- 物质性质的研究
- 共799题
C、N、Si、Fe等元素及其化合物有重要的应用。
（1）上述四种元素的原子中，未成对电子数最多的元素是_________________。
（2）C元素是形成有机物的主要元素，下列分子中含有sp和sp3杂化方式的是__________（填写序号）。
（3）继C60之后，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____________（用元素符号表示）。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____________。
（4）一定条件下，C元素可形成多种晶体。图1是其中某种晶体的一个晶胞，该晶胞中含有___________个C原子。
（5）图2为金属铁某种晶体的晶胞结构，已知该晶体的密度为a g/cm3为阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的体积为_________cm3.
正确答案
（8分）（1）Fe或铁（2分） （2）d（1分） （3）N＞C＞Si（1分） 30（1分）
（4）8（1分） （5）
试题分析：（1）根据构造原理可知，C、N、Si、Fe的核外电子排布分别是1s22s22p2、1s22s22p3、1s22s22p63s23p2、1s22s22p63s23p63d54s2，所以未成对电子数最多的元素是铁。
（2）苯环是平面型结构，则甲苯中碳原子是sp2和sp3杂化；甲烷是烷烃，碳原子是sp3杂化；碳碳双键是平面型结构，则丙烯分子中碳原子是sp2和sp3杂化；碳碳三键是直线型结构，所以1－丁炔分子中碳原子是sp和sp3杂化，答案选d。
（3）非金属性越强，电负性越大，则C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N＞C＞Si；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，所以每个Si原子形成2个单键和1个双键，则双键个数是60÷2＝30，又因为双键都是由1个δ键和1个π键构成的，因此Si60分子中π键的数目为30。
（4）根据晶胞的结构并依据均摊法可知，晶胞中含有的碳原子数＝8×
（5）铁是体心立方堆积，晶胞中含有的铁原子数＝8×
物质结构理论有助于人们理解物质变化的本质，进行分子设计和研究反应规律。请回答下列问题：
（1）第三周期基态原子有2个未成对电子且电负性最大的元素是_____；
（2）金属晶体受到外力作用时易发生形变，而离子晶体容易破裂。试从结构的角度分析其中的主要原因____________；
（3）已知在水中存在平衡2H2O＝H3O＋＋OH－。下列分子中，中心原子采取的杂化方式与H3O+中氧原子的杂化方式相同的是_____
a.CH2=CH2中的碳原子 b.NH2－中的氮原子
c.ClO3－中的氯原子 d.NO2－中的氮原子
（4）F、Mg、K三种元素形成的晶体晶胞结构如图所示，一个晶胞中Mg元素的质量分数为________。
正确答案
（1）S（或硫磺）（1分） （2）金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”通过金属键形成的层状紧密堆积结构（1分），当金属受外力作用时，金属晶体中各原子层会发生相对滑动，产生形变，自由电子使得各层之间始终保持着金属键的作用（1分）。离子晶体中由于阴阳离子间存在着静电作用，使阴阳离子不能发生自由移动，因而受到外力作用时离子键被破坏而使晶体破裂（1分）
（3）bc（2分） （4）20%（2分）
试题分析：（1）第三周期基态原子中含有两个未成对电子的元素有Si、S两种元素，同一周期中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，所以Si的电负性小于S元素。
（2）金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，存在的作用力是金属键，金属晶体是由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的层状紧密堆积结构。当金属受外力作用时，金属晶体中各原子层会发生相对滑动，产生形变，自由电子使得各层之间始终保持着金属键的作用；离子晶体中存在的微粒是阴阳离子，存在的作用力是离子键，离子晶体中由于阴阳离子间存在着静电作用，使阴阳离子不能发生自由移动，因而受到外力作用时离子键被破坏而使晶体破裂。
（3）H3O+中中心氧原子含有3个σ键和一个孤电子对，所以其价层电子对数是4，则氧原子采取sp3杂化。a．CH2═CH2中的每个碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采取sp2杂化，故错误；b．NH2－中的氮原子含有2个σ键和（5＋1－2×1）÷2＝2个孤电子对，所以氮原子采取sp3杂化，故b正确；c．ClO3－中的氯原子含有3个σ键和（7＋1－3×2）÷2＝1个孤电子对，所以其价层电子对数是4，则氯原子采取sp3杂化，故c正确；d．NO2－中的氮原子含有2个σ键和（5＋1－2×2）÷2＝1个孤电子对，所以其价层电子对数是3，所以氮原子采取sp2杂化，故d错误，因此答案选bc。
（4）根据晶胞结构并依据均摊法可知，该晶胞中含有镁原子个数＝8×
（5分）金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：
（1）Ni原子的基态电子排布式为______________________________；
（2）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO ________ FeO(填“<”或“>”)；
（3）金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如左下图示。该合金的化学式为_______________；
（4）丁二酮肟常用于检验Ni2+：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如右上图所示。该结构中，氮原子的杂化轨道类型为_______________。氧原子的杂化轨道类型为_______________。
正确答案
（1）1s22s22p63s23p63d84s2 （2）＞ （3）LaNi5 （4）sp2 sp3
（1）Ni原子的质子数是28，所以根据构造原理可知，Ni的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
（2）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，因此都是离子晶体。由于Ni2+和Fe2+的离子半径分别为69 pm和78 pm，所以NiO中离子键强于FeO中离子键，所以前者的熔点高于后者。
（3）根据晶胞结构可知，含有的La原子是8×1/8＝1，Ni原子是8×1/2＋1＝5，所以化学式为LaNi5。
（4）根据结构可知，氮原子形成1个双键和1个单键，所以是sp2杂化。氧原子全部是单键，因此是sp3杂化。
有V、W、X、Y、Z五种短周期元素，原子序数依次增大．X是短周期中原子半径最大的主族元素，V的单质常温常压下最轻的气体，V和W可以形成V2W和V2W2两种化合物，W和Z为同主族元素，Y最外层电子数与电子层数相等．
（1）五种元素中按照主族归类，无同一主族元素的是______；
（2）W和X形成原子个数比为1：1的化合物的电子式为______；
（3）已知V有三种常见同位素（zzV、zz+1V、zz+2V），W有常见的两种同位素（a2aW、a2a+2W）则V2W分子有______种，这些分子的相对分子质量有______种不同数值；
（4）Z的单质有Z2、Z4、Z6、Z8等形式，它们之间的关系属于______；
（5）最近日本福岛核电站泄漏的放射性核素铯-137，它的原子序数为55，铯位于元素周期表第______周期第______族；
（6）V、W、X、Z可以形成含有相同四种元素且能相互反应的两种化合物，该反应的离子方程式为______．
正确答案
由X是短周期中原子半径最大的主族元素，则X为钠；V的单质常温常压下最轻的气体，则V为氢；V和W可以形成V2W和V2W2两种化合物，则W为氧；W和Z为同主族元素，则Z为硫；V、W、X、Y、Z五种短周期元素，原子序数依次增大，且Y最外层电子数与电子层数相等，则Y为第三周期第ⅢA族元素，即Y为铝，
（1）V、W、X、Y、Z分别为H、O、Na、Al、S，因H与Na同主族，O与S同主族，只有Al无同一主族元素，故答案为：Y或Al；
（2）W和X形成原子个数比为1：1的化合物为Na2O2，其电子式为
故答案为：
（3）H有3种核素，O有2种核素，则V2W分子中有2个H原子和1个O原子，则水有3×2×2=12种，根据相对原子质量计算相对分子质量，存在7种不同的相对分子质量，
故答案为：12；7；
（4）由同种元素组成的不同单质互为同素异形体，故答案为：同素异形体；
（5）Cs的原子序数为55，各层的电子数分别为2、8、18、18、8、1，有6个电子层、最外层电子数为1，则在第六周期第ⅠA族，故答案为：第六周期；ⅠA族；
（6）V、W、X、Z可以形成含有相同四种元素且能相互反应的两种化合物为NaHSO4和NaHSO3，HSO3-为弱酸根离子，
则离子反应为HSO3-+H+=SO2↑+H2O，故答案为：HSO3-+H+=SO2↑+H2O．
某二价金属的同位素的碳酸盐（MCO3）粉末4g，放到50mL 1mol/L的稀硫酸中，有无色略带酸味的气体缓慢生成，同时生成新的不溶物．向滤液中加入60mL 1mol/L得氢氧化钠溶液后，溶液的pH=7，求这种同位素的质量数；若其原子核内的中子数为质子数的1.5倍．通过计算确定
（1）该同位素原子核内的质子数和中子数并写出该原子组成符号
（2）该元素在周期表中的位置．
正确答案
由题意可知，MCO3～MSO4～H2SO4，则n（MCO3）=n（H2SO4）=0.05L×1mol/L-0.03L×1mol/L=0.02mol，
则M（MCO3）=
摩尔质量与相对分子质量的数值相等，
这种同位素的质量数为200-12-16×3=140，
答：这种同位素的质量数为140；
（1）设质子数为x，则中子数为1.5x，则x+1.5x=140，解得x=56，即为Ba元素，该原子符号为14056Ba，
答：该同位素原子核内的质子数为56，中子数为84，该原子符号为14056Ba；
（2）Ba的质子数为56，其原子结构中有6个电子层，最外层电子数为2，则在元素周期表中第二周期第ⅡA族，答：该元素在周期表中的位置为第六周期第ⅡA族．
扫码查看完整答案与解析