- 分子结构与性质
- 共1817题
(二选一)【物质结构与性质】
能源、材料和信息是现代社会的三大“支柱”。
(1)目前,利用金属或合金储氢的研究已取得很大进展,下图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构图。
① Ni原子的价电子排布式是______________。
② 该合金储氢后,含1mol La的合金可吸附H2的物质的量为__________。
(2)南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料--对硝基苯酚水合物(化学式为C6H5NO3·1.5H2O)。实验表明,加热至94℃时该晶体能失去结晶水,由黄色变成鲜亮的红色,在空气中温度降低又变为黄色,具有可逆热色性;同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质。
①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是_________________。
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中,破坏的微粒间作用力是_______________。
(3)科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体,已知其中阴离子与
SO42-互为等电子体,且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构。 该阴离子的电子式是__________,其中心原子N的杂化方式是_________ 。
正确答案
(1)① 3d84s2;② 3 mol
(2)① O>N>C>H;② 氢键
(3);sp3
黄血盐(亚铁氰化钾,K4[Fe(CN)6] )易溶于水,广泛用做食盐添加剂(抗结剂),食盐中黄血盐的最大使用量为10 mg·kg-1。黄血盐经长时间火炒,超过400℃时会分解生成剧毒的氰化钾。回答下列问题:
(1)写出基态Fe2+的核外电子排布式_______________。K4[Fe(CN)6]中Fe2+与CN-两种离子之间的作用力是______________。
(2)CN-中碳原子的杂化方式为_____________;1molCN-中含有π键的数目为________。
(3)金属钾、铜的晶体的晶胞结构如下图(请先判断对应的图),钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为 _______________ 。
(4)黄血盐溶液与稀硫酸加热时发生非氧化还原反应,生成硫酸盐和一种与CN-是等电子体的气态化合物,反应化学方程式为_______________ 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d6 或[Ar]3d6;配位键
(2)sp杂化;2NA个
(3)2:3
(4)K4Fe(CN)6 + 6H2SO4 + 6H2O2K2SO4 + FeSO4+3(NH4)2SO4 +6CO↑
根据杂化理论回答下列问题。
(1)上表中各物质中心原子是否以杂化轨道成键?以何种类型杂化轨道成键?
_______________________________
(2)NH3和H2O的键角为什么比CH4小?CO2的键角为何是180°?C2H4的键角又为何是120°?
_______________________________
正确答案
(1)表中所给物质中心原子都是以杂化轨道与其他原子成键的。
(2)NH3和H2O分子中N和O原子都是采取sp3杂化,但有的杂化轨道中由原子本身的孤对电子占据着,电子云密度大,对其他成键的电子的杂化轨道有排斥作用,所以NH3和H2O的键角被压缩而小于109.5°。CO2分子中C原子是以sp杂化的,形成两条sp-pσ键,分子为直线形。在C2H4分子中,两个C原子都采取sp2等杂化,两原子各以一个sp2杂化轨道相连形成sp2-sp2σ键;另外每个C原子各有一个未参加杂化的p轨道,与sp2杂化轨道平面平行,“肩并肩”形成π键,所以C与C之间是一个双键(一条σ键,一条π键);每个C原子剩下两个sp2杂化轨道分别与H原子的s轨道形成sp2-sσ键,所以C2H4分子中C-H键的键角为120°。
硼的单质和化合物在工业上有重要的应用。
(1)晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体,其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角,每个顶角各有一个硼原子。如图所示,则针对晶体硼的基本结构单元回答下列问题:
①B-B键间键角为_________;
②其中硼原子数有________个;B-B键有________根。
(2)B2O3与C3O2互为等电子体,试写出C3O2的结构式___________。
(3)硼酸[B(OH)3]是一种较弱的一元酸,眼科医院常用作消毒剂,在实验中不小心被碱溶液灼伤后清洗伤口后可涂上少量的硼酸,写出硼酸的电离方程式____________。在硼酸分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是
_______。
A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力 C.sp2,氢键 D.sp3,氢键
(4)在30℃以下,将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中,析出一种无色晶体X。组成分析证实,该晶体的质量组成为Na 14. 72%,B 7.03%, H 5.12 %,则X的化学式为________。
正确答案
(1)①60°;②12;30
(2)O=C=C=C=O
(3)B(OH)3+H2O[B(OH)4]-+H+;C
(4)NaBH8O7或NaBH2O4·3H2O
下图所示为血红蛋白和肌红蛋白的活性部分--血红素的结构简式。
回答下列问题:
(1)血红素中含有C、H、O、N、Fe五种元素,C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是_________________,写出基态Fe原子的核外电子排布式_________________。
(2)血红素中N原子的杂化方式为____________,在下图的方框内用“→”标出Fe2+的配位键。
(3)铁有γ、δ、α三种同素异形体,γ晶体晶胞中所含有的铁原子数为________,δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比为__________
正确答案
(1)C
(2)sp2、sp3;
(3)4;4:3
化合物YX2、ZX2中,X、Y、Z的核电荷数小于18;X原子最外层的p能级中有一个轨道充填了2个电子,
Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一层电子总数,且X和Y具有相同的电子层数;Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题:
(1)Y的价电子轨道表示式为_____________;
(2)YX2的电子式是__________,分子构型为____________,中心原子发生了____________杂化。
(3)Y与Z形成的化合物的分子式是_______,该化合物中化学键是________键(填“极性”或“非极性”),该分子属于__________分子(填“极性”或“非极性”)。
(4)Y的氢化物中分子构型为正四面体的是_______(填名称),键角为_______,中心原子的杂化形式为_______。
(5)元素X与Y的电负性的大小关系是___________(用元素符号填写,并填﹥、﹤、﹦), X与Z的第一电离能的大小关系是___________。(用元素符号填写,并填﹥、﹤、﹦)
正确答案
(1)“略”
(2);直线型;sp
(3)CS2;极性;非极性
(4)甲烷;109.5°;sp3
(5)O>C;O>S
生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式________________。
(2)根据等电子原理,写出CO分子结构式_________________。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是_______________________;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_____________。
②甲醛分子的空间构型是_______________;1mol甲醛分子中σ键的数目为__________________。
③在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示),所包含的Cu原子数目为__________________。
正确答案
(1)
(2)CO
(3)①甲醇分子之间形成氢键;杂化;②平面三角形;3NA;③4
下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
试填空。
(1)写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式______________。
(2)元素④与⑧形成的化合物分子的价层电子对互斥模型为_______________形,其中元素④的杂化方式为_______杂化。
(3)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质,写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应后盐的化学式______________。
(4)元素⑩在一定条件下形成的晶体的基本结构单元如下图1和图2所示,则在图1和图2的结构中与该元素一个原子等距离且最近的原子数之比为:_______。两种晶胞中实际含有原子个数之比为________________________。
(5)元素⑩的一种常见配合物E(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E(CO)5的晶体类型为_____________________;
正确答案
(1)3d54s1(2)四面体;sp3(3)Na2BeO2(4)2∶3;1∶2
(5)分子晶体
Ⅰ.砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是____(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.原子半径As>Ga
(2)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃下反应制得,反应的方程式为_________________;
(3)AsH3空间形状为_______;已知(CH3)3Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为____________;
Ⅱ.金属铜的导电性仅次于银,居金属中的第二位,大量用于电气工业。
(4)请解释金属铜能导电的原因___________,Cu2+的核外电子排布式为_________________
(5)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气,小心蒸发,最终得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体,晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有___________和____________。
正确答案
(1)BC
(2)(CH3)3Ga+AsH3GaAs+3CH4
(3)三角锥;sp2 (4)铜是金属晶体,由金属阳离子和自由电子构成,自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动;
[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 (5)离子键;配位键
生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式____。
(2)根据等电子原理,写出CO分子的结构式____。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是___ ;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_______________。
②甲醛分子的空间构型是_____;1 mol甲醛分子中σ键的数目为__________________。
③在1个Cu2O晶胞中(结构如图所示),所包含的Cu原子数目为_____________________。
正确答案
(1)
(2)
(3)①甲醇分子之间形成氢键sp2杂化;②平面三角形3NA; ③4
(三选一)【化学一选修物质结构与性质】
钴(Co)是一种重要的战略金属,钴及其合金广泛应用于电机、机械、化工、航空和航天等领域。钴在化合物中通常以+2、 +3价的形式存在。
(1)写出基态钴原子的价电子排布式:________________。
(2)Co的一种氧化物的晶胞如图所示,则该氧化物的化学式为_________;在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有_________个
(3)Co2+、Co3+都能与CN-形成配位数为 6的配离子。CN-中碳原子的杂化方式为_______;1mol HCN分子中σ键的数目为____。
(4)用KCN处理含Co2+的盐溶液,有红色的Co(CN)2析出,将它溶于过量的KCN溶液后,可生成紫色的[Co(CN)6]4-,该配离子是一种相当强的还原剂,在加热时能与水反应生成 [Co(CN)6]3-,写出该反应的离子方程式:_________________。
正确答案
(1)3d74s2
(2)CoO;12
(3)sp2;NA (4)2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6]3-+H2↑+2OH-
(1)A、B、D为短周期元素,请根据信息回答问题:
①第一电离能:A_______ B(填“>”、“=”、“<”),基态D原子的电子排布式为_______________。
②B和D由共价键形成的某化合物BD在2200℃开始分解,BD的晶体类型为____________。
(2)发展煤的液化技术被纳入“十二五规划”,中科院山西煤化所关于煤液化技术的高效催化剂研发项目取得积极进展。已知:煤可以先转化为一氧化碳和氢气,再在催化剂作用下合成甲醇(CH3OH),从而实现液化。
①某含铜离子的离子结构如图所示:
在该离子内部微粒间作用力的类型有:_________(填字母)。
A.离子键 B.极性键 C.非极性键 D.配位键 E.范德华力 F.氢键
②煤液化获得甲醇,再经催化得到重要工业原料甲醛(HCHO),甲醇的沸点为65℃,甲醛的沸点为-21℃,两者均易溶于水。甲醇的沸点比甲醛高是因为甲醇分子间存在着氢键,而甲醛分子间没有氢键。甲醇和甲醛均溶于水,是因为它们均可以和水形成分子间氢键。请你说明甲醛分子间没有氢键的原因是__________________。
(3)甲醇分子中,进行sp3杂化的原子有___________,甲醛与H2发生加成反应,当生成1mol甲醇时,断裂的π键的数目为___________
正确答案
(1)① < ;1s22s22p63s23p1;②原子晶体
(2)① b、c、d 、f;②甲醛分子中氢原子与碳原子形成共价键,碳的电负性较小,不构成形成氢键的条件(或甲醛分子中的氢不够活泼、不够显电正性等)
(3)C、O ;NA
(1)氨分子中氮原子采用sp3杂化,可为什么氨分子为三角锥形,键角是107°?
________________________________
(2)为什么H2O分子的键角既不是90° 也不是109°28’,而是105°?
________________________________
正确答案
(1)sp3杂化轨道分别指向正四面体的4个顶点,4个轨道的对称轴彼此间的夹角正好是109°28',但是在形成氨分子时,氮原子的4个sp3杂化轨道上只有3个未成对电子,另外还有1对孤对电子,这样只能结合3个氢原子,分子的空间构型就不再是正四面体形了,又由于孤对电子对成键电子的排斥作用,使键角由109°28'被压缩到107°。
(2)因为H2O分子的中心氧原子的价电子构型为2s22p4,采用了sp3杂化,形成4个sp3杂化轨道。其中两个轨道各有一个未成对电子,与氢原子成键;另两个轨道则各有一对孤电子,它们不参与成键。孤对电子与成键电子的排斥作用,影响到O-H键之间的夹角,被压缩到105度。所以,水分子中氧原子与两个氢原子之间排列成三角形,具有105°的键角。
原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。
回答下列问题:
(1)分子中Y原子轨道的杂化类型为_________,1mol Y2X2含有键的数目为_________。
(2)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是
_________。
(3)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是_________,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为_________。
正确答案
(1)sp杂化;3mol
(2)NO
(3)CuCl;CuCl+2HCl==H2CuCl3 (或CuCl+2HCl==H2[CuCl3])
(1)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,现对两种 配合物进行如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀;在第二种配合物溶液中加入BaCl2溶液时,则无明显现象,则第一种配合物的结构式为____________,第二种配合物的结构式为
___________,如果在第二种配合物溶液中滴加AgNO3溶液时,产生_____________现象。
(2)1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如图,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式____________。
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)________________
(3)很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应,如①CH2=CH2 ②CHCH ④HCHO等,其中碳原子采取sp2杂化的分子有_____(填物质序号),预测HCHO分子的立体结构为______形。
正确答案
(1)[Co(NH3)5Br]SO4;[Co(SO4)(NH3)5]Br;淡黄色沉淀
(2)①1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
②
(3)①③④;平面三角
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