- 物质性质的研究
- 共799题
MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料MnO2中加入CoTiO3纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。
(1)写出基态Mn原子的核外电子排布式 。
(2)CoTiO3晶体结构模型如图1所示。在CoTiO3晶体中1个Ti原子、1个Co原子,周围距离最近的O原子数分别为 个、 个。
(3)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O2在其催化作用下,可将CN-氧化成CNO-,进而得到N2。与CNO-互为等电子体的分子、离子化学式分别为 、 (各写一种)。
(4)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图2所示。
三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是 ,1 mol三聚氰胺分子中σ键的数目为 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s2 (2)6 12
(3)CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可) CNS-(或
(4)sp2、sp3 15NA
(1)钛原子周围的氧原子直接查即可,Co原子周围的氧原子用均摊法,选择一个顶点为中心,此顶点周围有8个晶胞,一个晶胞中有3个氧原子,两个晶胞共面,为
研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题：
（1）C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是___________________________，
C60和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比，熔点高的是________，原因是____________________________。
（2）A、B均为短周期金属元素，依据表中数据，写出B的基态原子的电子排布式：________________。
（3）过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d0或d10排布无颜色，d1～d9排布有颜色。如[Co（H2O）6]2＋显粉红色。据此判断：[Mn（H2O）6]2＋________（填“无”或“有”）颜色。
（4）利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe（CO）5等。
①COCl2分子的结构式为
②Fe（CO）5在一定条件下发生分解反应：Fe（CO）5（s）=Fe（s）＋5CO（g）。反应过程中，断裂的化学键只有配位键，则形成的化学键类型是________。
正确答案
（1）N＞C＞Si 金刚石 金刚石为原子晶体，C60为分子晶体
（2）1s22s22p63s2
（3）有
（4）①3 1 sp2 ②金属键
（1）非金属性越强，元素电负性越大，根据三种元素在元素周期表中的位置，可知它们的电负性关系是N＞C＞Si。C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，金刚石的熔点较高。（2）从表中电离能数值来看，A、B的第三电离能出现突跃，可见它们是第ⅡA族元素，因A、B均为短周期元素，且B的第一、二电离能均比A的小，故B是镁。（3）Mn2＋的3d轨道有5个电子，故[Mn（H2O）6]2＋有颜色。（4）①单键是σ键，双键中有一个σ键和一个π键。因碳、氧形成双键，故碳原子采取的是sp2杂化。②Fe（CO）5的配位键是铁原子与CO形成的，分解产物CO的化学键并未改变，生成了铁单质，故形成的化学键是金属键。
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能级，且每种能级中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Q、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，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N的质荷比最大值为78；
⑤Z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）化合物M的空间构型为 ，其中心原子采取 杂化；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）Z原子基态时的外围电子排布式为 ；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞 结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为 。
（5）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 。
正确答案
（1）平面三角形 sp2 分子晶体 （2）C
（4）3d24s2 6 （5）2CNO-+2H++3ClO-=N2+2CO2+3Cl-+H2O
试题分析：根据①可知Q为H元素；根据②可知R 的电子排布式是1s22s22p2, R为C元素；根据③可知Y的电子排布式是1s22s22p4,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；根据④可知 M为甲醛CH2O；N为C6H6，根据⑤可知Z为Ti元素。（1）CH2O的空间构型为平面三角形，其C原子的杂化方式为sp2杂化。 化合物C6H6是由分子构成的物质，在固态时属于分子晶体。（2）C、N、O三种元素中，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。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
碳、氮、氧是地球上丰富的元素。
（1）C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为（用元素符号表示）_________。
（2）前四周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有_________种。
（3）试判断NH3溶于水后，形成NH3·H2O的合理结构：_______（填字母代号），推理依据是____ ___________。
（4）H2O分子与H+结合的过程中未发生改变的是_________（填序号）。
a．微粒的空间构型 b．O原子的杂化方式 c．H—O—H的键角
（5）C60晶体（其结构模型如图）中每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有__________个。
正确答案
（8分）（1）N、O、C（1分） （2）4（2分）
（3）b（1分）；一水合氨电离产生NH4＋和OH－（1分） （4）b（1分） （5）12（2分）
试题分析：（1）同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O＞C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。
（2）氮元素核外电子排布是1s22s22p3，所以基态原子未成对电子数是3个，因此前四周期元素中，基态原子未成对电子数与氮相同的元素有P、V、Co、As，共计是4种元素。
（3）因为一水合氨在溶液中能电离产生NH4＋和OH－，因此在其结构中氮元素与水中的氢元素形成氢键，所以正确的结构是b，答案选b。
（4）H2O分子与H+结合形成水合氢离子，其空间构型由V形变为三角锥形，因此微粒的空间构型、H—O—H的键角均发生变化，但O原子的杂化方式不变，仍然是sp3杂化，答案选b。
（5）根据C60晶胞结构可知，每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子位于面心处，共计有3×8÷2＝12个。
有A、B、C、D四种元素。已知A原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大。B 的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同，B位于元素周期表的s区。C元素原子的外围电子层排布式为nsn—1npn—1。 D原子M能层为全充满状态，且最外层电子只有一个。请回答下列问题：
（1）ACl3分子中A的杂化类型为 。ACl3分子的空间构型为 。
（2）某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如右图所示，
该同学所画的电子排布图违背了 。
（3）A、B、C三元素原子第一电离能由大到小的顺序为 （用元素符号表示）。C60分子中每个原子只跟相邻的3个原子形成共价键，且每个原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为 。
（4）D的基态原子有 种能量不同的电子；D2+ 的价电子排布式为 。已知D晶体中微粒的堆积方式为面心立方堆积，晶体中一个晶胞的边长为a cm，则D晶体的密度为 （写出含a的表达式，用NA表示阿伏加德罗常数的值）。
正确答案
（1）sp3杂化（2分） 三角锥型（2分）
（2）能量最低原理（2分）
（3）N Si Mg （2分） 30（2分）
(4) 7 （1分） 3d9（1分） 
试题分析：A原子的p轨道中有3个未成对电子，则其电子排布为ns2np3，位于周期表第VA族，因其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大，故A必为N；B的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同，则有两种可能，即1s22s22p4（O）或1s22s22p63s2（Mg），O位于p区而Mg位于s区，故B为Mg；因s轨道只能容纳两个电子，且电子排布时先排s轨道再排p轨道，故n=2，C的外围电子排布为3s23p2，C为Si；D原子M能层为全充满状态，且最外层电子只有一个则其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，故D为29号元素Cu。
（1）ACl3分子为NCl3，由中心原子杂化类型判断方法，该分子价电子对为(5+3)/2=4，故中心原子为sp3杂化；因N有一个孤电子对，故分子构型为三角锥形。该分子可仿照NH3进行判断。
（2）该同学的错误在于3p轨道上的电子应排在3s轨道上。电子总是先排能量低的轨道再排能量高的轨道，这是依据能量最低原理。
（3）元素第一电离能，同主族由上向下逐渐减小，故第一电离能：N>P；同周期由左向右逐渐增大，但第二、第五主族元素大于同周期第三、第六主族元素第一电离能，故第一电离能：P>Si>Mg，综合可知，第一电离能由大到小顺序为N>Si>Mg。C最外层有4个电子，其中3个与相邻原子形成3个共价键；因每个原子最外层满足8个电子稳定结构，所以每2个C各提供一个电子形成一个电子对，形成π键，故π键总数为60÷2=30个。
（4）Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，所以有7种能量不同的电子；Cu2+是Cu失去4s和3d轨道上各一个电子，共2个电子，所以价电子排布为3d9。面心立方的晶胞模型如下：
因此，每个晶胞中含有的原子数为4，则该晶体的密度为：
扫码查看完整答案与解析