- 物质性质的研究
- 共799题
现有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，D原子核外哑铃形原子轨道上有2个未成对电子，D与A形成的化合物分子构型是V型。B元素是形成化合物种类最多的元素，A、B的最外层电子数之和与C的最外层电子数相等，F是同周期第一电离能最小的元素。
（1）写出C元素基态原子的价电子排布式 ；B、C、D三种元素电负性由大到小的顺序为（用元素符号表示） ；
（2）E与A能形成分子式为EA的化合物。接近EA沸点的EA蒸气的相对分子质量测量值要大于其分子计算值，原因是 ；C、D分别与A形成最简单分子中，稳定性较高的是 （填化学式）分子；该分子再与A+结合成离子时，ACA键的键角会 （填“变大”、“不变”或“变小”）
（3）C与F形成的化合物FC3中，C3的空间构型为 ，C3—中心原子采用 杂化。灼烧FC3时，火焰呈现特殊颜色，请从原理上解释产生该现象的原因： 。
（4）右图为B元素的某种单质晶体的晶胞，则该晶体中B原子的空间占有率为 （用r表示B的原子半径，用带r的表达式表示，不必简化）
正确答案
（1）2s22p3 O＞N＞C
（2）HF分子间通过氢键作用形成(HF)n分子，使相对分子质量增大 H2O
（3）直线型 在加热条件下，低能级电子跃迁到高能级，不稳定，电子由高能级跃迁回低能级，能量以光波形式释放，使火焰呈现特殊颜色
（4）
试题分析：D原子核外哑铃形原子轨道上有2个未成对电子，可知D的p轨道电子排布为：p2或者p4D与A形成的化合物分子构型是V型，则D的p轨道电子排布为：p4，D为氧元素，A为氢元素。B元素是形成化合物种类最多的元素，则B为碳元素，C为氮元素。F是同周期第一电离能最小的元素，则F为钠元素，E为氟元素。
（1）C为氮元素，价电子排布为：2s22p3，同周期元素从左至右电负性逐渐增大，所以电负性由大到小为：O＞N＞C。
（2）E与A能形成分子式为EA的化合物为HF，HF分子间存在很强的氢键，分子易形成多聚体（HF）n
所以相对分子质量要大于HF。C、D分别与A形成最简单分子为NH3和H2O，非金属性O＞N，所以氢化物的稳定性H2O＞NH3。H2O与H+形成H3O+，H2O中有两对孤对电子，而H3O+只有一对孤对电子，孤对电子数目减少，对共价键的排斥力也减小，因此H-O-H键角变大。
（3）C与F形成的化合物FC3为NaN3，N3-与CO2为等电子体，中心氮原子采取sp杂化，因此N3-空间构型为直线型。灼烧NaN3时，钠原子低能级电子跃迁到高能级形成激发态，激发态不稳定，电子又从激发态迁回基态，从高能级跃迁到低能级，放出能量，能量以光波的形式存在，使火焰呈现特殊的颜色。
（4）该原子表示的是金刚石的晶胞。通过计算一个金刚石晶胞含有碳原子数为：
（15分）纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
（1）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 。
（2）ACl2分子中A的杂化类型为 。
（3）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。已知金刚石中的C－C的键长为154.45pm，C60中C－C键长为145~140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确 ，并阐述理由 。
（4）科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式 ，该物质的K原子和C60分子的个数比为 。
（5）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是 ，NCl3分子的VSEPR模型为 。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为 。
正确答案
（1）能量最低原理（1分） （2）sp杂化（2分）
（3）否（1分）、C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键（2分）
（4）4s1（1分）、3︰1（2分） （5）N>C>Si（2分）、正四面体（2分）、30（2分）
（1）根据电离能数据可判断，A是Be，B是Mg。根据构造原理可知，应该排满了3s再排3p，剩余违背了能量最低原理。
（2）BeCl2是直线型结构，中心原子是sp杂化。
（3）C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键；而金刚石形成的晶体是原子晶体，熔化破坏的是共价键，所以是错误的。
（4）根据构造原理可知，基态钾原子的价电子排布式是4s1；根据晶胞的结构可知，含有的C60是8×1/8＋1＝2，而钾原子是12×1/2＝6，所以该物质的K原子和C60分子的个数比为3︰1。
（5）非金属性越强，电负性越大，所以C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N>C>Si；NCl3分子中中心原子含有的孤对电子对数是（5－1×3）÷2＝1，所以其VSEPR模型为正四面体型；根据题意可知，分子中单键和双键的个数之比是2︰1的，如果是双键是x，则单键是2x，则一定有4x＋2x×2＝4×60，解得x＝30。由于双键是由1个α键和1个π键构成得，是由π键数目是30。
( 12分)有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请回答问题。
（1）已知BA5 为离子化合物，是由 、 两种微粒构成的（填化学符号）。
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个方向，原子轨道呈 形。
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布为，
该同学所画的电子排布图违背了 。
（4）G位于 族，G3+价电子排布式为 。GE3常温下为固体，熔点
（5）DE3 中心原子的杂化方式为 ，其空间构型为 。
（6）前四周期中与F同一族的所有元素分别与E元素形成化合物，其晶体的熔点由高到低的排列顺序为（写化学式） ，原因是
正确答案
（12分）（1）NH4+ H- （1分）（2） 3 ，纺锤形（各1分，共2分）
（3）泡利原理 （1分）（4） 第Ⅷ ，3s23p63d5 ，分子晶体（各1分，共3分）
（5） sp3，三角锥 （各1分，共2分）
（6）LiCl＞NaCl＞KCl＞HCl，LiCl、NaCl、KCl均为离子晶体，HCl为分子晶体，所以HCl熔点最低。又因为Li+、Na+、K+的半径依次增大，LiCl、NaCl、KCl的晶格能依次减小，故熔点依次降低。（1分+2分）
试题分析：宇宙中最丰富的元素是H，所以A是氢元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，所以根据构造原理可知，B应该是N；C元素的第三电离能远大于第而电离能，所以C是第ⅡA元素，根据原子序数可知，C是Mg；D原子核外所有p轨道全满或半满，则D是P；E元素的主族序数与周期数的差为4，且原子序数大于15，所以E是氯元素；F是前四周期中电负性最小的元素，由于金属性越强，电负性越小，所以F是K；G在周期表的第八列，且属于第四周期，所以G是铁元素。
（1）由于BA5 为离子化合物，所以是由NH4+、 H-两种微粒构成。
（2）B基态原子中能量最高的电子是2p3电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形。
（3）1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反这就是泡利原理。所以根据电子排布图可知，违反了泡利原理。
（4）铁位于第Ⅷ族，根据构造原理可知铁离子的价电子排布式为3s23p63d5。根据氯化铁的熔沸点较低、易升华及溶解性可知，该化合物形成的晶体应该是分子晶体。
（5）三氯化磷中中性原子P原子含有的孤对电子对数是（5－1×3）÷2＝1，所以是三角锥形结构，属于sp3杂化。
（6）由于LiCl、NaCl、KCl均为离子晶体，而HCl为分子晶体，所以HCl熔点最低。又因为Li+、Na+、K+的半径依次增大，即LiCl、NaCl、KCl的晶格能依次减小，所以熔点依次降低，即正确的顺序是LiCl＞NaCl＞KCl＞HCl。
点评：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。
（16分）已知A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍。E有“生物金属”之称，E4+离子和氩原子的核外电子排布相同。F处于周期表中第9列。
（1）B、C、D三种元素的氢化物的沸点高低顺序为 ，稳定性顺序为 。
（2）同时含有A、B、D三种元素的化合物M是此类物质中为数不多的气体，且分子中所有原子共平面，则M中σ键和π键个数比为 ，B原子的杂化类型为 ，M能和水以任意比混溶的原因是 。
（3）C的最高价含氧酸根的空间构型为 ，E的基态原子的价电子排布式为
（4）“生物金属”E内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图。则E晶胞中E的配位数为 ，若该晶胞的密度为a g/cm3，阿伏加德罗常数为NA，E原子的摩尔质量为M g/mol，则E原子的半径为 cm
（5）F可形成分子式均为F(NH3)5BrSO4的两种配合物，其中一种化学式为[F(NH3)5Br]SO4，往其溶液中加BaCl2溶液时，产生的现象是 ；往另一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为 。
正确答案
（16分）（没作说明每空1分）
（1）CH4 < NH3< H2O ；CH4 < NH3< H2O
（2）3︰1；sp2杂化；甲醛能和水分子间形成氢键（2分）
（3）平面三角形（2分）；3d24s2（2分）
（4）12；
（5）产生白色沉淀；[Co(SO4)(NH3)5]Br（2分）
A只能为氢元素；B为1s22s22p2，即为碳元素；而D为1s22s22p4，为氧元素，进而可推出C只能为氮元素；E为钛元素，F为钴元素
（1）B、C、D三种元素的非金属性依次增强，氢化物的稳定性也依次增强CH4 < NH3< H2O，而由于氨气、水中有氢键，氢化物沸点CH4 < NH3< H2O
（2）M为甲醛气体；其中的C原子sp2杂化，两个C—Hσ键、一个C—Oσ键和一个C—Oπ键；它与水可形成氢键，所以能与水与任意比互溶
（3）由NO3—的VSEPR模型可推出它为平面三角形空间结构
（4）E在三维面上的配位数共12个；
假设晶胞的连长为b，则
E原子的半径为
（5）[F(NH3)5Br]SO4，可电离出硫酸根离子，与BaCl2溶液混合时产生白色的硫酸钡沉淀，而[Co(SO4)(NH3)5]Br可电离出溴离子，与AgNO3溶液混合时产生溴化银淡黄色沉淀。
（12分）本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
A．黄血盐（亚铁氰化钾，K4[Fe（CN）6] ）易溶于水，广泛用做食盐添加剂（抗结剂），食盐中黄血盐的最大使用量为10 mg·kg－1。黄血盐经长时间火炒，超过400℃时会分解生成剧毒的氰化钾。
回答下列问题：
（1）写出基态Fe2+的核外电子排布式 。K4[Fe（CN）6] 中Fe2+与CN－两种离子之间的作用力是 。
（2）CN－中碳原子的杂化方式为 ；1molCN－中含有π键的数目为 。
（3）金属钾、铜的晶体的晶胞结构如下图（请先判断对应的图），钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为 。
（4）黄血盐溶液与稀硫酸加热时发生非氧化还原反应，生成硫酸盐和一种与CN－是等电子体的气态化合物，反应化学方程式为 。
正确答案
（1）1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 （2分） 配位键（2分）
（2）sp杂化（2分） 2NA个（2分）
（3）2：3（2分）
(4) K4Fe(CN)6 + 6H2SO4 + 6H2O 
+6CO↑（2分）
（1）根据构造原理可写出其核外电子排布式。氮原子中含有孤电子对，铁中含有空轨道，所以通过配位键。
（2）CN－是直线型结构，采取sp杂化。因为三键是由1个δ键和2个π键构成的。
（3）铜属于面心立方最密堆积结构，对应B图，则钾对应A图，属于体心立方堆积，其配位数分布为12和8，钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为2：3。
（4）与CN－是等电子体的气态化合物应该是氮气或CO，因为是非氧化还原反应，所以只能是CO。
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