（4）由晶胞结构可知O2－（晶胞中空心球）的配位数为8；与一个O2－距离最近的Na＋为顶点形成的几何体为立方体；由于Mg2＋所带电荷数比Na＋多，且离子半径小于Na＋的离子半径，因此MgO的晶格能大于Na2O的，则熔点：MgO＞Na2O。（5）利用“均摊法”可知一个晶胞中含有4个Na2O微粒，故该化合物的密度为
铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
（1）基态铬原子的价电子排布式为 。
（2）CrO2Cl2和NaClO均可作化工生产的氧化剂或氯化剂。制备CrO2Cl2的反应为：K2Cr2O2+3CCl42KC+2CrO2Cl2+3COCl2↑。
①上述反应式中非金属元素电负性由大到小的顺序是 （用元素符号表示）。
②常温时CrO2Cl2是一种易溶于CCl4的液体，则固态CrO2Cl2属于 晶体。
③COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为 。
（3）NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同，其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为6.9×10－2nm和7.8×10－2nm。则熔点：NiO FeO(填”<”、 “=”或 “>”)。
（4）CuCl的盐酸溶液能吸收CO生成复合物氯化羰基亚铜[Cu2Cl2(CO)2·2H2O]，其结构如图。下列说法不正确的是 （填标号）。
（5）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是 。
正确答案
（13分）（1）3d54s1（2分）
（2）①O>Cl>C（2分）
②分子（1分）
③3∶1（2分）
（3）>（2分）
（4）A、C（2分）
（5）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原子，偏离N原子，使得N原子上的孤对电子难与Cu2+形成配位键（或其他合理答案）（2分）
试题分析：（1）铬为24号元素，由能量最低原理、洪特规则可知，基态铬原子的价电子排布式为3d54s1；（2）①O、C、Cl均为非金属，非金属性或电负性：O>Cl>C；②CCl4由分子构成，由相似相溶原理可知，固态CrO2Cl2是分子晶体；③由题意可知，1个COCl2含有1个C=O键、2个C—Cl键，单键都是σ键，双键中1个为σ键，另一个为π键，则COCl2分子中σ键和π键的个数比为3∶1；（3）由题意可知，晶格能：NiO>FeO，则熔点：NiO>FeO；（4）A、读图可知，该复合物中含有共价键，错误；B、氯原子以共价键和配位键与铜结合，则氯原子采取sp3杂化方式，错误；C、氯原子也是配体，错误；D、CO与N2互为等电子体，正确；（5）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原子，偏离N原子，使得N原子上的孤对电子难与Cu2+形成配位键。
A、B、C都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大。第2周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，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。请用对应的元素符号或化学式填空：
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 。
(2)A的最高价含氧酸根离子中其中心原子采取 杂化。
(3)与A、B形成的阴离子(AB－)互为等电子体的分子有 。
(4)基态D原子的核外电子排布式为 ，下图是金属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的原子个数比为 。
(5)向D的高价态硫酸盐溶液中逐滴滴加B的氢化物水溶液至过量，先出现沉淀，最后沉淀溶解形成溶液。写出此沉淀溶解的离子方程式：_ ___。
正确答案
（8分）（1）C＜O＜N（2分） （2）sp2（1分） （3）N2或CO（1分，其它合理答案也给分）
（4）1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar] 3d104s1)（1分）；1:5（1分）
（5）Cu(OH)2+4NH3•H2O＝[Cu(NH3)]2++2OH－+4H2O（2分）
试题分析：A、B、C都是元素周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大， B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，最外层电子排布为2s22p3，故B为氮元素。第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，故原子核外电子排布为1s22s1或1s22s22p2，结合（3）能与N元素形成阴离子（AN-），故A为碳元素；C是地壳中含量最高的元素，所以C是氧元素。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，故D元素原子各层电子数分别为2、8、18、1，是29号Cu元素。（1）C、N、O元素是同一周期元素，同一周期元素自左向右非金属性逐渐增强，第一电离能呈增大趋势。但由于氮元素原子2p能级是半充满稳定状态，能量较低，所以第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N。
（2）A的最高价含氧酸根离子是CO32－，根据价层电子对互斥理论可知，其中碳原子含有的孤对电子对数＝（4＋2－3×2）÷2＝0，这说明碳原子最外层电子数全部成键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化。
（3）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，因此将CN－中碳原子及1个负电荷换成1个氮原子，可得的等电子体N2，将N原子及1个负电荷换成1个O原子，可得的等电子体CO，即互为等电子体的是N2或CO。
（4）D的原子序数是29，为Cu元素，根据构造原理可知，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。由晶胞结构可知，Ca原子处于顶点，所以根据均摊法可知晶胞中含有Ca原子数目为8×
（5）将氨水滴加到硫酸铜溶液中，首先反应生成氢氧化铜沉淀，继续滴加氨水，氢氧化铜与氨水反应生成四氨合铜络离子，反应的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3•H2O＝[Cu(NH3)]2++2OH－+4H2O。
（10分）（1）金属镁有许多重要的用途，法国化学家维多克·格利雅因发明了在有机合成方面用途广泛的格利雅试剂而荣获诺贝尔化学奖，格利雅试剂的结构简式可表示为RMgX，它是金属镁和卤代烃反应的产物，简称格氏试剂，它在醚的稀溶液中以单体形式存在，并与二分子醚络合，在浓溶液中以二聚体存在，结构如下图：
①上述2种结构中均存在配位键，把你认为是配位键的用“→”标出。
②由原子间的成键特点，可以预测中心原子Mg的杂化类型可能为______ ；Mg 原子的核外电子排布式可表示为______________________。
③下列比较中正确的是____________
A．金属键的强弱：Mg＞Al B．基态原子第一电离能：Mg＞Al
C．金属性：Mg＞Al D．晶格能：NaCl＞MgCl2
（2）将TiCl4在氩气保护下与镁共热得到钛：
TiCl4+2Mg
①Ti元素在元素周期表中的位置是 ， 钛原子的外围电子排布式为 。
②TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟。则TiCl4属于 (填“原子”、“分子”或“离子”)晶体。
③二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水，下列说法正确的是 。
A．苯与B3N3H6互为等电子体
B．甲醛、苯分子中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键
(3)2001年报导的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录。下图中示意的该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱柱，在棱柱的上下底面还各有一个镁原子，六个硼原子位于棱柱内,则该化合物的化学式可表示为 。（填字母选项）
A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2
正确答案
（1）
② sp3 、 1s22s22p63s2 ③ BC
（2）①第4周期ⅣB 3d24s2 ② 分子 ③ ABCD （3）B
（1）①由于镁原子没有孤对电子，但有空轨道。所以配体分别是氧原子和X原子，因此结构简式是
②镁原子能形成4个化学键，因此是sp3杂化；根据构造原理可知，Mg 原子的核外电子排布式可表示为1s22s22p63s2。
③铝离子半径大于镁离子半径，且电荷数大于镁的，所以金属键是铝大于镁，A不正确；镁原子由于3s轨道电子是全充满状态，所以稳定性强，第一电离能大于铝的，B正确；选项C也正确，镁离子半径小于钠离子半径，且电荷数大于钠离子的，所以氯化镁的晶格能大于氯化钠的，D不正确，因此正确的答案选BC。
（2）①钛的原子序数是22，所以Ti元素在元素周期表中的位置是第4周期ⅣB；根据构造原理可知，钛原子的外围电子排布式为3d24s2。
②TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟，据此可判断，该化合物形成的晶体是分子晶体。
③价电子数与原子数分别都相等的是等电子体，所以苯与B3N3H6互为等电子体；甲醛、苯分子均是平面形结构，所以都是sp2杂化；水和甲醛分子中键的极性不能抵消，所以是极性分子，选项C也是正确的；由于氢键的存在，是水的沸点高于甲醛分子的，所以正确的答案选ABCD。
（3）根据晶胞结构可知，硼原子在晶胞内部，共计是6个；镁原子的个数是12×1/6＋2×1/2＝3，所以化学式是MgB2，答案选B。
原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,元素X的原子核外最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y与X同周期,其基态原子占据s轨道的电子数与占据p轨道的电子数相同,Z是X的同族相邻元素;W是第Ⅷ族元素中原子序数最小的元素。用元素符号回答下列问题:
（1）X、Y、Z的电负性由小到大的顺序是 。
（2）
（3）同为原子晶体的ZX与ZY2中硬度小的是 。
（4）X和W所形成的某种晶体结构如图所示,写出:
①基态W2+的价电子排布式 ;
②该晶体的化学式 。
正确答案
（1）Si
（2）直线形（2分） 
（3）SiO2（3分）
（4）①3d6（2分） ②FeC（3分）
根据元素的结构及有关性质可知,X、Y、Z、W四种元素分别是C、O、Si、Fe。
（1）非金属性越强,电负性越大,所以X、Y、Z的电负性由小到大的顺序是Si
（2）价电子数和原子数分别都相等的是等电子体,所以与
（3）形成原子晶体的原子半径越小,共价键越强,硬度越大。碳原子半径小于硅原子半径,所以二氧化硅的硬度小。
（4）①根据构造原理可知,基态W2+的价电子排布式为3d6。
②根据晶胞结构可知,含有铁原子是1+8×
原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级，各能级中的电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素；E和C位于同一主族，F的原子序数为24。
（1）F原子基态的核外电子排布式为 。
（2）在A、B、C三种元素中，第一电离能由大到小的顺序是 （用元素符号回答）。
（3）元素B的简单气态氢化物的沸点远高于元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是 。
（4）由A、B、C形成的离子CAB－与AC2互为等电子体，则CAB－的结构式为 。
（5）在元素A与E所形成的常见化合物中，A原子轨道的杂化类型为 。
（6）由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为 。
正确答案
（1）[Ar]3d54s1（2分）
（2）N＞O＞C（2分）
（3）B的氢化物分子之间存在氢键（2分）
（4）[N=C=O]－（2分）
（5）sp（2分）
（6）NaNO2（2分）
试题分析：A、B、C、D、E、F分别为C、N、O、Na、S、Cr。（2）N原子最外层电子为半满的相对稳定结构，第一电离能较大，顺序为N＞O＞C；（3）氨气分子间存在氢键，溶沸点高；（4）该离子与二氧化碳等电子体，结构与二氧化碳相似，故为[N=C=O]－，注意带电荷；（5）该物质为二硫化碳，结构同二氧化碳，碳原子为sp杂化；（6）晶胞顶点上为原子团个数为8×1/8+1=2,棱上为钠离子，个数为8×1/4=2，故化学式为NaNO2。
从原子、分子水平上帮助我们认识物质构成的规律；以微粒之间不同的作用力为线索，研究不同类型物质的有关性质；从物质结构决定性质的视角预测物质的有关性质．
（1）下列说法正确的是 （填字母）．
（2）根据等电子体原理，羰基硫（OCS）分子的结构式为 ．光气（COCl2）各原子最外层都满足8电子稳定结构，COCl2分子空间构型为 （用文字描述）．
（3）Cu 2+基态的电子排布式为 ．向硫酸铜溶液中加入过量氨水，然后加入适量乙醇，溶液中会析出深蓝色的[Cu（NH3）4]SO4晶体，该物质中配位原子的杂化方式为 ，不考虑空间构型，其内界结构可用示意图表示为 ．
正确答案
（1）A ；(2)OCS 平面三角形
（3）1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) sp3
（1）A．同周期自左而右电负性增大，故电负性F＞O＞N，故A正确；
B．苯分子中化学键是介于单键与双键之间的一种特殊化学键，故B错误；
C．氯化钠晶体中氯离子配位数为6、氯化铯晶体中氯离子的配位数为8，故D错误；
D．同周期自左而右等于电离能呈增大趋势，但As原子4p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量降低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能Br＞As＞Se，故D错误；
故选：A；
（2）羰基硫（OCS）与CO2为等电子体，具有CO2分子结构，故羰基硫（OCS）结构式为O=C=S，
光气（COCl2）各原子最外层都满足8电子稳定结构，C原子与氯原子之间形成C-Cl单键，C原子与O原子之间形成C=O双键，光气分子的结构式是
故答案为：O=C=S；平面三角形；
（3）Cu是29号元素，原子核外电子数为29，基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，铜原子失去4s及3d上各一个电子形成Cu2＋，故Cu2＋离子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d9，
NH3分子中N原子成3个N-H键，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化；
Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤对电子，Cu2＋与NH3分子之间形成配位键，内界结构用示意图表示为
故答案为：1s22s22p63s23p63d9；sp3；
已知尿素的结构式为：
（1）基态Fe3+的核外电子排布式为 ；C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
（2）尿素分子中N原子的杂化方式是 。
（3）NH+4中H—N—H键角比NH3中H—N—H键角大，原因为 。
（4）CO2和NH3是工业上制备尿素的重要原料，固态CO2（干冰）的晶胞结构如图所示。
①1个CO2分子周围等距离且距离最近的CO2分子有 个。
②NaCl晶胞也为面心立方结构，已知NaCl晶体密度为
正确答案
（8分）
（1）1s22s22p63s23p63d5（或[Ar] 3d5）(2分) N>O>C (2分)
（2）sp3(1分)
（3）NH3中N原子上有一对孤对电子，NH+ 4中N原子上无孤对电子，排斥力小(1分)
（4）①12(1分) ②234/(ρNA) (1分)
试题分析：
（1）基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；同周期从左向右电负性增大N>O>C。
（2）N的价电子对为（5+3）/2=4，为sp3杂化。
（3）根据结构关系：NH3中N原子上有一对孤对电子，NH+ 4中N原子上无孤对电子，排斥力小。
（4）①可取此晶胞中面心的分子分析，在此晶胞中最近的8个，同理相邻晶胞中还有4个最近，共12个。②NaCl晶胞也为面心立方结构，每个晶胞中有4个Na和4个Cl，设有58.5g（1mol）NaCl，V=58.5g/ρ，晶胞数为NA/4，NaCl晶胞体积为V÷NA/4=234/(ρNA) cm3
（10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跟B可形成离子化合物其晶胞结构如图。
请回答：
(1)A元素的名称是________；
(2)B的元素符号是________，C的元素符号是________，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)E属元素周期表中第________周期，第________族的元素，其元素名称是________，它的＋2价离子的电子排布式为________________；
(4)从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为________；该离子化合物晶体的密度为a g·cm-3，则晶胞的体积是________(只要求列出算式)。
正确答案
(1)氢
(2)F Cl 氟化氢分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键
(3)四 ⅦB 锰 1s22s22p63s23p63d5 (4)CaF2 
试题分析：A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族，且A的原子序数最小，所以A为氢。B和C属同一主族，可以确定B是第二周期元素，C是第三周期元素。E是周期表中1～18列中的第7列元素，所以E是锰。D的原子序数比E小5，所以D是Ca。根据晶胞可以确定B和D形成的化合物的化学式为DB2，所以B是氟，C是氯。HF可以形成分子间氢键而HCl没有分子间氢键，所以HF的沸点高于HCl。该晶胞共有4个CaF2粒子，其质量=[78/(6.02×1023)]×4。又已知晶体的密度为a g·cm-3，则晶体的体积为
点评：晶胞计算是这两年高考物质结构选修题的热点，其中密度的计算，体积的计算，原子间距离的计算较难，需要数学立体几何做基础。
扫码查看完整答案与解析