- 物质性质的研究
- 共799题
2012年10月1日起,我国将逐步淘汰白炽灯而采用高效照明的电致发光产品,电致
发光材料有掺杂Mn2+和Cu2+的硫化锌、蒽单晶、8一羟基喹啉铝等。
(1)Mn2+在基态时,核外电子排布式为_________。
(2)硫化锌的晶胞结构如图1所示,则每个晶胞中含S2-的数目为________个。
(3)蒽(,平面结构)属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)8一羟基喹啉铝具有较高的发光效率。8一羟基喹啉铝的分子结构如图2所示,其分子中存在的相互作用力有_______(填字母)。
A.极性键 B.非极性键 C.金属键 D.氢键 E.配位键
(5)已知铜元素能形成多种化合物。
①CuSO4·5H2O也可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如图3所示。下列说法正确的是________(填字母)。
A.在上述结构示意图中,所有氧原子都采用SP3杂化
B.该晶体中电负性最大的元素是O
C.该晶体属于原子晶体
D.该晶体中的水在不同温度下会分步失去
②YBCO-12也是一种含Cu元素的化合物,化学式为YBa2Cu3O6.95。已知该化合物中各元素的化合价为:Y为+3价、Ba为+2价、O为—2价、Cu为+2价和+3价。则该化合物中+2价Cu和+3价Cu的原子个数之比为_______。
正确答案
(8分)
(1)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar] 3d5)(2分)
(2)4(1分)
(3)非极性(1分)
(4)ABE (2分)
(5)①BD(2分)②7:3(1分)
试题分析:
(1)Mn2+在基态时,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
(2)硫化锌的晶胞结构如图1所示,则每个晶胞中8个顶点各有1/8,6个面各有1/2,共4个。
(3)分子是平面型,有高度的对称性,属于非极性分子。
(4)C-C的非极性键,C-O、C-N的极性键,N-Al的配位键(共用N的一对孤对电子)。
(5)①A.H2O中氧原子都采用SP3杂化,硫酸根中不是,错误;B.该晶体中电负性最大的元素是O,正确;C.该晶体属于离子晶体,错误;D.该晶体中的水是用不同的键结合的,所以在不同温度下会分步失去,正确。②根据化合价代数和为0,求得Cu平均价态为2.3价,进一步求得+2、+3价原子数目比为7:3
根据所学知识,回答以下问题:
(1)Ni(CO)4是无色液体,沸点42.1℃,熔点-19.3℃,难溶于水,易溶于有机溶剂推测Ni(CO)4是____________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①N2H4的结构式为 ;NH4+的空间构型是 。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g) △H=-1038.7 kJ·mol-1若该反应中有259.7kJ能量释放时,则形成的π键有______mol。
(3)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:则Xm-的化学式为 ,硼原子轨道的杂化类型有 杂化,原子3的轨道杂化类型为 杂化,Na+与Xm-之间的作用力是 。
(4)BN晶体,具有熔沸点高,耐磨擦和较高的硬度等性质。则BN的晶体类型是 ,N的价层电子的电子排布图为 。
正确答案
(1)非极性(1分) (2)① (2分) 正四面体 (1分)② 1.5mol(2分)
(3)[B4O5(OH)4]2-(2分),Sp2和Sp3,Sp3(3分),离子键(1分)
(4)原子晶体(1分),(2分)。
试题分析:(1)Ni(CO)4是无色液体,沸点42.1℃,熔点-19.3℃,难溶于水,易溶于有机溶剂,这些性质说明该化合物应该是分子晶体。根据相似相溶原理可知,Ni(CO)4是非极性分子。
(2)①肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物,则根据氨气的金刚石可知,N2H4的结构式为。由于在NH4+中氮原子的4个价电子全部参与成键,不存在孤对电子,所以NH4+的空间构型是正四面体结构。
②根据热化学方程式可知,如果该反应中有259.7kJ能量释放时,则参加反应的肼的物质的量是259.7kJ÷1038.7 kJ/mol=0.25mol,则生成0.75mol氮气。又因为三键是由2个π键和1个α键构成的,则形成的π键有0.75mol×2=1.5mol。
(3)①1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子。3号氧原子形成2个单键,所以氧原子是sp3杂化。2号B形成3个键,则B原子为sp2杂化,4号B形成4个键,则B原子为sp3杂化; B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键很可能就是配位键,配位键存在4号与5号之间。观察模型可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,则化学式为[B4O5(OH)4]2-。该微粒和钠离子形成的应该是离子键。
(4)BN晶体,具有熔沸点高,耐磨擦和较高的硬度等性质,这些性质说明,BN的晶体类型是原子晶体,根据构造原理、泡利原理和洪特规则可知,N的价层电子的电子排布图为。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。试题综合性强,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。该题以“周期表中元素的推断”为载体,比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力。考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。
(13分)A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期常见元素,其原子序数依次增大。已知:
(1)写出A元素基态原子的价电子排布图 。当C单质、D单质和NaOH溶液形成原电池时,该原电池的负极的电极反应式为:
(2)常温下,某气态单质甲分子与AB分子核外电子数相等,则一个甲分子中包含 个π键,在A—H、B—H两种共价键中,键的极性较强的是 (用元素符号表示)。D元素原子核内中子数比质子数多1,则D原子可以表示为 ,其原子核外有 种运动状态不同的电子。
(3)B的氢化物的熔沸点比与它同主族的下一周期元素的氢化物的熔沸点高,原因是
。
(4)通常情况下,A的燃烧热为a kJ ·mol-1,C的燃烧热为b kJ ·mol-1,则C与AO2反应生成A的热化学方程式为 。
正确答案
((1)、方程式、电极反应式,每空2分,其余每空1分)
(1)Al + 4OH- -3e- =AlO2- +2H2O
(2) 2 O—H 1327Al 13
(3)高 水分子之间存在氢键
(4)2Mg(s)+CO2(g) =" 2MgO(s)" + C(s) ΔH = -(2b—a) kJ•mol-1
根据元素的结构及有关性质可知,A、B、C、D、E分别是C、O、Mg、Al、Fe。
(1)根据构造原理可知,C元素基态原子的价电子排布图是
;由于镁和氢氧化钠溶液不反应,铝能和氢氧化钠溶液反应,所以在该原电池中镁是正极,铝是负极,负极反应式是Al + 4OH- -3e- =AlO2- +2H2O。
(2)气态单质甲分子与CO分子核外电子数相等,所以甲是氮气。氮气中含有三键,而三键是由2个π键和1个α键形成的;由于氧元素的非金属性其余碳元素的,所以键的极性较强的是O-H键;由于质子数和中子数之和是质量数,所以根据题意可知,该原子的符号是1327Al;核外电子数是13个,则就有13种运动状态不同的电子。
(3)由于水分子之间存在氢键,所以其熔沸点高于硫化氢的。
(4)根据燃烧热可知,热化学方程式是① c(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-a kJ ·mol-1,② Mg(s)+1/2O2(g)=2MgO(s) △H=-bkJ ·mol-1。所以根据盖斯定律可知,②×2-①即得到2Mg(s)+CO2(g) =" 2MgO(s)" + C(s),所以反应热ΔH = -(2b—a) kJ•mol-1。
前四周期原子序数依次增大的元素A,B,C,D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,且A-和B+的电子相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。回答下列问题:
(1)D2+的价层电子排布图为_______。
(2)四种元素中第一电离最小的是________,电负性最大的是________。(填元素符号)
(3)A、B和D三种元素责成的一个化合物的晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为_________;D的配位数为_______;
②列式计算该晶体的密度_______g·cm-3。
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有_____;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为_______,配位体是____。
正确答案
(1)
(2)K;F
(3)①K2NiF4;6;②3.4
(4)离子键和配位键;[FeF6]3-;F-
前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有一个,并且A-和B+的电子数相差为8,A属于第VIIA族元素,B属于第IA族元素,且A的原子序数小于B,则A是F元素,B是K元素;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2,且C和D的原子序数大于B,C的原子序数小于D,则C是Fe元素,D是Ni元素
(1)D2+的价层电子为3d电子,根据能量最低原理、保里不相容原理及洪特规则知,其价电子排布图为;
(2)元素的金属性越强其第一电离能越小,元素的非金属性越强,其电负性越大,这四种元素中金属性最强的是K元素,非金属性最强的元素是F,所以第一电离能最小的是K,电负性最大的是F;
(3)①该晶胞中A原子个数=16×1/4+4×1/2+2=8,B原子个数=8×1/4+2=4,D原子的个数=8×1/8+1=2,故该化合物的化学式为K2NiF4;由晶体的结构,D的配位数是6;
②该晶胞的体积=(400×10-10cm)2(1308×10-10cm)
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物的K3FeF6,该物质中阴阳离子间存在离子键,铁原子和氟原子间存在配位键,该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为[FeF6]3-,配位体是F-。
(12分)下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
(1)表中属于d区的元素是 (填编号)。写出号元素的核外电子排布式_______________________________________;
第一电离能的大小关系为________________(用元素符号表示)
(2)科学发现,②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如右图(图中②、④、⑨分别位于晶胞的体心、顶点、面心),则该化合物的化学式为 (用对应的元素符号表示)。
(3)元素②的一种氢化物是重要的化工原料,常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。有关该氢化物分子的说法正确的是 。
(4)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的价电子数为 ; 该元素与元素①形成的分子X在①与③形成的分子Y中的溶解度很大,其主要原因是 。
正确答案
(12分) (1)⑨ (1分) 1s22s22p63s23p6 3d104s1
(2分) Mg>Al (2分) (2)MgCNi3或CMgNi3 (2分) (3)B D (2分)
(4)5(1分); X和Y都是极性分子(且能形成氢键),根据相似相溶原理,极性分子易溶于极性溶剂中。(2分)
试题分析:(1)区的名称来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称,所以根据元素周期表的结构可知,表中属于d区的元素是⑨;⑩是铜,根据构造原理可知,核外电子排布是1s22s22p63s23p6 3d104s1;金属性越强,第一电离能越小。但由于Mg的3s轨道电子处于全充满状态,稳定性好,所以第一电离能是Mg>Al。
(2)②是碳元素,位于体心处,含有1个碳原子;④是镁位于顶点处,含有个镁原子;⑨是Ni,含有
个Ni原子,所以化学式是MgCNi3或CMgNi3。
(3)乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志,所以该化合物是乙烯。乙烯分子中含有碳碳双键,属于平面型结构,能发生加成反应,BD正确;由于双键都是由1个α键和1个π键构成的,所以乙烯分子含有6个σ键和1个π键,乙烯分子中不含有氢键,A和C不正确,答案选BD。
(4)由于s能级只能容纳2个电子,则n=2。所以根据元素的特征电子排布式为nsnnpn+1可知,该元素原子的价电子数为5个,该元素是氮元素。氨气和水都是极性分子(且能形成氢键),根据相似相溶原理,极性分子易溶于极性溶剂中。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。本题主要是元素“位、构、性”三者关系的综合考查,比较全面考查学生有关元素推断知识和灵活运用知识的能力。该题以“周期表中元素的推断”为载体,考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。
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