2023届高三化学一轮专题训练—物质的结构与性质(答案)

2023届高三化学一轮专题训练—物质的结构与性质
1.(2022·全国·高三专题练习)Fe3O4是电子导体,其导电率显著高于Fe2O3,这归因于Fe2+和Fe3+中心之间的电子交换。如图甲所示,Fe3O4晶体中,O2-围成正四面体空隙(如:1、3、6、7围成)和正八面体空隙(如:3、6、7、8、9、12围成),Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半 Fe3+填充在正八面体空隙中。则没有填充阳离子的正四面体空隙数与没有填充阳离子的正八面体空隙数之比为_______。FeO、Fe2O3都具有与Fe3O4相似的立方堆积结构,氧化亚铁晶体的晶胞如图乙所示,已知:氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值。Fe2+与O2-的最短核间距为_______cm(列出计算式)。
2.(2022秋·四川内江·高三威远中学校校考期中)Fe、Ni元素性质非常相似,属于铁系元素,得到广泛应用,请回答下列问题:
(1)Fe元素属于元素周期表的_______ 区(填分区)
(2)基态Ni2+核外电子排布式为________________。
(3)鉴定Ni2+的特征反应是将丁二酮肟加入Ni2+盐溶液中,生成鲜红色的螯合物M,M的结构如图甲所示。
①组成M的5种元素中,除H元素外,另外4种元素第一电离能由大到小的顺序为______(填元素符号),其中C原子的杂化类型为_________________。
②图中各微粒不存在的作用力有________ ( 填标号)
a. 极性键 b.非极性键 c. 配位键
d. π键 e.离子键 f.氢键
(4)一种铁氮化合物具有高磁导率,可用于制电子元件,其晶胞结构如图乙所示。
①铁氮化合物的化学式为_____________。
②在该晶胞结构的另一种表示中,N处于顶点位置,则铁处于_________、______位置
③若该化合物密度为pg·cm-3,用NA表示阿伏伽德罗常数,则由Fe( II )构成的正八面体的体积为______________cm3
3.(2023·河北·高三专题练习)氮、磷、氯、溴、铁、铜等元素及其化合物在现代农业、科技和国防建设中有着许多独特的用途。LiFePO4是新型锂离子电池的电极材料,可利用FeCl3、NH4H2PO4、LiC1和苯胺()等原料来制备。回答下列问题。
(1)铁元素在元素周期表中的位置为_______,基态Fe2+的价层电子排布图(轨道表达式)为_______。
(2)NH4H2PO4中,除氢元素外,其余三种元素第一电离能最大的是_______(填元素符号)。
(3)苯胺和甲苯相对分子质量接近,但苯胺熔点明显比甲苯的高,原因是_______。
(4)红磷在氯气中燃烧可以得到PCl3和PCl5,其中气态PCl3分子的立体构型为_______。研究发现固态PCl5和PBr5的结构分别为和,则它们的晶体类型为_______。
(5)已知NH3分子中H-N-H的键角为107.3°,则配合物[Cu(NH3)4]SO4中H-N-H的键角_______107.3°(填“大于”“小于”“等于”)。
(6)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料,其正交相晶胞结构以及各原子的投影位置如图所示。
已知1号O原子空间坐标为(0,0,),2号O原子空间坐标为(, m, n),则3号Fe原子的空间坐标为_______,若晶胞参数分别为apm、bpm和cpm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为_______g·cm 3(列出表达式)。
4.(2022秋·贵州铜仁·高三铜仁市第二中学校考阶段练习)实验研究表明,Cu2+本身是无色离子,其化合物或化合物溶液能显现出各种颜色的主要原因是Cu2+形成化合物时,形成了配位键,其配合物显现出各种不同的颜色。如无水硫酸铜中,不易与Cu2+形成配位键,故无水硫酸铜为白色粉末,无水硫酸铜遇到水蒸气后,H2O与Cu2+形成蓝色的[Cu(H2O)4]2+,白色粉末逐渐变为蓝色。回答下列问题:
(1)基态 Cu2+核外电子排布式为___________;铜元素位于元素周期表的___________区。
(2)H2O分子中O原子的杂化方式为___________杂化;水分子的空间构型为___________;根据电负性分析水中氧元素为-2价而氢元素为+1价的原因是___________。
(3)1mol[Cu(H2O)4]2+含有___________共价键,中心原子配位数为___________。
(4)光学原理中,黄色与蓝色的光混合后呈现出绿色。仔细阅读题干信息,推测CuCl2 2H2O晶体为绿色的原因可能是___________。
(5)金属铜的晶胞结构如图所示,已知金属铜的密度为,NA表示阿伏加德罗常数的值,则距离最近的两个铜原子之间的距离为___________(列出算式即可,不需要化简)。
5.(2023·河北·高三专题练习)“愚人金”的主要成分是,它是炼铜的主要矿物,冶炼中的反应之一为。
(1)基态的核外电子排布式为___________,铜元素的焰色为绿色,产生此焰色过程中电子会___________(填“吸收”或“释放”)出能量;上述反应涉及的几种元素中,第一电离能由大到小的顺序是___________。
(2)(八元环状结构)、、、、五种粒子中每个原子均达到8电子稳定结构,则中心原子杂化类型为的是___________,的立体构型为___________,属于非极性分子的是___________。
(3)已知、的熔点分别为、,导致这种差异的主要原因是___________,热稳定性:,从结构角度上看,其原因是___________。
(4) 的晶胞如图所示,晶胞参数为、。
①A原子的原子坐标为___________,的晶体中每个Cu原子与___________个S原子相连。
②若晶体密度为,则阿伏加德罗常数___________(用含、、的式子表示)。
6.(2022·广西·校联考模拟预测)我国“嫦娥”五号首次实现地外天体采样返回,这是我国航天事业的又一突破。带回的月壤中含有H、N、O、Al、S、Cd、Zn、Ti、Cu、Au、Cr等多种元素。请完成下列问题:
(1)N、O、Al、S四种元素第一电离能从大到小的顺序为_______。
(2)Cu、Au是同一副族的元素,Au的原子序数更大,它们属于_______区元素,基态Au原子的价电子排布式为_______。
(3)SO2分子的空间构型为_______,请写出一种与SO2互为等电子体的单质_______(填化学式)。
(4)某晶体的晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为_______。如果将Se原子看做密堆积,则其堆积模型为_______。
7.(2022·天津·统考模拟预测)VIA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含VIA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)S单质的常见形式是S8,其环状结构如图所示,S原子采用的轨道杂化方式是_______;
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_______;
(3)Se的核外M层电子的排布式为_______;
(4)H2Se的酸性比 H2S_______(填“强”或“弱”)。
(5)H2SeO3的K1和K2分别是2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4的第一步几乎完全电离,K2是1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释:
①H2SeO3和H2SeO4的第一步电离程度大于第二步电离的原因:_______;
②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因:_______。
(6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示, 其晶胞边长为540.0pm,密度为_______g cm-3(列式并计算),a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为_______pm(列式表示)
8.(2022·上海宝山·上海市行知中学校考模拟预测)氮元素和氯元素在自然界广泛存在,请回答下列问题:
(1)氮元素原子核外有_______个未成对电子,有_______种能量不同的电子。
(2)氯元素在周期表中的位置是_______,其原子最外层电子排布式为_______。
(3)氮和磷是同主族元素,下列能说明二者非金属性相对强弱的是_______(填编号)。
a.比稳定性强
b.氮气性质很稳定,而磷较活泼,可在空气中燃烧。
c.硝酸显强氧化性,磷酸不显强氧化性
d.氮气常温是气体,磷单质是固体
(4)已知,氯胺熔点-66℃,熔点340℃,氯胺中所有原子最外层均满足饱和结构,则其电子式为_______;从物质结构的角度解释两者熔点相差较大的原因_______。
(5)比HClO稳定性高,易水解,因水解后能产生可杀菌消毒的物质而成为饮用水的缓释消毒剂,发生水解的化学方程式为_______。
(6)实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气,请用平衡移动原理解释用饱和食盐水而不用水的原因:_______。
9.(2022·广东广州·校联考模拟预测)环烷酸金属(、、、、)盐常作为合成聚氨酯过程中的有效催化剂。请回答下列问题:
(1)基态原子的价电子排布式为___________。
(2)镍的氨合离子中存在的化学键有___________。
A.离子键 B.共价键 C.配位键 D.氢键 E.键 F.键
(3)、的第二电离能比较:___________(填>、=或<)。
(4)锡元素可形成白锡、灰锡、脆锡三种单质。其中灰锡晶体与金刚石结构相似,但灰锡不如金刚石稳定,其原因是___________。
(5)硒化锌晶胞结构如图所示,其晶胞参数为。
①已知原子坐标:点为,点为,则C点原子坐标为___________。
②若硒化锌晶体的密度为,则阿伏加德罗常数___________(用含、的计算式表示)。
10.(2022·四川·统考模拟预测)铁在史前就为人们所知,铁及其化合物推动了人类文明的发展。回答下列问题:
(1)Fe元素位于元素周期表的_______区,基态Fe2+的核外电子排布式为_______。
(2)复盐NH4Fe(SO4)2·12H2O俗称铁铵矾,可用于鞣革。铁铵矾中,所含N、O、S三种非金属元素第一电离能由小到大的顺序是_______,阴离子的空间构型为_______。的键角比NH3的键角_______(填“大”或“小”)。
(3)三价铁的强酸盐溶于水后经水解可以生成如图所示的二聚体,其中Fe3+的配位数为_______, 过渡元素的s、p、d轨道可以参与杂化,含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、 ②sp3d、③sp3d2,该二聚体中Fe采取的杂化类型为_______(填标号)。
(4)三种化合物的熔点如下表所示:
化合物 FeCl3 NaCl MgO
熔点/℃ 308 801 2852
试解释其熔点差异的原因:_______。
(5)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某立方FexNy的晶胞如图所示,晶胞参数为apm,该晶体密度为_______g·cm-3 (设NA为阿伏加德罗常数的值,写出表达式),Cu完全替代该晶体中b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy, n:y=_______。
11.(2022·云南保山·统考一模)2020年3月29日,比亚迪发布刀片电池,该电池不但大幅提高了体积利用率,并且顺利通过了安全性能的“针刺测试”,其使用的磷酸铁锂电池的工作原理为LiFePO4 +CLi1-xFePO4 +LixC,已知:NA代表阿伏加德罗常数的值。回答下列问题:
(1)LiFePO4中基态铁粒子的核外电子排布式为_______,Fe原子的所有能级中能量最高的能级是_______。
(2)在元素周期表中,氮元素分别与磷、氧相邻,在N、O、P三种元素中,电负性由大到小的顺序为_______,NH3的键角略大于PH3,从原子结构角度说明原因_______。
(3)磷的氯化物有两种: PCl3和 PCl5, PCl3的VSEPR模型为_______,其中PCl3的沸点_______(填“大于”或“小于”)PCl5。
(4)电池反应中C常以足球烯(C60)的形式参与,足球烯的结构如图所示,2mol足球烯含_______个π键。
(5)锂、铁单质晶胞分别如左图、右图所示,锂、铁晶胞的配位数之比为_______。
(6)金刚石晶胞如图Ⅳ所示。已知金刚石的密度为ρg·cm-3,金刚石中C—C键的键长为_______m(用代数式表示)。
12.(2022·浙江·模拟预测)铬是不锈钢的合金元素之一,目前被广泛应用于冶金、化工等领域。
(1)基态Cr原子价层电子的电子排布式为_______。
(2)金属铬的第二电离能()和锰的第二电离能()分别为1590.6kJ/mol、1509.0kJ/mol,的原因是_______。
(3)的熔点(83℃)比的熔点(1100℃)低得多,这是因为_______。
(4)Cr的一种配合物结构如图所示,该配合物阳离子中Cr的配位数为_______,阴离子的空间构型为_______。
(5)氮化铬晶体的晶胞结构如图所示,若N与Cr核间距离为a pm(),则氮化铬的密度为_______g·cm-3。
13.(2022·全国·高三假期作业)磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率,科学家最近研发了黑磷一石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
回答下列问题:
(1)Li、C、P三种元素中,电负性最小的是_______(用元素符号作答)。
(2)基态磷原子的电子排布式为_______;第三周期中第一电离能比P大的元素有_______种。
(3)图2中,黑磷区P原子的杂化方式为_______;石墨区C原子的杂化方式为_______。
(4)P和B的溴化物在水中的溶解度PBr3________BBr3(填“>”或“<”),原因是_______。
(5)根据图1和图2的信息,下列说法正确的有_______(填字母)。
A.黑磷区P-P键的键能不完全相同
B.黑磷与石墨都属于混合型晶体
C.由石墨与黑磷制备该复合材料的过程是物理变化
D.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属范德华力
(6)贵金属磷化物Rh2P可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如下图所示。已知晶胞参数为anm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为_______,晶体的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。
14.(2021·全国·高三专题练习)以、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题:
(1)基态O原子的电子排布式_______,其中未成对电子有_______个。
(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是_______。
(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图,分子中所有原子共平面,所有N原子的杂化轨道类型相同,均采取_______杂化。邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成酞菁的原料,后者熔点高于前者,主要原因是_______。
(4)金属Zn能溶于氨水,生成以氨为配体,配位数为4的配离子,Zn与氨水反应的离子方程式为_______。
(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能,Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-O键,原因是_______。
(6)下图为某ZnO晶胞示意图,下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。为所取晶胞的下底面,为锐角等于60°的菱形,以此为参考,用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面_______、_______。
15.(2022·上海静安·统考二模)高温下,活性炭可用来处理NOx废气。某研究小组向体积固定的密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+ 2NO(g)N2(g)+CO2(g)。T1℃时,测得反应进行到不同时刻各物质的浓度如下表:
时间(min)浓度(mol·L-1) 0 10 20 30 40 50
NO 2.0 1.16 0.40 0.40 0.6 0.6
N2 0 0.42 0.80 0.80 1.2 1.2
CO2 0 0.42 0.80 0.80 1.2 1.2
回答下列问题:
(1)碳原子核外有_______个未成对的电子,N2分子的电子式是_______,氧原子2p亚层的轨道表示式为_______。
(2)T1 ℃时,在0~10 min内的平均反应速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1。
(3)该反应的平衡常数表达式为_______。第30min 时,仅改变了某一条件,请根据表中数据判断可能改变的条件是_______(填字母编号)。
a. 加入合适的催化剂 b. 适当缩小容器的体积
c. 再通入一定量的NO d. 再加入一定量的活性炭
(4)若第30 min时,将温度升高至T2℃,重新达新平衡时K为2.25,则正反应为_______反应(填“放热”或“吸热”),NO的平衡转化率_______(填“升高”或“降低”)。
16.(2022·河南·校联考模拟预测)铜是人类最早发现的金属之一,铜及其化合物在生活和生产中有着广泛的应用。根据信息回答下列问题:
(1)基态铜原子价层电子的轨道表达式为_______中,单质铜是由_______键形成的晶体。
(2)与铜同周期,N能层电子数与铜相同,熔点最低的金属是_______。
(3)农药波尔多液的有效杀菌成分是Cu2(OH)2SO4 (碱式硫酸铜) ,Cu2(OH)2SO4中非金属元素电负性由小到大的顺序是_______,写出与 SO互为等电子体的一种分子的化学式_______。
(4)氨缩脲( )分子中氮原子的杂化类型为_______,σ 键与π键的数目之比为 _______。氨缩脲与胆矾溶液反应得到如图所示的离子,1mol该离子中含配位键的数目为_______。
(5)白铜(铜镍合金)的立方晶胞结构如图所示,其中原子A的坐标参数为(0,1,0)。 原子B的坐标参数为_______;若该晶体密度为dg·cm-3,阿伏伽德罗常数为NA,则铜镍原子间最短距离为 _______pm。
17.(2022·北京·高三专题练习)锗、锡、铅均属于ⅣA族元素,它们的单质与化合物广泛应用于生活的各个领域。
Ⅰ.完成下列填空:
(1)锗元素原子核外能量最高的电子有_______个,它们运动所形成的电子云形状为_______形。
(2)氢化锗(GeH4)结构与甲烷类似,在常温常压下是具有刺激性气味的无色有毒气体。从结构角度比较GeH4与CH4沸点高低并说明理由_______。氢化锗的液氨溶液具有较好的导电性,主要是因为GeH4与NH3反应生成了和_______(填化学式)两种离子。
Ⅱ.三水锡酸钠(Na2SnO3·3H2O)是一种易溶于水的无色晶体,露置在空气中会逐渐转化成Na2CO3和Sn(OH)4。
(3)常温下,相同物质的量浓度的Na2SnO3溶液与Na2CO3溶液,前者pH_______(填“大于”“小于”或“等于”)后者。
(4)写出三水锡酸钠露置在空气中发生反应的化学方程式_______。
Ⅲ.水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、、。当总含铅量一定时,各形态铅的百分比(α)与溶液pH变化的关系如图所示。
(5)Pb(NO3)2溶液中,_______2(填“>”“=”或“<”);往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子除Na+外,还有_______(填微粒符号)。
(6)科学家发现一种新型脱铅剂DH,能有效除去水中的痕量铅。已知DH脱铅过程中主要发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)D2Pb(s)+2H+。则脱铅时最合适的pH约为_______(选填编号)。
a.4~5 b.6~7 c.8~10 d.12~14
18.(2022·湖南株洲·株洲市第一中学校考三模)过渡元素中,Ti 被誉为“未来金属”,其具有稳定的化学性质。回答下列问题:
(1)基态 Ti 原子的价电子轨道表达式为_______。
(2)基态 Ti 原子中,最高能层电子的电子云轮廓图的形状为_______,与 Ti 同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有_______种。
(3)过渡元素可形成许多羰基配合物,即 CO 作为配体形成的配合物。
①CO的等电子体有 、、_______任写一个等
②CO作配体时,配位原子是 C 而不是 O,其原因是_______。
(4)是氧化法制取钛的中间产物。 分子结构与 相同,二者在常温下都是液体。 分子的空间构型是_______; 的稳定性比 差,极易水解,试从结构的角度分析其原因:_______。
(5)金红石是含钛的主要矿物之一,具有典型的四方晶系结构,其晶胞结构晶胞中相同位置的原子结构如图所示:
4个微粒A、B、C、D中,属于氧原子的是_______。
②若A、B、C 原子的坐标分别为 、、,则D原子的坐标为;若晶胞底面边长为 x,则钛氧键的键长_______。(用代数式表示)。
参考答案:
1. 7:2
【详解】①如图甲,1个Fe3O4晶胞中,O2-的个数=,因Fe3O4中Fe3+、Fe2+、O2-的个数比为2:1:4,则1个Fe3O4晶胞中含2个Fe3+、1个Fe2+;1个晶胞中含有8个正四面体空隙(分别是:1、3、6、7;2、3、6、8;6、7、10、12;6、8、11、12;3、4、7、9;3、5、8、9;7、9、12、13;8、9、12、14),有1个Fe3+填充在正四面体空隙中,则没有填充阳离子的正四面体空隙数为7;1个晶胞中含有的正八面体空隙这样计算:3、6、7、8、9、12围成1个正八面体,以每条棱为中心可以围成个正八面体空隙,则正八面体空隙的个数=,有1个Fe3+和1个Fe2+填入正八面体空隙,则有2个正八面体空隙没有填充阳离子,故答案为::;
如图乙,1个FeO晶胞中O2-占据顶点和面心,个数为,Fe2+在棱上和体心,个数为,则1个晶胞的质量= ,1个晶胞的体积= ,棱长= ,Fe2+与O2-的最短核间距为棱长的一半,即,故答案为:。
【点睛】在计算正八面体空隙的个数时,采用均摊法能大大降低计算和思维的难度。
2.(1)d
(2)
(3) e
(4) 或 体心 棱心
【详解】(1)铁位于元素周期表的第四周期第VIII族,位于d区。
(2)Ni的原子序数为28,其基态原子电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2,则Ni2+的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d8或。
(3)另外四种元素为N、O、C、Ni,同一周期从左向右第一电离能呈增大趋势,第VA族因最外层处于半满结构,使得其第一电离能比同周期相邻元素第一电离能大,而同一族从上向下第一电离能逐渐减小,因此N、O、C、Ni第一电离能由大到小的顺序为:;由M的结构可知,既有饱和碳原子、又有形成双键的碳原子,因此碳原子采取sp3、sp2杂化。
②由M结构可知,M中存在N→Ni配位键,C-C非极性键,C-N、C-H、O-H极性键,C=N双键中含有π键,还有2个氢键,不存在离子键,答案选e。
(4)①依据晶胞结构,Fe原子个数为:,其中Fe(II)占3个、Fe(III)占1个,N原子位于体心,原子数目为1,因此铁氮化合物的化学式为:或。
②依据晶胞结构图知,若N处于顶点位置,则Fe处于体心和棱心位置。
③氮化铁的化学式为Fe4N,则晶胞质量,若晶胞边长为a cm,则晶胞质量,,Fe(II)围成的八面体相当于两个正四棱锥,底面为正方形,对角线长为晶胞边长、并且两对角线相互垂直、,正四棱锥的高等于,根据,八面体体积。
3.(1) 第四周期第Ⅷ族
(2)N
(3)苯胺和甲苯都是分子晶体,苯胺分子间形成氢键,其熔点偏高
(4) 三角锥形 离子晶体
(5)大于
(6) (,+m,)
【详解】(1)铁元素在元素周期表中位于第四周期第VIII族,基态Fe2+的价层电子排布图(轨道表达式)为。
(2)同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以这三种元素第一电离能大小顺序是N>O>C。
(3)苯胺和甲苯相对分子质量接近,但苯胺熔点明显比甲苯的高,原因是:苯胺和甲苯都是分子晶体,苯胺分子间形成氢键,其熔点偏高。
(4)P为中心原子,提供5个价电子,Cl作为周围原子,1个Cl提供1个价电子,共8个价电子(4对),所以P为sp3杂化,价电子构型为四面体形。因为只有3个P-Cl,所以分子构型是三角锥形,有1对孤对电子;研究发现固态PCl5和PBr5的结构分别为[PCl4]+[PCl6] 和[PBr4]+Br ,这两种结构都属于离子晶体结构,结构存在差异是因为溴原子半径较大,P周围无法容纳6个溴原子,斥力太大不稳定,故晶体类型为:离子晶体。
(5)对于NH3分子中N原子的价层电子对数=3+=4,所以NH3的VSEPR模型为正四面体形;孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,氨气分子中含有1对孤电子对,而[Cu(NH3)4]2+离子中N原子上的孤电子对与铜离子形成配位键,所以[Cu(NH3)4]2+离子中H-N-H键角大于107.3°。
(6)晶胞中Y的个数为8,Fe的个数为2,O的个数为8,铁酸钇的化学式为YFeO3;已知1号O原子空间坐标为(0, 0, ),2号O原子空间坐 标为(,-m,-n),则3号Fe原子空间坐标为(,+m,);若晶胞参数分别为apm、bpm和cpm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为。
4.(1) [Ar]3d9 ds
(2) sp3 V形 氧元素电负性大于氢,水分子中氧原子与两个氢原子形成两对共用电子,共用电子对偏向氧,氧有得到电子的趋势,故氧为价,氢为价
(3) 12 4
(4)晶体中,Cu2+与Cl-形成黄色的配合物离子,与蓝色配离子 [Cu(H2O)4]2+混合,显现出绿色
(5)
【详解】(1)基态Cu原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,则Cu2+核外电子排布式为[Ar]3d9;铜元素位于元素周期表的第四周期第ⅠB族,属于ds区。答案为:[Ar]3d9;ds;
(2)H2O分子中O原子的价层电子对数为4,杂化方式为sp3杂化;水分子的中心O原子最外层有2个孤电子对,则空间构型为V形;在水分子中,O的非金属性大于H,共用电子对偏向于O而偏离于H,O显负价、H显正价,且形成一对共用电子的元素显一价,根据电负性分析水中氧元素为-2价而氢元素为+1价的原因是:氧元素电负性大于氢,水分子中氧原子与两个氢原子形成两对共用电子,共用电子对偏向氧,氧有得到电子的趋势,故氧为价,氢为价。答案为:sp3;V形;氧元素电负性大于氢,水分子中氧原子与两个氢原子形成两对共用电子,共用电子对偏向氧,氧有得到电子的趋势,故氧为价,氢为价;
(3)[Cu(H2O)4]2+中,Cu2+与O原子间形成配位键,配位键也属于共价键,另外,每个H2O分子内还含有2个共价键,则1mol[Cu(H2O)4]2+含有(2×4+4)mol=12mol共价键,中心Cu原子与O原子共形成4个配位键,则配位数为4。答案为:12;4;
(4)CuCl2 2H2O晶体为绿色,则表明其为蓝色物质与黄色物质的混合物,所以原因可能是:晶体中,Cu2+与Cl-形成黄色的配合物离子,与蓝色配离子 [Cu(H2O)4]2+混合,显现出绿色。答案为:晶体中,Cu2+与Cl-形成黄色的配合物离子,与蓝色配离子 [Cu(H2O)4]2+混合,显现出绿色;
(5)由金属铜的晶胞结构图,可计算出晶胞中含Cu原子个数为=4,已知金属铜的密度为,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞参数为=cm,距离最近的两个铜原子分别为顶点和面心,二者之间的距离为。答案为:。
【点睛】计算晶胞中所含原子个数时,可使用均摊法。
5.(1) (其他合理写法也对) 释放
(2) 、 正四面体 、
(3) 两种物质均是离子晶体,离子所带电荷数相同,但半径:,故中离子键较强 键能:键键
(4) 4
【详解】(1)Cu+是Cu失去4s1上的电子后形成的,Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故Cu+的电子排布式为。焰色为发射光谱,粒子从激发态到基态,能量通过光能释放,从而产生焰色。由第一电离能递变规律及非金属元素的第一电离能通常比金属元素的大知,几种元素第一电离能大小顺序为。答案为、释放、。
(2)中每个硫原子形成了2个σ键,另有2个孤电子对,硫为sp3杂化,属于非极性分子;、中硫原子均有4个价层电子对,均为sp3杂化,为正四面体结构;SO2、SO3中硫原子各有3个价层电子对,均为sp2杂化,前者的立体构型为V形,为极性分子,后者的立体构型为平面三角形,为非极性分子。答案为SO2 SO3、正四面体、SO3 S8。
(3)Cu2S、Cu2O均是离子晶体,离子间是靠离子键结合在一起的,离子所带的电荷数相同,但半径:,故Cu2O中离子键较强,Cu2O的熔点高。分子的热稳定性是由键能的相对大小决定的,键能越大分子越稳定,键键长比键键长短,键能大,故热稳定性:。
(4)①由已经给出的两个原子坐标及原子的位置知其原子坐标为。观察晶胞图知,位于面上的铜原子与一个晶胞内的2个硫原子相连,面上的原子为两个晶胞共用,故晶体中每个铜原子与4个硫原子相连。观察晶胞图知,晶胞中有4个“CuFeS2”,质量为,晶胞的体积为,,。
6.(1)N>O>S>Al
(2) ds 5d106s1
(3) V型 O3
(4) CuInSe2 面心立方最密堆积
【解析】(1)
根据同周期同主族元素性质递变规律判断,同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势,但氮原子2p轨道为半充满状态,第一电离能比相邻的元素都大;同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小,N、O、Al、S四种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>S>Al;
(2)
Cu、Au是同一副族的元素,Au的原子序数更大,为ⅠB族元素,它们属于ds区元素,Au为79号元素,基态Au原子的价电子排布式为5d106s1;
(3)
SO2分子的中心原子S原子的杂化轨道数为=3,采取sp2杂化,含有1对孤对电子对,故SO2为V型结构;
互为等电子体的微粒满足原子个数相同,价电子总数相同,与SO2互为等电子体的单质有O3;
(4)
Cu原子有4个位于棱上,6个位于面上,故个数为6+4= 4,In原子有8个位于顶点上,4个位于面上,1个在体心,故个数为8 +4+1=4,Se原子有8个,全部在晶胞内部共8个,因此晶体的化学式为CuInSe2;晶胞从顶部向 底部看Se原子分布有四层,排布符合ABABAB,故堆积方式为面心立方最密堆积。
7.(1)sp3杂化
(2)O>S>Se
(3)3s23p63d10
(4)强
(5) 第一步电离后生成的负离子,较难再进一步电离出带正电荷的氢离子,且H2SeO4和H2SeO3第一步电离产生的氢离子抑制第二步电离 对同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,含氧酸的非羟基氧原子个数越多,其含氧酸的酸性越强
(6) [4×(97÷6.02×1023)g]÷(540.0×10-10cm)3=4.1g cm-3 135
【解析】(1)
根据图片知,每个S原子含有2个σ键和2个孤电子对,所以每个S原子的价层电子对个数是4,则S原子为sp3杂化;
(2)
同一主族元素,元素原子失电子能力随着原子序数的增大而增强,原子失电子能力越强,其第一电离能越小,所以其第一电离能大小顺序是O>S>Se;
(3)
Se元素34号元素,M电子层上有18个电子,分别位于3s、3p、3d能级上,所以其核外M层电子的排布式为3s23p63d10;
(4)
非金属性越强的元素,其与氢元素的结合能力越强,则其氢化物在水溶液中就越难电离,酸性就越弱,非金属性S>Se,所以H2Se的酸性比H2S强;
(5)
①第一步电离后生成的负离子,较难再进一步电离出带正电荷的氢离子,且H2SeO4和H2SeO3第一步电离产生的氢离子抑制第二步电离,故H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离;
②H2SeO3和H2SeO4可表示成(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+,H2SeO4比H2SeO3酸性强,即对同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,含氧酸的非羟基氧原子个数越多,其含氧酸的酸性越强;
(6)
晶胞中含有白色球位于顶点和面心,共含有8×+6×=4,黑色球位于体心,共4个,则晶胞中平均含有4个ZnS,质量为4×(97÷6.02×1023)g,晶胞的体积为(540.0×10-10cm)3,则密度为[4×(97÷6.02×1023)g]÷(540.0×10-10cm)3=4.1g cm-3;
根据晶胞a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为体对角线的,则a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为××540pm=135pm。
8.(1) 3 3
(2) 第三周期ⅦA族 3s23p5
(3)A
(4) NH2Cl为分子晶体,NH4Cl为离子晶体,离子晶体的熔沸点高于分子晶体的熔沸点
(5)NH2Cl+H2ONH3+HClO
(6)氯气在水中存在如下平衡Cl2+H2OH++Cl—+HClO,将氯气通入饱和食盐水中,溶液中氯离子浓度大,使化学平衡逆向移动,抑制氯气与水的反应
【解析】(1)
氮元素的原子序数为7,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3,2p能级上有3个单电子,则原子核外有3个未成对电子;同一能级上电子能量相同,则氮原子中有3种能量不同的电子,故答案为:3;3;
(2)
氯元素的原子序数为17,位于元素周期表第三周期ⅦA族,基态原子的最外层电子排布式为3s23p5,故答案为:第三周期ⅦA族;3s23p5;
(3)
a.元素的非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,氨分子比磷化氢稳定性强,则非金属性N>P,故正确;
b.氮气性质很稳定,而磷较活泼,可在空气中燃烧,这与分子中的键能有关,与非金属性强弱无关,故错误;
c.元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物酸性越强,但非金属强弱与最高价氧化物对应水化物的氧化性无关,故错误;
d.非金属性强弱与非金属单质的状态无关,故错误;
故选a;
(4)
由氯胺中所有原子最外层均满足饱和结构可知,氯胺分子的电子式为;由于氯胺为分子晶体,而氯化铵为离子晶体,离子晶体的熔沸点一般高于分子晶体,所以两者熔点相差较大,故答案为:;NH2Cl为分子晶体,NH4Cl为离子晶体,离子晶体的熔沸点高于分子晶体的熔沸点;
(5)
由题意可知,氯胺在水中部分发生水解反应生成氨气和次氯酸,反应的化学方程式为NH2Cl+H2ONH3+HClO,故答案为:NH2Cl+H2ONH3+HClO;
(6)
氯气在水中存在如下平衡Cl2+H2OH++Cl—+HClO,将氯气通入饱和食盐水中,溶液中氯离子浓度大,使化学平衡逆向移动,抑制氯气与水的反应,所以实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气,故答案为:氯气在水中存在如下平衡Cl2+H2OH++Cl—+HClO,将氯气通入饱和食盐水中,溶液中氯离子浓度大,使化学平衡逆向移动,抑制氯气与水的反应。
9.(1)3d74s2
(2)BCE
(3)>
(4)Sn与C同主族,Sn原子半径大,Sn-Sn 键的键长长,键能小,故灰锡不如金刚石稳定
(5) (,,)
【详解】(1)钴元素的原子序数为27,基态原子的价电子排布式为3d74s2,故答案为:3d74s2;
(2)由化学式可知,六氨合镍离子中存在的化学键有镍和氨分子间的配位键、氨分子内部的氮氢共价键,其中单键为σ键,离子中不存在离子键、氢键和π键,故选BCE;
(3)铜原子失去1个电子后,3d轨道全充满,而锌失去1个电子后,4s轨道还有1个电子,失去第二个电子的难易程度铜大于锌,所以铜元素第二电离能大于锌元素,故答案为:>;
(4)锡元素与碳元素同主族,锡原子的原子半径大于碳原子,锡锡键的键长大于碳碳键,键能小于碳碳键,所以灰锡的稳定性弱于金刚石,故答案为:Sn与C同主族,Sn原子半径大,Sn-Sn键的键长长,键能小,故灰锡不如金刚石稳定;
(5)①由晶胞中位于顶点的A点原子坐标为(0,0,0),位于顶点的B点原子坐标为(1,1,1)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线处C点子坐标为(,,),故答案为:(,,);
②由晶胞结构可知,位于体内的锌原子个数为4,位于顶点和面心的硒原子个数为8×+6×=4,由晶胞的质量公式可得:=ρ(a×10—10)3,解得,故答案为:。
10.(1) d 1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6
(2) S(3) 6 ③
(4)FeCl3 为 分子晶体,NaCl 与MgO为离子晶体,且MgO的晶格能比NaCl的大
(5) 3:1
【详解】(1)Fe基态原子外围电子排布式为3d64s2,位于元素周期表的d区,铁原子失去4s上的2个电子变成Fe2+,基态Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6,故答案为:d;1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6;
(2)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,N原子2p能级半充满,结构稳定,所以第一电离能O<N;同主族元素从上到下第一电离能减小,所以第一电离能S<O,O、N、S三种元素的第一电离能由小到大的顺序为S<O<N;的价层电子数为4+=4,无孤电子对,则空间构型为正四面体;的价层电子对数为4+=4、VSEPR模型和空间构型为正四面体、键角为109°28′,NH3的价层电子对数为3+=4、含有1对孤电子、VSEPR模型为四面体、空间构型为三角锥、键角小于109°28′,则的键角比NH3的键角大;故答案为:S<O<N;正四面体;大;
(3)根据图知,二聚体中Fe3+的配位数为6;所以其杂化轨道是6,杂化类型为sp3d2,即选③;故答案为:6;③;
(4)FeCl3为分子晶体,NaCl与MgO为离子晶体,一般而言离子晶体的熔点比分子晶体高,离子晶体中晶格能越大的熔点越高,MgO的晶格能比NaCl的大,则MgO的熔点比NaCl高,故答案为:FeCl3为分子晶体,NaCl与MgO为离子晶体,且MgO的晶格能比NaCl的大;
(5)根据晶胞结构,Fe原子位于顶点和面心,所含的原子的数目为8×+6×=4,N原子位于体心,共有1个,该晶胞的化学式为Fe4N,晶胞质量为:,晶胞参数为apm,晶胞体积为V=(a×10-10)3cm3,该晶体密度为;Cu替代b位置的Fe,形成晶胞中N原子处于体心、Cu原子处于面心、Fe原子处于顶点,晶胞中N原子数目=1,N(Cu)=6×=3,N(Fe)=8×=1,其化学式为:FeCu3N,n:y=3:1。
11.(1)
(2) O>N>P N的原子半径小于P,氢氮键之间排斥力大于氢磷键
(3) 四面体形 小于
(4)60NA
(5)2∶3
(6)
【详解】(1)铁元素的原子序数为26,基态铁原子的电子排布式为,原子的所有能级中能量最高的能级是为3d能级;磷酸铁锂中铁粒子为亚铁离子,则基态亚铁离子的电子排布式为,故答案为:;3d;
(2)同主族元素,从上到下电负性依次减小,同周期元素,从左到右电负性依次增大,则氮、氧、磷三种元素元的电负性由大到小的顺序为O>N>P;氨分子和磷化氢分子的空间构型都是三角锥形,由于氨分子中氮原子的原子半径小于磷化氢分子中磷原子的原子半径,氨分子中氢氮键之间排斥力大于磷化氢分子中氢磷键,所以氨分子的键角略大于磷化氢,故答案为:O>N>P;N的原子半径小于P,氢氮键之间排斥力大于氢磷键;
(3)三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形;三氯化磷和五氯化磷都是分子晶体,五氯化磷的相对分子质量大于三氯化磷,分子间作用力大于三氯化磷,沸点高于三氯化磷,故答案为:四面体形;小于;
(4)由图可知,足球烯分子中每个碳原子形成2个单键和1个双键,双键中含有1个π键,每个π键为2个碳原子所共有,则每个碳原子含有个π键,所以2mol足球烯含π键的数目为2mol×60××NAmol—1=60NA,故答案为:60NA;
(5)由晶胞结构可知,锂晶胞中顶点锂原子与体心锂原子的距离最近,锂原子的配位数为8,铁晶胞中顶点铁原子与面心铁原子的距离最近,铁原子的配位数为12,则锂、铁晶胞的配位数之比为2:3,故答案为:2:3;
(6)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面心和体内的碳原子的个数为8×+6×+4=8,设晶胞的边长为am,由晶胞的质量公式可得:=(100a)3ρ,解得a=,晶胞中金刚石中碳碳键的键长为体对角线的,则碳碳键的键长为×m=m,故答案为:。
12.(1)
(2)铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子;锰的第二电离能是失去4s1上的电子,更容易,所需能量更少
(3)是分子晶体,是离子晶体,分子间作用力比离子键弱得多
(4) 6 正四面体形
(5)
【详解】(1)基态铬原子的电子排布式为1s22s2p63s23p63d54s1,价电子排布式为3d54s1;
(2)金属铬失去第1个电子后,外围电子结构为3d5,3d轨道处于较稳定的半充满状态,而锰失去第1个电子后外围电子结构为3d54s1,4s轨道的电子能量较低容易失去,失去后变为半充满状态,所以铬的第二电离能高于锰。答案:>的原因是铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子;锰的第二电离能是失去4s1上的电子,更容易,所需能量更少;
(3)三氯化铬是分子晶体,符合分子晶体熔沸点较低的特点,而三氟化铬是离子晶体,离子晶体的熔沸点普遍较大;室温下几乎没有是液体或气体的离子晶体;答案为是分子晶体,是离子晶体,分子间作用力比离子键弱得多;
(4)①由图可以看出铬原子附近有6个氮原子,因此配位数为6;
②的价层电子对数=4,没有孤电子对,所以其空间构型为正四面体;
(5)该晶胞中氮原子个数=8×+6×=4,Cr原子个数=1+12×=4,所以其化学式为:CrN;N与Cr核间距离为apm,则晶胞边长为2apm=2a×10-10cm,晶胞体积为8a3×10-30cm,晶胞中含有4个微粒,则晶胞质量为:,密度为。
13.(1)Li
(2) 1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 2
(3) sp3 sp2
(4) > PBr3是极性分子,BBr3是非极性分子
(5)AB
(6) 8
【解析】(1)
非金属越强,电负性越强,Li为金属元素,三种元素中电负性最小的是Li,故答案为Li;
(2)
根据电子排布三原则书写P的电子排布式为:1s22s22p63s23p3;同周期从左到右,电离能呈增大趋势,周期中第ⅤA族元素电离能大于ⅥA族元素,比P的电离大的元素是Cl和Ar,有2种,故答案为:1s22s22p63s23p3;2;
(3)
黑磷区中P根据图1中形成的共价键,P元素有三个σ和一个孤对电子,价层电子对数为4,采用sp3杂化,石墨区C原子根据空间构型平面型判断是sp2杂化,故答案为:sp3、sp2;
(4)
根据杂化轨道理论判断PBr3的空间构型是三角锥形,属于极性分子,BBr3的空间构型是平面三角形,属于非极性分子,水分子是极性分子,依据相似相溶,极性分子易溶于极性分子判断,PBr3的溶解性大于BBr3的溶解性,故答案为:>;PBr3是极性分子,BBr3是非极性分子;
(5)
A.根据图1中键长的不同判断黑磷区P-P键的键能不完全相同,故A正确;
B.黑磷与石墨类似,也具有层状结构,根据石墨是混合型晶体,故B正确;
C.由石墨与黑磷制备该复合材料有新的键形成,新物质生成,故属于化学变化,故C不正确;
D.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属于共价键,故D不正确;
故答案为AB;
(6)
根据Rh2P中Rh和P原子数之比为2:1,根据晶胞图中面心和顶点的小黑点是P原子,根据图中判断P距离最近的Rh的数目为8;晶胞中P原子数:;Rh原子数:,故根据;故答案为:8;。
【点睛】此题考查物质结构,注意电离能的比较时,同周期元素的电离能的反常情况,其次在密度计算时,注意长度单位的换算。
14.(1) 1s22s22p4或[He]2s22p4 2
(2)自由电子在外加电场中作定向移动
(3) sp2 两者均为分子晶体,后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,熔点更高
(4)Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑
(5)电负性O>N,O对电子的吸引能力更强,Zn和O更易形成离子键
(6) cdhi bcfe
【详解】(1)O为8号元素,其基态O原子核外有8个电子,因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4,其2p轨道有2个未成对电子,即O原子有2个未成对电子;
(2)由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动,因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性;
(3)根据结构式可知,N原子以双键或以NH三键的形式存在,故N原子的杂化方式均为sp2,由于邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酰亚胺均为分子晶体,而后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,因此熔点更高;
(4)金属Zn与氨水反应可生成[Zn(NH3)4](OH)2和H2,反应的离子方程式为Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑;
(5)由于电负性O>N,O对电子的吸引能力更强,Zn和O更易形成离子键,因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键;
(6)根据晶胞示意图,一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点,1个O原子位于晶胞体内,4个Zn原子位于晶胞的棱上,1个Zn原子位于晶胞体内,棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构,从底面O原子排列图看,能平移且与abcd共边的只有二个四边形,为cdhi和bcfe。
15.(1) 2
(2)0.042
(3) K= bc
(4) 放热 降低
【解析】(1)
碳原子的电子排布式为:1s22s22p2,2p2这2个电子是未成对电子,则碳原子核外有2个未成对的电子;N2分子为共价化合物,则其电子式是;氧原子的电子排布式为:1s22s22p4,则2p亚层的轨道表示式为,故答案为:2;;;
(2)
T1 ℃时,在0~10 min内的平均反应速率v(N2)= =0.042mol·L-1·min-1,故答案为:0.042;
(3)
根据反应C(s)+ 2NO(g)N2(g)+CO2(g),可知反应的平衡常数表达式为K=;
a.加入合适的催化剂,可以加快反应速率,不能改变状态,则表中数据不会改变,a项错误;
b.适当缩小容器的体积,压力增大,平衡不移动,但是物质的浓度会增大,表中数据会改变,b项正确;
c.再通入一定量的NO,平衡正向移动,则表中数据会改变,c项正确;
d.再加入一定量的活性炭,不影响平衡,则表中数据不会改变,d项错误;
故答案为:K=;bc;
(4)
T1 ℃时,该反应的平衡常数K==,若第30 min时,将温度升高至T2℃,重新达新平衡时K为2.25,可知升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应;平衡逆向移动,则NO的平衡转化率降低,故答案为:放热;降低。
16.(1) 金属
(2)钾(K)
(3) H(4) sp3 11:2 8NA (或4.816 ×1024)
(5) ( ,0,)
【解析】(1)
铜元素的原子序数为29,基态原子的价电子排布式为3d104s1,价层电子的轨道表达式为;单质铜是由金属键形成的金属晶体,故答案为:;金属;
(2)
与铜元素同周期,N能层电子数与铜原子相同的原子为钾原子和铬原子,三种金属晶体中钾原子的原子半径最大,价电子数最少,金属键最弱,所以晶体的熔点最低,故答案为:钾(K);
(3)
元素的非金属性越强,电负性越大,碱式硫酸铜中非金属元素的非金属性由强到弱的顺序为H(4)
由氨缩脲的结构简式可知,分子中每个氮原子形成三个共价键,含有一对孤对电子,所以原子的杂化类型为sp3杂化;氨缩脲分子中的单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则分子中共含有11个σ键和2个π键,σ键与π键的数目之比为11:2;由氨缩脲与胆矾溶液反应得到的配离子结构可知,具有空轨道的铜离子与具有空轨道的氮原子和氧原子形成配位键,1mol配离子中含有配位键的数目为1mol×4×2×NA mol—1=8NA=4.816 ×1024,故答案为:sp3;11:2;8NA (或4.816 ×1024);
(5)
由位于顶点的原子A的坐标参数为(0,1,0)可知,晶胞的边长为1,则位于晶胞底面的面心上的原子B的坐标参数为( ,0,);由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的镍原子的个数为8×=1,位于面心的铜原子的个数为6×=3,则晶胞的化学式为NiCu3,设晶胞的参数为apm,由晶胞的质量公式可得:=10—30a3d,解得a=,晶胞中铜镍原子之间最近距离为面对角线的,则铜镍原子间最短距离为pm,故答案为:( ,0,);。
17.(1) 2 纺锤
(2) GeH4高。GeH4与CH4都是分子晶体,结构相似,GeH4相对分子质量大,范德华力强,沸点高
(3)大于
(4)Na2SnO3·3H2O+CO2→Na2CO3+Sn(OH)4+H2O
(5) > Pb2+、Pb(OH)+、H+
(6)a
【解析】(1)
锗为第4周期第ⅣA族元素,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,能量最高的电子为4p电子,共有2个,它们运动所形成的电子云形状为纺锤形。答案为:2;纺锤;
(2)
氢化锗(GeH4)结构与甲烷类似,都形成分子晶体,沸点与相对分子质量成正比,所以从结构角度比较GeH4与CH4,可得出GeH4沸点高。理由是:GeH4与CH4都是分子晶体,结构相似,GeH4相对分子质量大,范德华力强,沸点高。氢化锗的液氨溶液具有较好的导电性,则应发生反应生成离子,从而得出主要是因为GeH4与NH3反应生成了和两种离子。答案为:GeH4高。GeH4与CH4都是分子晶体,结构相似,GeH4相对分子质量大,范德华力强,沸点高;;
(3)
Sn与C是同主族元素,从上到下,非金属性依次减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱,则常温下,相同物质的量浓度的Na2SnO3溶液与Na2CO3溶液,前者pH大于后者。答案为:大于;
(4)
由上面分析可知,Sn(OH)4的酸性比H2CO3弱,所以三水锡酸钠露置在空气中,会与CO2、水发生反应,化学方程式:Na2SnO3·3H2O+CO2→Na2CO3+Sn(OH)4+H2O。答案为:Na2SnO3·3H2O+CO2→Na2CO3+Sn(OH)4+H2O;
(5)
从图中可以看出,pH=8时,铅以Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2的形式存在,则往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子除Na+外,还有Pb2+、Pb(OH)+、H+。答案为:>;Pb2+、Pb(OH)+、H+;
(6)
从图中可以看出,pH<6时,铅元素全部以Pb2+的形式存在,此时溶液中加入DH,发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)D2Pb(s)+2H+,铅的脱除率最高,所以脱铅时最合适的pH约为4~5 ,故选a。答案为:a。
【点睛】酸与盐发生反应时,通常发生复分解反应,且满足强酸制弱酸的原理。
18.(1)
(2) 球形 2
(3) NO+或) C与O成键是C提供空的p轨道接受O的一对电子,致使C略带负电荷,容易向其它含有空轨道的原子提供电子对形成配位键
(4) 正四面体 钛原子半径比碳原子半径大,键比键的键长长,键能低,易断裂
(5) BD 0.31×x
【解析】(1)
基态 Ti 原子的价电子排布式为3d24s2,价电子轨道表达式为:;
(2)
基态 Ti 原子中,最高能层电子所占据的能级为4s,电子云轮廓图的形状为球形;Ti的最外层电子数为2,与 Ti 同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有Cr和Cu,最外层均为1个电子,故有2种;
(3)
CO的价电子总数为10,等电子体有 、、NO+或);CO作配体时,配位原子是 C 而不是 O,其原因是:C与O成键是C提供空的p轨道接受O的一对电子,致使C略带负电荷,容易向其它含有空轨道的原子提供电子对形成配位键;
(4)
分子中Ti形成了四个键,分子的空间构型是正四面体; 的稳定性比 差,极易水解,从结构的角度分析其原因为:钛原子半径比碳原子半径大,键比键的键长长,键能低,易断裂;
(5)
根据晶胞结构分析,四方晶胞中,顶点粒子占,面上粒子占,内部粒子为整个晶胞所有,晶体化学式为TiO2,O的数目应为Ti数目的2倍,顶点和体心的原子共2个,面上和内部原子共4个,故BD代表氧原子;A、B、C的原子坐标分别为、、,金红石晶胞中,Ti处于顶点和体心,顶点C到B的距离即为钛氧键的键长,即为d,d=(a 0.69a)× =0.31×a,由于底边长为x,所以d=0.31×x。
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