- 分子结构与性质
- 共1817题
I.下列分子中,属于非极性分子的是______
A、SO2 B、BeCl2 C、BBr3 D、COCl2
II.铜(Cu)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)Cu+基态核外电子排布式为______.
(2)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备,该反应的化学方程式为:______;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,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,粒子之间的作用力是______;
(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
I.A、SO2是V形结构,正负电荷中心不重合,为极性分子,故错误;
B、BeCl2是直线形结构,正负电荷中心重合,为非极性分子,故正确;
C、BBr3是平面三角形结构,正负电荷中心重合,为非极性分子,故正确;
D、COCl2是平面三角形结构,但夹角不都相同,正负电荷中心不重合,为极性分子,故错误;
故选BC;
(1)铜是29号元素,铜原子失去1个电子生成亚铜离子,其核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10;
故答案为:1s22s22p63s23p63d10;
(2)加热条件下,铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应方程式为:Cu+2 H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,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;
故答案为:Cu+2 H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,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)SO42-离子中含有4个σ键,没有孤电子对,所以其立体构型是正四面体,硫原子采取sp3杂化;
故答案为:正四面体,sp3;
(4)在晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置,所以该晶胞中含有铜原子个数=6×=3,金原子个数=
×8=1,则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为3:1,金属晶体中含有金属键;
故答案为:3:1;金属键;
(5)根据氟化钙的晶胞知,每个氢原子连接3个铜原子一个金原子,所以该晶胞中含有8个氢原子,则其化学式为:
H8AuCu3;
故答案为:H8AuCu3.
(三选一)【选修3:物质结构与性质】
硅与金刚砂(SiC)是两种重要的工业产品,它们都可由二氧化硅与碳反应制得。
(1)由SiO2生成SiC的化学方程式是_________________。 氮化硅(Si3N4)也是一种高硬度高沸点的物质,其制备方法是在H2的保护下,使SiCl4与N2反应沉积在石墨表面,形成一层致密的氮化硅层,写出该反应的化学方程式_______________________。
(2)基态Si原子的价电子排布式为________;Si与C相比,电负性较大的是_________(填元素符号)。
(3)从原子轨道重叠的角度,X分子中含有的化学键是____________,X可与氧气反应生成Y,Y分子的中心原子杂化轨道类型是__________,键角是_____________。SiO2与HF溶液反应可以生成一种气态物质,该物质的立体构型为__________________。
(4)SiC的一种晶体与晶体硅的结构相似,其中C原子和Si原子的位置是交替的,在SiC中最小的环上有________个原子,SiC与晶体硅相比,_________熔点较高,原因是______________________________ 。
(5)生铁中存在着碳铁化合物。若铁晶体的晶胞结构如图,铁的密度是dg/cm3,则铁原子的半径是_________cm。(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。
正确答案
(1)SiO2+ 2C==SiC+ 2CO;3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl
(2)1s22s22p63s23p2 (或者[Ne]3s23p2 );C
(3)共价键;sp;180°;正四面体
(4)6;碳化硅;两者都是原子晶体,结构和组成相似,Si-Si键长大于Si-C键长,Si-Si键能小,晶体硅的熔沸点低于碳化硅
(5)
(1)下列说法正确的是____(每小题只有一个正确答案,下同)。
A. 离子晶体中一定存在离子键,分子晶体中一定存在共价键
B. 主族元素形成的单质,从上到下熔沸点逐渐升高
C. N2分子中的共价键是由两个σ键和一个π键组成的
D. 以极性键结合的分子不一定是极性分子
(2)下列叙述正确的是____。
A. 用VSEPR理论预测PCl3的立体构型为平面三角形
B. SO2和CO2都是含有极性键的非极性分子
C. 在NH4+和[Cu(NH3)2]2+中都存在配位键
D. 铝元素的原子核外共有5种不同运动状态的电子
Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数逐渐增大。已知Z的原子序数为29,其余均为短周期主族元素。Y 原子的价电子排布为msnmpn,R原子核外L层的电子数为奇数,Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。 请回答下列问题:
(3)Z2+的核外电子排布式是______________。如图是Z和X形成晶体的晶胞结构示意图(○代表X),可确定该品胞中阴离子的个数为___________。
(4)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为A、B,试比较它们的热稳定性并说明理由:_______________。
(5)Q和X形成的一种化合物甲的相对分子质量为44,则甲的空间构型是_____________。中心原子采取的杂化轨道类型是____,该分子中含有____个π键。
(6)R有多种氧化物,其中乙的相对分子质量最小。在一定条件下,2L的乙气体与0.5L的氧气相混合,若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留,所生成的R的含氧酸盐的化学式是_________。
(7)这五种元素中,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于____ 晶体;Q、R、X三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为____(用元素符号作答)。
正确答案
(1)D
(2)C
(3)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9);4
(4)A大于B,因为C的非金属性比Si的非金属性强(答案合理即可)
(5)直线形;sp;2
(4)NaNO2
(5)原子;C
硫化氢(H2S)分子中,两个H-S键的夹角接近90°,说明H2S分子的空间构型为___________;二氧化碳(CO2)分子中,两个C=O键的夹角是180°,说明CO2分子的空间构型为___________;甲烷(CH4)分子中,两个相邻C-H键的夹角是109°28′,说明CH4分子的空间构型为___________。
正确答案
折线型;直线型;正四面体型
用VSEPR理论判断
正确答案
硫化氢(H2S)分子中,两个H-S键的夹角接近90°,说明H2S分子的空间构型为__________;二氧化碳(CO2)分子中,两个C=O键的夹角是180°,说明CO2分子的空间构型为___________;甲烷(CH4)分子中,两个相邻C-H键的夹角是109°28′,说明CH4分子的空间构型为____________。
正确答案
V形;直线型;正四面体
二氧化硫和氮氧化物(NOx)对大气污染日趋严重,研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题,目前有很多种方法消除大气污染.
(1)可利用甲烷催化还原NOx的方法处理NOx,反应如下:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ•mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=______;
(2)汽车尾气中的主要污染物有CO、NOx、碳氢化合物等,降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g);△H<0.
生成无毒物质,减少汽车尾气污染.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,15分钟后达到平衡,反应过程中各物质的浓度变化如图1所示,则
①前15s内的平均反应速率v (N2)=______(小数点保留3位);
②该反应平衡常数K=______(小数点保留3位);
③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将______移动(填“向左”、“向右”或“不”);20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,则改变的条件可能是______(填序号);
a 加入催化剂 b 降低温度 c 缩小容器体积 d 增加CO2的量
④该可逆反应△S______0(填“>”、“<”或“=”),在______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图2所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是______
A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42- 而实现对SO2的处理目的.其中Fe3+的最外层电子排布式为______;SO2的VSEPR模型名称为______;与SO2互为等电子体的离子有______.
(5)N2O5是重要的硝化剂和氧化剂,可用电解法制备N2O5,如图3所示,N2O5在电解池的______(填“阳极”或“阴极”)区生成,其电极反应式为______.
正确答案
(1)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1;
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1;
依据盖斯定律计算①+②得到:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol;
故答案为:△H=-867 kJ/mol;
(2)①图象分析,前15分钟达到平衡时,氮气浓度增大为0.2mol/L,所以前15s内的平均反应速率v (N2)==0.013 mol/(L•s),
故答案为:0.013 mol/(L•s);
②依据图象分析,15分钟时达到平衡时氮气浓度为0.2mol/L,NO平衡浓度为0.8mol/L,一氧化碳浓度为0.6mol/L,二氧化碳浓度为0.4mol/L,
2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H<0;
平衡常数K==
=0.035,故答案为:0.035;
③若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,浓度分别为c(NO)=1.6mol/L,c(CO)=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L,c(N2)=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L,c(CO2)=0.4mol/L;Qc==
=0.035=K,平衡不动,20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图1所示的变化,斜率减小反应速率减小,氮气浓度增大,反应是气体体积减小的放热反应,则改变的条件可能是降温,
故答案为:不移动;b;
④2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g);△H<0.反应可知△S<0;
依据△H-T△S<0是自发进行的反应;△H<0,△S<0,满足条件△H-T△S<0,应该在低温条件下进行可以自发进行,
故答案为:<;低温;
(3)A.该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,负极上一氧化碳失电子发生氧化反应,电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2,故A正确;
B.工作时电极b作正极,O2-由电极b流向电极a,故B错误;
C.该装置是原电池,通入一氧化碳的电极a是负极,通入空气的电极是正极,原电池放电时,电子从负极a通过传感器流向电极b,故C正确;
D.一氧化碳的含量越大,原电池放电时产生的电流越大,故D正确;
故答案为:B;
(4)铁是26号元素,其核外有26个电子,失去三个电子后和铁离子最外层电子排布式:3s23p63d5;SO2中S原子的价层电子对为=3,VSEPR模型为平面三角形;与SO2互为等电子体的离子有 NO2-;
故答案为:3s23p63d5;平面三角形;NO2-;
(5)从电解原理来看,N2O4制备N2O5为氧化反应,则N2O5应在阳极区生成,反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,故答案为:阳极;N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+.
在HF、H2O、NH3、CH4、CO32-、CO2、HI分子中:
(1)以极性键相结合,具有正四面体结构的非极性分子是______.
(2)以极性键相结合,具有三角锥型结构的极性分子是______.
(3)以极性键相结合,具有V型结构的极性分子是______.
(4)以极性键相结合,而且分子极性最大的是______.
(5)CO32-的空间构型为______.
正确答案
(1)CH4中含有极性键,空间结构为正四面体,正负电荷的中心重合,属于非极性分子;
故答案为:CH4;
(2)NH3中含有极性键,空间结构为三角锥形,正负电荷的中心不重合,属于极性分子;
故答案为:NH3;
(3)H2O中含有极性键,空间结构为折线型,属于极性分子;
故答案为:H2O;
(4)HF中含有极性键,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,分子极性最大;
故答案为:HF;
(5)CO32-中σ键个数=配原子个数=3,孤电子对个数=(4+2-3×2)=0,碳原子的价层电子数=3+
(4+2-3×2)=3,不含孤电子对,所以C采取sp2杂化,轨道构型为平面正三角形,空间构型为平面正三角形;
故答案为:平面正三角形.
[化学--选物质结构与性质]
(1)如图甲,血红素含有C、H、O、N、Fe五种元素,C、H、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序是______,根据以上电负性请判断H2N-CHO中C和N的化合价分别为______和______.基态Fe原子的核外电子排布式为______.血红素中两种N原子的杂化方式分别为______、______.
(2)卤素化学丰富多彩,能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物.Cl2、IBr、ICl沸点由高到低的顺序为______.I+3(可看成II+2)属于多卤素阳离子,根据VSEPR模型推测I+3的空间构型为______.多卤化物RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质,则A的化学式为______.
①HClO4、②HIO4、③HIO6[可写成(HO)5IO]的酸性由强到弱的顺序为______(填序号).
(3)目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位.配合物Ni(CO)4常温为流态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,固态Ni(CO)4属于______晶体.如图乙配合物分子内的作用力除共价键外,还存在的两种作用力是______(填字母编号).
A.氢键 B.离子键 C.范德华力 D.配位键
(4)最近发现,只含X、Y和Ni三种元素的某种晶体具有超导性.X元素原子的2p能级的电子排布图为
,Y元素原子的价电子排布式为3s2,该晶体的一个晶胞如图丙所示,则该晶体的化学式为______.
正确答案
(1)在元素周期表中同一周期从左到右元素的电负性逐渐增强,同一主族从上到下元素的电负性逐渐减弱,可知电负性强弱顺序为H<C<N<O.
电负性大的元素呈负价,电负性小的元素呈正价,H2N-CHO中C的化合价为(+2)+(+1)+(-1)=+2,N的化合价为-3.
根据核外电子排布规律,可得Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2根据N原子的价电子排布式2s22p3,若N原子成三个共价键,则N原子周围还有一对孤对对子,即此时无配位键,该N原子采取sp3杂化,若N原子成四个共价键,必有一个配位键,如还存在双键,则该N原子采用sp2,由图可知,这两种情况都存在.
故答案为:H<C<N<O;+2-3;1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;sp2 sp3;
(2)因相对分子质量BrI>ICl>Cl2 ,则范德华力BrI>ICl>Cl2 ,即沸点BrI>ICl>Cl2 .
因I3+可看成II2+,孤电子对数由(a-xb)=
(7-1-2×1)=2,σ键数为2,则I3+的空间构型为V形.
RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质,氯离子的半径小于碘离子的半径,则RbCl的离子键长小于RbI的离子键长,则RbCl的晶格能较大,
则A为RbCl.
因非金属性Cl>Br>I,非金属性越强,则对应的最高价氧化物的酸性越强,则①的酸性最强,在②③中都是碘元素的含氧酸,非羟基氧个数越多,酸性越强,则酸性到为②>③.酸性由强到弱的顺序为①②③.
故答案为:BrI>ICl>Cl2 ;V形;RbCl;①②③
(3)CCl4、苯是非极性分子,配合物Ni(CO)4常温为流态,易溶于CCl4、苯.根据相似相溶原理,结合熔点低,可判断配合物Ni(CO)4为分子晶体.
观察图乙可知,配合物Ni(CO)4分子内的作用力除共价键外,还存在氢键和配位键.
故答案为:分子;AD
(4)根据X元素原子的2p能级的电子排布图,可知X为C元素,Y元素原子的价电子排布式为3s2,则Y为Mg元素,
根据晶胞图丙可知,C原子为体心,原子数为1,Mg原子位于顶点上,原子数为8×=1,Ni原子位于面心上,原子数为6×
=3,所以该晶体的化学式为MgCNi3.
故答案为:MgCNi3
氮元素可形成卤化物、氮化物、叠氮化物及配合物等许多化合物。
(1)NF3的沸点为-129℃,其分子的空间构型为____________。
(2)叠氮酸(HN3)是一种弱酸,可部分电离出H+和N3-。
①与N3-互为等电子体的分子、离子有____________(各举1例)。
②叠氮化物、氰化物都能与Fe2+、Cu2+及Co3+等形成配合物,如:[Fe(CN)6]4-、[Co(N3)(NH3)5]SO4。铁的基态原子核外电子排布式为________________;CN-中C原子的杂化类型是_________;[Co(N3)(NH3)5]SO4中钴的配位数为_______________。
③NaN3与KN3的结构类似,则NaN3的晶格能________KN3的晶格能。(填“>”或“<”)
(3)元素X与N形成的氮化物中,X+中的所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成晶体的结构如上图所示。则X+符号是________,每个N3-与其距离最近的X+有_________个。
正确答案
(1)三角锥形
(2)①N2O或CO2或CS2或BeCl2;SCN-或OCN-或CNO-;②[Ar]3d64s2;sp杂化;6;③>
(3)Cu+;6
氧元素与多种元素具有亲和力,所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为_________。氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的空间构型为_________________。
(2)根据等电子原理,在NO2+离子中氮原子轨道杂化类型是_________;1 molO22+ 中含有的π键数目为
_________。
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr3+基态核外电子排布式为__________。
(4)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,其晶体结构如图所示,则该钙的氧化物的化学式为
__________
正确答案
(1)F>N>O;V形
(2)sp;2NA (3)1s22s22p63s23p63d3 (4) CaO2
现有A、B、C、D、E、F原子序数依次增大的六种元素,且都位于周期表前四周期。A的单质是密度最小的气体,B的双原子单质分子中,σ键与π键数目之比为1:2;C与B形成的一种化合物在常温下呈红棕色,D单质与它同主族下一周期元素的单质组成的合金在常温下呈液态,可用作原子反应堆的导热剂。E与D位于同一周期,且E元素的单质、氧化物熔点都很高。化合物FA溶于B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液,能生成两种气体,溶液呈蓝色。
(1)D的离子结构示意图为____________;Q分子是B2C的等电子体,Q的结构简式为___________。
(2)基态F+的电子排布式为____________;BA3分子的立体结构为______________。
(3)BAs晶体所含化学键类型有______________;BAs与水反应的化学方程式为___________________。
(4)如图是C、F元素组成的化合物M、N的晶胞示意图,M的化学式为_________,N的名称为_________。
正确答案
(1);O=C=O
(2)1s22s22p63s23p63d10;三角锥形
(3)离子键和极性共价键;NH4H+H2O=NH3·H2O+H2↑
(4)Cu2O;氧化铜
2011年3月11日日本发生了9.0级强地震。福岛第一核电站1号机组12日下午发生氢气爆炸。随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘-131和铯-137。碘-131一旦被人体吸入,可能会引发甲状腺疾病。日 本政府计划向核电站附近居民发放防止碘-131辐射的药物碘片。
(1) Cs(铯)的最外层电子排布式为6s1,与铯同主族的前四周期(包括第四周期)的三种元素A、B、C的电离能如下表
那么三种元素A、B、C的元素符号分别为___________,形成其单质晶体的化学键类型是____________。
(2)F与I同主族,BeF2与氢气爆炸的生成物H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子,二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别是________、_________。
(3)与碘同主族的氯具有较高的活泼性,能够形成大量的含氯化合物,如金属氯化物,非金属氯化物等。
BCl3是一种非金属氯化物,该物质分子中B-Cl键的键角为_____________。
(4)碘-131是碘单质,其晶胞结构如下图甲所示,该晶胞中含有_______个I2分子;KI的晶胞结构如下图乙 所示,每个K+紧邻___个I-。
正确答案
(1)Li、Na、K;金属键
(2)sp;sp3(3)120°
(4)4;6
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(结构如下图所示),所包含的Cu原子数目为______。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(2)CO
(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----物质结构与性质]
下表为元素周期表的一部分,其中编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
(1)写出元素⑥的基态原子电子排布式__________,元素⑦位于_____________区。
(2)元素②和③的第一电离能大小顺序是__________(用元素符号表示)。请写出由第二周期元素组成的与N3-互为等电子体的离子的化学式_________ ,其空间立体结构为___________。
(3)在测定①和④形成的化合物的相对分子质量时,实验测得值一般高于理论值,其主要原因是____________。
(4)在叶绿素a中含有元素⑤,下图是叶绿素a的部分结构,在该分子中C原子的杂化类型有___________。
(5)②和⑦形成某种化合物的晶胞结构如上图所示(每个球均表示1个原子,其中②显-3价),则其化学式为________________。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s1 ; ds
(2)N > O ; NO2+ ; 直线形
(3)HF分子间存在氢键,易形成缔合分子(HF)n
(4)sp和sp2(5)Cu3N
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