- 原子轨道杂化方式及杂化类型判断
- 共55题
一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Mn2+基态的电子排布式可表示为 。
②NO3-的空间构型 (用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化成CO2,HCHO被氧化成CO2和H2O。
①根据等电子原理,CO分子的结构式为 。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为 。
③1molCO2中含有的σ键数目为 。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。
正确答案
见解析。
解析
(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
②平面三角形
(2)①C≡O ②sp3 ③2×6.02×1023个(或2mol)
(3)
本题科学研究铜锰氧化物作背景,考查学生对电子排布、原子轨道杂化类型与空间构型、等电子体原理、[Cu(OH)4]2-结构等《选修三》基础知识的掌握和应用能力。本题基础性较强,重点特出。
知识点
石墨烯(如图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(如图乙)。
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为_______。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是_______,该C与相邻C形成的键角_______(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有_______(填元素符号)。石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部,该晶胞中M原子的个数为_______,该材料的化学式为_______。
正确答案
(1)3;
(2);<;
(3)O、H;
(4)12;M3C60。
解析
略。
知识点
已知X,Y,Z,Q为短周期非金属元素,R是长周期元素,X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+离子只有三个电子层且完全充满电子。回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)
(1)X元素为____,X、Y、Z中第一电离能最大的是____
(2)已知Y2Q2分子存在如图所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):
该分子中Y原子的杂化方式是____
(3)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如图所示,有关该晶体的说法正确的是_____(填正确答案编号)。
A.该晶体属于分子晶体
B.此晶体的硬度比金刚石还大
C.晶体的化学式是X3Y4
D.晶体熔化时破坏共价键
(4)有一种AB型分子与Y单质分子互为等电子体,它是一种常用的还原剂,其化学式
为______
(5)R的基态原子的电子排布式为_____,R与Z形成的某离子晶体的晶胞结构如图,则该晶体的化学式为____,该晶体的密度为则晶胞的体积是____cm3。
正确答案
解析
略
知识点
(1)下列分子中,属于非极性的是_______。
A. SO2
B. BeCl2
C. BBr3
D. COCl2
(2)铜是重要金属,Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途,如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题:
1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为_______;
2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分,其原因是_______;
3)SO42-的立体构型是_______,其中S原子的杂化轨道类型是_______;
4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期,与Cu同族,Au原子最外层电子排布式为_______;一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构,在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_______;该晶体中,原子之间的作用力是_______;
5)上述晶体具有储氢功能,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似,该晶体储氢后的化学式应为_______。
正确答案
(1)BC
(2)1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O,显示水合铜离子特征蓝色;3)正四面体,sp3;4)6s1,3:1,金属键;5)H8AuCu3
解析
(1)根据价层电子对互斥理论(VSEPR)可得四种分子的结构如下:
(2)本题各小题内容考查点相互的联系不大,仍属于“拼盘”式题。3)硫酸根中心原子的价层电子对为:孤对电子数6-2×4+2=0,成键电子对数4,所以为正四面体结构,中心原子为sp3杂化;4)Au电子排布或类比Cu,只是电子层多两层,由于是面心立方,晶胞内N(Cu)=6×=3,N(Au)=8×
=1;5)CaF2结构如下图所示,所以氢原子在晶胞内有4个,可得储氢后的化学式为H8AuCu3。
知识点
氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
(1)基态硼原子的电子排布式为_________。
(2)关于这两种晶体的说法,正确的是_________(填序号)。
a. 立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
b. 六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
c. 两种晶体中的B-N键均为共价键
d. 两种晶体均为分子晶体
(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为_________,其结构与石墨相似却不导电,原因是_________。
(4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为_________。该晶体的天然矿物在青藏高原在下约300Km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是_________。
(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1mo NH4BF4含有_________mol配位键。
正确答案
(1)1s22s22p1
(2)b、c
(3)平面三角形;层状结构中没有自由移动的电子
(4)sp3;高温、高压
(5)2
解析
略。
知识点
早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由AI.Cu.Fe 三种金属元素组成,回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体.准晶体和非晶体。
(2)基态 Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为_ 。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛〔CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_ ,1mol乙醛分子中含有的σ健的数目为_ 。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有_ 个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为_ 。列式表示Al单质的密度_ g·cm-3〔不必计算出结果)。
正确答案
(1)X-射线衍射
(2)4 血红色
(3)、
6
的相对分子质量大于乙醛并且醋酸存在分子间氢键
16
(4) 12
解析
略
知识点
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。A的核外电子总数与其电子层数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同主族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是 (填元素符号),e的价层电子轨道示意图为 。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为 ;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式,写两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是 ;酸根呈三角锥结构的酸是 。(填化学式)
(4)c和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为 。
(5)这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中阴离子为 ,阳离子中存在的化学键类型有 ;该化合物加热时首先失去的组分是 ,判断理由是 。
正确答案
(1)N
(2)
(3)
(4) +1
(5) 共价键和配位键
与
的配位键比
与
的弱
解析
略
知识点
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)已知CN-与N2结构相似,则HCN分子中键与
键数目之比为_________。
(3)H2O2分子中氧原子的杂化方式为_________。
(4)与NO2+互为等电子体的微粒有_________、_________(举2例),NO3-的空间构型是_________。
(5)已知元素A的氧化物的晶胞结构如图所示,则该氧化物的化学式为_________。
正确答案
(1)N
(2)1:1
(3)sp3
(4)CO2、N2O、CNO-、SCN-等;平面三角形
(5)AO2
解析
略。
知识点
已知X,Y,Z,Q为短周期非金属元素,R是长周期元素,X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+离子只有三个电子层且完全充满电子。
回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)
(1)X元素为____,X、Y、Z中第一电离能最大的是____
(2)已知Y2Q2分子存在如图所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):
该分子中Y原子的杂化方式是____
(3)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如图所示,有关该晶体的说法正确的是_____(填正确答案编号)。
A,该晶体属于分子晶体
B,此晶体的硬度比金刚石还大
C,晶体的化学式是X3Y4
D,晶体熔化时破坏共价键
(4)有一种AB型分子与Y单质分子互为等电子体,它是一种常用的还原剂,其化学式
为______
(5)R的基态原子的电子排布式为_____,R与Z形成的某离子晶体的晶胞结构如图,则该晶体的化学式为____,该晶体的密度为,则晶胞的体积是____cm3。
正确答案
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
解析
略
知识点
A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种元素。B元素原子最外层电子数比内层多3个,C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素位于第四周期Ⅷ族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,回答下列问题。
(1)E元素基态原子的外围电子排布图为_______。
(2)元素B、C、D的第一电离能由小到大排列顺序为_______(用元素符号表示)。
(3) DC3冷凝可形成一种D、C相间的六元环结构的三聚体,其中D原子的杂化方式为_______。
(4)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1:1和1:2,两种化合物可任意比互溶,其主要原因是_______。
(5)A、B、C、D、E五种元素组成某配位化合物X,其原子个数比为18:6:4:1:1,该配位化合物X的化学式为_______。
(6) Sb的一种氧化物高于843K时会转化为长链的大分子,其结构片段如图,则该分子中Sb和O的原子个数比为_______。
正确答案
(1)
(2)S<O<N
(3)sp3
(4)H2O与H2O2之间形成氢键
(5)[Ni(NH3)6]SO4
(6)2∶3
解析
略。
知识点
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