- 电离能
- 共448题
能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力.
(1)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能,在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途.富勒烯(C60)的结构如图1所示.
①富勒烯(C60)分子中碳原子的轨道杂化方式为______.
②富勒烯(C60)晶体与金刚石相比,______的熔点较高.
(2)多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓、硫化镉、硫化锌及铜锢硒薄膜电池等.
①第一电离能:As______Se(填“>”“<”或“=”).
②二氧化硒分子的空间构型为______.
(3)金属酞菁配合物在硅太阳能电池中有重要作用,一种金属镁酞菁配合物的结构如图2,请在下图中用箭头表示出配位键.
正确答案
sp2
金刚石
>
V形
解析
解:(1)①每个碳原子含有的σ键个数为3且不含孤电子对,所以采用sp2 杂化,故答案为:sp2;
②富勒烯(C60)晶体为分子晶体,而金刚石则是原子晶体,所以金刚石的熔点较高,故答案为:金刚石;
(2)①As和Se属于同一周期,且As属于第VA族,Se属于第VIA族,所以第一电离能As>Se,故答案为:>;
②二氧化硒分子中价层电子对=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以属于V形,故答案为:V形;
(3)配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子,所以该配合物中的配位键为:
,故答案为:
;
已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ/mol.请根据下表所列数据判断,错误的是( )
正确答案
解析
解:X和Y都是主族元素,I是电离能,X第一电离能和第二电离能相差较大,则X为第IA族元素;
Y元素第三电离能和第四电离能相差较大,则Y是第ⅢA族元素,X第一电离能小于Y,说明X活泼性大于Y,
A.主族元素最高正化合价与其族序数相等,但O、F元素除外,X为第IA族元素,则X常见化合价为+1价,故A正确;
B.根据以上分析知,Y属于第ⅢA族元素,故B正确;
C.X可失去1个电子,化合价为+1,与氯形成化合物时,化学式可能是XCl,如NaCl,故C正确;
D.如果Y是第三周期元素,则为Al,Al和冷水不反应,和酸和强碱溶液反应,故D错误;
故选D.
下列对一些事实的理论解释正确的是( )
正确答案
解析
解:A.氮原子2p能级半充满,所以比较稳定,氮原子的第一电离能大于氧原子,故A正确;
B.理论解释不对,CO2分子的价层电子对是2,根据价层电子对互斥理论,CO2分子是直线形,故B错误;
C.金刚石是原子晶体,故C错误;
D.理论解释不对,HF分子间含有氢键,故HF的沸点高于HCl,故D错误.
故选:A.
(2015秋•河南月考)氮、磷、砷是同族元素,该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用.请回答下列问题.
(1)氮与元素周期表同周期的相邻元素的第一电离能由小到大的顺序为______.
(2)与阴离子(CN-)互为等电子体的两种分子有______、______.
(3)氨水溶液中存在多种氢键,任表示出其中两种______、______.
(4)H3P04的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13.硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.1×10-4,请根据结构与性质的关系解释:
①H3PO4的K1远大于K2的原因是______.
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因是______.
(5)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶体结构如图所示.X的核外电子排布式为______与同一个N3-相连的X+有______ 个.
(6)X的高价阳离子(X2+)在水溶液中存在离子[X(H2O)4]2+,则X2+与H2O之间的键型为______该化学键能形成的原因是______请画出[X(H2O)4]2+离子的结构式(用元素符号写结构式)______.
正确答案
解:(1)C、N、O元素是同一周期相邻元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能C<O<N,
故答案为:C<O<N;
(2)将CN-中C原子及1个负电荷换成1个N原子,可得等电子体N2,将N原子及1个负电荷换成1个O原子,可得等电子体CO,
故答案为:N2;CO;
(3)N元素与O元素的电负性都很强,不同分子中的N原子、O原子与H原子之间都可以形成氢键,如O-H…N、N-H…O、O-H…O、N-H…N,
故答案为:O-H…N;N-H…O(或O-H…O、N-H…N);
(4)①磷酸第一步电离出氢离子后变为阴离子,阴离子难电离出带正电荷的氢离子,所以H3PO4的K1远大于K2,
故答案为:第一步电离生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的H+;
②由于硝酸中非羟基氧是两个,亚硝酸非羟基O是一个,非羟基氧越多酸性越强,所以硝酸比亚硝酸酸性强,
故答案为:硝酸中非羟基氧是两个,亚硝酸非羟基O是一个,非羟基氧越多酸性越强;
(5)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,X原子核外电子数=2+8+18+1=29,则X为Cu元素,Cu元素是29号元素,原子核外电子数为29,核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d104s1;
该晶胞中白色小球=8×=1,黑色小球=12×
=3,N3-带3个单位负电荷、Cu+带1个单位正电荷,所以形成的化合物为Cu3N,则白色小球表示N3-、黑色小球表示Cu+,同一个N3-相连的Cu+有6个,
故答案为:ls22s22p63s23p63d104s1;X+与N3-形成的晶体化学式是Cu3N,因此白球是N3-,所以与同一个N3-相连的X+有6个;
(6)Cu2+与H2O与之间的化学键类型为配位键,Cu2+有空轨道,Cu2+能接受孤对电子,H20能提供孤对电子,所以能形成配位键;
[X(H2O)4]2+离子为[Cu(H2O)4]2+,[Cu(H2O)4]2+离子中含有配位键,其结构式为:,
故答案为:配位键;H20能提供孤对电子,Cu2+能接受孤对电子(或Cu2+有空轨道);.
解析
解:(1)C、N、O元素是同一周期相邻元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能C<O<N,
故答案为:C<O<N;
(2)将CN-中C原子及1个负电荷换成1个N原子,可得等电子体N2,将N原子及1个负电荷换成1个O原子,可得等电子体CO,
故答案为:N2;CO;
(3)N元素与O元素的电负性都很强,不同分子中的N原子、O原子与H原子之间都可以形成氢键,如O-H…N、N-H…O、O-H…O、N-H…N,
故答案为:O-H…N;N-H…O(或O-H…O、N-H…N);
(4)①磷酸第一步电离出氢离子后变为阴离子,阴离子难电离出带正电荷的氢离子,所以H3PO4的K1远大于K2,
故答案为:第一步电离生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的H+;
②由于硝酸中非羟基氧是两个,亚硝酸非羟基O是一个,非羟基氧越多酸性越强,所以硝酸比亚硝酸酸性强,
故答案为:硝酸中非羟基氧是两个,亚硝酸非羟基O是一个,非羟基氧越多酸性越强;
(5)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,X原子核外电子数=2+8+18+1=29,则X为Cu元素,Cu元素是29号元素,原子核外电子数为29,核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d104s1;
该晶胞中白色小球=8×=1,黑色小球=12×
=3,N3-带3个单位负电荷、Cu+带1个单位正电荷,所以形成的化合物为Cu3N,则白色小球表示N3-、黑色小球表示Cu+,同一个N3-相连的Cu+有6个,
故答案为:ls22s22p63s23p63d104s1;X+与N3-形成的晶体化学式是Cu3N,因此白球是N3-,所以与同一个N3-相连的X+有6个;
(6)Cu2+与H2O与之间的化学键类型为配位键,Cu2+有空轨道,Cu2+能接受孤对电子,H20能提供孤对电子,所以能形成配位键;
[X(H2O)4]2+离子为[Cu(H2O)4]2+,[Cu(H2O)4]2+离子中含有配位键,其结构式为:,
故答案为:配位键;H20能提供孤对电子,Cu2+能接受孤对电子(或Cu2+有空轨道);.
2009年诺贝尔化学奖奖励的是对生命一个核心过程的研究--核糖体将DNA信息“翻译”成生命,三位科学家利用X射线结晶学技术标出了构成核糖体的无数个原子每个所在的位置.
(1)蛋白质和核糖均由H、C、N、O、S等元素组成,以下说法不正确的是______.
A.O元素的第一电离能大于N元素的第一电离能
B.H2O的热稳定性强于H2S是因为H2O分子间存在氢键
C.NH3分子中氮原子采用sp2杂化
D.CO2与COS(硫化羰)互为等电子体
E.一个NNNH2NNH2NH2(毒奶粉事件的配角)分子中共含有15个σ键
(2)基态碳(C)原子核外电子的轨道表示式为______.
(3)水也是生命必需物质.冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物.其中冰-Ⅶ的晶体结构为一个如图1所示的立方晶胞,每个水分子可与周围______个水分子以氢键结合,晶体中,1mol水可形成______mol氢键.
(4)生命活动中的另一种重要化合物的结构如图2:该分子中的手性碳原子共有______个,碳原子的杂化方式共有______种.
正确答案
解:(1)A.第2周期到第4周期中,第ⅤA族元素的原子第一电离能比第ⅥA族大,氧元素的第一电离能小于氮元素的第一电离能,故A错;
B.热稳定性是化学性质,取决于共价键的强弱,H2O的热稳定性强于H2S是因为H-O键的稳定性大于H-S键,故B错;
C.NH3分子中的化学键均为单键,故氮原子采用sp3杂化,故C错;
D.CO2与COS原子数目相同、价电子总数相同,二者互为等电子体,故D正确;
E.一个NNNH2NNH2NH2分子中共含有11个σ键,故E错.
故答案为:ABC;
(2)碳原子核外有6个电子,根据构造原理、泡利原理、洪特规则可写出基态碳(C)原子的轨道表示式,为,
故答案为:
(3)以立方体中的水分子为研究对象,每个水分子形成4条氢键;每一条氢键连接2个水分子,故冰晶体中氢键数目为水分子数目的2倍.
故答案为:4;2;
(4)在有机物分子中若某一个碳原子连接4个不同的原子或基团,则这种碳原子称为“手性碳原子”.图中下边五元环上的4个碳均为手性碳原子;图中碳原子形成的化学键有单键和双键两种,单键碳原子为sp3杂化,双键碳原子为sp2杂化,碳原子的杂化方式共有2种,
故答案为:4;2.
解析
解:(1)A.第2周期到第4周期中,第ⅤA族元素的原子第一电离能比第ⅥA族大,氧元素的第一电离能小于氮元素的第一电离能,故A错;
B.热稳定性是化学性质,取决于共价键的强弱,H2O的热稳定性强于H2S是因为H-O键的稳定性大于H-S键,故B错;
C.NH3分子中的化学键均为单键,故氮原子采用sp3杂化,故C错;
D.CO2与COS原子数目相同、价电子总数相同,二者互为等电子体,故D正确;
E.一个NNNH2NNH2NH2分子中共含有11个σ键,故E错.
故答案为:ABC;
(2)碳原子核外有6个电子,根据构造原理、泡利原理、洪特规则可写出基态碳(C)原子的轨道表示式,为,
故答案为:
(3)以立方体中的水分子为研究对象,每个水分子形成4条氢键;每一条氢键连接2个水分子,故冰晶体中氢键数目为水分子数目的2倍.
故答案为:4;2;
(4)在有机物分子中若某一个碳原子连接4个不同的原子或基团,则这种碳原子称为“手性碳原子”.图中下边五元环上的4个碳均为手性碳原子;图中碳原子形成的化学键有单键和双键两种,单键碳原子为sp3杂化,双键碳原子为sp2杂化,碳原子的杂化方式共有2种,
故答案为:4;2.
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