- 物质结构元素周期律
- 共75155题
选做题,本题有A、B两题,分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容,请选择其中一题作答,并把所选题目对应字母后的方框涂黑.若两题都作答,将按A题评分.
A.可以由下列反应合成三聚氰胺:
CaO+3CCaC2+CO↑ CaC2+N2
CaCN2+C↑ CaCN2+2H2O=NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN与水反应生成尿素[CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺.
(1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式:
______.CaCN2中阴离子为CN22-,与CN22-互为等电子体的分子有N2O和______(填化学式),由此可以推知CN22-离子的空间构型为______.
(2)尿素分子中C原子采取______杂化.尿素分子的结构简式是______,其中碳氧原子之间的共价键是______(填字母)
A.2个σ键 B.2个π键 C.1个σ键、1个π键
(3)三聚氰胺(
)俗称“蛋白精”.动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸(
)后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过______结合,在肾脏内易形成结石.
(4)CaO晶胞如图A所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为______.CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为:CaO 3401kJ/mol、NaCl 786kJ/mol.导致两者晶格能差异的主要原因是______.
B.实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯.有关物质的物理性质如下表.请回答有关问题.
Ⅰ.乙酸正丁酯粗产品的制备
在干燥的50mL圆底烧瓶中,装入沸石,加入11.5mL正丁醇和9.4mL冰醋酸,再加3~4滴浓硫酸.然后安装分水器(作用:实验过程中不断分离除去反应生成的水)、温度计及回流冷凝管,加热冷凝回流反应.
(1)本实验过程中可能产生多种有机副产物,写出其中两种的结构简式:______、______.
(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率,采取的措施是:______、______.
Ⅱ.乙酸正丁酯粗产品的制备
(1)将乙酸正丁酯粗产品用如下的操作进行精制:①水洗 ②蒸馏 ③用无水MgSO4干燥 ④用10%碳酸钠洗涤,正确的操作步骤是______(填字母).
A.①②③④B.③①④②C.①④①③②D.④①③②③
(2)将酯层采用如图B所示装置蒸馏.
1.出图中仪器A的名称______.冷却水从______口进入(填字母).
2.②蒸馏收集乙酸正丁酯产品时,应将温度控制在______左右.
Ⅲ.计算产率
测量分水器内由乙酸与正丁醇反应生成的水体积为1.8mL,假设在制取乙酸正丁酯过程中反应物和生成物没有损失,且忽略副反应,计算乙酸正丁酯的产率______.
正确答案
A(1)与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌,根据构造原理,基态的锌原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;与CN22-互为等电子体的分子有N2O和CO2;等电子体具有相同的价电子数、原子总数,结构相似,二氧化碳分子是直线型,所以CN22-离子的空间构型是直线型.
故答案为:1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;CO2;直线型.
(2)CO(NH2)2分子中中心原子C原子上含有三个σ键一个π键,所以空间构型是平面三角形的,碳原子采取sp2杂化,尿素分子的结构简式是
,其中碳氧原子之间的共价键是1个σ键、1个π键
,故选C.
故答案为:sp2,
,C.
(3)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石.
故答案为分子间氢键.
(4)以钙离子为中心,沿X、Y、Z三轴进行切割,结合图片知,钙离子的配位数是6;
晶格能大小与离子带电量成正比,CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量,导致氯化钠的晶格能大于氧化钙的晶格能.
故答案为:6,CaO晶体中Ca 2+、O 2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量.
BⅠ(1)醇在一定条件下能发生分子内或分子间脱水生成醚或烯烃,所以该条件下,正丁醇能发生分子间脱水形成醚CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3,也能形成分子内脱水生成正丁烯CH2=CHCH2CH3.
故答案为:CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3;CH2=CHCH2CH3.
(2)实验中为了提高乙酸正丁酯的产率,使反应向正反应方向移动,所以采取的措施是用分水器及时移走反应生成的水,减少生成物的浓度;使用过量醋酸,提高正丁醇的转化率.
故答案为:用分水器及时移走反应生成的水,减少生成物的浓度;使用过量醋酸,提高正丁醇的转化率.
Ⅱ.(1)因为正丁醇和乙酸都具有挥发性,所以制取的酯中含有正丁醇和乙酸,第一步水洗除去酯中的正丁醇和乙酸;
第二步用10%碳酸钠洗涤除去乙酸;
第三步用水洗涤除去碳酸钠溶液;
第四步用无水硫酸镁干燥除去水;
第五步蒸馏,制得较纯净的酯.
故选C.
(2)1起冷凝作用的仪器名称是冷凝管,为防止炸裂冷凝管,水应从下口进上口出.
2根据酯的温度知,温度应控制在126.1℃.
故答案为:冷凝管;下;126.1℃.
Ⅲ.正丁醇的质量=0.810 g/mL×11.5mL=9.315g;冰醋酸的质量=1.049g/mL×9.4mL=9.86g;
先根据方程式判断哪种物质过量,以不足量的为标准进行计算.
理论上9.315g正丁醇完全反应生成酯的质量为xg,生成1.8g水时同时生成酯的质量是yg.
乙酸和正丁醇的反应方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
60g 74g 116g 18g
9.315g xg
yg 1.8g
所以x=14.6
y=11.6
乙酸正丁酯的产率=×100%=79.4%.
故答案为79.4%.
下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据:
试回答下列问题:
(1)以上10种元素中第一电离能最小的是:__________(填编号)。
(2)写出下列有关反应的化学方程式:
①E的单质与1元素的最高价氧化物对应的水化物反应:_____________________;
②H2C2与EC2反应:__________________。
(3)上述E、F、G三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足8电子稳定结构的是
___________(写分子式)。比元素B原子序数大5的元素基态原子电子排布式是______________。
(4)元素E与C及氢元素可形成一种相对分子质量为60的一元羧酸分子。其分子中E元素原子以______和
_______杂化成键,分子中共形成_______个σ键,_______个π键。
(5)C和I相比较,非金属性较弱的是____(填元素名称),可以验证你的结论的是下列中的_______(填编号)。
a.气态氢化物的稳定性和挥发性
b.单质分子中的键能
c.两元素的电负性
d.含氧酸的酸性
e.氢化物中X-H键的键长(X代表C和I两元素)
f.两单质在自然界的存在
正确答案
(1)B
(2)①C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O;②2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
(3)PCl3或CCl4;1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d64s1
(4)sp3;sp2;7;1
(5)氮;ce
(三选一)【选修3:物质结构与性质】
碳、氮、氧是构成生命物质的三种主要元素。
(1)碳、氮、氧三种元素中,原子核外电子未成对电子数最多的是____________(用元素符号表示)。
(2)尿素[CO(NH2)2]和乙酸(CH3COOH)的相对分子质量均为60,但状态却不同,常温下尿素为稳定的固体,乙酸为易挥发的液体。出现这种现象的原因是______________________________________。
(3)CH4、NH3、H2O三种氢化物分子中的中心原子碳原子、氮原子、氧原子的杂化状态是否相同__________,三种分子中的键角大小顺序是__________(用化学式表示)。
(4)MgO与NaCl晶胞同为面心立方结构,MgO晶胞体积为7.62×10-23cm3,NA=6.02×1023mol-1,那么MgO的晶胞密度为____________g/cm3(保留两位小数,密度=品胞中MgO的质量/晶胞体积)。
正确答案
(1)N
(2)尿素分子形成了大量的分子间氢键,而乙酸中只有极少的分子间氢键
(3)相同;CH4>NH3>H2O
(4)3.49
氧是底壳中含量最多的元素。
(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为______个 。
(2)H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为__________________________。
的沸点比
高,原因是________________________________。
(3)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用________杂化。H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大,原因为_________。
(4)CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构,已知CaO晶体密度为ag·cm-3,NA表示阿伏加罗常数,则CaO晶胞体积为_________cm3
正确答案
(1)2
(2)O-H键、氢键、范德华力;形成分子内氢键,而
形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大
(3)sp3;H2O中O原子有2对孤对电子,而H3O+中O原子有1对孤对电子,排斥力小。
(4)
决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)已知A和B为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示
A的化合价____(填“>”“<”或“=”)B的化合价。
(2)实验证明:KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如左下图所示),其中3种离子晶体的晶格能数据如下表:
则该4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是:________。 其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有____个。
(3)金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越大,磁记录性能越好。离子型氧化物V2O5和CrO2中,适合作录音带磁粉原料的是____________。
(4)某配合物的分子结构如上图(右)所示,则N原子的杂化方式为__________;基态Ni原子的电子排布式___________。
正确答案
(1)>
(2)TiN>MgO>CaO>KCl;12
(3)CrO2
(4)sp2;[Ar]3d84s2
人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将 被广泛应用的金属被科学家预测是钛(Ti),它被誉为“未来世纪的金属”。
试回答下列问题:
(1)Ti元素在元素周期表中的位置是第____周期,第____族;其基态原子的价电子层排布为____。
(2)在Ti的化合物中,可以呈现+2、+3、+4三种化合价,其中以+4价的Ti最为稳定。
①偏钛酸钡的热稳定性好,介电常数高,在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如图,它的化学式是____;
②已知Ti3+可形成配位数为6的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体,一种为 色,另一种为绿色,但相关实验证明,两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式,设计了如下实验:
a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液;
b.分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液,均产生白色沉淀;
c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀,经洗涤干燥后称量,发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的沉淀质量的2/3。则绿色晶体配合物的化学式为____,绿色晶体中含有的化学键类型是____。
正确答案
(1)四 ;ⅣB ;3d24s2
(2)①BaTiO3 ;②[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O ;共价键 、配位键 、离子键
下表是元素周期表的一部分,请回答有关问题:
(1)表中化学性质最不活泼的元素,其原子结构示意图为______________。
(2)表中能形成两性氧化物的元素是_______________(用元素符号表示),写出该元素的氧化物与⑨最高价氧化物的水化物反应的化学方程式_____________________。
(3)②、⑥、⑦四种元素的最高价氧化物的水化物中酸性最强的是_________________(填化学式)。
(4)③元素与⑩元素两者核电荷数之差是_______________________。
(5)在⑦与⑩的单质中,化学性质较活泼的物质名称是_____________,可用什么化学反应说明该事实(写出反应的化学方程式):_______________________________________ 。
正确答案
(1)
(2)Al;Al2O3 + 2KOH=== 2KAlO2+H2O
(3)HClO4 (4) 26
(5)氯气;2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2
下表中的实线表示元素周期表的部分边界。①-⑤分别表示元素周期表中对应位置的元素。
(1)请在上表中用实线补全元素周期表边界。
(2)元素⑤的原子核外p电子数比s电子总数多_______个。元素③氢化物的电子式为_______。
(3)元素④一般在化合物中显_____价,但与_____形成化合物时,所显示的价态则恰好相反。
(4)在元素①的单质、元素②的单质和元素①②形成的合金这三种物质中,熔点最低的是_____。
a.元素①的单质 b.元素②的单质 c.元素①②形成的合金 d.无法判断
正确答案
(1)“略”
(2)1个;
(3)-2;氟
(4)c
氧气是化工生产的重要原料,很多金属和非金属都能和氧气直接作用.
(1)第二周期某种元素形成的氧化物分子中,既含有σ键又含有π键且二者数目相同的物质的结构式为______,其中心原子杂化方式为______.氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的空间构型为______.氮元素的电负性______(填“>”、“=”或“<”)氧,主要原因是______.
(2)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如Cr2O3、Fe2O3、V2O5.基态铬原子外围电子排布式为______.核电荷数比Fe大1的元素在元素周期表中的位置为第______周期______族.
(3)四种同主族元素的氧化物晶体的晶格能数据如下表:
四种氧化物的共熔物冷却时,首先析出的是______.根据表中数据,说明影响上表中晶格能大小的主要因素______.
(4)某种由氧和钾元素形成的化合物,其晶胞结构如右图所示,该晶体的化学式为______.
正确答案
(1)第二周期元素形成的氧化物分子有:CO,CO2,NO、NO2、SO2、SO3等、满足要求的是:O=C=O,有2个σ键和2个π键,由于CO2 是直线型分子,故C原子采取sp 杂化;由于OF2的分子构型与H2O相似,H2O的分子构型为V形,所以OF2的分子构型V形,由于同一周期,从左到右,元素的电负性逐渐增大,所以氮的电负性<氧的电负性,由于氧原子半径比氮原子小,吸S电子能力较强,故氧的电负性大;
故答案为:O=C=O;sp;V形<氧原子半径比氮原子小,吸电子能力较强,
(2)24号元素铬的电子排布式为:1S22S22P63S23P63d54s1,外围电子排布式:3d54s1;在元素周期表中第四周期,第Ⅷ族包括Fe、Co、Ni三种元素,故核电荷数比Fe大1的元素Co在元素周期表中仍处于第四周期,第Ⅷ族,
故答案为:3d54s1;四;Ⅷ,
(3)从共熔物冷却时,首先析出的为熔点高的氧化物,而离子晶体中晶格能越大,熔点越高,所以先首先析出的是
MgO,Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+为同主族元素的离子,从上到下,离子半径逐渐增大,对应氧化物的晶格能在逐渐减少,因此同主族元素的离子所带电荷数相同,离子半径越小,离子键越强,晶格能越大,
故答案为:MgO;同主族元素的离子所带电荷数相同,离子半径越小,离子键越强,晶格能越大,
(4)每个晶胞中:K+=8×+6×
=4; O2-=1+12×
=4; 故该晶体的化学式为:KO2 故答案为:KO2
甲原子的L层的电子数是K层和M层电子数之和的两倍,甲元素符号为______,它的离子结构示意图为______;乙原子的-2价离子核外共有10个电子,乙离子符号为______.
正确答案
根据题意,甲有3个电子层,分别为K、L、M,根据电子排布规律,K、L层上分别排布了2、8个电子,由“L层的电子数是K层和M层电子数之和的两倍”知,其K、M两个电子层上的电子共有4个,即M层上有2个电子.因此,甲共有2+8+2=12个电子,甲是Mg.Mg易失去2个电子成为离子,即Mg2+共有2个电子层,分别排布的电子数为2、8,即Mg2+的结构示意图为:
;又乙原子的-2价离子核外共有10个电子,说明乙为原子时的电子数为10-2=8,根据核外电子排布规律,乙有2个电子层,分别排布的电子数为2、6,即乙是O,则氧的离子符号为O2-.故答案为:Mg;
;O2-.
2009年《自然》杂志报道了我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄的研究结果,这种测量方法叫“铝铍测年法”。
完成下列填空:
(1)10Be和9Be_______。
a.是同一种原子 b.具有相同的中子数
c.具有相同的化学性质 d.具有恒定的丰度
Be所在的周期中,最外层有2个未成对电子的元素相互组成的化合物属于_____晶体。
(2)Al和Be具有相似的化学性质,写出BeCl2水解反应的化学方程式_____。
(3)研究表明26Al可以衰变为26Mg,可以比较这两种元素金属性强弱的方法是____。
a.比较这两种元素的单质的硬度和熔点
b.在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液
c.将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用,并滴入酚酞溶液
d.将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用
(4)目前还有一种测量方法叫“钾氩测年法”。写出和Ar核外电子排布相同的阴离子的半径由大到小的顺序______(用化学符号表示);其中一种离子与钾相邻元素的离子所形成的化合物可用做干燥剂,此化合物的电子式是_______。
正确答案
(1)cd ;分子
(2)BeCl2+2H2OBe(OH)2+2HCl
(3)bc
(4)S2->Cl-;
在温度t1和t2下,X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表
⑴已知t2>t1,HX的生成反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
⑵HX的电子式是________。
⑶共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX共价键的极性由强到弱的顺序是________。
⑷X2都能与H2反应生成HX,用原子结构解释原因:________________。
⑸K的变化体现出X2化学性质的递变性,用原子结构解释原因:________________,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。
⑹仅依据K的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,________(选填字母)。
a. 在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低
b. X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱
c. HX的还原性逐渐减弱
d. HX的稳定性逐渐减弱
正确答案
⑴放热
⑵
⑶HF、HCl、HBr、HI
⑷卤素原子的最外层电子数均为7
⑸同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多
⑹ad
现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
(1)元素T的原子最外层共有________种不同运动状态的电子.元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是________.
(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+,写出该粒子的电子式______________(用元素符号表示).
(3)元素Z与元素T相比,非金属性较强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是________.
a.常温下Z的单质和T的单质状态不同
b.Z的氢化物比T的氢化物稳定
c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一.T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是________,理由是________________.
正确答案
(1)6 ;14 6C
(2)
(3)Cl ;b
(4)H2CO3 ;弱酸性或非氧化性酸
(1).上表中的实线是元素周期表部分边界,请在表中用实线补全元素周期表边界。
(2).元素甲是第三周期ⅥA族元素,请在下边方框中按氦元素(图1)的式样,写出元素甲的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量和最外电子层排布。
(3).元素乙的3p亚层中只有1个电子,则乙原子半径与甲原子半径比较:________>________。甲、乙的最高价氧化物水化物的酸性强弱为:________>________(用化学式表示)。
(4).元素周期表体现了元素周期律,元素周期律的本质是原子核外电子排布的__________,请写出元素在元素周期表中的位置与元素原子结构的关系:________________________。
正确答案
(1)“略”
(2)
(3)Al ;S ;H2SO4 ;Al(OH)3
(4)周期性变化;元素的周期数即为原子核外电子层数,元素的主族序数即为元素原子的最外层电子数。
下列各题中有关物质的比较,请用“>”、“<”、“=”填空
(1)酸性:H3PO4_____H2SO4,碱性:KOH_____Mg(OH)2;
(2)氧化性:Cl2_____S,还原性:Cl-_____Br-;
(3)稳定性:CH4_____HF;
(4)微粒半径:Si_____Na;F-_____Na+
(5)电子数目:H2O_____CH4
正确答案
(1)<;>
(2)>;<
(3)<
(4)<;>
(5)=
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