- 分子结构与性质
- 共1817题
A.美国《科学》杂志评出的2009年十大科学突破之一是石墨烯的研究和应用方面的突破.石墨烯具有原子级的厚度、优异的电学性能、出色的化学稳定性和热力学稳定性.制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等.石墨烯的球棍模型及分子结构示意图如右:
(1)下列有关石墨烯说法正确的是______.
A.石墨烯的结构与金刚石相似
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含σ键数为NA
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用
(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合.
①钴原子在基态时,核外电子排布式为:______.
②乙醇沸点比氯乙烷高,主要原因是______.
③右图是金与铜形成的金属互化物合金,它的化学式可表示为:______.
④含碳源中属于非极性分子的是______(a.甲烷 b.乙炔 c.苯 d.乙醇)
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如下图,酞菁分子中氮原子采用的杂化方式有:______;酞菁铜分子中心离子的配位数为:______.
B.硫酸钾是重要的化工产品,生产方法很多,如曼海姆法、石膏两步转化法等.
(1)本实验中,采用抽滤方法,图中A、B两仪器名称分别为:______、______.
(2)在一部转化反应器中发生的反应为:CaSO4•2H2O+2NH4HCO3=(NH4)2SO4+CaCO3+CO2↑+3H2O,该步反应温度必须低于35℃,其主要目的是____________.
(3)在两步转化反应器中发生反应的化学方程式为____________.
(4)两步转化反应器中用乙二醇代替水作溶剂,其目的是____________.
(5)磷石膏主要成分为二水硫酸钙(CaSO4•2H2O),还含有未分解的磷矿,未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物等,欲检验母液中含Fe3+,可用亚铁氰化钾溶液检验,该检验反应的离子方程式为:______.
(6)该法优点除K2SO4产率高外,再列举一个优点____________.
正确答案
(1)A、石墨烯是平面结构,金刚石空间网状结构,故A错误;
B.碳碳双键上所有原子都处于同一平面,所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面,故B正确;
C.石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键,所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA,故C错误;
D.石墨结构中,石墨层与层之间存在分子间作用力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,故D正确;
故选BD;
(2)①钴是27号元素,钴原子核外有27个电子,根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式,注意向排4s电子再排3d电子,所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,
故答案为:[Ar]3d74s2;
②分子晶体中,物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大,但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点,
故答案为:乙醇分子间可形成氢键,而氯乙烷分子间无氢键;
③每个晶胞中含有的铜原子数=6×=3,含有的金原子数=
×8=1,所以它的化学式可表示为:Cu3Au或AuCu3,故答案为:Cu3Au或AuCu3;
④a.甲烷是正四面体结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
b.乙炔是直线型结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
c.苯是平面结构,属于对称结构,所以是非极性分子;
d.乙醇不是对称结构,所以是极性分子;
故选a、b、c;
⑤酞菁分子中部分氮原子含有2个σ键一个孤对电子,所以采取sp2杂化,部分氮原子含有3个σ键一个孤对电子,所以采取sp3杂化;
该分子中能提供孤对电子的氮原子才是配原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为:2;
故答案为:sp3和sp2;2;
B.(1)A、B两仪器名称分别为:布氏漏斗和安全瓶,故答案为:布氏漏斗;安全瓶;
(2)碳酸氢铵易分解,为防止碳酸氢铵分解,所以反应温度必须低于35℃,故答案为:防止NH4HCO3分解;
(3)氯化钾和硫酸铵反应生成硫酸钾和氯化铵,反应方程式为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl,
故答案为:(NH4)2SO4+2KCl=K2SO4+2NH4Cl;
(4)硫酸钾易溶于水而不易溶于乙二醇,所以加入乙二醇是为了降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率,
故答案为:降低K2SO4溶解度,有利于K2SO4析出,提高产率;
(5)铁离子和铁氰化钾反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,其反应方程式为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓,故答案为:Fe3++K++[Fe(CN)6]4-=KFe[Fe(CN)6]↓;
(6)该法优点除K2SO4产率高外,还有原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等,故答案为:原料得到充分利用,同时得到副产品化肥等.
近几年我国“神舟系列”飞船连续成功发射,实现了中华民族的飞天梦想.运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外,还有另一种液态氮氢化合物A.已知该化合物A中氢元素的质量分数为12.5%,相对分子质量为32,结构分析发现该分子结构中只有单键.回答下列问题:
(1)液态双氧水(过氧化氢)的电子式______ 该分子是______分子(填“极性”或“非极性”)
(2)A的结构式为______该分子中的中心原子的杂化类型是______.若该物质与液态双氧水恰好完全反应,产生两种无毒又不污染环境的物质,写出该反应的化学方程式______.若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有______mol.
(3)A能与硫酸反应生成B.B的结构与硫酸铵相似,则B的晶体内存在______(填标号) a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力.
正确答案
(1)双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的极性分子,电子式为:
,H2O2中含有极性键和非极性键,但结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,故答案为:
;极性;
(2)因化合物的相对分子质量为32,氢元素的质量分数为12.5%,则氮元素的质量分数为87.5%,所以1个化合物中的氢原子数目为=4,1个化合物中的氮原子数目为
=2,所以化合物的分子式为N2H4,结构式:
;N2H4分子中氮原子形成2个N-H,1个N═N双键,N原子杂化轨道数为(2+1)=3,N原子采取sp2杂化方式;N2H4与H2O2发生氧化还原反应生成N2和H2O,据得失电子守恒配平得N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O;反应中有4mol N-H键断裂,即有1molN2H4参加反应,生成1molN2,则形成的π键有2mol,
故答案为:;sp2;N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O;2;
(3)硫酸铵中存在离子键、共价键、配位键,故B中存在离子键、共价键、配位键,故答案为:abc;
乙炔是有机合成工业的一种原料,工业上曾用CaC2与水反应制备乙炔。
(1)CaC2中C22-与O22+互为等电子体,O22+的电子式可表示为____________;1 mol O22+中含有的π键数目为______________
(2)将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为_____________
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(HC=CH-CN),丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是________;分子中处于同一直线上的原子数目最多为__________。
(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中哑铃形C22-的存在,使晶胞沿一个方向拉长,CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22-数目为____________。
正确答案
(1);2NA (2)[Ar]3d10 (或1s22s22p63s23p63d10)
(3)sp2和sp;3
(4)4
氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是_________________。
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是____________。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是_______________;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是___________。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g) △H=-1038.7kJ·mol-1 若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有________mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号)
a. 离子键 b. 共价键 c. 配位键 d. 范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_________(填标号)。
a. CF4 b. CH4 c. NH4+ d. H2O
正确答案
(1)2s22p3(2)N>O>C
(3)①三角锥型;sp3;②3;③d
(4)c
A.乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。
(1) CaC2中C22-与O22+互为等电子体,O22+的电子式可表示为____; 1 mol O22+中含有的π键数目为____。
(2)将乙炔通入[ Cu( NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为____。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H2C=CH-C三N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是____;分子中处于同一直线上的原子数目最多为____
(4)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示),但CaC2晶体中哑铃形C22-的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22- 数目为____。
B.对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体,它常以浓硝酸为硝化剂,浓硫酸为催化剂,通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是:以发烟硝酸为硝化剂,固体NaHSO4 为催化剂(可循环使用),在CCl4溶剂中,加入乙酸酐(有脱水作用),45℃反应1h。反应结束后,过滤,滤液分别用5% NaHCO3溶液、水洗至中性,再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(5)上述实验中过滤的目的是____。
(6)滤液在分液漏斗中洗涤静置后,有机层处于___层(填“上”或“下”); 放液时,若发现液体流不下来,其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外,还有_______________
(7)下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时,催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为______
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知,甲苯硝化反应的特点是_______
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比,NaHSO4催化甲苯硝化的优点有______、______
正确答案
(1);2NA(2)1s22s22p63s23p63d10
(3)sp杂化、sp2 杂化; 3
(4)4
(5)同收NaHSO4(6)下;分液漏斗上口塞子未打开
(7)①0.32; ②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯;③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高;催化剂用量少且能循环使用(合理答案均可)
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
乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。
(1) 中
与
互为等电子体,
的电子式可表示为:________1mol 中含有的
键数目为 _____。
(2)将乙炔通入溶液生成
红棕色沉淀。
基态核外电子排布式为 ________。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是___________ ;分子中处于同一直线上的原子数目最多为___________ 。
(4)晶体的晶胞结构与
晶体的相似(如下图所示),但
晶体中含有的中哑铃形
的存在,使晶胞沿一个方向拉长。
晶体中1个
周围距离最近的
数目为____________。
正确答案
(1);2NA
(2)1s22s22p63s23p63d10 (3)sp杂化; sp2杂化;3
(4)4
(三选一)【化学-物质结构与性质】
乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用与水反应生成乙炔。
(1)中
互为等电子体,
的电子式可表示为________;1mol
中含有的
键数目为____________。
(2)将乙炔通入溶液生成
红棕色沉淀。 基态Cu+核外电子排布式为________________。
(3)乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是__________;分子中处于同一直线上的原子数目最多为___________________。
(4)晶体的晶胞结构与
晶体的相似(如图所示),但
晶体中含有的中哑铃形
的存在,使晶胞沿一个方向拉长。
晶体中1个
周围距离最近的
数目为_______________。
正确答案
(1) ;2NA
(2)1s22s22p63s23p63d10
(3)sp杂化、sp2;3
(4)4
Ⅰ.A、B、C、D为前四周期元素。A元素的原子价电子排布为ns2np2,B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,C元素原子的M能层的p能级有3个未成对电子,D元素原子核外的M能层中只有2对成对电子。请回答下列问题:
⑴当n=2时,AB2属于_______分子(填“极性”或“非极性”),分子中有_______个π键。A6H6分子中A原子的杂化轨道类型是_______杂化。
⑵当n=3时,A与B形成的晶体属于_______晶体。
⑶若A元素的原子价电子排布为3s23p2,A、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_______(用元素符号表示)。
Ⅱ.⑴下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是__________(请用相应的编号填写)
⑵①与N2O互为等电子体的阴离子为______________(填一种即可);②根据价层电子对互斥模型确定ClO3-离子的空间构型为______________。
⑶已知某红紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O,该配合物中的中心离子钴离子在基态时的核外电子排布式为___________。
⑷下图是金属铝晶体结构的示意图。已知金属铝的密度为2.7g/cm3,则紧邻的铝原子的半径为_____________cm。(已知=4.04)
正确答案
Ⅰ⑴非极性;2;sp2; ⑵原子; ⑶P>S>Si
Ⅱ⑴BC;⑵①SCN-或N3-; ②三角锥形;⑶ [Ar]3d6; ⑷1.42×10-8
[化学-物质结构与性质]金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛.
(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是______.
a.金属键具有方向性与饱和性
b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
(2)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______.
(3)过滤金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=______.CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为______.
(4)甲醛(H2C═O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH).甲醇分子内C原子的杂化方式为______,甲醇分子内的O-C-H键角______(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O-C-H键角.
正确答案
(1)a.金属键没有方向性和饱和性,故A错误;
b.金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用,故B正确;
c.金属导电是因为自由电子在外加电场作用下发生定向移动,故C错误;
d.金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光,故D错误,
故答案为:b;
(2)Ni的外围电子排布为3d84s2,3d能级上有2个未成对电子.第二周期中未成对电子数为2的元素有C、O,其中C的电负性小,故答案为:c;
(3)中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,中心原子是Ni,价电子排布3d84s2,共10个电子,CO配位时,提供碳原子上的一对孤对电子,=4;CO中C和O以三键结合,含有1个σ键、2个π键,故答案为:4;1:2;
(4)甲醇分子内C的成键电子对数为4,无孤电子对,杂化类型为sp3,是四面体结构,甲醛分子中的碳采取sp2杂化,是平面三角形结构,甲醇分子内O-C-H键角比甲醛分子内O-C-H键角小,故答案为:sp3;小于.
(1)请写出Cr原子基态的电子排布式:______.
(2)H3O+的空间构型是______,其中O原子呈______杂化.
(3)Fe(CO)5常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)5晶体属于______晶体.
(4)某铜的氧化物晶体的晶胞结构如图所示,其中小球表示Cu原子,在1个晶胞所包含的氧原子数目为______.
正确答案
(1)Cr的原子序数为24,根据能量最低原理和洪特规则可写出电子排布式为1s22s22p23s23p23d54s1,
故答案为:1s22s22p23s23p23d54s1;
(2)H3O+中含有3个δ键和1个孤电子对,分子的立体构型为三角锥形,O原子呈sp3杂化,
故答案为:三角锥形;sp3;
(3)Fe(CO)5常温下呈液态,熔沸点较低,易溶于非极性溶剂,应为分子晶体,故答案为:分子;
(4)O原子位于晶胞的顶点和体心,晶胞中共含有O原子个数为:8×+1=2,
故答案为:2.
(三选一)【选修3:物质结构与性质】
氮元素和氟元素在人类社会发展中扮演着极为重要的角色。
(1)基态N原子的电子排布式是______;NF3中N与F相比,电负性较小的是_________。
(2)在NH3分子中,H-N-H的键角为107.3°,那么在NF3分子中,F-N-F的键角_______(填“>”、“<”或“=”) 107.3°,NF3分子中N原子的轨道杂化类型是__________。
(3)NF3的沸点比NH3的沸点(-33℃)低得多的主要原因是___________________。
(4)Na3AlF6是工业冶炼铝的原料之一,在Na3AlF6晶胞中,占据的位置相当于NaCl晶胞(如图)中Cl-占据的位置,则Na3AlF6晶胞中含有的原子数与NaCl晶胞中含有的原子数之比为_________。
正确答案
(1)1s22s22p3;N
(2)<;sp3(3)NH3分子间能形成氢键,而NF3分子间只有范德华力
(4)5:1
(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
(三选一)【物质结构与性质】
下表中实线是元素周期表的部分边界,其中上边界并未用实线标出。
根据信息回答下列问题:
(1)周期表中比Ga质子数少2的基态原子价电子排布式为_____________。
(2)Fe元素位于周期表的____分区;Fe与CO易形成配合物Fe(CO)5,在Fe(CO)5中铁的化合价为__________;已知:原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体,等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为______和_____(填化学式),CO的结构式为_____________。
(3)在CH4、CO及CH3OH中,碳原子采取sp3杂化的分子为________________。
(4)根据VSEPR理论预测ED4-离子的空间构型为______________型。B、C、D及E原子相互化合形成的分子中,所有原子都满足最外层8电子稳定结构的电子式为:__________________________________(写2种)
(5)B与D形成的稳定化合物为___________分子(填“极性”“非极性”),其固态为________晶体。
正确答案
(1)3d104s1(2)d;0;N2;CN-;C≡O
(3)CH4CH3OH
(4)正四面体;、
(答案合理即可)
(5)非极性;分子
已知a、b、x、y、z五种元素的原子序数依次增大,其中a原子的半径是所有原子中半径最小的,b原子中的电子有6种不同的运动状态,y原子的L层有2对成对电子,z元素的电负性是前四周期中最小的。
(1)x、y两种元素的第一电离能的大小为x________y(填“>”、“<”或“=”),用原子结构的知识解释原因________________________;
(2)固体物质M的化学式为xa5 ,它的所有原子最外层都符合相应的稀有气体原子的最外电子层结构。则该化合物中a元素的化合价为_______和______;该化合物中x原子的杂化方式为__________;
(3)如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙,z原子可作为容体掺入C60晶体的空隙中,形成具有良好的超导性的掺杂C60化合物。现把C60 抽象成质点,该晶体的晶胞结构如图所示,若每个四面体空隙填入一个z元素的原子,则 z元素全部填满C60晶体的四面体空隙后,所形成的掺杂C60化合物的化学式为_____________。
正确答案
(1)>;O原子的价电子排布为2s22p4,N原子的价电子排布为2s22p3,p轨道为半充满比较稳定,比氧原子难以失去电子
(2)+1;-1; sp3(4)K2C60
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