- 物质性质的研究
- 共799题
氧元素与多种元素具有亲和力,所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为________。氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的空间构型为________。
(2)根据等电子原理,在NO2+离子中氮原子轨道杂化类型是________;1 mol O22+中含有的π键数目为________个。
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物,如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr3+基态核外电子排布式为________。
(4)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,其晶体结构如图所示,则该钙的氧化物的化学式为________。
(5)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是________。
(6)O3分子是否为极性分子?________。
正确答案
(1)F>N>O;V形 (2)sp;2NA
(3)1s22s22p63s23p63d3 (4)CaO2 (5)C (6)是
(1)由洪特规则的特例可知,氮元素的第一电离能大于氧元素(大于氮元素的“左邻右舍”),小于氟元素;由价层电子对互斥理论可知,OF2分子的空间构型是V形。(2)根据等电子原理,NO22+离子与CO2互为等电子体,两者的结构相似,NO2+离子中氮原子的杂化方式与CO2中碳原子的杂化方式相同,都是sp杂化;O22+与N2(其中有一个σ键和两个π键)互为等电子体,因此O22+中有2个π键。(4)钙在氧气中燃烧所得到的氧化物晶体中Ca2+与O22—的最简个数比为1:1。(5)(6)根据价层电子对互斥理论分析,SO2与O3分子的结构最相似,且都是极性分子。
(1)已知X、Y、Z为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表:
则X、Y、Z的电负性从大到小的顺序为 (用元素符号表示),元素Y的第一电离能大于X的第一电离能的原因是
。
(2)A、B、C、D是周期表中前10号元素,它们的原子半径依次减小。D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子M、N、W,且在M、N、W分子中,A、B、C三原子都采取sp3杂化。
①A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。
②M是含有 键的 分子(填“极性”或“非极性”)。
③N是一种易液化的气体,请简述其易液化的原因:
。
④W分子的VSEPR模型的空间构型为 ,W分子的空间构型为 。
⑤AB-中和B2分子的π键数目比为 。
(3)E、F、G三元素的原子序数依次增大,三原子的核外的最外层电子排布均为4s1。
①E元素组成的单质的晶体堆积模型为 (填字母)。
a.简单立方堆积 b.体心立方堆积
c.六方最密堆积 d.面心立方最密堆积
②F元素在其化合物中最高化合价为 。
③G2+的核外电子排布式为 ,G2+和N分子形成的配离子的结构式为 。
正确答案
(1)Al>Mg>Na 元素Mg价电子排布式为3s2,处于全充满状态,比Al价电子排布(3s23p1)稳定,则Mg的第一电离能大于Al的第一电离能
(2)①C
(3)①b ②+6 ③1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9
(1)X、Y、Z为第三周期元素,根据其原子的第一至第四电离能知,X、Y、Z分别为Al、Mg、Na,X、Y、Z的电负性从大到小的顺序为Al>Mg>Na,元素Mg价电子排布式为3s2,处于全充满状态,比Al价电子排布稳定,则Mg的第一电离能大于Al的第一电离能。(2)根据题给信息知,A、B、C、D分别为碳、氮、氧、氢。①由于N元素的p电子满足洪特规则特例,能量降低,第一电离能升高,故N元素的第一电离能比氧元素的第一电离能大,则C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为:C的核外电子排布式为[Ar]3d9,C
和NH3分子形成的配离子为[Cu(NH3)4
,其结构式为
。
Mn、Fe均为第四周期过渡元素,两元素的部分电离能数据列于下表:
回答下列问题:
(1)Mn元素基态原子的价电子排布式为________,比较两元素的I2、I3可知,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难。对此,你的解释是____________________________________________________________。
(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________;②六氰合亚铁离子[Fe(CN)64-]中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是________,写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的结构式________。
(3)三氯化铁常温下为固体,熔点282 ℃,沸点315 ℃,在300 ℃以上易升华。据此判断三氯化铁晶体为________。
(4)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如下图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。
正确答案
(1)3d54s2 由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状态需要的能量较多;而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半充满状态需要的能量相对要少
(2)①具有孤对电子 ②sp1 N≡N
(3)分子晶体
(4)2∶1
(1)原子轨道处于全充满或半充满时能量较低,较稳定,故25Mn的价电子排布式为:3d54s2;Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由3d6转变为较稳定的半充满状态3d5,而Mn2+转化为Mn3+时,3d能级却由较稳定的半充满状态3d5转变为3d4,所以气态Mn2+再失一个电子比Fe2+难。
(2)①形成配合物的中心原子要能提供空轨道,而配体中的分子或离子应能够提供孤对电子;②配体CN-中碳氮以碳氮叁键相连,为直线形结构,碳原子的杂化轨道类型为sp1;CN-为14电子的离子,故与CO、N2等互为等电子体,但符合题意的是N2(因题中限定为单质分子)。
(3)FeCl3的熔、沸点较低,可知FeCl3晶体为分子晶体。
(4)利用“均摊法”计算,面心立方晶胞中实际含有Fe原子的个数为8×+6×
=4,体心立方晶胞中实际含有Fe原子的个数为8×
+1=2,故二者原
子个数之比为2∶1。
已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期,且原子序数依次增大, A的p能级电子数是s能级电子数的一半,C的基态原子2p轨道有2个未成对电子;C与D形成的化合物中C显正化合价;E的M层电子数是N层电子数的4倍,F的内部各能级层均排满,且最外层电子数为1。请回答下列问题:
(1)C原子基态时的电子排布式为 。
(2)B、C两种元素第一电离能为: ﹥ (用元素符号表示)。
试解释其原因: 。
(3)任写一种与AB- 离子互为等电子体的微粒 。
(4)B与C形成的四原子阴离子的立体构型为 ,其中B原子的杂化类型是 。
(5)D和E形成的化合物的晶胞结构如图,其化学式为 ,E的配位数是 ;已知晶体的密度为 ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长a= cm.(用含、NA的计算式表示)
正确答案
(1)1s22s22p4;(2)N>O;氮原子核外2p亚层处于半充满的较稳定结构,不易失去电子,故第一电离能比氧原子大;(3)CO或C22- 或O22+;(4)平面三角形,sp2;(5)CaF2,8, 。
试题分析:根据题意知,元素A、B、C、D、E、F均属前四周期,且原子序数依次增大, A的p能级电子数是s能级电子数的一半,A的原子核外电子排布式为1s22s22p2,则A为碳元素;C的基态原子2p轨道有2个未成对电子,C的原子核外电子排布式为1s22s22p4,则C为氧元素;又A、B、C原子序数依次增大,则B为氮元素;C与D形成的化合物中C显正化合价,则D为氟元素;E的M层电子数是N层电子数的4倍,则E为钙元素;F的内部各能级层均排满,且最外层电子数为1,则F为铜元素。(1)C为氧元素,原子基态时的电子排布式为1s22s22p4;(2)B为氮元素,C为氧元素,氮原子核外2p亚层处于半充满的较稳定结构,不易失去电子,两种元素第一电离能为N>O;(3)根据等电子体概念知,与CN-离子互为等电子体的微粒为CO或C22- 或O22+;(4)根据价层电子对互斥理论判断,B与C形成的四原子阴离子NO3—的立体构型为平面三角形,其中B原子的杂化类型是sp2;(5)利用切割法结合化合物的晶胞判断,其化学式为CaF2,E的配位数是8;由化合物CaF2的晶胞结构可知,1个晶胞中含有钙离子数目为8×1/8+6×1/2=4,含有氟离子数目为8,所以1mol晶胞的质量为312g,又晶体的密度为ρ g·cm-3,则1个晶胞的体积312/ρNAcm3,则晶胞边长a=cm。
钾、镁、氟、硼等元素在每升海水中的含量都大于1毫克,属于海水中的常量元素。
(1)钾、镁、氟、硼电负性从大到小的排列顺序是__________________________。
(2)镓与硼同主族,写出镓元素原子的价电子排布式(即外围电子排布式):________________。
(3)用价层电子对互斥模型推断BF3和NF3的空间构型分别为________、________。
(4)钾、镁、氟形成的某化合物的晶体结构为K+在立方晶胞的中心,Mg2+在晶胞的8个顶角,F-处于晶胞的棱边中心。由钾、镁、氟形成的该化合物的化学式为________,每个K+与________个F-配位。
正确答案
(1)F>B>Mg>K
(2)4s24p1
(3)平面三角形 三角锥形
(4)KMgF3 12
(1)同周期中,随着原子序数的递增,元素电负性增大;同主族中,随着原子序数的递增,元素电负性减小,而且一般情况下,非金属元素的电负性大于金属元素的电负性。
(2)镓为31号元素,位于第四周期,与B同主族,故最外层有3个电子,即价电子排布式为4s24p1。
(3)BF3的中心原子只有3个价电子,与3个F原子提供的3个电子形成3对成键电子,而NF3的中心原子N有5个价电子,与3个F原子提供的3个电子形成3对成键电子,还有1对孤电子对,故前者为平面三角形,后者为三角锥形。
(4)晶胞中的K+为1个,Mg2+为8×=1个,F-为12×
=3个,故钾、镁、氟形成的某化合物的化学式为KMgF3;晶胞12条棱上的12个F-与处于晶胞中心的K+等距离,所以每个K+与12个F-配位。
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