2021届高考化学一轮复习物质结构与性质作业
专题二十四 物质结构与性质
探考情 悟真题
【考情探究】
考点
内容解读
5年考情
预测
热度
考题示例
难度
关联考点
原子结构与性质
1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。能正确书写1~36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式
2.了解电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质
3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用
4.了解电负性的概念,并能用以说明元素的某些性质
2019课标Ⅱ,35,15分
中
晶胞的相关计算
★★★
分子结构与性质
1.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键),能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质
2.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构
3.了解化学键和分子间作用力的区别
4.了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举存在氢键的物质
5.了解配位键的含义
2019课标Ⅲ,35,15分
中
晶体熔沸点的比较
★★★
晶体结构与性质
1.了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别
2.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系
3.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质
4.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质
2019课标Ⅰ,35,15分
中
杂化轨道理论
★★★
分析解读 本专题属于选修模块,高考对本专题的考查内容和考查形式均比较固定。高频考点有:电子排布式、电子排布图、分子结构、杂化轨道理论、电离能、微粒间作用力、晶格能、晶体结构的相关计算等。为了与有机化学难度持平,试题往往有一定的新颖度,不会过于简单。
【真题探秘】
破考点 练考向
【考点集训】
考点一 原子结构与性质
1.(2020届山西霍州一中开学模拟,22)向硫酸铜水溶液中逐滴滴加氨水,先生成蓝色沉淀,继续滴加氨水得到深蓝色溶液,再向溶液中加入乙醇有深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出。
(1)铜元素基态原子的电子排布式为 ;硫元素基态原子最高能层的符号为 。
(2)上述深蓝色晶体含有的元素中第一电离能最大的是 。
(3)上述晶体中配体NH3的中心原子的杂化方式为 ,分子的立体构型是 ;写出该晶体的阴离子SO42-的一种等电子体: 。
(4)冬季湖面结冰时鱼依然可以在湖底自由自在生存,这是因为湖底液态水比湖面的冰密度大,原因是 。
(5)Cu的一种氯化物晶胞结构如图,该氯化物化学式为 ,已知该晶体的密度是ρ g/cm3,NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的边长a= nm。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1 M (2)N
(3)sp3杂化 三角锥形 PO43-(合理即可)
(4)冰中氢键多且有方向性,导致空隙增多,空间利用率减小,所以密度变小
(5)CuCl 34×99.5ρNA×107
2.(2019广东惠州一调,34)元素X的基态原子中的电子共有7个能级,且最外层电子数为1,X原子的内层轨道全部排满电子。在气体分析中,常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量,其化学反应方程式为:2XCl+2CO+2H2O X2Cl2·2CO·2H2O。
(1)X基态原子的核外电子排布式为 。
(2)C、H、O三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
(3)X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物,其结构如图1所示。
①与CO互为等电子体的分子是 。
②该配合物中氯原子的杂化方式为 。
③在X2Cl2·2CO·2H2O中,每个X原子能与其他原子形成3个配位键,在图1中用“→”标出相应的配位键。
(4)测定阿伏加德罗常数的值有多种方法,X-射线衍射法是其中一种。通过对XCl晶体的X-射线衍射图像的分析,可得出XCl的晶胞如图2所示,则距离每个X+最近的Cl-的个数为 ;若X+的半径为a pm,晶体的密度为ρ g·cm-3,试计算阿伏加德罗常数的值NA= (列计算表达式)。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)O>C>H
(3)①N2 ②sp3 ③
(4)4 4×(64+35.5)ρ·(4a×10-102)3
3.(2018河南、河北重点高中一联,20)2017年5月5日中国大飞机C919成功首飞,象征着我国第一架真正意义上的民航干线大飞机飞上蓝天!飞机机体的主要材料为铝、镁等,还含有极少量的铜。飞机发动机的关键部位的材料是碳化钨等。回答下列问题:
(1)铜元素的焰色反应呈绿色,其中绿色光对应的辐射波长为 nm(填字母)。
A.404 B.543 C.663 D.765
(2)基态Cu原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。钾元素和铜元素位于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属钾的熔点、沸点都比金属铜低,原因是 。
(3)现代飞机为了减轻质量而不减轻外壳承压能力,通常采用复合材料——玻璃纤维增强塑料,其成分之一为环氧树脂,常见的E51型环氧树脂中部分结构如图a所示。其中碳原子的杂化方式为 。
(4)图b为碳化钨晶体的一部分结构,碳原子嵌入金属钨的晶格的间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙固溶体,也称为填隙化合物。在此结构中,1个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有 个,该晶体的化学式为 。
(5)图b部分晶体的体积为V cm3,则碳化钨的密度为 g·cm-3(用NA来表示阿伏加德罗常数的数值,W的相对原子质量为184)。
答案 (1)B (2)N 球形 K的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱 (3)sp2、sp3 (4)6 WC (5)1 176VNA
考点二 分子结构与性质
1.(2020届陕西合阳中学开学调研,21)已知a、b、c、d、e、f都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。其中a、c原子的L层有2个未成对电子,d与e同主族,d的二价阳离子与c的阴离子具有相同的电子层结构,f3+的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息,回答下列问题(用所对应的元素符号表示):
(1)画出f3+离子的价电子排布图 ,bH3分子中b原子的价层电子对构型为 。
(2)写出一种与ab-互为等电子体的分子的化学式: ,ab-中a原子的杂化方式为 。
(3)f和m(质子数为25)两元素的部分电离能数据如下表所示:
元素
m
f
电离能(kJ·mol-1)
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
比较两元素的I2、I3可知,气态m2+再失去一个电子比气态f2+再失去一个电子难,原因是 。
(4)已知e的碳酸正盐热分解温度比d的高,其原因是 。
(5)已知CaF2晶体常用于助熔剂,其晶胞结构如图所示。
设阿伏加德罗常数的值为NA,F原子和邻近的Ca原子之间的距离为a pm,在晶胞体对角线的1/4、3/4两点分别有个F-,则Ca2+的配位数是 ,晶体的密度为 。
答案 (1) 四面体形
(2)CO或N2 sp杂化
(3)Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,较稳定
(4)Mg2+半径比Ca2+小,MgO的晶格能比CaO 大,MgCO3比CaCO3更易分解,因此CaCO3热分解温度较高
(5)8 11738NAa3×1030g/cm3
2.(2019河南焦作定位考试,19)A、B、D、E、F、G均为元素周期表中的前四周期元素,其原子序数依次增大。A是非金属元素,且为原子半径最小的元素;B原子核外最外层电子数是次外层电子数的两倍;E2-与Mg2+的电子层结构相同;F在E的下一周期,且为同周期元素中原子半径最小的元素;G+中没有单电子,且G原子的价电子排布式为3d104s1。请回答:
(1)在B、D、E三种元素中,第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(2)F基态原子的电子排布式为 。
(3)D的氢化物的沸点比磷元素的氢化物的沸点 (填“高”或“低”),原因是 。
(4)D形成的氢化物D2A4中D的杂化类型是 ;1 mol D2A4分子中含有的σ键数为 ;D2A4极易溶于水的原因有两个:一是D2A4分子和水分子都是极性分子,根据相似相溶规则,D2A4易溶于水;二是 。
(5)DE2-的空间构型是 ;在短周期元素组成的物质中,与DE2-互为等电子体的分子的化学式是 (写一种)。
(6)已知F与G形成的某种化合物的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式是 。
答案 (1)N>O>C
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(3)高 氨分子间存在氢键
(4)sp3 5NA或3.01×1024 N2H4分子与水分子之间能形成氢键
(5)V形 SO2或O3(其他合理答案也可)
(6)CuCl
3.(2018河南郑州二模,35)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题:
(1)基态Cu原子的价电子排布式为 。
(2)从原子结构角度分析,第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是:I1(Fe) I1(Cu)(填“>”“<”或“=”)。
(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物,血红素(含Fe2+)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如下图:
①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内,则吡咯分子中N原子的杂化类型为 。
②1 mol吡咯分子中所含的σ键总数为 个。分子中的大π键可用Πnm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,则吡咯环中的大π键应表示为 。
③C、N、O三种元素的简单氢化物中,沸点由低到高的顺序为 (填化学式)。
④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的,则血红蛋白中的Fe2+与O2是通过 键相结合的。
(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2 SO3 H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构型为 。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是 。
答案 (1)3d104s1 (2)> (3)①sp2 ②10NA Π56
③CH4
P>S,请说明原因: 。
(4)氯有多种含氧酸,其电离平衡常数如下:
化学式
HClO4
HClO3
HClO2
HClO
Ka
1×1010
1×10
1×10-2
4×10-8
从结构的角度解释以上含氧酸Ka不同的原因: 。
(5)NaCl晶胞如图所示。
①氯离子采取的堆积方式为 。
A.简单立方堆积 B.体心立方堆积
C.面心立方最密堆积 D.六方最密堆积
②若氯离子的半径用r表示,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体密度的表达式为 (用含r、NA的代数式表示)。
答案 (1)3s23p4 2 哑铃形或纺锤形
(2)sp3 三角锥形 小于
(3)同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,而磷原子的3p能级处于半充满稳定状态,导致磷原子较难失去电子,其第一电离能比硫大
(4)中心原子的价态不同或非羟基氧原子的个数不同
(5)①C ②4×58.5 g/molNA×(4r2)3
3.(2018福建漳州第二次调研测试,35)硫、钴及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态Co原子价电子轨道排布图为 ,第四电离能I4(Co)Si>CO2 N>O>C
(3)sp2 平面三角形
(4)Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+ 降低[Cu(NH3)4]SO4晶体的溶解度
(5)4×64(22r×10-10)3NA
2.(2019黑龙江重点中学三联,18)我国钒钛磁铁矿储量较大。钒(23V)可添加在钢铁中,并以钛铝钒合金的形式用于航天领域;钒的化合物被广泛用作催化剂、燃料及电池等。
请完成下列问题:
(1)钒的基态原子的电子排布式为 ;钒元素的最高化合价为 。
(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示,则该氧化物的化学式为 。
(3)V2O5是一种常见的催化剂,在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中,均使用五氧化二钒作催化剂。
①五氧化二钒的结构简式如图2所示,则该结构中含有 个σ键、 个π键。
②在丙烯(CH3CHCH2)分子中碳原子的杂化方式为 。
③下列关于丙烯分子结构的说法,正确的是 (填序号)。
A.分子中所有原子共面
B.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键
C.分子中含有两种类型的共价键
D.sp3杂化轨道形成C—H键,sp2杂化轨道形成碳碳双键
④邻苯二甲酸酐的结构简式如图3所示,其分子中共面的碳原子共有 个。
⑤V2O5溶解在NaOH溶液中,可得钒酸钠(Na3VO4)。写出与VO43-空间构型相同的一种阳离子: (填离子符号)。
图4
(4)已知单质钒的晶胞结构如图4所示,假设晶胞的棱长为d nm,密度为ρ g·cm-3,则钒的相对原子质量为 __________________________________________(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2 +5
(2)VO2
(3)①6 4 ②sp3、sp2 ③BC ④8 ⑤NH4+(合理即可)
(4)5ρd3NA×10-22
【五年高考】
A组 统一命题·课标卷题组
考点一 原子结构与性质
1.(2019课标Ⅱ,35,15分)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
(2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm2+价层电子排布式为 。
(3)比较离子半径:F- O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为 ;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ= g·cm-3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(12,12,12),则原子2和3的坐标分别为 、 。
答案 (1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(2)4s 4f6 (3)小于
(4)SmFeAsO1-xFx 2[281+16(1-x)+19x]a2cNA×10-30 (12,12,0) (0,0,12)
2.(2018课标Ⅲ,35,15分)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为 。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是 。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是 ;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是 。
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为 ,C原子的杂化形式为 。
(5)
金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为 。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
答案 (1)[Ar]3d104s2
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子
(3)离子键 ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小
(4)平面三角形 sp2
(5)六方最密堆积(A3型) 65×6NA×6×34×a2c
3.(2017课标Ⅰ,35,15分)[化学——选修3:物质结构与性质]钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 nm(填标号)。
A.404.4 B.553.5 C.589.2
D.670.8 E.766.5
(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。
(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为 ,中心原子的杂化形式为 。
(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。
(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于 位置,O处于 位置。
答案 (1)A
(2)N 球形 K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
(3)V形 sp3
(4)0.315 12
(5)体心 棱心
4.(2016课标Ⅰ,37,15分)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个未成对电子。
(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是 。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
-49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
(4)光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 。
(5)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力是 。
(6)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(12,0,12);C为(12,12,0)。则D原子的坐标参数为 。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76 pm,其密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
答案 (1)3d104s24p2 2
(2)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键
(3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强
(4)O>Ge>Zn
(5)sp3 共价键
(6)①(14,14,14) ②8×736.02×565.763×107
5.(2015课标Ⅰ,37,15分)碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中,核外存在 对自旋相反的电子。
(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。
(3)CS2分子中,共价键的类型有 、C原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。
(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。
(5)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。
②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
答案 (15分)(1)电子云 2(每空1分,共2分)
(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构(2分)
(3)σ键和π键 sp CO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分)
(4)分子(2分)
(5)①3 2(每空1分,共2分)
②12 4(每空1分,共2分)
考点二 分子结构与性质
6.(2019课标Ⅲ,35,15分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 ,其中Fe的配位数为 。
(3)苯胺()的晶体类型是 。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是 。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。
(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为 (用n代表P原子数)。
答案 (1)Mg 相反
(2) 4
(3)分子晶体 苯胺分子之间存在氢键
(4)O sp3 σ
(5)(PnO3n+1)(n+2)-
7.(2018课标Ⅱ,35,15分)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
-85.5
115.2
>600(分解)
-75.5
16.8
10.3
沸点/℃
-60.3
444.6
-10.0
45.0
337.0
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。
(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形,其中共价键的类型有 种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为 g·cm-3;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为 nm。
答案 (1) 哑铃(纺锤)
(2)H2S
(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强
(4)平面三角 2 sp3
(5)4MNAa3×1021 22a
8.(2017课标Ⅱ,35,15分)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题:
(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。
(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是
;
氮元素的E1呈现异常的原因是
。
(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。
①从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为 ,不同之处为 。(填标号)
A.中心原子的杂化轨道类型
B.中心原子的价层电子对数
C.立体结构
D.共价键类型
②R中阴离子N5-中的σ键总数为 个。分子中的大π键可用符号∏nm表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为∏66),则N5-中的大π键应表示为 。
③图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(NH4+)N—H…Cl、 、 。
(4)R的晶体密度为d g·cm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为 。
答案 (1)
(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子
(3)①ABD C ②5 Π56
③(H3O+)O—H…N(N5-) (NH4+)N—H…N(N5-)
(4)602a3dM(或a3dNAM×10-21)
9.(2016课标Ⅲ,37,15分)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题:
(1)写出基态As原子的核外电子排布式 。
(2)根据元素周期律,原子半径Ga As,第一电离能Ga As。(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl3分子的立体构型为 ,其中As的杂化轨道类型为 。
(4)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是 。
(5)GaAs的熔点为1 238 ℃,密度为ρ g·cm-3,其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为 ,Ga与As以 键键合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol-1和MAs g·mol-1,原子半径分别为rGa pm和rAs pm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 。
答案 (1)[Ar]3d104s24p3(1分)
(2)大于(2分) 小于(2分)
(3)三角锥形(1分) sp3(1分)
(4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体(2分)
(5)原子晶体(2分) 共价(2分) 4π×10-30NAρ(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)×100%(2分)
10.(2015课标Ⅱ,37,15分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是
;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)化合物D2A的立体构型为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为 。
(5)
A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为 ;晶胞中A原子的配位数为 ;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)
。
答案 (15分)(1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(每空1分,共2分)
(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 分子晶体
离子晶体(每空1分,共4分)
(3)三角锥形 sp3(每空1分,共2分)
(4)V形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3 Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分)
(5)Na2O 8 4×62 g·mol-1(0.566×10-7cm)3×6.02×1023mol-1=2.27 g·cm-3(1分,1分,2分,共4分)
考点三 晶体结构与性质
11.(2019课标Ⅰ,35,15分)在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。回答下列问题:
(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。
(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是 ,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。
(3)一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔点/℃
1 570
2 800
23.8
-75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因
。
(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x= pm,Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是 g·cm-3(列出计算表达式)。
答案 (1)A
(2)sp3 sp3 乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键 Cu2+
(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间力(分子量)P4O6>SO2
(4)24a 34a 8×24+16×64NAa3×10-30
12.(2018课标Ⅰ,35,15分)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。
(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 。LiAlH4中,存在 (填标号)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
图(a)
可知,Li原子的第一电离能为 kJ·mol-1,O O键键能为 kJ·mol-1,Li2O晶格能为 kJ·mol-1。
(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
图(b)
答案 (1)D C
(2)Li+核电荷数较大
(3)正四面体 sp3 AB
(4)520 498 2 908
(5)8×7+4×16NA(0.466 5×10-7)3
13.(2017课标Ⅲ,35,15分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2 CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中,第一电离能较大的是 ,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是 。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在 。
(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为 nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448 nm,则r(Mn2+)为 nm。
答案 (1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大
(4)离子键和π键(Π46键) (5)0.148 0.076
14.(2016课标Ⅱ,37,15分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题:
(1)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是 。
②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为 ,提供孤电子对的成键原子是 。
③氨的沸点 (填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是 ;氨是 分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为 。
(3)单质铜及镍都是由 键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是 。
(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。
①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为 。
②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a= nm。
答案 (15分)(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3
(3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
(4)①3∶1
②2516.02×1023×d13×107
B组 自主命题·省(区、市)卷题组
考点一 原子结构与性质
1.(2016江苏单科,21A,12分)[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:
4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN
HOCH2CN的结构简式
(1)Zn2+基态核外电子排布式为 。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 mol。
(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是 。
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为 。
(5)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)3
(3)sp3和sp
(4)NH2-
(5)或
考点二 分子结构与性质
2.(2017海南单科,19-Ⅰ,6分)下列叙述正确的有(双选)( )
A.某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍,则其最高化合价为+7
B.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能
C.高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性与氧化性
D.邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点
答案 AD
3.(2018江苏单科,21A,12分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO42-和NO3-,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO42-中心原子轨道的杂化类型为 ;NO3-的空间构型为 (用文字描述)。
(2)Fe2+基态核外电子排布式为 。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为 (填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
(5)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
答案 (1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO2-
(4)1∶2
(5)
考点三 晶体结构与性质
4.(2016海南单科,19-Ⅱ,14分)M是第四周期元素,最外层只有1个电子,次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题:
(1)单质M的晶体类型为 ,晶体中原子间通过 作用形成面心立方密堆积,其中M原子的配位数为 。
(2)元素Y基态原子的核外电子排布式为 ,其同周期元素中,第一电离能最大的是 (写元素符号)。元素Y的含氧酸中,酸性最强的是 (写化学式),该酸根离子的立体构型为 。
(3)M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为 ,已知晶胞参数a=0.542 nm,此晶体的密度为 g·cm–3。(写出计算式,不要求计算结果。阿伏加德罗常数为NA)
②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是 。此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。
答案 (1)金属晶体 金属键 12
(2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO4 正四面体
(3)①CuCl 4×99.5NA×(0.542)3×10-21或4×M(CuCl)NA×a3×10-21
②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)
[Cu(NH3)4]2+5.(2016四川理综,8,13分)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。
请回答下列问题:
(1)R基态原子的电子排布式是 ,X和Y中电负性较大的是 (填元素符号)。
(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是 。
(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是 。
(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是 (填离子符号)。
(5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)1s22s22p63s1或[Ne]3s1 Cl
(2)H2O分子间存在氢键,H2S分子间无氢键
(3)平面三角形 (4)Na+
(5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O
6.(2015山东理综,33,12分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。
(1)下列有关CaF2的表述正确的是 。
a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2
c.阴阳离子比为2∶1的物质,均与CaF2晶体构型相同
d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电
(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是 (用离子方程式表示)。
已知AlF63-在溶液中可稳定存在。
(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为 ,其中氧原子的杂化方式为 。
(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g) ΔH=-313 kJ·mol-1,F—F键的键能为159 kJ·mol-1,Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为 kJ·mol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的 (填“高”或“低”)。
答案 (1)b、d
(2)3CaF2+Al3+ 3Ca2++AlF63-
(3)V形 sp3
(4)172 低
C组 教师专用题组
考点一 原子结构与性质
1.(2016海南单科,19-Ⅰ,6分)下列叙述正确的有(双选)( )
A.第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多
B.第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小
C.卤素氢化物中,HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小
D.价层电子对互斥理论中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数
答案 BD
2.(2013四川理综,4,6分)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X原子的最外层电子数之比为4∶3,Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是( )
A.W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z>Y>W
B.W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W>X>Y>Z
C.Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体
D.WY2分子中σ键与π键的数目之比是2∶1
答案 C
3.(2014江苏单科,21A,12分)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu+基态核外电子排布式为 。
(2)与OH-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是 ;1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为 。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为 。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。铜晶胞结构如图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为 。
答案 (1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
(2)HF
(3)sp2 6 mol或6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
(5)12
4.(2014课标Ⅰ,37,15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为 。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为 。列式表示Al单质的密度 g·cm-3(不必计算出结果)。
答案 (1)X-射线衍射
(2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色
(3)sp3、sp2 6NA CH3COOH存在分子间氢键 16
(4)12 4×276.022×1023×(0.405×10-7)3
5.(2013课标Ⅰ,37,15分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 ,电子数为 。
(2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为 。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/(kJ·mol-1)
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 。
(6)在硅酸盐中,SiO44-四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为 ,Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。
答案 (1)M 9 4
(2)二氧化硅
(3)共价键 3
(4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成
②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键
(6)sp3 1∶3 [SiO3]n2n-(或SiO32-)
6.(2013安徽理综,25,15分)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素,其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3
Y
Y是地壳中含量最高的元素
Z
Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1
W
W的一种核素的质量数为28,中子数为14
(1)W位于元素周期表第 周期第 族;W的原子半径比X的 (填“大”或“小”)。
(2)Z的第一电离能比W的 (填“大”或“小”);XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ;氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。
(3)振荡下,向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量,能观察到的现象是 ;W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体,该反应的化学方程式是 。
(4)在25 ℃、101 kPa下,已知13.5 g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热419 kJ,该反应的热化学方程式是 。
答案 (15分)(1)三 ⅣA 大
(2)小 分子间作用力 乙酸(其他合理答案均可)
(3)先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后变成无色溶液
Si+4HF SiF4↑+2H2↑
(4)4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) ΔH=-3 352 kJ·mol-1(其他合理答案均可)
7.(2013四川理综,8,11分)X、Y、Z、R为前四周期元素且原子序数依次增大。X的单质与氢气可化合生成气体G,其水溶液pH>7;Y的单质是一种黄色晶体;R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。Y、Z
分别与钠元素可形成化合物Q和J,J的水溶液与AgNO3溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L;Z与氢元素形成的化合物与G反应生成M。
请回答下列问题:
(1)M固体的晶体类型是 。
(2)Y基态原子的核外电子排布式是 ;G分子中X原子的杂化轨道类型是 。
(3)L的悬浊液中加入Q的溶液,白色沉淀转化为黑色沉淀,其原因是 。
(4)R的一种含氧酸根RO42-具有强氧化性,在其钠盐溶液中加入稀硫酸,溶液变为黄色,并有无色气体产生,该反应的离子方程式是 。
答案 (1)离子晶体(2分)
(2)1s22s22p63s23p4(2分) sp3杂化(2分)
(3)Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度(2分)
(4)4FeO42-+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O(3分)
考点二 分子结构与性质
8.(2015江苏单科,21A,12分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:
2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H++13H2O4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH
(1)Cr3+基态核外电子排布式为 ;配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是 (填元素符号)。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为 ;1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为 。
(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为 (填化学式);H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为 。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) O
(2)sp3和sp2 7 mol(或7×6.02×1023)
(3)H2F+ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
9.(2015四川理综,8,13分)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。
请回答下列问题:
(1)R基态原子的电子排布式是 。
(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是 。
(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 (填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是 (填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是 (填化学式)。
(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
(2)三角锥形
(3)HNO3 HF Si、Mg、Cl2
(4)P4+10CuSO4+16H2O 10Cu+4H3PO4+10H2SO4
10.(2015福建理综,31,13分)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。
(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为 。
(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是 (填序号)。
a.固态CO2属于分子晶体
b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2
d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。
①基态Ni原子的电子排布式为 ,该元素位于元素周期表中的第 族。
②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
参数
分子
分子直径/nm
分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是 。
②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是
。
答案 (13分)(1)H、C、O (2)a、d
(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8
(4)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4
11.(2014课标Ⅱ,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是 (填元素符号),e的价层电子轨道示意图为 。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为 ;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式,写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是 ;酸根呈三角锥结构的酸是 。(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为 。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
该化合物中,阴离子为 ,阳离子中存在的化学键类型有 ;该化合物加热时首先失去的组分是 ,判断理由是 。
答案 (1)N (每空1分,共2分)
(2)sp3 H2O2、N2H4(1分,2分,共3分)
(3)HNO2、HNO3 H2SO3(2分,1分,共3分)
(4)+1(2分)
(5)SO42- 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱(1分,2分,1分,1分,共5分)
12.(2013山东理综,32,8分)卤族元素包括F、Cl、Br等。
(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 。
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。
(4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是 。
答案 (1)a
(2)2 BN
(3)sp2 sp3 3
(4)X
13.(2013浙江自选,15,10分)请回答下列问题:
(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:
电离能
I1
I2
I3
I4
……
In/kJ·mol-1
578
1 817
2 745
11 578
……
则该元素是 (填写元素符号)。
(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是 。Ge的最高价氯化物分子式是 。该元素可能的性质或应用有 。
A.是一种活泼的金属元素
B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料
D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(3)关于化合物,下列叙述正确的有 。
A.分子间可形成氢键
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中有7个σ键和1个π键
D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
(4)NaF的熔点 BF4-的熔点(填>、=或<),其原因是 。
答案 (1)Al
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 C、D
(3)B、D
(4)> 两者均为离子化合物,且阴阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低
考点三 晶体结构与性质
14.(2013重庆理综,3,6分)下列排序正确的是( )
A.酸性:H2CO3” “<”或“=”)。
(6)Pb与Ti、O构成的晶体可用于制造复合电子陶瓷,该晶体的晶胞如图所示,其中Pb、Ti、O分别位于顶点、体心和面心,该晶体的化学式为 ,若晶胞参数为a nm,则Pb与O间的最短距离为 nm,与Pb紧邻的O个数为 。
答案 (1)6s26p2 (2)范德华力
四卤化硅SiX4均为分子晶体,范德华力随分子的相对分子质量增大而增大
(3)sp2 sp3 N
(4)平面三角形 SO3(或SeO3等其他合理答案均可)
(5)< (6)PbTiO3 22a 12
2.(2020届广西玉林高中月考,35)(15分)A、B、C、D、E、F、G、H、I为原子序数依次增大的前4周期的元素。已知A原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,D为周期表中电负性最大的元素,F与C位于同一主族,E与G在周期表的位置是上下相邻,两元素所在主族中所有元素都是金属,H为应用最广泛的金属,I处于周期表中的第ⅡB族。请回答下列问题:
(1)B单质分子中 σ键与π键数目比为 。B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为 (填写元素符号)。
(2)H元素基态原子的价电子排布式为 。H3+可以与上述元素中的三种形成的某阴离子生成血红色的配合物,该阴离子又与A~I元素中的某些原子形成的分子互为等电子体,这种分子的化学式为 (写一种即可),该分子的中心原子轨道的杂化类型为 ,该阴离子空间构型为 。
(3)D与G可以形成下图的晶胞,则黑球表示的是 元素(填写元素符号),该元素原子在该晶胞中的配位数为 。
答案 (1)1∶2 OO>C (3)[··C⋮⋮N··]-
(4)第四周期第Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 共价
(5)三角锥形 水和氨分子间能形成氢键、水和氨分子都是极性分子 sp3 [Cu(NH3)4]2+
(6)NaTl 金刚石 38×(23+204)ρNA×1010
4.(2018河南六市第一次联考,35)(15分)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列问题:
(1)
碳的一种单质的结构如图(a)所示。该单质的晶体类型为 ,依据电子云的重叠方式,原子间存在的共价键类型有 ,碳原子的杂化轨道类型为 。
(2)石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由单层碳原子组成的二维晶体。将氢气加入石墨烯中可制得一种新材料石墨烷。下列判断错误的是 。
A.石墨烯是一种强度很高的材料
B.石墨烯是电的良导体而石墨烷则为绝缘体
C.石墨烯与石墨烷均为高分子化合物
D.石墨烯与H2制得石墨烷的反应属于加成反应
(3)四卤化硅(SiX4)的沸点和二卤化铅(PbX2)的熔点如图(b)所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性 、共价性 。(填“增强”“不变”或“减弱”)
(4)碳的另一种单质C60,晶胞结构与金属铜晶胞相似,其晶胞参数为a nm,晶体密度为 g·cm-3(只列计算式,不需化简,NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案 (1)混合晶体 σ键、π键 sp2
(2)C (3)①均为分子晶体,范德华力随相对分子质量增大而增大 ②减弱 增强 (4)12×60×4NA(a×10-7)3
5.(2018山西六校第四次名校联考,35)(15分)镓与ⅤA族元素形成的化合物是重要的半导体材料,应用最广泛的是砷化镓(GaAs),回答下列问题:
(1)基态Ga原子的核外电子排布式为 ,基态As原子核外有 个未成对电子。
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1 984.5、2 961.8、6 192,由此可推知镓的主要化合价为 和+3。砷的电负性比镓 (填“大”或“小”)。
(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因: 。
镓的卤化物
GaCl3
GaBr3
GaI3
熔点/℃
77.75
122.3
211.5
沸点/℃
201.2
279
346
GaF3的熔点超过1 000 ℃,可能的原因是 。
(4)二水合草酸镓的结构如图所示,其中镓原子的配位数为 ,草酸根中碳原子的杂化方式为 。
(5)砷化镓熔点为1 238 ℃,立方晶胞结构如图所示,晶胞参数a=565 pm。该晶体的类型为 ,晶体的密度为 g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值,列出算式即可,Ga、As的相对原子质量分别为70、75)。
答案 (1)[Ar]3d104s24p1(或1s22s22p63s23p63d104s24p1) 3 (2)+1 大 (3)GaCl3、GaBr3、GaI3的熔、沸点依次升高,它们均为分子晶体,结构相似。相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强 GaF3为离子晶体 (4)4 sp2 (5)原子晶体 4×(70+75)NA×(565×10-10)3
