- 化学反应与能量
- 共8781题
选修《物质结构》
三氟化氮是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在半导体加工，太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用．NF3是一种三角锥型分子，键角102°，沸点-129℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到．
（1）写出制备 NF3的化学反应方程式：______．
（2）NF3的沸点比NH3的沸点（-33℃）低得多的主要原因是______．
（3）与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子核外电子排布式为______．
（4）理论上HF、NaAlO2和NaCl按6：1：2的物质的量之比恰好反应生成HCl、H2O和一种微溶于水的重要原料，该物质含有三种元素，则该物质的化学式为______其中心离子是______，配位数为______．
（5）根据下列五种元素的第一至第四电离能数据（单位：kJ•mol-1 ），回答下面各题：
①在周期表中，最可能处于同一族的是______和______．
②T元素最可能是______区元素．若T为第二周期元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，则T、E形成化合物的空间构型为______，其中心原子的杂化方式为______．
正确答案
解：（1）根据反应物和生成物以及质量守恒定律可知反应还应有NH4F生成，故答案为：4NH3+3F2=NF3+3NH4F；
（2）NH3存在氢键，而NF3只存在分子间作用力，两种作用力前者较强，物质的沸点较高，故答案为：NH3能形成氢键，NF3只有范德华力；
（3）与铜在同一周期，且未成对价电子数最多，可推知外层价电子排布为3d54s1，应为Cr，原子序数为24，根据能量最低原理、构造原理、洪特规则可写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故答案为：1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1）；
（4）有题意可知该反应的化学方程式应为：6HF+NaAl02+2NaCl═2HCl+2H2O+Na3AlF6，该微溶物为：Na3AlF6，中心离子为Al，配位数为6，故答案为：Na3AlF6；Al；6；
（5）①根据电离能的跳跃确定最外层有几个电子，表中R和U的第一电离能较小，但跳跃至第二电离能时突然变大，说明失去一个电子后变为稳定结构，最外层有一个电子，故R和U处于同族，故答案为：R；U；
②由T元素电离能的变化可知T最外层有三个电子，位于周期表中第ⅢA族，在P区，若T为第二周期元素，应为B元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，应为Cl元素，二者形成的化合物为BCl3，根据价层电子对模型可知应为平面正三角形结构，中心原子的杂化方式为 sp2杂化，故答案为：P；平面正三角形；sp2．
解析
解：（1）根据反应物和生成物以及质量守恒定律可知反应还应有NH4F生成，故答案为：4NH3+3F2=NF3+3NH4F；
（2）NH3存在氢键，而NF3只存在分子间作用力，两种作用力前者较强，物质的沸点较高，故答案为：NH3能形成氢键，NF3只有范德华力；
（3）与铜在同一周期，且未成对价电子数最多，可推知外层价电子排布为3d54s1，应为Cr，原子序数为24，根据能量最低原理、构造原理、洪特规则可写出电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故答案为：1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1）；
（4）有题意可知该反应的化学方程式应为：6HF+NaAl02+2NaCl═2HCl+2H2O+Na3AlF6，该微溶物为：Na3AlF6，中心离子为Al，配位数为6，故答案为：Na3AlF6；Al；6；
（5）①根据电离能的跳跃确定最外层有几个电子，表中R和U的第一电离能较小，但跳跃至第二电离能时突然变大，说明失去一个电子后变为稳定结构，最外层有一个电子，故R和U处于同族，故答案为：R；U；
②由T元素电离能的变化可知T最外层有三个电子，位于周期表中第ⅢA族，在P区，若T为第二周期元素，应为B元素，E是第三周期元素中原子半径最小的元素，应为Cl元素，二者形成的化合物为BCl3，根据价层电子对模型可知应为平面正三角形结构，中心原子的杂化方式为 sp2杂化，故答案为：P；平面正三角形；sp2．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、H与D都是氢元素的不同核素互为同位素，16O与18O都是氧元素的不同核素互为同位素，H216O、D216O、H218O、D218O都不是单质，因此不互为同素异形体，甲醇、乙二醇和丙三醇官能团数目不等，不是相差若干个CH2原子团的化合物，因此不互为同系物，故A错误；
B、水分子的稳定性由O-H键的强度决定，氢键不属于化学键，因此于氢键无关，故B错误；
C、HF分子之间能形成氢键，氢键的强度性大于范德华力的强度，因此HF的沸点更高，故C错误；
D、由IA族和VIA族元素形成的原子个数比为1：1、电子总数为38的化合物有硫化钠、过氧化钠，若为硫化钠，只含有离子键，若为过氧化钠，含有离子键、共价键，故D正确；
故选：D．
下列可用氢键来解释的是（ ）
A浓的氢氟酸溶液中存在HF
BSiH4沸点比CH4高
C水和乙醇分别与金属钠反应，前者比后者剧烈
DH2O比H2S稳定，前者1000℃以上才分解，后者300℃分解
正确答案
解析
解：A、因氢键的存在形成缔合物，所以浓的氢氟酸溶液中存在HF
B、分子间不存在氢键，是因SiH4的相对分子质量比CH4的相对分子质量大，从而造成前者分子间作用力大，与氢键无关，故B错误；
C、是化学性质，与羟基的活泼性有关，与氢键无关，故C错误；
D、稳定性是化学性质，与氢键无关，氢键是决定物理性质，与氢键无关，故D错误；
故选A．
下列现象与氢键有关的是（ ）
①NH3的熔、沸点比VA族其他元素氢化物的高
②C原子个数小于4的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、沸点比醋酸的高
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子在高温下也很稳定．
正确答案
解析
解：①因第①ⅤA族中，N的非金属性最强，NH3中分子之间存在氢键，则NH3的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高，故①正确；
②C原子个数小于4的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键，则可以和水以任意比互溶，故②正确；
③冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，故③正确；
④尿素分子间可以形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多，尿素的熔、沸点比醋酸的高，故④正确；
⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故⑤正确；
⑥水分子高温下也很稳定，其稳定性与化学键有关，而与氢键无关，故⑥错误；
故选B．
下列对分子的性质的解释中，不正确的是（ ）
A水很稳定（1000℃以上才会部分分解）是因为水中含有大量的氢键所致
B乳酸（
C碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用相似相溶原理解释
D由图
正确答案
解析
解：A．水很稳定，是因为水分子内的共价键较强的缘故，与氢键无关，氢键只影响水的熔沸点，故A错误；
B．
C．碘、甲烷、四氯化碳都是非极性分子，水为极性分子，所以碘、甲烷易溶于四氯化碳，水中溶解度小，故C正确；
D．H3PO4的非羟基氧原子数比HClO的多，含氧酸中非羟基氧原子数越多，酸性越强，所以磷酸的酸性强于次氯酸，故D正确；
故选A．
下列变化或数据与氢键无关的是（ ）
正确答案
解析
解：A、冰和水的密度不同主要是由于水分子间存在氢键，氢键在水液态是使一个水分子与4个水分子相连，而当水凝固时氢键会拉伸水分子 使水分子之间距离增大 体积也就增大了，密度也就小了，故A有关；
B、O、N的电负性较强，对应的氢化物分子之间能形成氢键，所以氨分子与水分子之间能形成氢键，故B有关；
C、水在2000℃时，只有4%的H2O发生分解，是因为水中氧和氢之间的共价键很牢固，不易断裂，所以与氢键无关，故C无关；
D、因为氨分子间有氢键，其沸点升高，所以氨的沸点比同主族元素氢化物的高，故D有关；
故选：C．
卤素化学丰富多彩，能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物．
（1）基态溴原子的电子排布式为______．
（2）卤素互化物如BrI、ICl等与卤素单质结构相似、性质相近．Cl2、BrI、ICl沸点由高到低的顺序为______．
（3）气态氟化氢中存在二聚分子（HF）2，这是由于______．
（4）I3+（可看成II2+）属于多卤素阳离子，根据VSEPR模型推测I3+的空间构型为______．
（5）卤化物RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，A的化学式为______．
（6）①HClO4、②HIO4、③H5IO6[可写成（HO）5IO]的酸性由强到弱的顺序为______（填序号）．
正确答案
解：（1）溴的原子的质子数为35，核外电子数为35，由能量最低原理其电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故答案为：[Ar]3d104s24p5；
（2）因相对分子质量BrI＞ICl＞Cl2 ，则范德华力BrI＞ICl＞Cl2 ，即沸点BrI＞ICl＞Cl2 ，故答案为：BrI＞ICl＞Cl2 ；
（3）因F的电负性最大，则HF分子中存在氢键则形成二聚分子，故答案为：HF分子间形成氢键；
（4）因I3+可看成II2+，孤电子对数由
（5）RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，氯离子的半径小于碘离子的半径，则RbCl的离子键长小于RbI的离子键长，则RbCl的晶格能较大，
则A为RbCl，故答案为：RbCl；
（6）因非金属性Cl＞Br＞I，非金属性越强，则对应的最高价氧化物的酸性越强，则①的酸性最强，在②③中都是碘元素的含氧酸，非羟基氧个数越多，酸性越强，则酸性到为②＞③，故答案为：①②③．
解析
解：（1）溴的原子的质子数为35，核外电子数为35，由能量最低原理其电子排布式为[Ar]3d104s24p5，故答案为：[Ar]3d104s24p5；
（2）因相对分子质量BrI＞ICl＞Cl2 ，则范德华力BrI＞ICl＞Cl2 ，即沸点BrI＞ICl＞Cl2 ，故答案为：BrI＞ICl＞Cl2 ；
（3）因F的电负性最大，则HF分子中存在氢键则形成二聚分子，故答案为：HF分子间形成氢键；
（4）因I3+可看成II2+，孤电子对数由
（5）RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质，氯离子的半径小于碘离子的半径，则RbCl的离子键长小于RbI的离子键长，则RbCl的晶格能较大，
则A为RbCl，故答案为：RbCl；
（6）因非金属性Cl＞Br＞I，非金属性越强，则对应的最高价氧化物的酸性越强，则①的酸性最强，在②③中都是碘元素的含氧酸，非羟基氧个数越多，酸性越强，则酸性到为②＞③，故答案为：①②③．
根据化学原理得出有关判断，其中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．水中存在氢键，水的沸点高，与物质的稳定性无关，而非金属性O＞S，所以稳定性为H2O＞H2S，故A错误；
B．二氧化硅为原子晶体，二氧化碳为分子晶体，所以沸点为SiO2＞CO2，不能利用相对分子质量来比较沸点，故B错误；
C．若弱酸HA的酸性强于弱酸HB，则同温度、同浓度钠盐，NaB的水解程度大，碱性更强，故C正确；
D．若R2-和M+的电子层结构相同，M的原子序数大，而且M在下一周期，所以原子序数越大，半径越大，所以原子半径为R＜M，故D错误；
故选C．
下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氢键是一种分子间作用力，不是化学键，故A错误；
B、白磷是正四面体键角为60°，故B错误；
C、稀有气体不存在任何化学健，故C错误；
D、氯化铝是共价键形成的共价分子，而铝是金属元素，故D正确；
故选D．
下列现象不能用氢键解释的是（ ）
正确答案
解析
解：A、冰中含有氢键，其体积变大，则质量不变时冰的密度比液态水的密度小，故A不选；
B、氨气分子之间能形成氢键，沸点高，因此易液化，故B不选；
C、水分子与甲醇分子之间能形成氢键，则甲醇极易溶于水，故C不选；
D、四氯化碳不能形成氢键，因此与氢键无关，碘易溶于四氯化碳可根据相似相容分析，故D选；
故选D．
（1）甲醛易溶于水的原因是______．
（2）沸点：甲醇______甲醛（填“＞”或“＜”）；原因：______．
（3）为了减缓温室效应，科学家设计反应：CO2+4H2→CH4+2H2O以减小空气中CO2．若有2mol CH4生成，则有______molσ键和______molπ键断裂．
（4）下列六种晶体：①CO2，②NaCl，③Na，④Si，⑤CS2，⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为______（填序号）．
正确答案
甲醛与水分子间形成氢键
＞
甲醇分子间有氢键
12
4
①⑤③②④⑥
解析
解：（1）甲醛与水分子间形成氢键，所以甲醛易溶于水，故答案为：甲醛与水分子间形成氢键；
（2）甲醇与甲醇分子间存在氢键，所以沸点：甲醇大于甲醛，故答案为：＞；甲醇分子间有氢键；
（3）1个CO2和4个H2分子中共含有6个δ键和2π键，若有2molCH4生成，则有12molδ键和4molπ键断裂，故答案为：12；4；
（4）根据晶体类型分析，原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体，Si和金刚石都是原子晶体，原子半径越小，共价键越强，熔点越高，CO2和CS2都是分子晶体，相对分子质量越大熔点越高，Na的熔点低于100℃，所以熔点低到高的顺序为：①⑤③②④⑥；故答案为：①⑤③②④⑥．
（2）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转化为光能． 已知砷化镓的晶胞结构如右图．是回答下列问题：
①下列说法正确的是______（选填序号）
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B．第一电离能：As＞Ga
C．电负性：As＞Ga D．砷和镓都属于p区元素
②Ga的核外电子排布式为______．
正确答案
解：（1）因甲醇分子之间容易形成分子间氢键，则沸点高，而甲醛中不存在氢键，由甲醛的结构
故答案为：甲醇分子间存在氢键，而甲醛没有；sp2；1；
（2）①因NaCl属于立方体心晶胞结构，由图可知，砷化镓晶胞结构中占据的不是顶点和体心，则晶体结构不同，故A错误；
Ga的金属性强，则第一电离能小，电负性小，故B、C正确；
因砷和镓的电子排布中最后填充的是p电子，则都属于p区元素，故D正确；故答案为：BCD；
②因Ga为31号元素，其核外电子数为31，由能量最低原理可知，其电子排布为1s22s22p63s23p63d104S24P1，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104S24P1．
解析
解：（1）因甲醇分子之间容易形成分子间氢键，则沸点高，而甲醛中不存在氢键，由甲醛的结构
故答案为：甲醇分子间存在氢键，而甲醛没有；sp2；1；
（2）①因NaCl属于立方体心晶胞结构，由图可知，砷化镓晶胞结构中占据的不是顶点和体心，则晶体结构不同，故A错误；
Ga的金属性强，则第一电离能小，电负性小，故B、C正确；
因砷和镓的电子排布中最后填充的是p电子，则都属于p区元素，故D正确；故答案为：BCD；
②因Ga为31号元素，其核外电子数为31，由能量最低原理可知，其电子排布为1s22s22p63s23p63d104S24P1，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104S24P1．
下列事实与氢键有关的是（ ）
正确答案
解析
解：氢键是一种特殊的分子间作用力，非化学键，只影响物质的物理性质，不影响化学性质．
A、水的分解破坏的是化学键，不是氢键，故A错误；
B、氢键具有方向性，氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以水结成冰时，体积增大．当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的间隙减小，密度反而增大，故B正确．
C、CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔点随相对分子质量的增大而升高是与分子间作用力有关，分子间不存在氢键，与氢键无关，故C错误；
D、HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关，非金属性越强，其氢化物越稳定，同一主族的元素，非金属性随着原子序数的增加而减小，所以其氢化物的热稳定性逐渐减弱，与氢键无关，故D错误．
故选B
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氟的非金属性强于氯，所以对应的氢化物HF比HCl稳定，故A错误；
B、在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小，故B正确；
C、CH4是正四面体结构，所以分子很稳定，与氢键无关，故C错误；
D、氯化铵是由非金属元素形成的离子化合物，铵根离子中氮与氢是共价键，故D错误；
故选B．
下列有关冰的说法中，正确的组合是（ ）
①水分子间既有氢键又有范德华力；
②每个水分子处在另外四个水分子所围成的四面体中；
③每个O原子处在四个H原子所围成的四面体中；
④晶胞与金刚石相似；
⑤与干冰的晶胞相似；
⑥每个水分子平均拥有四个氢键；
⑦冰的结构是由氢键的方向性和饱和性所决定的；
⑧冰中H和O原子之间的作用力不是σ键就是氢键．
正确答案
解析
解：①水分子与水分子间存在氢键又有范德华力，所以水分子间既有氢键又有范德华力，故正确；
②水分子中氧原子按sp3方式杂化，每个水分子都可以与另外四个水分子形成氢键，而氢键具有方向性，所以每个水分子与另外四个水分子形成四面体，故正确；
③水分子中氧原子按sp3方式杂化，所以每个O原子处在四个H原子所围成的四面体中，故正确；
④金刚石也是正四面体结构，所以晶胞与金刚石相似，故正确；
⑤与干冰的晶胞结构不相似，故错误；
⑥每个水分子含有两个O-H键，所以冰中平均每个水分子可形成2个氢键，而不是4个，故错误；
⑦氢键具有方向性和饱和性，所以冰的结构是由氢键的方向性和饱和性所决定的，故正确；
⑧分子内H和O原子之间的作用力是σ键，而分子间H和O原子之间的作用力是氢键，所以冰中H和O原子之间的作用力不是σ键就是氢键，故正确；综上除⑤⑥外，其它都正确，
故选A．
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