- 物质性质的研究
- 共799题
下面是C60、金刚石和二氧化碳的分子模型。
请回答下列问题：
（1）硅与碳同主族，写出硅原子基态时的核外电子排布式：_________________
（2）从晶体类型来看，C60属于_________晶体。
（3）二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是__________________________；晶体硅中硅原子与共价键的个数比为
（4）图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个。实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中
（5）有机化合物中碳原子的成键方式有多种，这也是有机化合物种类繁多的原因之一。丙烷分子中2号碳原子的杂化方式是_______，丙烯分子中2号碳原子的杂化方式是_______，丙烯分子中最多有 个原子共平面。
正确答案
（1）1s22s22p63s23p2 （2）分子 （3）6 ；1:2 （4）4 ；1:1（5）sp3 ；sp2 ；7
试题分析：（1）硅的原子数序为14，基态时的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2；（2）由题给结构模型知，C60有固定的组成，不属于空间网状结构，为分子晶体；（3）由题给结构模型知，金刚石中的最小环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6，二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子形成共价键，每一个共价键中Si的贡献为一半，则平均1个Si原子形成2个共价键，所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为1：2；（4）二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×1/8+6×1/2=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1：1；（5）根据丙烷和丙烯的结构分析，丙烷分子中2号碳原子形成4个σ键，所以杂化方式是sp3，丙烯分子中2号碳原子碳原子形成3个σ键，所以杂化方式是sp2，丙烯中含有乙烯的结构特点，和双键共平面的原子共有6个原子，甲基中含C-H键，原子围绕着σ键旋转，则最多有1个原子和其它6个原子共平面，即丙烯分子中最多有7个原子共平面。
四种短周期元素的性质或结构信息如下表，请根据信息回答下列问题．
（1）B元素在周期表中的位置______，写出A原子的电子排布式______．
（2）写出C单质与水反应的化学的化学方程式______．A与C形成的化合物溶于水后，溶液的pH______7（填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）写出D元素的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式______．
（4）A、B两元素非金属性较强的是（写元素符号）______．写出证明这一结论的一个实验事实______．
正确答案
A、B、C、D是短周期四种元素，A单质室温下单质是粉末状固体，加热易熔化．单质在空气中燃烧生成的气体是形成酸雨的主要污染物之一，则A为S元素；
B单质常温、常压下是黄绿色气体，能溶于水，则B为Cl元素；
C单质质软、银白色固体、导电性强．单质在空气中燃烧发出黄色的火焰．则C为Na元素；
D原子最外层电子层上s电子数等于p电子数．单质是一种常见的半导体材料．则D为Si元素，即A为S元素，B为Cl元素，C为Na元素，D为Si元素．
（1）B为Cl元素，处于第三周期第ⅦA族；A为S元素，原子核外有16个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，
故答案为：第三周期第ⅦA族；1s22s22p63s23p4；
（2）C为Na元素，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应方程式为2Na+2H2O═2NaOH+H2↑；
A为S元素，A与C形成的化合物为硫化钠，为强碱弱酸盐，溶于水后硫离子发生水解，溶液呈碱性，溶液的pH大于7，
故答案为：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑；大于；
（3）D为Si元素，最高价氧化物为SiO2，SiO2与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为SiO2+2OH-═SiO32-+H2O，
故答案为：SiO2+2OH-═SiO32-+H2O；
（4）A为S元素，B为Cl元素，同周期自左而右，非金属性减弱，所以非金属性Cl＞S；
高氯酸的酸性强于硫酸的酸性，氯化氢的稳定性强于硫化氢，氯气氧化硫化氢为硫单质，都说明非金属性Cl＞S，
故答案为：Cl；高氯酸的酸性强于硫酸的酸性或氯化氢的稳定性强于硫化氢或氯气氧化硫化氢为硫单质．
短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等，请回答下列问题：
（1）T的原子结构示意图为______
（2）元素的原子的得电子能力为：Q______W（填“＞”或“＜”）．
（3）W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应，生成两种物质，其中一种是具有漂白性的气体，反应的化学方程式为：______
（4）原子序数比R多1的元素的一种氢化物在二氧化锰催化作用下易分解为它的另一种氢化物，此分解反应的化学方程式是______
（5）将12gQ单质在足量的氧气中燃烧，所得气体通入1L1.5mol•L-1NaOH溶液中，完全吸收后，溶液中大量存在的离子有______．
正确答案
T所处的周期序数与族序数相等，应为第三周期第ⅢA族元素Al，根据元素所在周期表中的位置可知Q为C，R为N，W为S元素，则
（1）T为Al，为周期表13号元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，原子结构示意图为
，
故答案为：
；
（2）根据S、C最高价氧化物对应的酸性硫酸强于碳酸，则可得非金属性S强于C，故答案为：＜；
（3）S与浓H2SO4发生反应，从元素守恒看，肯定有水生成，另外为一气体，从化合价和性质看，只能是SO2，则反应的化学方程式为S+2H2SO4（浓）
故答案为：S+2H2SO4（浓）
（4）比R质子数多1的元素为O，存在H2O2转化为H2O的反应，反应的化学方程式为2H2O2
故答案为：2H2O2
（5）12g碳是1mol，燃烧生成1molCO2，与1.5molNaOH反应的化学方程式为：2CO2+3NaOH=NaHCO3+Na2CO3，生成碳酸钠、碳酸氢钠各0.5mol，溶液中大量存在的离子有Na+、HCO3-、CO32-，故答案为：Na+、HCO3-、CO32-．
W、X、Y和Z都是周期表中前18号元素，已知：
①W的阳离子和Y的阴离子具有相同的核外电子排布，且能形成组成为W2Y离子化合物；
②Y和Z属同族元素，它们能形成两种气态化合物；
③X和Y属同一周期元素，它们能形成组成为XY2共价化合物，一个XY2分子中的电子总数为22；
（1）W元素是______；Z元素是______．
（2）化合物W2Y和XY2的电子式分别是______和______．
（3）Y和Z形成的两种气态化合物的分子式是______和______．
（4）写出化合物XY2与W的高价氧化物对应水化物反应的离子方程式：______．
正确答案
W、X、Y和Z都是周期表中前18号元素，Y和Z属同族元素，它们能形成两种气态化合物，化合物为SO2、SO3，则Y、Z可能为O或S；若Y为O，由X和Y属同一周期元素，它们能形成组成为XY2共价化合物，一个XY2分子中的电子总数为22，X的质子数为22-8×2=6，则X为C；若Y为S，则X的质子数为22-16×2=-10，不符合事实，则Y为O，Z为S，X为C；W的阳离子和Y的阴离子具有相同的核外电子排布，且能形成组成为W2Y离子化合物，则W为Na，
（1）W为Na，Z为S，故答案为：Na；S；
（2）化合物W2Y为Na2O，为离子化合物，电子式为
，XY2为CO2，为共价化合物，电子式为
，
故答案为：
；
；
（3）Y为O，Z为S，形成两种气态化合物为SO2、SO3，故答案为：SO2；SO3；
（4）W的高价氧化物对应水化物为NaOH，与CO2反应生成碳酸钠和水，离子反应为CO2+2OH-═CO32--+H2O，故答案为：CO2+2OH-═CO32--+H2O．
第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物。
（1）下列叙述正确的是 。（填字母）
A．CH2O与水分子间能形成氢键
B．CH2O和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
C．C6H6分子中含有6个
D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：
Mn元素价电子排布式为 ，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难，其原因是 。
（3）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于 区。
（4）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X的化学式为 。
（5）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN－离子，可在X的催化下，先用NaClO将CN－氧化成CNO－，再在酸性条件下CNO－继续被NaClO氧化成N2和CO2。
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为 。
②与CNO－互为等电子体微粒的化学式为 （写出一种即可）。
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式 。
正确答案
（1） A D 2分 （2）3d54s2 2分 Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态。） 2分 （3）d区 1分 （4） TiO2 2分
（5）① H＜C＜N＜O 2分 ②CO2（N2O）、SCN－2分 ③ N≡C—O—H 2分
试题分析：（1）A、由于氧元素的电负性大，所以CH2O与水分子间能形成氢键，A正确；B、CH2O分子是平面型结构，中心原子碳原子是sp2杂化，CO2分子是直线型结构，中心原子碳原子采用sp杂化，B不正确；C、C6H6结构是正六边形结构，属于非极性分子。C6H6分子中碳原子是sp2杂化，其中每个碳原子与碳原子形成2个σ键，与氢原子形成1个σ键，所以共含有12个σ键和1个大π键，C不正确；D、CO2晶体是分子晶体，而二氧化硅晶体是原子晶体，所以CO2的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，D正确，答案选AD。
（2）Mn是25号元素，则根据核外电子排布规律可知，Mn元素价电子排布式为3d54s2；由于Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态。），所以气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。
（3）区的名称来自于安装构造原理最后填入电子的轨道名称，Ti是22号元素，其价电子排布式为3d24s2，所以Ti元素位于d去。
（4）根据晶胞结构可知，氧原子位于面心处与晶胞内，Ti原子位于顶点处和体心处，所以根据均摊原理可知，结构中氧原子的个数＝4×
（5）①非金属性越强，电负性越小。因此同周期自左向右电负性逐渐增大，则H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O。
②价电子数与原子数分别都相等的互为等电子体，则与CNO－互为等电子体微粒的化学式为CO2（N2O）、SCN－等。
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，因此分子中C与N形成三键，其余均是单键，所以氰酸的结构式N≡C—O—H。
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