第2章《微粒间相互作用与物质性质》单元测试
一、单选题
1.下列关于σ键和π键的说法错误的是( )
A.σ键都有方向性,π键都有饱和性
B.两个成键原子之间最多有一个σ键
C.HCl分子中存在s—pσ键
D.N2分子中有两个π键
2.若不断地升高温度,实现"雪花→水→水蒸气→氧气和氢气"的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是( )
A.氢键;分子间作用力;非极性键
B.氢键;氢键;极性键
C.氢键;极性键;分子间作用力
D.分子间作用力;氢键;非极性键
3.下列物质中,既含有离子键又含有共价键的是( )
A.H2SO4 B.NaCl C.MgCl2 D.NaOH
4.属于极性分子的是( )
A.CO2 B.H2O C.CCl4 D.N2
5.生产液晶显示器过程中使用的化学清洗剂是一种温室气体,在大气中的寿命可长达740年之久,下表是几种相关化学键的键能,下列说法中正确的是( )
化学键
键能: 941.7 154.8 283.0
A.中N元素为杂化
B.液态与气态具有相同的能量
C.过程放出能量
D.反应的
6. 是橙黄色液体,有刺激性恶臭。少量泄漏会产生窒息性气体,喷水雾可减慢其挥发,并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于的说法不正确的是( )
A.该分子中S原子的杂化方式是sp2杂化
B.元素的非金属性:Cl>S
C.该分子中S Cl键的键能大于S S键的键能
D.该分子是极性分子,既含有极性共价键又含有非极性共价键
7.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中●和○代表不同元素的原子。
关于此反应的说法错误的是( )
A.反应物总能量一定低于生成物总能量
B.一定属于可逆反应
C.一定有非极性共价键断裂
D.一定属于氧化还原反应
8.四种短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X的简单离子具有相同电子层结构,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,W与Y同族,Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法错误的是( )
A.气态氢化物的稳定性Y
C.W的氢化物分子之间都能形成氢键
D.W、X、Y三种元素组成的化合物的水溶液不一定呈中性
9.下列物质只含有共价键的是( )
A.NaCl B.HCl C.MgCl2 D.KOH
10.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X和Y形成的简单化合物常用作制冷剂,Z的一种氧化物与其氢化物在水溶液中反应产生沉淀,下列叙述正确的是( )
A.简单离子半径:W>Z>Y>X
B.W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强
C.Y与X形成的化合物中一定只含有极性共价键
D.W的单质可以从Y的简单氢化物中置换出Y的单质
11.下列分子中,中心原子是sp杂化的是( )
A.BeCl2 B.H2O C.CH4 D.BF3
12.下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V型的是( )
A. B. C. D.
13.在碱性条件下,硫砷铁矿主要采取氧压浸出的方法脱砷,有关反应的离子方程式为(未配平,中、S的化合价与中相同)。下列说法错误的是( )
A.该反应中氧化剂是被氧化
B.中的杂化轨道类型为的空间结构为正四面体形
C.参加反应的
D.基态原子核外未成对电子数为3,属于周期表的副族元素
14.下列物质属于等电子体的一组是( )
A.CH4和NH3 B.B3H6N3和C6H6
C.F-和Mg D.H2O和CH4
15.研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,主要过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.过程Ⅰ有H-O键断裂并吸收能量
B.过程Ⅱ有O-O键生成并放出能量
C.整个过程中既有非极性键的断裂,又有非极性键的形成
D.2mol的总能量大于2mol和1mol的总能量
16.“冰面滑”与冰层表面的结构有关(如图)。下列有关说法错误的是( )
A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,高温下也很难分解
B.第一层固态冰中,水分子间通过氢键形成空间网状结构
C.第二层“准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少
D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的 水分子”,使冰面变滑
二、综合题
17.金属及其化合物在科学研究和工业生产中具有重要的用途。
(1)三氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示:
①此配合物中,铁离子价电子排布图为 ;
②此配离子中碳原子的杂化轨道类型为 ;
③此配离子中含有的化学键为 。
A.离子键 B.金属键 C.极性键 D.非极性键 E.配位键 F.氢键 G.σ键 H.π键
(2)NO2-与钴盐形成的配离子[Co(NO2)6]3-可用于检验K+的存在。NO2-离子的VSEPR模型名称为 ,K3[Co(NO2)6]是黄色沉淀,该物质中四种元素的电负性由大到小的顺序是 。
(3)研究物质磁性表明:金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越大,磁记录性能越好。离子型氧化物V2O5和CrO2,其中适合作录音带磁粉原料的是 。
(4)锰的一种配合物的化学式为Mn(BH4)2(THF)3,写出两种与BH4-互为等电子体的微粒 (请写一个分子和一个离子)。
(5)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晶体的结构如图所示,a的配位数为 ,已知晶胞密度为ρ g/cm3,则相邻2个b微粒之间的距离为 nm(列计算式)。
18.铜、银、金与社会生活联系密切。
(1) 在周期表中, 铜、银、金位于同一族,它们基态原子的外围电子排布式的通式为 (用n表示电子层数),它们位于元素周期表的 区。
(2)化学上,银氨溶液可以检验醛基的存在,例如:H3CHO+2Ag(NH3)2OH CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O。1个CH3CHO分子中所含π键的数目为 ,碳原子的杂化轨道类型为 ;CH3 CH2OH、CH3CHO的相对分子质量仅相差2,但沸点相差很大(分别为78.5℃,20.8℃),其主要原因是 ;NH3的VSEPR模型为 。
(3)金不溶于硝酸,但溶于“王水”,发生反应:Au+4HCl+HNO3=H[AuCl4]+NO↑+2H2O。金溶于王水的主要原因是形成了[AuCl4],提高了金的活动性。在[AuCl4]-中,金离子的配位数为 ,画出该配离子的结构式: 。
(4)金、银、铜都有良好的延展性,解释其原因: 。
(5)金、银的一种合金具有较强的储氢能力。该合金的晶胞为面心立方结构,银原子位于面心,金原子位于顶点。若该晶胞边长为anm,金、银原子的半径分别为bnm、cnm。则该晶胞的空间利用率(φ)为 (用含a、b、c和圆周率π的式子表示 )。
19.请用相关化学知识回答下列问题。
(1)铬元素可表现出多种颜色,如 (黄), (橙),Cr2+(蓝)等。室温下,Na2Cr2O7溶于水时发生的离子方程式为 ,若增强溶液酸性,溶液的颜色会 (填“不变”“变黄”或“变橙”)
(2)微波炉将电能转变成一定频率的微波穿透食物,食物内的极性分子(如水、脂肪、蛋白质、糖等)被吸引振荡而加热食物。将盛有牛奶的陶瓷杯放入微波炉加热,牛奶和杯子相比更易热的是 。
(3)雪冰和石墨一般是六方晶系(如图)。1mol石墨碳原子含有的σ键数目是 个,冰中平均每个水分子含有氢键的数目是 ,冰中的水分子排列方向是否相同 (填“是”或“否”)。
(4)钒催化剂参与SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH= 98kJ·mol 1反应的能量变化如图所示。SO3的VSEPR模型名称为 ,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为: 。
20.2019年科学家在锂电池领域做出的巨大突破。回答下列问题:
(1)LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为 。
(2)锂离子电池的电解液有LiBF4等,碳酸亚乙酯( )用作该电解液的添加剂。LiBF4中阴离子的空间构型为 。
(3)已知Fe2+的半径为61 pm,Co2+的半径为65 pm,由此推断在隔绝空气条件下分别加热FeCO3、CoCO3,其中 的分解温度低。
(4)形成化学键的π电子不局限于两个原子的区域,而是在参加成键的多个原子的分子骨架中运动,这种由多个原子形成的π型化学键称作离域π键。一般地,其形成需要满足下列条件:①原子共面,每个原子提供一个方向相同的p轨道,或合适的d轨道;②π电子数小于参加成键的轨道数的二倍。芳香化合物及许多其他体系存在离域π键。离域π键可用 表示,n为参与形成离域π键原子数,m为参与形成离域π键电子数,例如苯为 ,已知萘 中存在1个离域π键,可表示为 。
(5)Li2S是目前研发的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体,晶胞参数为d nm,晶胞截面图如图所示。
每个晶胞中含有的S2 数目为 ;Li+填充在S2 构成的空隙中,每一个空隙由 个S2 构成,空隙的空间形状为 。
三、推断题
21.X、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R是长周期元素。X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全充满电子。
请回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)
(1)R的基态原子的电子排布式为 。
(2)X、Y、Z三种元素第一电离能从大到小顺序为 。
(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):
①该分子中两个Y原子之间的键型组合正确的是 。
A.仅1个σ键
B.1个σ键和2个π键
C.1个σ键和1个π键
D.仅2个σ键
②该分子中Y原子的杂化方式是 。
(4)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如下图所示,有关该晶体的说法正确的是 。
A.该晶体属于分子晶体
B.此晶体的硬度比金刚石还大
C.晶体的化学式是X3Y4
D.晶体熔化时共价键被破坏,没有克服范德华力和氢键
22.A、B、C、D、E五种常见元素的基本信息如下所示:A元素的一种原子的原子核内没有中子,B是所有元素中电负性最大的元素,C的基态原子2p轨道中有三个未成对电子,D是主族元素且与E同周期,其最外能层上有两个运动状态不同的电子,E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO 两种氧化物。请回答下列问题:
(1)写出E元素原子基态时的电子排布式: 。
(2)C元素的第一电离能比氧元素的第一电离能 (填“大”或“小”)。
(3)与D元素同周期且未成对电子数最多的元素是 。
(4)A、C、E三种元素可形成[E(CA3)4]2+配离子,其中存在的化学键类型有 (填字母)。
①配位键 ②金属键 ③极性共价键 ④非极性共价键 ⑤离子键 ⑥氢键
若[E(CA3)4]2+配离子具有对称的空间构型,且当[E(CA3)4]2+中的两个CA3被两个Cl-取代时,能得到两种不同结构的产物,则[E(CA3)4 ]2+的空间构型为 (填字母)。
a.平面正方形 b.正四面体形 c.三角锥形 d.V形
答案解析部分
1.【答案】A
A.s轨道为球形对称,所以两个原子以s轨道相互重叠形成的s—sσ键没有方向性,故A符合题意;
B.由电子云相互重叠时,头碰头形成σ键,肩并肩形成π键可知,两个成键原子之间最多只有一个头碰头的σ键,故B不符合题意;
C.氯化氢分子中氢原子的s轨道和氯原子的p轨道重叠时形成s-pσ键,故C不符合题意;
D.氮气分子中含有氮氮三键,三键中含有1个头碰头的p-pσ键和2个p-pπ键,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.两个原子以s轨道相互重叠形成的s-sσ键没有方向性;
B.两个成键原子之间只能有一个σ键;
C.HCl中H原子的S轨道与Cl原子的p轨道发生“头碰头”重叠成键;
D.三键中含1个σ键和2个π键。
2.【答案】B
雪花→水,破坏氢键和分子间作用力;水→水蒸气,破坏氢键和分子间作用力;水蒸气→氧气和氢气,破坏分子内H、O原子间的极性键;
故答案为:B。
【分析】 雪花→水→水蒸气的过程为物理变化,被破坏的是分子间作用力,主要是氢键,水蒸气→氧气和氢气发生了化学变化,化学键被破坏,据此解答。
3.【答案】D
A.H2SO4是共价化合物,分子中只存在共价键,故A不符合题意;
B.NaCl中钠离子和氯离子之间只存在离子键,故B不符合题意;
C.MgCl2中镁离子和氯离子之间只存在离子键,故C不符合题意;
D.NaOH中钠离子和氢氧根离子之间存在离子键、O原子和H原子之间存在共价键,故D符合题意;
故答案为:D.
【分析】离子键是通过两个或多个原子或化学集团失去或获得电子而成为离子后形成的;共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
4.【答案】B
A、CO2中有C、O元素之间形成极性键,且分子结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,选项A不符合题意;
B、H2O中H、O元素形成的极性键,但结构不对称,属于极性分子,选项B符合题意;
C、CCl4为正四面体结构,含有极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子,选项C不符合题意;
D、N2中只有N-N非极性键,属于非极性分子,选项D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】由极性键形成的不对称分子属于极性分子,据此解答即可。
5.【答案】C
A.种N原子有1个孤电子对,3个σ键,故为杂化,故A不符合题意;
B.物质的状态不同,能量不同,故B不符合题意;
C.形成化学键的过程为放热过程,故C符合题意;
D.根据反应的焓变等于反应物的总键能和减去生成物的总键能和,,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、N原子有1个孤电子对,属于杂化;
B、状态不同,能量不同;
C、新的化学键形成的过程为放热过程;
D、焓变等于反应物的总键能和减去生成物的总键能和。
6.【答案】A
A. 价层电子对数=σ键个数+孤电子对数,价层电子对数,该分子中S原子的杂化方式是sp3杂化,故A错误;
B. 同周期元素从左到右非金属性增强,元素的非金属性:Cl>S,故B正确;
C. 元素的非金属性:Cl>S,所以该分子中S Cl键的键能大于S S键的键能,故C正确;
D. 分子中正负电荷中心不重合,从整个分子来看,电荷的分布是不均匀的,是不对称的,这样的分子为极性分子,其中S S键为非极性共价键,S Cl键为极性共价键,故D正确;
故答案为:A。
【分析】A. 价层电子对数=σ键个数+孤电子对数,根据价层电子对数确定其杂化类型 ;
BC. 同周期元素从左到右非金属性增强;
D. 同种原子之间的共价键为非极性键;不同种原子之间的共价键为极性键;非极性分子是指分子里电荷分布是对称的(正负电荷中心能重合)的分子。极性分子是指分子里电荷分布不对称(正负电荷中心不能重合)的分子。
7.【答案】A
由图可知,该反应中一种化合物分解为一种单质和另一种化合物。A. 由图无法判断该反应是放热反应还是吸热反应,故无法判断反应物总能量与生成物总能量的相对大小,A符合题意;
B. 充分反应后,还有反应物尚未分解,所以该反应一定属于可逆反应,B不符合题意;
C. 反应物分子中有非极性键,而生成的化合物中没有,所以反应过程中一定有非极性共价键断裂,C不符合题意;
D. 化合物分解后有单质生成,所以一定属于氧化还原反应,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A.不能确定反应物和生成物的总能量的高低;
B.没有完全生成产物,属于可逆反应;
C.同种元素原子间存在非极性共价键;
D.有单质生成,一定有化合价的变化,一定是氧化还原反应。
8.【答案】B
四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,则X为Na;由原子序数可知,Y、Z处于第三周期,而Z与钠形成的离子化合物的水溶液呈中性,则Z为Cl;W、X的简单离子具有相同电子层结构,且W与Y同族,W在第二周期且是非金属元素,W可能是氮(或)氧,则对应的Y为磷(或硫);
A.Y、Z处于第三周期,且原子序数依次增大,非金属性Y
C.W可能是氮(或)氧,其氢化物分子之间都能形成氢键,故C不符合题意;
D.W可能是氮或氧,与钠形成的化合物可能是氮化钠,氧化钠,过氧化钠,它们与水反应都能生成氢氧化钠使溶液呈碱性,故D不符合题意。
故答案为:B
【分析】根据元素在周期表中的位置和原子核外电子排布特点进行判断各种元素,结合化学键和氢键的形成等进行分析即可。
9.【答案】B
A.NaCl中含有离子键,A不符合;
B.HCl中含有共价键,B符合;
C.MgCl2中含有离子键,C不符合;
D.KOH中含有离子键和共价键,D不符合;
故答案为:B。
【分析】非金属元素原子之间形成共价键。
10.【答案】D
根据上述分析可知:X是H,Y是N,Z是S,W是Cl元素。
A.离子核外电子层数越多,离子半径越大;当离子核外电子层数相同时,离子的核电荷数越大,离子半径就越小。H+核外没有电子,N3-核外有2个电子层,S2-、Cl-核外有3个电子层,所以离子半径大小关系为:S2->Cl->N3->H+,用字母表示为:Z>W>Y>X,A不符合题意;
B.未指出是否是比较元素最高价含氧酸的酸性强弱,因此不能判断酸性强弱。如最高价含氧酸的酸性:HClO4>H2SO4,若不是最高价含氧酸的酸性,可能情况:酸性:H2SO3>HClO,C不符合题意;
C.X是H,Y是N,二者形成的化合物NH3中只含有极性共价键N-H;而肼(N2H4)中同时含有极性共价键N-H和非极性共价键N-N,因此两种元素形成的化合物中不一定只含极性键,C不符合题意;
D.活动性强的可以将活动性弱的从化合物中置换出来。元素的非金属性:Cl>S,因此可发生反应:Cl2+H2S=2HCl+S,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.离子核外电子层数越多,离子半径越大;当离子核外电子层数相同时,离子的核电荷数越大,离子半径就越小;
B.元素非金属性越强,元素最高价含氧酸的酸性越强;
C.化合物不一定是最简氢化物,可能含有非极性键;
D.活动性强的非金属可以将活动性弱的非金属从化合物中置换出来。
11.【答案】A
A. BeCl2分子中,Be原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,A项符合题意;
B. H2O分子中氧原子含有2个共价单键和2个孤电子对,所以价层电子对数是4,中心原子以sp3杂化轨道成键,B项不符合题意;
C、CH4中C形成4个σ键,无孤电子对,为sp3杂化,C项不符合题意;
D、BF3分子中B原子含有3个共价单键,没有孤电子对,所以价层电子对数是3,中心原子以sp2杂化轨道成键,D项不符合题意;
故答案为:A。
【分析】根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式,如果价层电子对为2,则中心原子以sp杂化轨道成键。
12.【答案】D
A.SO2分子中S原子价层电子对数为,且含有一个孤电子对,VSEPR模型为平面三角形、空间结构为V形,故A不符合题意;
B.CH4的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,故B不符合题意;
C.中O原子价层电子对数为,且含有一个孤电子对,V SEPR模型为四面体形、空间结构为三角锥形,故C不符合题意;
D. H2O中O价层电子对数为,且O含有2个孤电子对,水分子的VSEPR模型是正四面体形,空间构型为V形,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】粒子的VSEPR模型为四面体形、空间结构为V型,则该粒子中心原子为sp3杂化,且含有2对孤电子对。
13.【答案】C
A.由未配平的方程式可知,反应中氧元素的化合价降低被还原,氧气是反应的氧化剂,铁元素、砷元素、硫元素的化合价均升高被氧化,FeAsS是反应的还原剂被氧化,故A不符合题意;
B.砷酸根离子中砷原子的价层电子对数为4,砷原子的杂化轨道类型为sp3杂化,硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0,离子的空间结构为正四面体形,故B不符合题意;
C.由升降法可得配平的化学方程式为,则,故C符合题意;
D.砷元素的原子序数33,价电子排布式为4s24p3,原子核外未成对电子数为3,铁元素的原子序数为26,位于元素周期表Ⅷ族,属于周期表的副族元素,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】根据得失电子守恒和质量守恒配平该方程式为。
14.【答案】B
A项中CH4与NH3的原子总数不相等;故A不符合题意
B项总原子总数和电子总数相等,故B符合题意
C项中F-和Mg的价电子总数不相同;故C不符合题意
D项中H2O和CH4的原子总数不相同,故D不符合题意
【分析】等电子体需具备两个条件:一是微粒的原子总数相同,二是微粒的价电子总数相同。找出即可
15.【答案】D
A.由图可知,过程Ⅰ有H-O键断裂,而化学键断裂需要吸收能量,A不符合题意;
B.过程Ⅱ中实际上是2个H结合为H2以及2个羟基结合成H2O2,所以形成了1个H-H键和1个O-O键,新键的形成会放出能量,B不符合题意;
C.由图可知,过程Ⅲ存在着过氧化氢中的O-O键断裂,和氧气中O=O的形成,C不符合题意;
D.氢气在氧气中燃烧生成水的过程为放热过程,故2mol的总能量小于2mol和1mol的总能量,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.依据图像分析,断键吸热,成键放热;
B.同A项分析;
C.同种原子之间的共价键为非极性键;不同种原子之间的共价键为极性键;
D.根据放热反应中反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,燃烧为放热过程。
16.【答案】A
A.水分子的稳定是氢氧共价键较稳定 ,氢键主要影响溶解度、熔沸点,符合题意
B.读图,固态冰中通过氢键形成了空间网状结构,不符合题意
C.读图可得, “准液体”中,水分子间形成氢键的机会比固态冰中少,不符合题意
D..读图可得, “准液体”中的水分子的氢键较固态冰中的氢键少,不符合题意
故答案为:A
【分析】分子的稳定性决定于化学键的强弱,氢键不是化学键是分子间作用力,增强植物的溶解性和熔沸点。
17.【答案】(1);sp2、sp3;C D E G H
(2)平面三角形;O>N>Co>K
(3)CrO2
(4)CH4(SiH4)、NH4+
(5)4; (或 )
本题考查物质结构与性质,主要考查价电子排布图的书写,电负性的比较,杂化方式和VSEPR模型的判断,化学键的类型,等电子体的书写,配位数的确定,晶体的计算。
(1)①铁的原子序数为26,基态铁原子核外电子数为26,根据构造原理,基态铁原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5,Fe3+的价电子排布式为3d5,Fe3+的价电子排布式图为 。②此配离子中-C2H5和-CH3中碳原子为sp3杂化,“C=O”和“C=C”中碳原子为sp2杂化,此配离子中碳原子的杂化类型为sp3杂化、sp2杂化。③根据配离子的结构知,乙酰乙酸乙酯中碳碳之间存在非极性键,碳氢、碳氧、氧氢之间存在极性键,单键中只有σ键,碳碳双键和碳氧双键中存在σ键和π键,Fe3+与乙酰乙酸乙酯之间存在配位键,此配离子中含有的化学键为极性键、非极性键、配位键、σ键和π键,
故答案为:CDEGH。
(2)NO2-中中心原子N的孤电子对数为 (5+1-2 2)=1,成键电子对数为2,价层电子对数为1+2=3,NO2-的VSEPR模型为平面三角形。元素的非金属性越强电负性越大,元素的金属性越强电负性越小,则四种元素的电负性由大到小的顺序为O N Co K。
(3)V2O5中金属阳离子为V5+,V5+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,没有未成对电子;CrO2中金属阳离子为Cr4+,Cr4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2,3d上有2个未成对电子;根据“金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越大,磁记录性能越好”,适合作录音带磁粉原料的是CrO2。
(4)用替换法,与BH4-互为等电子体的分子为CH4、SiH4,离子为NH4+等。
(5)由晶胞可见b的配位数为4,该晶体的化学式为ZnS,则a的配位数也为4。用“均摊法”,晶胞中含a:8 +6 =4,含b:4,设晶胞的边长为x,则晶胞的体积为x3,1mol晶体的体积为 NA,1mol晶体的质量为(32+65)g=97g,1mol晶体的体积为 , NA= ,解得x= cm。根据晶胞相邻2个b微粒之间的距离为面对角线的一半,相邻2个b微粒之间的距离为 x= cm= 107nm。
故正确答案为:(1),sp2、sp3,C D E G H(2)平面三角形,O>N>Co>K(3)CrO2,(4)CH4(SiH4)、NH4+
(5)4,2 2 × 4 × ( 32 + 65 ) N A ρ 3 × 10 7 (或 2 2 × 388 N A ρ 3 × 10 7 )
【分析】(1)碳原子的杂化方式简单判断方法是碳原子接4个单键则为sp3,接一个双键则是sp2,或者用基本公式:单键数加上孤对电子数。
18.【答案】(1)(n-1)d10ns1;ds
(2)1;sp3、sp2;CH3CH2OH分子间存在氢键,CH3CHO分子间无氢键;四面体形
(3)4;
(4)金、银、铜受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,金属键仍然存在
(5) ×100%
(1)在元素周期表中,Cu、Ag、Au位于ⅠB族、各能级电子数相等价电子通式为(n-1)d10ns1;它们位于元素周期表的ds区;
(2)①CH3CHO中有一个碳氧双键,双键中有一个π键,所以1个CH3CHO分子中π键的数目为1,根据碳原子周围的成键情况和孤电子对数可知,甲基中的碳的杂化方式为sp3,醛基中的碳原子的杂化方式为sp2;CH3CH2OH分子间存在氢键,CH3CHO分子间无氢键,故CH3 CH2OH、CH3CHO的相对分子质量仅相差2,但沸点相差很大;NH3分子中N原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+ (5-3×1)=4,VSEPR模型为正四面体结构;
(3)在[AuCl4]-中,与金离子最近的的氯离子有4个,故配位数为4,该配离子的结构式为: ;
(4) 金、银、铜受到外力作用时,晶体中的各原子层就会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,金属键仍然存在,故金、银、铜都有良好的延展性;
(5)合金的晶胞为面心立方结构,银原子位于面心,金原子位于顶点,所以晶胞中银原子数为6× =3,金原子数为8× =1,金、银原子的半径分别为bnm、cnm,则晶胞中金、银原子的体积为 ,晶胞的体积为 ;所以该晶胞的空间利用率为: 。
【分析】(2)根据价层电子对数=σ键个数+孤电子对个数,判断分子的空间构型。
19.【答案】(1)+H2O 2+2H+;变橙
(2)牛奶
(3)1.5NA;2;否
(4)平面三角形;2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) H= -351 kJ mol-1
(1)室温下,Na2Cr2O7溶于水时发生水解的离子方程式为:+H2O 2+2H+,若溶液酸性增强,H+浓度增大,平衡逆向移动,水解受到抑制,浓度增大,所以溶液颜色变橙;故答案为:+H2O 2+2H+;变橙;
(2)牛奶属于蛋白质,是极性分子,更容易被吸引振荡而加热,故答案为:牛奶;
(3)由图可知,石墨是层状结构,每个C只跟相邻的3个C形成化学键,每个C含有1.5个σ键,1mol石墨碳原子含有的σ键数目是1.5NA;冰晶体中,一个水分子与相邻的四个水分子形成四个氢键,而每个氢键被两个水分子共用,平均每个水分子有两个氢键;冰中的水分子排列方向不相同,故答案为:1.5NA;2;否;
(4)SO3是sp2 杂化,形成3个sp2等价轨道,键角120度,VSEPR模型名称为平面三角形;由图象得出①V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g) ΔH=-24kJ·m ol-1,②V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s) ΔH=-399kJ·mol-1,由盖斯定律可知②-①×2得到:2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s) H= -351 kJ mol-1;故答案为:平面三角形;2V2O5(s)+ 2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s) H= -351 kJ mol-1。
【分析】(1)依据水解平衡的移动分析;
(2)蛋白质是极性分子;
(3)利用均摊法判断;
(4)依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定VSEPR模型,再确定空间立体构型;
依据盖斯定律计算。
20.【答案】(1)M
(2)正四面体
(3)FeCO3
(4)
(5)4;4;正四面体
(1)磷元素处于第三周期第VA族,单质占据最高能层为第三能层,能层符号为M;
(2)LiBF4中阴离子为BF ,中心B原子的孤电子对数为 =0,价层电子对数=4+0=4,阴离子的空间构型与VSEPR模型相同为正四面体形;
(3)碳酸盐分解实质是金属阳离子结合碳酸盐中氧离子,r(Fe2+)小于r(Co2+),Fe2+结合O2-的能力更强,FeCO3容易分解,所以FeCO3分解温度较低;
(4)萘中含有两个苯环,10个碳原子的杂化方式相同,均为sp2杂化,每个C原子都提供一个与杂化轨道垂直的p轨道,且含有一个电子,所以形成10中心10电子的离域π键,可以表示为 ;
(5)由晶胞截面图中y参数可知,S2-处于晶胞的顶角、面心位置,Li+ 填充在 晶胞的体心位置,每个晶胞中含有的S2-数目为8× +6× =4,Li+ 填充在S2-构成的空隙中,每一个空隙由4个S2- 构成,空隙的空间形状为正四面体。
【分析】(1)磷处于第三周期第VA族,而单质占据最高能层为第三层即为M层
(2)LiBF4的阴离子为BF4-,根据公式计算中心B原子孤对电子数,与常见的模型进行对比即可
(3)碳酸盐分解的实质是阳离子结合碳酸盐中的氧离子,亚铁离子的半径小于亚钴离子,所以更易结合阳离子,所以碳酸亚铁更易分解,分解温度低
(4)萘中由两个苯环,苯环上的碳原子均是sp2杂化,可以提供10个p轨道且都含由一个电子对。
(5)根据晶胞切面不难发现,硫离子占据晶胞顶点和面心的位置,顶点占1/8,面心占1/2,计算出8x1/8+6x1/2=4.,Li+ 填充在 晶胞的体心位置,每个空隙由4个硫离子构成,形成的空隙为正四面体
21.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)N>O>C
(3)C;sp2
(4)B、C、D
(1)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3)由N2F2的两种结构可知,其结构式为 和 两个N原子以双键形式成键,存在1个σ键和1个π键,C项正确;N原子采取sp2杂化。
(4)观察图形可发现与C原子相连的有4个N原子,与N原子相连的有3个C原子,形成了空间立体网状结构。可知该晶体为原子晶体,化学式为C3N4,晶体熔化时,化学键被破坏,故A项错误,C、D两项正确。对原子晶体而言,键长越短,其硬度越大,由于C—C键的键长大于C—N 键的键长,故该晶体的硬度比金刚石还大,B项正确。
【分析】由题意可知X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,Q为氟元素,R为铜元素。
(1)R元素是铜,故根据铜原子的核外电子能级排布即可写出
(2)第二周期中,非金属性越强,第一电离能越大,但是氮元素的p能级处于半充满状态,故电离能高
(3)Y是氮原子,N原子是以sp2的杂化方式进行的,N与N之间以双键的形式存在,含有的是1个σ键和1个π键
(4)根据结构式中C和N之间的连接方式,即可写出化学式式C3N4,是原子晶体,熔化是主要破坏的是共价键,物理性质主要和键长有关,半径越小,键能越大,熔沸点越高、硬度越大
22.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s1
(2)大
(3)Cr
(4)①③;a
(1)E为Cu,29号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1;
(2)C为N,其非金属性比O弱,由于氮元素的2p轨道电子处于半充满稳定状态,其第一电离能要比O的大;
(3)D为Ca,位于第四周期,该周期中未成对电子数最多的元素是Cr(核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1);
(4)A、C、E三种元素可形成[Cu(NH3)4]2+配离子,其化学键Cu-N属于配位键,N-H属于极性共价键,故合理选项为①③;当[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代时,能得到两种不同结构的产物,则说明该离子的空间构型为平面正方形(参考甲烷的空间构型的验证实验)。
【分析】A元素的一种原子的原子核内没有中子,则A为H。B是所有元素中电负性最大的元素,则B为F。C的基态原子2p轨道中有三个未成对电子,则C为N。E能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO,则E为Cu。D是主族元素且与E同周期,其最外能层上有两个运动状态不同的电子,则D为Ca。综上所述,A为H,B为F,C为N,D为Ca,E为Cu。