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填空题

铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。

(1) 已知铁是26号元素,写出Fe的价层电子电子排布式________。已知自然界丰度最大的铁的同位素是中子数为30的铁原子,则该种同位素符号________。

(2) Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道,因此能与一些分子或离子形成配合物,则与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是________。Fe(CO)3一种配合物,可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂,其配体是CO分子。写出CO的一种常见等电子体分子的结构式________;两者相比较,沸点较髙的是________填分子式)。

(3) 1183K以下纯铁晶体的晶胞如图1所示,1183K以上则转变为图2所示晶胞,在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。

①图1和图2中,铁原子的配位数之比为________。

②空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比,则图1和图2中,铁原子的空间利用率之比为________。

正确答案

(1)3d64s2(2分);(2分) (2)具有孤电子对(2分);(2分);CO(2分)

(3)2︰3 (2分) ;(或0.92︰1)(3分)

试题分析:(1)根据构造原理可知,Fe的价层电子电子排布式为3d64s2;在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数,左上角表示质量数,所以该微粒的符号是

(2)形成配位健的条件是配体具有孤对电子,中心原子或离子具有空轨道,所以与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是具有孤电子对。原子数和价电子数分别都相等的都是等电子体,所以与CO的一种常见等电子体分子是氮气,其结构式是。氮气和CO形成的晶体都是分子晶体,其中氮气是非极性分子,CO是极性分子,所以CO的分子间作用力强于氮气的,因此沸点较高的是CO。

(3)①根据晶胞的结构可知,图1中配位数是8,图2中配位数是12,所以配位数之比是2︰3。

②设铁原子半径是r,立方体边长图1是a,图2是b,则根据图1可知a2+2a2=(4r)2,解得a=,所以图1中铁原子的空间利用率是。根据图2可知b2+b2=(4r)2,解得b=,所以图2中铁原子的空间利用率是,所以铁原子的空间利用率之比为:

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简答题

A、B、C是短周期非金属元素,核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns2np2,C是地壳中含量最多的元素。D、E是第四周期元素,其中E元素的核电荷数为29。D原子核外未成对电子数在同周期中最多。请用对应的元素符号或化学式填空:

(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为   

(2)分子(AB)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,每个原子最外层电子数均满足八电子,其结构式为   ,1mol该分子中含有键的数目为   

(3)基态D原子的外围电子排布式为   。DO2Cl2熔点:-96 .5℃,沸点:117℃,则固态DO2Cl2属于   晶体。

(4)E的氢化物的晶胞结构如图所示,其化学式是   

 

正确答案

(12分)

A:(1)C<O<N(2分)

(2)N≡C-C≡N (2分)  4NA(或2.408×1024)(2分)

(3)3d54s1(2分) 分子(2分)

(4)CuH(2分)

试题分析:A为C、B为N,C为O,D是Cr,E为Cu,⑴同一周期第一电离能由小变大,其中N的2P轨道是半满状态,第一电离能变大,答案:C<O<N;CN与N2为等电子体,C与N之间形成叁键,结构式为N≡C-C≡N,其中每个分子键的数目为4个,答案:N≡C-C≡N 、 4NA(或2.408×1024);⑶注是要求写D原子的外围电子排布式3d54s1,DO2Cl2熔点、沸点低,符合分子晶体的性质,答案:3d54s1、 分子;⑷由图晶胞中Cu为8×1/8+6×1/2=4,H为4,是离子化合物,化学式为CuH,答案:CuH。

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填空题

(12分)CuCl和CuCl2都是重要的化工原料,常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。已知:

①CuCl可以由CuCl2用适当的还原剂如SO2、SnCl2等还原制得:

2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O=2CuCl↓+4H++SO42-

2CuCl+SnCl2=2CuCl↓+SnCl4

②CuCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子[Cu(En)2]2+(En是乙二胺的简写):

请回答下列问题:

(1)配离子[Cu(En)2]2+的中心原子基态外围电子排布式为          

H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是            

(2)SO2分子的空间构型为               

(3)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为            ,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高的多,原因是                                                                     

(4)配离子[Cu(En)2]2+的配位数为       ,该微粒含有的微粒间的作用力类型有         (填字母);

E.氢键        F.金属键

(5)CuCl的晶胞结构如右图所示,其中Cl-的配位数(即与Cl-最近距离的Cu+的个数)为          

正确答案

(1)3d9(1分);O>N>H(1分)  (2)V型(1分);

(3)sp3杂化(1分);乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键(2分)

(4)4(2分); ABD(2分) (5)4(2分)

(1)根据构造原理可知,铜离子的基态外围电子排布式为3d9。非金属性越强,电负性越大,即电负性大小顺序是O>N>H。

(2)根据价层电子对互斥理论可知,SO2中S原子含有的孤对电子对数是(6-2×2)÷2=1,所以SO2是V型结构。

(3)乙二胺分子中氮原子形成的全部是单键,因此是sp3杂化。由于乙二胺分子间可以形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以前者的沸点高于后者。

(4)根据结构式可知,配离子[Cu(En)2]2+的配位数为4,含有的作用力是ABD。

(5)根据晶胞结构可知,与Cl-最近距离的Cu+的个数是4个,恰好构成正四面体。

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简答题

有A、B、C、D四种元素,它们均为主族元素,最外层电子数分别为1、4、6、7,原子序数大小为D<B<A<C.又知C元素的一种同位素原子核中有46个中子,它的最高价氧化物的式量与气态氢化物的式量之比值为1.56.

(1)A、B、C、D的元素符号分别是:______

(2)写出A单质与水反应的离子方程式:______

(3)写出D单质与水反应的化学方程式:______

(4)写出A、B的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式:______.

正确答案

(1)A、B、C、D四种元素,它们均为主族元素,最外层电子数分别为1、4、6、7,则应分别为与周期表第ⅠA、ⅣA、ⅥA、ⅦA族,C元素的一种同位素原子核中有46个中子,它的最高价氧化物的式量与气态氢化物的式量之比值为1.56,则C的最高价氧化物CO3,氢化物为H2C,设C元素的质子数为x,则有:=1.56,解之得x=34,则C为Se元素,又原子序数大小为D<B<A<C,则A为K元素,B为Si元素,D为F元素,

故答案为:K、Si、Se、F;

(2)A为K元素,对应的单质K为活泼金属,与水发生剧烈反应生成KOH和H2,反应的离子方程式为2K+2H2O=2K++2OH-+H2↑,

故答案为:2K+2H2O=2K++2OH-+H2↑;

(3)D为F元素,对应的单质与水反应生成HF和O2,反应的化学方程式为2F2+2H2O=4HF+O2↑,

故答案为:2F2+2H2O=4HF+O2↑;

(4)A、B的最高价氧化物对应水化物分别为KOH和H2SiO3,H2SiO3为弱酸,与KOH发生中和反应,反应的离子方程式为2OH-+H2SiO3=SiO32-+2H2O,

故答案为:2OH-+H2SiO3=SiO32-+2H2O.

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填空题

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的数目为      

(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    

(4)在金刚石晶体的一个晶胞(如图1)中,含有       个碳原子。在二氧化硅晶体的一个晶胞中,含有     个化学键。原子晶体能否形成最密堆积结构,原因是                          

(5)铁晶体的晶胞结构(如图2):若铁原子的半径是r cm,则铁的密度是    

正确答案

(1)①Ni是28号元素,其核外有28个电子,镍原子3d、4s能级上电子为其价电子,根据构造原理知Ni原子的价电子排布式为3d84s2

②该晶胞中氢气分子个数=8×1/4+2×1/2=3,La原子个数是8×1/8=1,故该物质中氢分子和La原子个数比是3:1,则含1mol La的合金可吸附H2的数目为3NA。(2)①元素的非金属性越强其电负性越强,O、N、C、H的非金属性逐渐减弱,所以O、N、C、H的电负性逐渐减弱,则O、N、C、H的电负性由大到小的顺序是O>N>C>H。

②对硝基苯酚水合物之间氧原子和氢原子间存在氢键,所以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氢键,故答案为:氢键;

(3)原子个数相等价电子数相等的微粒属于等电子体,且等电子体结构相似,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,则该离子是NO43-,其电子式为:,该离子中价层电子对=4+1/2(5+3-4×2)=4,所以N原子采用sp3杂化。

(4)在金刚石晶胞中含有碳原子数为 8×1/8+6×1/2+4=8;在二氧化硅晶胞中,它的结构与金刚石相似,一个Si结合4个氧,所以共有32个化学键。原子晶体是原子之间是以共价键结合的,共价键有饱和性和方向性,一个原子不能形成12条共价键,所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构。

(5)图2中为铁的体心立方结构,晶胞中含有Fe原子数目是2,其晶胞质量是,2×56/NA,铁原子半径为r,边长为a,则3a2=(4r)2,a=,晶胞的体积是V=(cm)3,故其密度是 g/cm3

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