- 物质性质的研究
- 共799题
MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料MnO2中加入CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。
(1)写出基态Mn原子的核外电子排布式 。
(2)CoTiO3晶体结构模型如图1所示。在CoTiO3晶体中1个Ti原子、1个Co原子,周围距离最近的O原子数分别为 个、 个。
(3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-,进而得到N2。与CNO-互为等电子体的分子、离子化学式分别为 、 (各写一种)。
(4)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图2所示。
三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是 ,1 mol三聚氰胺分子中σ键的数目为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s2 (2)6 12
(3)CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可) CNS-(或)
(4)sp2、sp3 15NA
(1)钛原子周围的氧原子直接查即可,Co原子周围的氧原子用均摊法,选择一个顶点为中心,此顶点周围有8个晶胞,一个晶胞中有3个氧原子,两个晶胞共面,为;(3)等电子体的常用解法,①同主族元素替代,如S替代O可得CNS-;②同周期相邻元素,如O替代N可得CO2;—NH2中的N原子形成3个σ键,环上的N原子形成2个σ键,分子中的N原子均有一对孤对电子,所以分别为sp3、sp2杂化;3个—NH2中含有9个σ键,环上有6个σ键
A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期元素,其原子序数依次增大,其中A、B、C为短周期非金属元素。A是形成化合物种类最多的元素;B原子基态电子排布中只有一个未成对电子;C是同周期元素中原子半径最小的元素;D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多;E与D相邻,E的某种氧化物X与C的氢化物的浓溶液加热时反应常用于实验室制取气态单质C;F与D的最外层电子数相等。
回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)D的基态原子的核外电子排布式是______________。
(2)B的氢化物的沸点比C的氢化物的沸点________(填“高”或“低”),原因是______________________。
(3)A的电负性________(填“大于”或“小于”)C的电负性,A形成的氢化物A2H4中A的杂化类型是________。
(4) X在制取C单质中的作用是________,C的某种含氧酸盐常用于实验室中制取氧气,此酸根离子中化学键的键角________(填“>”“=”或“<”)109°28′。
(5)已知F与C的某种化合物的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式是__________________,若F与C原子最近的距离为a cm,则该晶体的密度为________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的数值为NA)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s1
(2)高 HF分子间能形成氢键
(3)小于 sp2杂化
(4)氧化剂 <
(5)CuCl
A是形成化合物种类最多的非金属元素,A为碳元素;B是非金属元素,基态电子排布中只有一个未成对电子,即为氟元素;C是短周期元素,同周期元素中原子半径最小,即氯元素;D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多,即d轨道5个电子,最外层1个电子,所以为Cr元素;E与D相邻,即E为Mn元素,其氧化物MnO2与浓盐酸反应生成氯气;F的最外层电子数为1,只能是d轨道全充满,即铜元素。(1)D是24号元素,由于未成对电子数最多,所以d轨道5个电子,4s轨道1个电子。(2)氟化氢分子间除范德华力外还存在分子间氢键,氯化氢分子间只存在范德华力,所以氟化氢的沸点高。(3)氯元素非金属性强,电负性大。(4)氯酸钾常用于实验室中制取氧气,ClO3—中存在孤对电子,根据价层电子互斥理论,微粒中键角小于109°28′。(5)用均摊法可求出晶胞中存在4个氯原子、4个铜原子,可得出化学式为CuCl,Cu与Cl原子最近的距离为a cm,通过数学几何知识求出图示中的边长为cm。
点拨:本题考查元素推断、物质结构与性质相关知识。难度较大。
研究物质的微观结构,有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题:
(1)C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是___________________________,
C60和金刚石都是碳的同素异形体,二者相比,熔点高的是________,原因是____________________________。
(2)A、B均为短周期金属元素,依据表中数据,写出B的基态原子的电子排布式:________________。
(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,d0或d10排布无颜色,d1~d9排布有颜色。如[Co(H2O)6]2+显粉红色。据此判断:[Mn(H2O)6]2+________(填“无”或“有”)颜色。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。
①COCl2分子的结构式为,每个COCl2分子内含有________个σ键,________个π键,其中心原子采取________杂化轨道方式。
②Fe(CO)5在一定条件下发生分解反应:Fe(CO)5(s)=Fe(s)+5CO(g)。反应过程中,断裂的化学键只有配位键,则形成的化学键类型是________。
正确答案
(1)N>C>Si 金刚石 金刚石为原子晶体,C60为分子晶体
(2)1s22s22p63s2
(3)有
(4)①3 1 sp2 ②金属键
(1)非金属性越强,元素电负性越大,根据三种元素在元素周期表中的位置,可知它们的电负性关系是N>C>Si。C60是分子晶体,金刚石是原子晶体,金刚石的熔点较高。(2)从表中电离能数值来看,A、B的第三电离能出现突跃,可见它们是第ⅡA族元素,因A、B均为短周期元素,且B的第一、二电离能均比A的小,故B是镁。(3)Mn2+的3d轨道有5个电子,故[Mn(H2O)6]2+有颜色。(4)①单键是σ键,双键中有一个σ键和一个π键。因碳、氧形成双键,故碳原子采取的是sp2杂化。②Fe(CO)5的配位键是铁原子与CO形成的,分解产物CO的化学键并未改变,生成了铁单质,故形成的化学键是金属键。
Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知:
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素;
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的能级,且每种能级中的电子总数相同;
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍;
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,Q、R两种元素组成的原子个数比为1:1的化合物N的质荷比最大值为78;
⑤Z有“生物金属”之称,Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题(答题时,Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示)
(1)化合物M的空间构型为 ,其中心原子采取 杂化;化合物N在固态时的晶体类型为 。
(2)R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 。
(3)由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为 (写分子式)。
(4)Z原子基态时的外围电子排布式为 ;Z的一种含氧酸钡盐的晶胞 结构如图所示,晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为 。
(5)由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应,生成X2、RY2等物质。该反应的离子方程式为 。
正确答案
(1)平面三角形 sp2 分子晶体 (2)C
(4)3d24s2 6 (5)2CNO-+2H++3ClO-=N2+2CO2+3Cl-+H2O
试题分析:根据①可知Q为H元素;根据②可知R 的电子排布式是1s22s22p2, R为C元素;根据③可知Y的电子排布式是1s22s22p4,Y为O元素;因为原子序数X的大于6小于8 ,所以X为N元素;根据④可知 M为甲醛CH2O;N为C6H6,根据⑤可知Z为Ti元素。(1)CH2O的空间构型为平面三角形,其C原子的杂化方式为sp2杂化。 化合物C6H6是由分子构成的物质,在固态时属于分子晶体。(2)C、N、O三种元素中,因为N元素的原子最外层电子处于半充满的稳定状态,难失去电子,第一电离能比较大。O比C原子半径小,难失去电子。因此它们的第一电离能大小关系为C
碳、氮、氧是地球上丰富的元素。
(1)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示)_________。
(2)前四周期元素中,基态原子未成对电子数与氮相同的元素有_________种。
(3)试判断NH3溶于水后,形成NH3·H2O的合理结构:_______(填字母代号),推理依据是____ ___________。
(4)H2O分子与H+结合的过程中未发生改变的是_________(填序号)。
a.微粒的空间构型 b.O原子的杂化方式 c.H—O—H的键角
(5)C60晶体(其结构模型如图)中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有__________个。
正确答案
(8分)(1)N、O、C(1分) (2)4(2分)
(3)b(1分);一水合氨电离产生NH4+和OH-(1分) (4)b(1分) (5)12(2分)
试题分析:(1)同周期第一电离能自左而右具有增大趋势,所以第一电离能O>C。由于氮元素原子2p能级有3个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能大于相邻元素,所以C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。
(2)氮元素核外电子排布是1s22s22p3,所以基态原子未成对电子数是3个,因此前四周期元素中,基态原子未成对电子数与氮相同的元素有P、V、Co、As,共计是4种元素。
(3)因为一水合氨在溶液中能电离产生NH4+和OH-,因此在其结构中氮元素与水中的氢元素形成氢键,所以正确的结构是b,答案选b。
(4)H2O分子与H+结合形成水合氢离子,其空间构型由V形变为三角锥形,因此微粒的空间构型、H—O—H的键角均发生变化,但O原子的杂化方式不变,仍然是sp3杂化,答案选b。
(5)根据C60晶胞结构可知,每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子位于面心处,共计有3×8÷2=12个。
有A、B、C、D四种元素。已知A原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大。B 的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同,B位于元素周期表的s区。C元素原子的外围电子层排布式为nsn—1npn—1。 D原子M能层为全充满状态,且最外层电子只有一个。请回答下列问题:
(1)ACl3分子中A的杂化类型为 。ACl3分子的空间构型为 。
(2)某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如右图所示,
该同学所画的电子排布图违背了 。
(3)A、B、C三元素原子第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。C60分子中每个原子只跟相邻的3个原子形成共价键,且每个原子最外层都满足8电子稳定结构,则C60分子中π键的数目为 。
(4)D的基态原子有 种能量不同的电子;D2+ 的价电子排布式为 。已知D晶体中微粒的堆积方式为面心立方堆积,晶体中一个晶胞的边长为a cm,则D晶体的密度为 (写出含a的表达式,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
正确答案
(1)sp3杂化(2分) 三角锥型(2分)
(2)能量最低原理(2分)
(3)N Si Mg (2分) 30(2分)
(4) 7 (1分) 3d9(1分) g/cm3(3分)
试题分析:A原子的p轨道中有3个未成对电子,则其电子排布为ns2np3,位于周期表第VA族,因其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大,故A必为N;B的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同,则有两种可能,即1s22s22p4(O)或1s22s22p63s2(Mg),O位于p区而Mg位于s区,故B为Mg;因s轨道只能容纳两个电子,且电子排布时先排s轨道再排p轨道,故n=2,C的外围电子排布为3s23p2,C为Si;D原子M能层为全充满状态,且最外层电子只有一个则其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1,故D为29号元素Cu。
(1)ACl3分子为NCl3,由中心原子杂化类型判断方法,该分子价电子对为(5+3)/2=4,故中心原子为sp3杂化;因N有一个孤电子对,故分子构型为三角锥形。该分子可仿照NH3进行判断。
(2)该同学的错误在于3p轨道上的电子应排在3s轨道上。电子总是先排能量低的轨道再排能量高的轨道,这是依据能量最低原理。
(3)元素第一电离能,同主族由上向下逐渐减小,故第一电离能:N>P;同周期由左向右逐渐增大,但第二、第五主族元素大于同周期第三、第六主族元素第一电离能,故第一电离能:P>Si>Mg,综合可知,第一电离能由大到小顺序为N>Si>Mg。C最外层有4个电子,其中3个与相邻原子形成3个共价键;因每个原子最外层满足8个电子稳定结构,所以每2个C各提供一个电子形成一个电子对,形成π键,故π键总数为60÷2=30个。
(4)Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1,所以有7种能量不同的电子;Cu2+是Cu失去4s和3d轨道上各一个电子,共2个电子,所以价电子排布为3d9。面心立方的晶胞模型如下:
因此,每个晶胞中含有的原子数为4,则该晶体的密度为:=
g/cm3。
有原子序数依次增大的4种短周期元素X、Y、Z、W,已知:
①X与Z、Y与W分别同主族;
②X、Z、W分别与Y都能形成两种常见的化合物;
③Y的阴离子与Z的阳离子核外电子排布相同,试根据以上叙述填空:
(1)写出由Y与Z形成的化合物Z2Y2的电子式:______,WY2与X2Y2反应生成粘稠油状液体的化学方程式:______
(2)用离子方程式表示只含X、Z、W三种元素的化合物的水溶液呈碱性的原因:______
(3)有两种化合物都只含上述四种元素,它们在水溶液中发生反应生成气体的离子方程式为:______
(4)X、Y两种元素的单质已经被应用于飞船的燃料电池中,如图所示,两个电极都由多孔性碳构成,通入的两种单质由空隙逸出并在电极表面放电.①a是装置的______极.②b极上的电极反应式是______.
正确答案
有原子序数依次增大的4种短周期元素X、Y、Z、W,①X与Z、Y与W分别同主族,③Y的阴离子与Z的阳离子核外电子排布相同,则Y是第二周期元素,Z和W是第三周期元素,且Z是金属元素,②X、Z、W分别与Y都能形成两种常见的化合物,形成的化合物中都含有变价元素,第三金属元素Z和Y能形成两种化合物,则Z是Na元素,Y是O元素,W是S元素,X是H元素,
(1)由O与Na形成的化合物Na2O2的电子式:,二氧化硫具有还原性,双氧水具有氧化性,二者能发生氧化还原反应生成硫酸,反应方程式:H2O2+SO2=H2SO4,
故答案为:;H2O2+SO2=H2SO4;
(2)用离子方程式表示只含H、Na、S三种元素的化合物是亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠是强碱弱酸酸式盐,亚硫酸氢根离子水解而使其溶液呈碱性,水解方程式为:HSO3-+H2O=H2SO3+OH-,
故答案为:亚硫酸氢钠是强碱弱酸酸式盐,亚硫酸氢根离子水解而使其溶液呈碱性;
(3)有两种化合物都只含上述四种元素,它们在水溶液中发生反应生成气体,则两种化合物分别是亚硫酸氢钠和硫酸氢钠,二者反应的离子方程式为:H++HSO3-=H2O+SO2↑,
故答案为:H++HSO3-=H2O+SO2↑;
(4)X、Y两种元素的单质分别是氢气和氧气,氢氧燃料电池中,通入氢气的电极是负极,通入氧气的电极是正极,负极上氢气失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,所以①a是装置的负极,②b极是正极,正极上的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-,
故答案为:负;O2+4e-+2H2O=4OH-.
已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X是有机物主要组成元素。X的一种1∶1型气态氢化物分子中既有σ键又有π键。Z是金属元素,Z的核电荷数小于28,且次外层有2个未成对电子。
(1)X在该氢化物中以 方式杂化。X和Y形成的化合物的熔点应该 (填“高于”或“低于”)X氢化物的熔点。
(2)Y在周期表中位于 ;Z4+的核外电子排布式为 。
(3)工业上利用ZO2和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看作一种含氧酸盐)。经X射线分析,M晶体的最小重复单位为正方体(如图),边长为4.03×10-10 m,顶点位置为Z4+所占,体心位置为Ba2+所占,所有棱心位置为O2-所占。
①制备M的化学反应方程式是 (Z用元素符号表示)。
②在M晶体中,Ba2+的氧配位数(Ba2+周围等距且最近的O2-的数目)为 。
③晶体M密度的计算式为ρ= (Z相对原子质量为48)。
正确答案
(1)sp 高于 (2)第4周期ⅡA族 1s22s22p63s23p6
(3)①TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑ ②12
③(137+48+3×16)/NA(4.03×10-8)3 g·cm-3
有机物的主要组成元素X为碳元素,Z元素次外层有2个未成对电子且核电荷数小于28,只能为过渡元素钛22Ti,位于周期表中第4周期ⅣB族。根据原子序数之和为48,可推知Y为20号元素钙。(1)X的该氢化物为乙炔,乙炔为直线形分子,碳原子以sp方式杂化,碳化钙是离子化合物,熔点高于碳的氢化物分子晶体熔点。(2)钙元素在周期表中第4周期ⅡA族。钛离子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p6。(3)①用均摊法可以推出M的化学式为BaTiO3,制备BaTiO3化学方程式:TiO2+BaCO3BaTiO3+CO2↑。②与钡离子紧邻等距的氧离子共有12个。③由1 mol该化合物的体积关系得:
=(4.03×10-8)3NA,整理得ρ=
g·cm-3。
(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为:
2KNO3+3C+SA+N2↑+3CO2↑(已配平)
①除S外,上述元素的电负性从大到小依次为 ;
②在生成物中,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为_______, A的晶体类型为____________。
③已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________________。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为__________,Q2+的未成对电子数是____________。
(3)在CrCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R—H),可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6-n]x++xR—H―→Rx[CrCln(H2O)6-n]+xH+
交换出来的H+经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。
将含0.0015 mol [CrCln(H2O)6-n]x+的溶液,与R—H完全交换后,中和生成的H+需浓度为0.1200 mol·L-1NaOH溶液25.00 mL,可知该配离子的化学式为 。
正确答案
答案:(1)①O>N>C>K ②sp杂化 离子晶体 ③1∶1 (2)3d84s2 4 (3)[CrCl(H2O)5]2+
试题分析:(1)①钾为活泼金属,电负性较小;C、N、O在同周期,非金属性逐渐增强,电负性也逐渐增大;②K2S是离子化合物,属于离子晶体,产物中含极性共价键的分子为CO2,其空间构型为直线形,中心原子轨道杂化类型为sp杂化;③HCN中CN-与N2结构相同,含有共价三键,一个σ键和两个π键;另外和H之间形成一个σ键,所以HCN分子中σ键与π键数目之比为2∶2,即为1∶1。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,应该都属于第Ⅷ族元素,原子序数T比Q多2,可以确定T为Ni,Q为Fe,所以T的基态原子外围电子(价电子)排布为3d84s2,Q2+即Fe2+的未成对电子数是4。
(3)中和生成的H+需浓度为0.1200 mol·L-1 NaOH溶液25.00 mL,则可以得出H+的物质的量为0.1200×25.00×10-3=0.0030 (mol),所以x=0.0030/0.0015=2;Cr的化合价为+3价,x=2可以得n=1,即该配离子的化学式为[CrCl(H2O)5]2+。
点评:该题是高考中的常见考点和题型,试题综合性强,贴近高考。试题在注重基础知识的同时,侧重考查学生能力的培养和解题方法的训练与指导。有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力,提高学生分析问题、发现问题和解决问题的能力,有利于提高学生的应试能力,提高学生的学习效率和学习积极性。
(15分)已知:A、B、C、D、E、F五种元素核电荷数依次增大,属周期表中前四周期的元素。其中A原子核外有三个未成对电子;B在第三周期且化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子;C元素是地壳中含量最高的金属元素;D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的;F原子核外最外层电子数与B相同,位于第四周期第IB族,请根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为 。(用元素符号表示)
(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点 (填高或低),理由是 。
(3)E的最高价氧化物分子的空间构型是 。
(4)F的核外电子排布式是 ,F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为 .
(5)A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示,则其化学式为 ;(黑色球表示F原子)
(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,其晶体中所含的化学键类型为 。
正确答案
(1)Na<Al<Si<N(2分)
(2)高(1分)NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体(2分)
(3)平面正三角形(2分)
(4)1s22s22p63s23p63d104s1(或 3d104s1)(2分) 2+(2分)
(5)Cu3 N (2分) (6)共价键(2分)
根据元素的结构及有关性质可知N、Na、Al、Si、S、Cu。
(1)非金属性压强,第一电离能越大,所以A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为Na<Al<Si<N。
(2)由于NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体,所以氯化钠的熔点高于SiCl4的。
(3)在三氧化硫中S原子的孤对电子对数是(6-2×3)÷2=0,所以三氧化硫是平面三角形结构。
(4)根据构造原理可知,Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1(或 3d104s1)。铜离子和氨气形成的是配位键,其中氨气是配体,化学式为[Cu(NH)3]42+。
(5)根据晶胞结构可知,氮原子数是8×1/8=1,铜原子数是12×1/4=3,所以化学式为Cu3 N。
(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,这说明该晶体是原子晶体,含有的化学键是共价键。
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