- 物质性质的研究
- 共799题
Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
回答下列问题：
（1）Mn元素价电子的电子排布式为 ，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fen再失去一个电子难。其原因是 。
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是 。
②络离子[Fe(CN)6]4-的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与 CN-互为等电子体的单质分子的电子式 。
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁的晶体类型为 。
（4）金属铁晶体在不同的温度下有两种堆积方式，如图所示。体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为 。
正确答案
（1）3d54s2（1分） 由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少（2分）
（2）①具有孤对电子 ②sp 
（3）分子晶体（1分）
（4）1:2（2分）
试题分析：（1）Mn元素为2号元素，价电子的排布式为：3d54s2；Mn2+的价电子为3d5，3d轨道半充满，较稳定，由较稳定的3d5半充满态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；Fe2+的价电子为3d6，不稳定，由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少。
（2）①Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道，所以与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是具有孤对电子。
②CN-中C与N形成碳氮三键，所以C原子杂化方式为sp；原子数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，所以N2与CN-互为等电子体，电子式为：
（3）三氯化铁熔沸点较低，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，说明三氯化铁为分子晶体。
（4）体心立方晶胞含Fe：8×1/8+1=2，面心立方晶胞含Fe：8×1/8+6×1/2=4，所以体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为1:2。
氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥生产等方面有重要应用。请回答下列问题：
（1）砷原子的核外电子排布式为_____________________________________。
（2）K3[Fe（CN）6]晶体中Fe3＋与CN－之间的键型为________，该化学键能够形成的原因是______________________________________________________。
（3）NH4＋中氮原子的杂化类型为________，NH4＋的空间构型为________。
（4）已知：
分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是___________________________________________________________________________。
CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是_________________________________________________________________________。
结合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时________先液化。
（5）电负性（用X表示）也是元素的一种重要性质，下表给出8种元素的电负性数值：
请回答下列有关问题：
估计钙元素的电负性的取值范围：________
正确答案
（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3
（2）配位键 CN－能提供孤对电子，Fe3＋能接受孤对电子（或Fe3＋有空轨道）
（3）sp3 正四面体形
（4）①组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此SiH4沸点高于CH4；NH3分子间还存在氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3
②C—H键键能大于Si—H键，因此CH4的分解温度高于SiH4的；N—H键键能大于P—H键，因此NH3的分解温度高于PH3的 HF
（5）①0.8 1.2 ②共价键；因为Cl与Al的电负性差值为1.5，小于1.7
（1）砷为33号元素，位于第四周期ⅤA族，则可写出其原子核外电子排布式。（2）K3[Fe（CN）6]为配位化合物，其中Fe3＋与CN－之间的化学键为配位键，Fe3＋有空轨道，而CN－有孤对电子，所以二者可以形成配位键。（3）NH4＋中的N原子是中心原子，杂化方式是sp3；NH4＋的结构类似于CH4，为正四面体结构。（4）NH3分子间存在氢键，故其沸点比相对分子质量大的PH3高。（5）钙与钾同周期，故其电负性比钾大，与镁同主族，故其电负性比镁小；Al与Cl的电负性差为1.5<1.7，所以AlCl3中的化学键为共价键。
Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知：
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Z有“生物金属”之称，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）：
（1）Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，化合物M的空间构型为 ，其中心原子采取 杂化；Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂，化合物N在固态时的晶体类型为 。
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为 。
（3）由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为 （写分子式）。
（4）由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X2、RY2等物
质，该反应的离子方程式为 。
（5）Z原子基态时的外围电子排布式为 ；已知Z的一种含氧酸钡盐的密度为ρ g.cm-3，其晶胞的结构如图所示，则晶 体中氧原子与钡原子的最近距离为 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）平面三角形 sp2 分子晶体
（2）C < O < N
（3）N2O
（4）2CNO
（5）3d24s2
试题分析：根据①可知Q为H元素；根据②可知R 的核外电子排布式为1S22S22P2; 则R为C元素；根据③可知Y的核外电子排布式为1S22S22P4; 则Y为O元素；因为原子序数X的大于6小于8 ，所以X为N元素。④氩为18号元素，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。则Z为22号Ti元素. (1)化合物M是甲醛HCHO，其空间构型为平面三角形，其中的C原子与2个H原子形成δ键，与O原子形成了1个δ键，1个Π键。所以C的杂化方式为sp2。化合物N由C、H按照1:1个数比组成的有机溶剂，则N为苯(C6H6).它是由分子构成的物质，在固态时是分子晶体。（2）C、N、O是同一周期的元素，因为N元素的原子最外层电子处于半充满的稳定状态，难失去电子，第一电离能比较大。原子序数越大，原子半径就越小，失去电子越来越难，所以电离能逐渐增大。但是由于N原子的核外电子电子处于半充满的稳定状态，所以电离能比O还大。O比C原子半径小，难失去电子。因此它们的第一电离能大小关系为C
钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题：
（1）钛有
（2）偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示，它的化学式是______，
（3）氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金装饰的替代品。以TiCl4为原料，经过一系列反应，可以制Ti3N4和纳米TiO2
①Ti3N4中元素的化合价为_____。TiCl4分子中4个氯原子不在同一平面上，则TiCl4的空间构型为______。
②反应①为置换反应、该反应的化学方程式为______。
③纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如下：
化合物甲的分子中采取
④有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该氮化钛晶胞中含有______个N原子，晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为______g．
正确答案
（1）同位素 四 IVB 1s22s22p63s23p63d24s2 d；
（2）BaTiO3
（3）①+4 正四面体；② 2Mg+TiCl4
试题分析：（1）钛的这两种原子质子数相同，而中子数不同，使用属于同位素。22元素Ti在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣB。基态Ti原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于d区元素。（2）在每个偏钛酸钡晶体中晶胞中含有Ba:1;Ti：8×1/8="1;" O:12×1/4=3.所以偏钛酸钡的化学式是BaTiO3. （3）①根据在任何化合物中正负化合价的代数和为0的原则。可知：在Ti3N4中元素的化合价为Ti：+4价，N：-3价。由于在TiCl4中四个Cl原子不在一个平面内。则TiCl4的空间构型为 正四面体型。②TiCl4与Mg发生的是为置换反应，该反应的化学方程式为Mg+TiCl4
有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E的内部各能层均排满，且有成单电子；D与E同周期，价电子数为2。则：
（1）写出基态E原子的价电子排布式 。
（2）A的单质分子中
（3）A、B、C三种元素第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)
（4）B元素的氢化物的沸点是同族元素中最高的，原因是 。
(5)A的最简单氢化物分子的空间构型为 ，其中A原子的杂化类型是 。
(6)C和D形成的化合物的晶胞结构如图，已知晶体的密度为
正确答案
（1）3d104s1（2分）
（2）2（2分）
（3）F＞N＞O （2分）
（4）H2O分子间存在氢键（2分）
（50三角锥形 （2分） sp3（2分）
（6）
试题分析：有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30），A的基态原子2p能级有3个单电子，则A是N元素；C的基态原子2p能级有1个单电子，且C的原子序数大于A，所以C是F元素，则B是O元素；E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子，且原子序数小于30，则E是Cu元素；D与E同周期，价电子数为2，则D是Ca元素，
（1）E是Cu元素,基态Cu原子的价电子排布式 3d104s1答案： 3d104s1；⑵A是N元素，氮气的结构式为：N≡N，所以氮气分子中含有一个σ键两个π键，故答案为：2；
（3）同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA族元素第一电离能大于第VIA族元素，所以A、B、C三元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，故答案为：F＞N＞O；
⑷ O元素的氢化物的沸点是同族元素中最高的，水分子间能形成氢键导致其沸点最高，答案：水分子间可以形成氢键；
⑸N元素的简单氢化物是氨气，NH3分子中氮原子价层电子对=3+1=4，且含有一个孤电子对，所以分子空间构型是三角锥型，采取sp3杂化，答案为：三角锥型；sp3．
⑹C和D形成的离子化合物为CaF2，钙离子在晶胞中占据顶点和面心，含有的钙离子为8×
，故答案为：
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