- 物质性质的研究
- 共799题
已知:①A、B、C、D四种物质均含有元素X,可能还含有元素Y或Z.元素Y、X、Z的原子序数依次递增且不超过20.②X在A、B、C、D中的化合价分别为0、-1、+1、+5.③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应,可得到B和C.④化合物D在二氧化锰催化下受热分解,可制得元素Y的单质.请回答下列问题:
(1)写出元素X、Y、Z的元素符号:X:______,Y:______,Z______.
(2)写出A、B、C、D的化学式:A______,B______,C______,D______.
(3)画出Y原子的结构示意图______;写出③中反应的化学方程式______.
(4)写出④中反应的化学方程式______.实验室通过反应④制得元素Y的单质后,如何将产物分离并分别获得纯净物?写出实验步骤:
(5)制得元素Y的单质,若收集到标准状况下6.72LY单质气体,至少需要多少克化合物D?同时生成氯化物的物质的量为多少mol?(用涉及到的化学式写出计算步骤)
正确答案
(1)化合物D在二氧化锰催化下受热分解,可制得元素Y的单质可知D为KClO3,Y为O,,X在A、B、C、D中的化合价分别为0、-1、+1、+5,-1价的短周期元素且有变价的元素X为Cl,元素Y、X、Z的原子序数依次递增且不超过20,Z为K,故答案为:Cl;O;K;
(2)单质A为Cl2,Cl2与某种常见一元强碱溶液反应,可得到BNaCl和CNaClO,化合物D在二氧化锰催化下受热分解,可制得元素Y的单质可知D为KClO3,
故答案为:Cl2 ;NaCl;NaClO;KClO3;
(3)氧原子最外层6个电子,原子结构示意图为
,Cl2与NaOH反应生成NaCl,NaClO,H2O;
故答案为:
;Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
(4)KClO3在二氧化锰催化下受热分解,将反应后的混合物溶于水后过滤,故答案为:2KClO32KCl+3O2 ↑;
将反应后的混合物二氧化锰,KCl溶于水后过滤,二氧化锰不溶于水为滤渣,KCl可溶于水为滤液,对滤液蒸发结晶可得KCl;
(5)n(O2 )==0.3moL,
设需要X克化合物KClO3,同时生成氯化物的物质的量为Ymol
2KClO32KCl+3O2 ↑
122.5g 2moL 3mol
X Y 0.3mol
=
=
解得:X=12.25g,Y=0.2mol,
答:需要12.25g化合物KClO3,同时生成氯化物的物质的量为0.2mol.
X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素,其原子序数依次增大;X2-和Y+有相同的核外电子排布;Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低;R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多;W为金属元素,X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)R的基态原子的核外电子排布式是____________。
(2)Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是________________________________________________________________________。
(3)X与Z中电负性较大的是________。Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质,此酸根离子的空间构型为________,此离子中所含化学键的类型是________,X—Z—X的键角________109°28′(填“>”、“<”或“=”,已知:孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力)。
(4)X与Y形成的化合物Y2X的晶胞如图。其中X离子的配位数为________,与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为________。该化合物与MgO相比,熔点较高的是________。
(5)已知该化合物的晶胞边长为a pm,则该化合物的密度为________g·cm-3(只要求列出算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的数值为NA)。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(2)HF分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键
(3)O 三角锥形 共价键(或极性键、配位键均可) <
(4)8 立方体或正方体 MgO
(5)
(1)依据洪特规则可推知前四周期中基态原子中单电子数最多也即价层电子排布式为3d54s1(单电子数为6),则R为铬元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(2)结合题干信息可推知元素X、Y、Z、W分别为O、Na、Cl、Mn;因HF分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,故沸点:HF>HCl。(3)O与Cl中电负性较大的是O;Cl的含氧酸盐中用于实验室制取氧气的盐为KClO3,ClO3-的价层电子对数为4(3个σ键、1个孤电子对),故ClO3-的空间构型(VSEPR模型为四面体)为三角锥形;ClO3-中Cl、O间为共价键,由于中心原子上存在一对孤电子对,孤电子对的排斥力大于成键电子对,故O—Cl—O的键角小于109°28′。(4)由晶胞结构可知O2-(晶胞中空心球)的配位数为8;与一个O2-距离最近的Na+为顶点形成的几何体为立方体;由于Mg2+所带电荷数比Na+多,且离子半径小于Na+的离子半径,因此MgO的晶格能大于Na2O的,则熔点:MgO>Na2O。(5)利用“均摊法”可知一个晶胞中含有4个Na2O微粒,故该化合物的密度为 g·cm-3(注:1 pm=10-10 cm)。
原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,元素X的原子核外最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y与X同周期,其基态原子占据s轨道的电子数与占据p轨道的电子数相同,Z是X的同族相邻元素;W是第Ⅷ族元素中原子序数最小的元素。用元素符号回答下列问题:
(1)X、Y、Z的电负性由小到大的顺序是 。
(2)与X、Y形成的一种化合物互为等电子体,则
的空间构型为 、电子式为 。
(3)同为原子晶体的ZX与ZY2中硬度小的是 。
(4)X和W所形成的某种晶体结构如图所示,写出:
①基态W2+的价电子排布式 ;
②该晶体的化学式 。
正确答案
(1)Si
(2)直线形(2分) ]-(3分)
(3)SiO2(3分)
(4)①3d6(2分) ②FeC(3分)
根据元素的结构及有关性质可知,X、Y、Z、W四种元素分别是C、O、Si、Fe。
(1)非金属性越强,电负性越大,所以X、Y、Z的电负性由小到大的顺序是Si
(2)价电子数和原子数分别都相等的是等电子体,所以与互为等电子体的是CO2,因此和CO2类似,N
的空间构型为直线形,仿照
可得电子式为
]-。
(3)形成原子晶体的原子半径越小,共价键越强,硬度越大。碳原子半径小于硅原子半径,所以二氧化硅的硬度小。
(4)①根据构造原理可知,基态W2+的价电子排布式为3d6。
②根据晶胞结构可知,含有铁原子是1+8×=2,碳原子是2×
+4×
=2,所以化学式是FeC。
原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序数为24。
(1)F原子基态的核外电子排布式为 。
(2)在A、B、C三种元素中,第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号回答)。
(3)元素B的简单气态氢化物的沸点远高于元素A的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是 。
(4)由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-的结构式为 。
(5)在元素A与E所形成的常见化合物中,A原子轨道的杂化类型为 。
(6)由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为 。
正确答案
(1)[Ar]3d54s1(2分)
(2)N>O>C(2分)
(3)B的氢化物分子之间存在氢键(2分)
(4)[N=C=O]-(2分)
(5)sp(2分)
(6)NaNO2(2分)
试题分析:A、B、C、D、E、F分别为C、N、O、Na、S、Cr。(2)N原子最外层电子为半满的相对稳定结构,第一电离能较大,顺序为N>O>C;(3)氨气分子间存在氢键,溶沸点高;(4)该离子与二氧化碳等电子体,结构与二氧化碳相似,故为[N=C=O]-,注意带电荷;(5)该物质为二硫化碳,结构同二氧化碳,碳原子为sp杂化;(6)晶胞顶点上为原子团个数为8×1/8+1=2,棱上为钠离子,个数为8×1/4=2,故化学式为NaNO2。
从原子、分子水平上帮助我们认识物质构成的规律;以微粒之间不同的作用力为线索,研究不同类型物质的有关性质;从物质结构决定性质的视角预测物质的有关性质.
(1)下列说法正确的是 (填字母).
(2)根据等电子体原理,羰基硫(OCS)分子的结构式为 .光气(COCl2)各原子最外层都满足8电子稳定结构,COCl2分子空间构型为 (用文字描述).
(3)Cu 2+基态的电子排布式为 .向硫酸铜溶液中加入过量氨水,然后加入适量乙醇,溶液中会析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体,该物质中配位原子的杂化方式为 ,不考虑空间构型,其内界结构可用示意图表示为 .
正确答案
(1)A ;(2)OCS 平面三角形
(3)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) sp3
(1)A.同周期自左而右电负性增大,故电负性F>O>N,故A正确;
B.苯分子中化学键是介于单键与双键之间的一种特殊化学键,故B错误;
C.氯化钠晶体中氯离子配位数为6、氯化铯晶体中氯离子的配位数为8,故D错误;
D.同周期自左而右等于电离能呈增大趋势,但As原子4p能级有3个电子,处于半满稳定状态,能量降低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能Br>As>Se,故D错误;
故选:A;
(2)羰基硫(OCS)与CO2为等电子体,具有CO2分子结构,故羰基硫(OCS)结构式为O=C=S,
光气(COCl2)各原子最外层都满足8电子稳定结构,C原子与氯原子之间形成C-Cl单键,C原子与O原子之间形成C=O双键,光气分子的结构式是,碳原子成3个σ键,杂化轨道数目为3,分子中C原子采取sp2杂化成键,故COCl2为平面三角形,
故答案为:O=C=S;平面三角形;
(3)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,铜原子失去4s及3d上各一个电子形成Cu2+,故Cu2+离子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d9,
NH3分子中N原子成3个N-H键,含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,采取sp3杂化;
Cu2+提供空轨道,N原子提供孤对电子,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,内界结构用示意图表示为,
故答案为:1s22s22p63s23p63d9;sp3;
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