2024届高三新高考化学大一轮复习题----物质的结构与性质(含解析)

2024届高三新高考化学大一轮复习题----物质的结构与性质
1.(2023春·辽宁沈阳·高三辽宁实验中学校考阶段练习)I.研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出),每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为,回答下列问题:
(1)晶胞中N原于均参与形成配位键,与的配位数之比为 。
(2)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据___________(填标号)。
A.轨道 B.轨道 C.杂化轨道 D.杂化轨道
(3)在水中的溶解度,吡啶远大于苯,主要原因是① ,② 。
(4)、、的碱性随原子电子云密度的增大而增强,其中碱性最弱的是 。
Ⅱ.Cu2-xSe是一种钠离子电池正极材料,充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示,晶胞内未标出因放电产生的0价原子。
(5)每个晶胞中个数为 (以含的代数式表示),每个晶胞中0价原子个数为 (以含的代数式表示)。
(6)每个晶胞完全转化为晶胞,转移电子数为 。
2.(2023春·辽宁沈阳·高三辽宁实验中学校考阶段练习)回答下列问题:
(1)钒(23V)是元素广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为第四周期第 族,其价层电子的轨道表示式为 。第四周期未成对电子数最多的元素是 (填元素符号)。
(2)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子、E的元素符号为 ,其正二价离子的电子排布式为 。
(3)铝原子核外电子共有 种不同能量的电子。
(4)丁二酮肟()中涉及元素的电负性由大到小的顺序为 ,氮同周期的硼在成键时,能将一个2s电子激发进入2p能级参与形成化学键,请写出该激发态原子的价电子轨道表示式: 。该过程形成的原子光谱为 (填“吸收”或“发射”)光谱。
(5)与Si同周期的部分元素的电离能如图所示,其中a、b和c分别代表___________(填字母)
A.为,b为,c为 B.为,b为,c为
C.为,b为,c为 D.为,b为,c为
3.(2023春·黑龙江双鸭山·高三双鸭山一中校考阶段练习)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)键角: ,与互为等电子体的分子为 (填化学式,任写一种即可)。
(2)浓磷酸在常温下呈粘稠状,原因 ,多聚磷酸由磷酸加热脱水缩合而成。链状多聚磷酸是多个磷酸通过脱水后共有部分氧原子连接起来的,多聚磷酸根离子的部分结构投影图如图所示(由于P、O原子的半径大小不同,投影图中P与O之间存在部分或全部遮掩关系),则其化学式为 。
(3)的晶胞结构示意图如(a)所示。其中О围绕Fe和Р分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有的单元数有 个。
电池充电时,脱出部分,形成,结构示意图如(b)所示,则x= , 。
4.(2023春·黑龙江双鸭山·高三双鸭山一中校考阶段练习)I、吡啶( )是类似于苯的芳香化合物,工业上用作合成药品、消毒剂、染料等的原料。2-乙烯基吡啶(VPy)是合成治疗矽肺病药物的原料,可由如图路线合成。
请回答下列问题:
(1)MPy分子中碳原子的杂化方式为
(2)EPy晶体中微粒间的作用力类型有 (填标号)。
a.离子键b.金属键c.极性键d.非极性键e.配位键f.氢键
(3)反应①中每生成1molEPy,断裂 个π键,形成 个σ键。
(4)吡啶、与形成二氯二吡啶合铂配合物,有顺式和反式两种同分异构体。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。
的配位数为 。顺式二氯二吡啶合铂分子能否溶于水 (填“能”或“否”),
Ⅱ、有下列实验:
(5)该深蓝色晶体的化学式为 ,溶剂X可以是 (填名称),继续添加氨水,沉淀溶解,写出沉淀溶解的离子方程式为 。
(6)该实验能说明、与结合能力的强到弱的顺序是 。
(7)下列有关化学实验“操作→现象→解释”均正确的是 。
选项 操作 现象 解释
A 向某溶液中滴加KSCN溶液 产生红色沉淀
B 向由0.1molCrCl3·6H2O配成的溶液加入足量AgNO3溶液 产生0.2mol沉淀 已知的配位数为6.则CrCl3·6H2O的化学式可表示为
C 向K2Cr2O7溶液中先滴加3滴浓硫酸,再改加l0滴浓NaOH 溶液先橙色加深,后变为黄色 溶液中存在:
D 向AgCl悬浊液中滴加氨水 沉淀溶解 AgCl不溶于水,但溶于氨水,重新电离成Ag+和Cl-
5.(2023春·黑龙江双鸭山·高三双鸭山一中校考阶段练习)X、Y、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的前20号元素。X原子中K层和L层电子数相等;Y的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2YO3;Z可形成氢化物ZH3;Q的一种核素的中子数为14,质量数为28;R最外层电子数为内层电子数的一半;T为同周期非金属性最强的元素;U可与T形成离子化合物UT2。
(1)下列X原子的轨道表示式表示的状态中,能量最高的是 (填序号),写出其单质与NaOH溶液反应的化学方程式是 。
A. B.
C. D.
(2)Y单质、Q单质、及QY化合物均为共价晶体,熔点由高到低的排序是 (填化学式)。
(3)R4空间构型为正四面体形,键角为 度,R的氢化物的沸点低于同族Z的氢化物,其原因是 。
(4)LiYH3、LiY(YH3)3在合成化学上应用广泛。(YH3)3Y-的空间结构为 ;(YH3)3Y-、H3Y-、F3Y-的稳定性随中心Y原子上电子云密度增大而减小,其中稳定性最强的是 (填化学式)。
(5)UT2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),T离子位于U离子形成的 空隙中。
(6)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Cr2O3中,适合作录音带磁粉原料的是 。
6.(2023春·湖北宜昌·高三校联考期中)胆矾(CuSO4·5H2O)可用于泳池杀菌消毒。回答下列问题:
(1)铜元素位于元素周期表的 区,基态Cu原子的核外电子排布式为 。
(2)CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如图:
①的空间构型为 ,其中硫原子的杂化方式为 。
②硫酸铜晶体中Cu2+的配位数为 ,[Cu(H2O)4]2+中配位原子是 。
③在上述结构示意图中,存在的化学键有 。
(3)向CuSO4溶液中逐滴加入氨水,溶液最终变为深蓝色,原因是 。
7.(2023春·四川内江·高三四川省资中县第二中学校考开学考试)A、B、C、D、E为前四周期元素,且原子序数依次增大
A 第二周期中一种非金属元素,第一电离能大于相邻元素
B 地壳中含量最多的元素,轨道上有二个孤电子
C 与B同主族
D 前四周期中金属性最强的元素
E 前四周期中原子核外孤电子数最多
(1)C元素的位置 ,E元素的价电子排布图为 。
(2)B的氢化物由固体变为气态所需克服的微粒间的作用有 。在二氧化碳分子中σ键和键之比是 。
(3)A的简单氢化物的空间构型为 ,其中A原子的杂化方式: 。
(4)的电子式为 ,与反应生成B的单质的化学方程式为: 。
(5)A和形成的一种化合物的晶胞结构如图所示,该晶胞的化学式为 。若晶胞边长为,则该晶体的密度是 。
8.(2023春·福建泉州·高三福建省德化第一中学校考阶段练习)I.根据下列5种元素的电离能数据(单位为kJ/mol),回答问题。
元素符号
Q 2080 4000 6100 9400
R 500 4600 6900 9500
S 740 1500 7700 10500
T 580 1800 2700 11600
V 420 3100 4400 5900
(1)在元素周期表中,最有可能处于同一族的是 (填字母,下同)。
A.Q和R B.S和T C.T和V D.R和T E.R和V
(2)在这5种元素中,最容易与氯元素形成离子化合物的是 。
A.Q B.R C.S D.T E.V
(3)利用表中的数据,V元素最有可能是下列元素中的_______。
A.H B.Li C.Na D.K
II.某化学兴趣小组为探究元素性质的递变规律,设计了如下系列实验。
(4)将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的0.1的盐酸中,试预测实验结果: 与盐酸反应最剧烈, 与盐酸反应最慢。
(5)将NaOH溶液与溶液混合生成,从而验证NaOH的碱性大于,继而可以验证Na的金属性大于N,你认为此设计是否合理? (填“合理”或“不合理”)理由是 。
III.铁铜是人类最早大规模使用的金属。
(6)铁有δ、γ、α三种同素异形体,图甲是它们的晶胞结构图。三种晶体中铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为 。
(7)某种具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积结构,晶胞中Cu原子处于面心,Au原子处于顶点位置。氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与的结构(晶胞结构如图乙)相似。该晶体储氢后的化学式为 。
9.(2023春·北京顺义·高三北京市顺义区第一中学校考阶段练习)卤族元素相关物质在生产、生活中应用广泛。回答下列问题:
元素 H N F Cl Br I
电负性 2.1 3.0 4.0 3.0 2.8 2.5
(1)卤族元素化合物的性质有相似性和递变性,下列说法不正确的是 。
A.HF、HCl、HBr的沸点依次升高
B.Cl2、ICl、IBr沸点依次升高
C.H-O-X(X代表Cl、Br、I)的酸性随着X的原子序数递增逐渐增强
(2)NF3的结构与NH3类似,但是性质差异较大。NF3的空间结构名称为 ,N原子的轨道杂化类型为 。
(3)NH3具有碱性(可与H+结合)而NF3没有碱性,原因是 。
(4)某晶体含有K、I、O三种元素,是一种性能良好的非线性光学材料,其晶胞结构如图所示。晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,边长为anm。
已知阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g cm-3(用含NA的代数式表示)。
10.(2023春·黑龙江哈尔滨·高三哈尔滨市第四中学校校考期中)I.铜及其化合物在化工、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)可用于防止合成氨反应的催化剂中毒。该化合物中元素的第一电离能最大的是 ,碳原子的杂化轨道类型有 。除去的反应为,该反应中新形成的化学键有 (填标号)。
A.键 B.配位键 C.非极性键 D.键
(2)向溶液中通入足量可生成配合物;与的空间结构都是三角锥形,但不易与形成配离子的原因是 。
II.晶胞与晶胞相似,如图所示:
(3)连接面心上6个构成___________(填标号)。
A.正四面体 B.正八面体 C.立方体 D.正四边形
(4)在晶胞中,每个镍离子周围与它最近且相等距离的氧离子有 个;每个氧离子周围与它最近且相等距离的氧离子有 个。
(5)已知晶胞参数为,代表阿伏加德罗常数的值。则晶体的密度为 (只列出计算式)。
11.(2023·广东广州·广州市第二中学校考模拟预测)a、b、c、d、f五种前四周期元素,原子序数依次增大:a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,第一电离能I1(a)(1)写出ac2的电子式 ;基态f原子的外围电子排布式为 。
(2)写出一种与ac2互为等电子体的物质的化学式 。
(3)b的简单氢化物的沸点比同族元素氢化物的沸点 。(填“高”或“低”)
(4)化合物M由c、d两种元素组成,其晶胞结构如甲,则M的化学式为 。
(5)化合物N的部分结构如乙,N由a、b两元素组成,则硬度超过金刚石。试回答:
①N的晶体类型为 。
②N晶体中a、b两元素原子的杂化方式均为 。
12.(2023春·山东·高三校联考阶段练习)由于锂离子电池成本的日益上涨以及锂资源的不断消耗,钾离子电池成为近几年的研究热点。回答下列问题:
(1)某立方晶系的锑钾(Sb-K)合金可作为钾离子电池的负极电极材料。
①已知锑(Sb)为第五周期元素,与氮同族,Sb有 个未成对电子。
②已知和KCl的熔点分别是73.4℃和770℃,请分析两种物质熔点差异的原因: 。
(2)过渡金属氧化物在钾离子电池正极材料中得到广泛应用,例如碳包覆的纳米材料,中P的杂化类型为 ,该金属盐中不存在的微粒间作用力有 (填标号)。
a.σ键 b.离子键 c.金属键 d.氢键
(3)该锑钾(Sb-K)合金的晶胞结构如图a,图b表示晶胞的一部分。
①设1号原子的分数坐标为(0,0,0),2号原子的分数坐标为(1,1,1),则3号原子的分数坐标为 。
②与Sb最邻近的K原子数为 ,若K原子的半径为a pm,Sb原子的半径为b pm,则该晶体中原子的空间利用率为 (用含a、b的计算表达式表示)。
13.(2023·山东菏泽·校考一模)分子人工光合作用的光捕获原理如图所示,WOC1是水氧化催化剂WOC在水氧化过程中产生的中间体,HEC1是析氢催化剂HEC在析氢过程中产生的中间体。
回答下列问题:
(1)下列状态的铁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。
a.
b.
c.
d.
(2)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。1 mol WOC1中通过螯合作用形成的配位键有 mol。
(3)HEC1中的C、N、O三种元素都能与H元素形成含A-A(A表示C、N、O元素)键的氢化物。氢化物中A-A键的键能(kJ·moL-1)如下表:
H3C-CH3 H2N-NH2 HO-OH
346 247 207
A-A键的键能依次降低的原因是 。
(4)在多原子分子中有相互平行的p轨道,它们连贯、重叠在一起,构成一个整体,p电子在多个原子间运动,像这样不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,如苯分子中的离域π键可表示为。N元素形成的两种微粒、中,中的离域π键可表示为 ,、的键角由大到小的顺序为 。
(5)水催化氧化是“分子人工光合作用”的关键步骤。水的晶体有普通冰和重冰等不同类型。普通冰的晶胞结构与水分子间的氢键如图甲、乙所示。晶胞参数pm,pm,;标注为1、2、3的氧原子在Z轴的分数坐标分别为:0.375c、0.5c、0.875c。
普通冰晶体的密度为 g·cm (列出数学表达式,不必计算出结果)。
14.(2023·天津南开·统考一模)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,下列物质都是具有广阔应用前景的储氢材料。回答下列问题:
(1)氢化钠(NaH)是一种常用的储氢剂,遇水后放出氢气并生成一种碱,该反应的还原产物为 。
(2)Ti-Fe合金室温下吸、放氢的速率快,Ti元素在周期表中的位置是 。
(3)(氨硼烷)具有很高的储氢容量及相对低的放氢温度(<350℃),是颇具潜力的化学储氢材料之一,它可通过环硼氮烷、与进行合成。
①中涉及的元素H、B、N电负性最大的是 。
②键角: (填“>”、“<”或“=”),原因是 。
(4)Fe-Mg合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
①距离Mg原子最近的Fe原子个数是 。
②若该晶胞的棱长为anm,阿伏加德罗常数的值为,则该合金的密度为 。
③若该晶体储氢时,分子在晶胞的体心和棱心位置,则含Mg48g的该储氢合金可储存标准状况下的体积约为 L。
15.(2023春·山西·高三太原师范学院附属中学校联考阶段练习)回答下列问题
(1)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用“”表示,与之相反的用“”表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态的氮原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为 。
(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂,通常还含有、、CaO、MgO、等氧化物中的几种。
①Cr原子的价电子排布式为 ;第四周期ds区元素中,与基态Cr原子最外层电子数目相同的元素的元素符号为 。
②上述氧化物所涉及的元素中,处于元素周期表中p区的元素有 (填元素符号)
(3)我国科研人员研制出了M-LiH(M为Fe、Mn等金属)等催化剂,使得合成氨工业的温度,压强分别降到了350℃、1MPa,这是近年来合成氨反应研究中的重要突破。
①Mn在元素周期表中的位置 ,基态Mn原子未成对的电子数为 。
②第三电离能 (填“>”或“<”),原因是 。
(4)晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如下图所示。K与O间的最短距离为 nm,与K紧邻的O个数为 。在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。
16.(2023春·宁夏石嘴山·高三石嘴山市第三中学校考阶段练习)现有几组物质的熔点(℃)数据:
A组 B组 C组 D组
金刚石:3550 Li:181 HF:-83 NaCl
硅晶体:1410 Na:98 HCl:-115 KCl
硼晶体:2300 K:64 HBr:-89 RbCl
二氧化硅:1732 Rb:39 HI:-51 Mg0:2800
据此回答下列问题:
(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高,据此回答:
①A组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是 ;
②硅的熔点低于二氧化硅,是由于 ;
③硬度比较:晶体硅 晶体硼(“大于”或“小于”);
(2)B组晶体中存在的作用力是 ,其共同的物理性质是 (填序号)
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为 ,MgO晶体的熔点高于三者,其原因解释为 。
17.(2023春·河南三门峡·高三灵宝市第一高级中学校考阶段练习)回答下列问题:
(1)Cr是第 周期第 族元素,基态Cr原子有 个未成对电子。
(2)FeCl3的熔点为306℃,沸点为315℃。FeCl3的晶体类型是 。
(3)炭基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含 molσ键。
(4)砷化硼的晶胞结构如图a所示,图b中矩形AA′C′C是沿如图a放置的晶胞对角面取得的截图。
①若该晶体的密度为ag/cm3,设B和As的原子半径分别为rBpm和rAspm,则原子的空间占有率为 ×100%(列出计算表达式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
②晶胞中各原子在矩形AA′C′C中的位置为 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
18.(2023春·江西抚州·高三江西省抚州市第一中学校考阶段练习)晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:
(1)在的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是 (填离子符号)。
(2)已知是次磷酸的正盐,的结构式为 ,其中P采取杂化方式 。
(3)与电子总数相同的等电子体的分子式为 。
(4)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为 。
(5)分别用○、●表示和,晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是、在晶胞xz面、yz面上的位置:
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为,晶体的密度为 (写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为 (填标号)。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.(1)2:3
(2)D
(3) 吡啶能与H2O分子形成分子间氢键 吡啶和H2O均为极性分子相似相溶,而苯为非极性分子
(4)
(5) 4x 4-4x
(6)8
【详解】(1)由题干晶胞示意图可知,一个晶胞中含有Ni2+个数为:2×=1,Zn2+个数为:8×=1,含有CN-为:8×=4,NH3个数为:8×=2,苯环个数为:4×=2,则该晶胞的化学式为:Ni(CN)4 Zn(NH3)2 2C6H6,且晶胞中每个N原子均参与形成配位键,Ni2+周围形成的配位键数目为:4,Zn2+周围形成的配位键数目为:6,则Ni2+与Zn2+的配位数之比为4:6=2:3,故答案为:2:3;
(2)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似大π键,则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化,杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道,故答案为:D;
(3)已知苯分子为非极性分子,H2O分子为极性分子,且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键,从而导致在水中的溶解度,吡啶远大于苯,故答案为:吡啶能与H2O分子形成分子间氢键;吡啶和H2O均为极性分子相似相溶,而苯为非极性分子;
(4)已知-CH3为推电子基团,-Cl是吸电子基团,则导致N原子电子云密度大小顺序为:>>,结合题干信息可知,其中碱性最弱的为:,故答案为:;
(5)由晶胞结构可知,位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4,位于体内的铜离子和亚铜离子的个数之和为8,设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b,则a+b=8-4x,由化合价代数和为0可得2a+b=4×2,解得a=4x,Cu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2-xSe+e-+Na+=NaCuSe+(1-x)Cu,由晶胞结构可知,位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4,则每个晶胞中含有4个NaCuSe,晶胞中0价铜而个数为(4-4x),故答案为:4x;4-4x;
(6)由题意可知,Na2Se转化为Cu2-xSe的电极反应式为Na2Se-2e-+(2-x)Cu=Cu2-xSe+2Na+,由晶胞结构可知,位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4,则每个晶胞中含有4个Na2Se,转移电子数为8,故答案为:8。
2.(1) VB Cr
(2) Cu [Ar]3d9
(3)5
(4) O>N>C>H 吸收
(5)B
【详解】(1)钒(23V)是23号元素,其核外电子排布式为:[Ar]3d34s2,故钒在元素周期表中的位置为第四周期第VB族,其价层电子的轨道表示式为:,第四周期未成对电子数最多的元素 核外电子排布式为:[Ar]3d54s1,有6个未成对电子,即是Cr,故答案为:VB;;Cr;
(2)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,即E的核外电子排布式为:[Ar]3d104s1,则E的元素符号为Cu,其正二价离子即Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9,故答案为:Cu;[Ar]3d9;
(3)已知Al是13号元素,其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p1,则铝原子核外电子共有1s、2s、2p、3s、3p等5种不同能量的电子,故答案为:5;
(4)丁二酮肟()中涉及元素即H、C、N、O,根据同一周期从左往右元素电负性依次增大趋势可知,它们的电负性由大到小的顺序为O>N>C>H,氮同周期的硼在成键时,能将一个2s电子激发进入2p能级参与形成化学键,请写出该激发态原子的价电子轨道表示式:,电子由基态跃迁为激发态的过程中需要吸收能量,即该过程形成的原子光谱为吸收光谱,故答案为:O>N>C>H;;吸收;
(5)在第三周期元素中,钠失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能最大,镁最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁的第三电离能最大,铝最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比镁弱,所以第二电离能比镁略高,硅最外层上2p层有2个电子,失去后,留下2s轨道上有2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低,磷、硫非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫失去一个电子后,3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于氯,a为第二电离能为I2、b为第三电离能为I3、c为第一电离能为I1,选B,故答案为:B。
3.(1) < CCl4或SiCl4(其他答案正确即可)
(2) 磷酸分子间能形成氢键导致磷酸形成大的集团
(3) 4 0.1875
【详解】(1)中心原子价层电子对数为3+1=4,是三角锥形结构,是四面体形,则键角:<,O=S=Cl+,As+=C=Si,则与互为等电子体的分子为CCl4(或SiCl4);故答案为:<;CCl4或SiCl4(其他答案正确即可)。
(2)浓磷酸在常温下呈粘稠状,原因磷酸分子间能形成氢键导致磷酸形成大的集团;根据多聚磷酸根离子的部分结构投影图分析,每个三角锥形结构中磷原子有1个,氧原子个数是个,所以得到磷氧原子个数比为1:3,3个氧原子带6个负电荷,多聚磷酸根离子中磷的化合价为+5价,得到,则其化学式为;故答案为:磷酸分子间能形成氢键导致磷酸形成大的集团;。
(3)根据晶胞结构可知图中小球为Li+,晶胞中Li+个数为,根据化学式可知每个晶胞中含有的单元数有4个;电池充电时,脱出部分,形成,结构示意图如(b)所示,b中Li+个数为,由于铁的个数未变,因此(1 x):1=3.25:4,则x=0.1875,则化学式为,设亚铁离子和铁离子个数分别为n、m,根据原子守恒、化合价的代数和为0列方程组,m+n=1,2n+3m+0.8125+5=8,解得m=0.1875,n=0.8175,。故答案为:4;0.1875;。
4.(1)sp2 、sp3
(2)cdf
(3) NA 2NA
(4) 4 能
(5) 乙醇
(6)>
(7)BC
【详解】(1)MPy分子中含有甲基,即含有饱和碳原子,也含有双键碳原子,故碳原子的杂化方式为sp2 、sp3;
(2)EPy晶体中含有碳氢键,碳氧键,碳氮键,氢氧键等极性键,也有碳碳之间的非极性键,分子中有羟基,分子间存在氢键,无离子键和配位键,故微粒间的作用力类型有cdf;
(3)反应①中醛基中碳氧双键中的π键断裂,甲基中的一个碳氢键断裂,同时形成氢氧键,和碳碳单键,所以每生成1molEPy,断裂NA个π键,形成2NA个σ键;
(4)由图分析的配位数为4。顺式二氯二吡啶合铂分子中正负电荷的中心不重合,属于极性分子,水是极性分子,故能溶于水;
(5)天蓝色的离子为四水合铜离子,通入氨气后生成蓝色沉淀为氢氧化铜,再通入氨气,形成四氨合铜离子,为深蓝色溶液,沉淀溶解的离子方程式为:,加入X的作用是降低溶剂的极性,减少Cu(NH3)4SO4·H2O的溶解,故试剂X为乙醇,该深蓝色晶体的化学式为Cu(NH3)4SO4·H2O。
(6)天蓝色的最终转化为深蓝色的,说明氨气与铜离子的结合能力大于水分子的结合能力。
(7)A.硫氰化钾遇到铁离子生成红色溶液,不是沉淀,A错误;
B.0.1molCrCl3·6H2O配成的溶液加入足量AgNO3溶液生成0.2mol沉淀,说明外界有2个氯离子,已知铬离子的配位数为6,则CrCl3·6H2O的化学式可表示为,B正确;
C.重铬酸钾溶液中加入酸,橙色加深,说明重铬酸根离子浓度增大,再加入碱,变为黄色,说明向铬酸根离子方向移动,即存在化学平衡,C正确;
D.氯化银不溶于水,但溶于氨水形成氢氧化二氨合银,不是重新电离出银离子和氯离子,D错误;
故选BC。
5.(1) D Be + 2NaOH =Na2BeO2 +H2↑
(2)C>SiC>Si
(3) 60 NH3分子间能形成氢键
(4) 三角锥 F3C-
(5) Ca2+ 四面体
(6)Cr2O3
【分析】X、Y、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的前20号元素。X原子中K层和L层电子数相等,X是Be;Q的一种核素的中子数为14,质量数为28,Z是Si元素;Y的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2YO3,Y是C元素;Z可形成氢化物ZH3,Z是N元素;R最外层电子数为内层电子数的一半,R为P元素;T为同周期非金属性最强的元素,T是Cl元素;U可与T形成离子化合物UT2,U是Ca元素。
【详解】(1)X是Be原子,核外有4个电子,电子所处的能级越高,能量越大,所以能量最高的是,选D;Be与Mg性质相似,Be与NaOH溶液反应生成Na2BeO2和H2,化学方程式是Be + 2NaOH =Na2BeO2 +H2↑。
(2)原子晶体中,原子半径越大键能越小、熔点越低,C原子半径小于Si,C单质、Si单质、SiC熔点由高到低的排序是C>SiC>Si。
(3)P4空间构型为正四面体形,键角为60度,NH3分子间能形成氢键,所以PH3的沸点低于NH3。
(4)根据甲烷的空间构型,(CH3)3C-的空间结构为三角锥;(CH3)3Y-、H3C-、F3C-的稳定性随中心C原子上电子云密度增大而减小,烃基具有推电子效应,F原子具有吸电子作用,F3C-中C原子上电子云密度最小,稳定性最强的是F3C-。
(5)CaCl2晶体中Ca2+、Cl-的个数比为1:2,根据均摊原则,黑球数为4,白球数为8,所以图中黑球代表的离子是Ca2+;Cl-位于Ca2+离子形成的四面体空隙中。
(6)V5+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,Cr3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,所以V2O5和Cr2O3中适合作录音带磁粉原料的是Cr2O3。
6.(1) ds 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2) 正四面体形 sp3 4 O 共价键、离子键、配位键
(3)生成了[Cu(NH3)4]SO4{或生成了[Cu(NH3)4]2+}
【详解】(1)原子的核外电子排布式为:,位于元素周期表的ds区;
(2)①有4个键,没有孤电子对,所以硫原子的杂化方式为,空间构型为正四面体形;
②根据如图结构,硫酸铜晶体中的配位数为4,中配位原子是O原子;
③在上述结构示意图中,存在的化学键有:共价键、离子键、配位键;
(3)因为沉淀与氨水反应,生成络合离子深蓝色的,所以 向溶液中逐滴加入氨水,溶液最终变为深蓝色。
7.(1) 第三周期第ⅥA族
(2) 氢键、分子间作用力 1:1
(3) 三角锥形 sp3杂化
(4)
(5) Fe4N
【分析】A、B、C、D、E为前四周期元素,且原子序数依次增大,A为第二周期中一种非金属元素,第一电离能大于相邻元素,A是氮;B为地壳中含量最多的元素,轨道上有二个孤电子,B为氧;C与B同主族,C为硫;D为前四周期中金属性最强的元素,为钾;E为前四周期中原子核外孤电子数最多,为铬;
【详解】(1)硫为16号元素,为第三周期第ⅥA族;铬元素的价电子排布图为 ;
(2)氧的氢化物为水,冰中存在氢键、分子间作用力,故由固体变为气态所需克服的微粒间的作用有氢键、分子间作用力。单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,二氧化碳结构为O=C=O,分子中σ键和键之比是1:1;
(3)NH3中心原子氮形成3个共价键且存在一对孤电子对,为sp3杂化,空间构型为三角锥形;
(4)K2O2为离子化合物,电子式为 ,K2O2与反应生成氧气和碳酸钾,化学方程式为:;
(5)根据“均摊法”,晶胞中含个Fe、1个N,则该晶胞的化学式为Fe4N;晶体密度为。
8.(1)E
(2)E
(3)D
(4) 钾(或K) 铝(或Al)
(5) 不合理 不是N元素最高价氧化物对应的水化物
(6)4∶6∶3
(7)Cu3AuH8
【分析】由电离能数据可以看出,Q的第一电离能非常大,其可能为0族元素;R、V的第一电离能较小,第二电离能剧增,则它们的最外层电子数均为1;S的第三电离能比第一、二电离能大得多,其最外层电子数为2;T的第四电离能比第一、二、三电离能大得多,其最外层电子数为3。
【详解】(1)由分析可知,R、V的最外层电子数为1,则在元素周期表中,最有可能处于同一族的是R、V,故选E。答案为:E;
(2)从电离能数看,V的第一电离能最小,金属性最强,则在这5种元素中,最容易与氯元素形成离子化合物的是V,故选E。答案为:E;
(3)利用表中的数据推测,V元素的最外层有1个电子,且金属性最强,所以最有可能是下列元素中的K,故选D。答案为:D;
(4)将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入到足量的0.1mol/L的盐酸中,因为钾的金属性最强,铝的金属性最弱,所以可以预测实验结果:钾(或K)与盐酸反应最剧烈,铝(或Al)与盐酸反应最慢。答案为:钾(或K);铝(或Al);
(5)将NaOH溶液与溶液混合生成,从而验证NaOH的碱性大于,但不能验证Na的金属性大于N,所以此设计不合理,理由是:不是N元素最高价氧化物对应的水化物。答案为:不合理;不是N元素最高价氧化物对应的水化物;
(6)在铁的δ、γ、α三种晶体中,铁原子周围距离最近的铁原子个数之比为8::6=4∶6∶3。答案为:4∶6∶3;
(7)晶胞中所含Cu原子个数为=3,Au原子个数为=1,氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待,该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似。CaF2晶胞中含有4个Ca2+和8个F-,氢原子相当于晶胞中的F-,则晶胞中Cu、Au原子总数与H原子数目之比为1:2,所以晶胞中含8个H原子,该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。答案为:Cu3AuH8。
【点睛】计算晶胞中所含原子数目时,可采用均摊法。
9.(1)AC
(2) 三角锥形 sp3杂化
(3)NF3中F元素电负性强,使得N原子呈正电性(δ+),难与H+结合
(4)
【详解】(1)A.由于HF分子之间除分子间作用力之外还能形成氢键,因此HF的沸点要比HCl的高,而对于HCl、HBr来说,由于分子间作用力随相对分子质量的增大而增加,HCl、HBr、HF 三者的沸点依次增大,故A错误;
B.Cl2、ICl、IBr均为分子晶体,其沸点与分子间作用力有关,则相对分子质量逐渐增大,可知分子间作用力依次增大,Cl2、ICl、IBr沸点依次增大,故B正确;
C.X元素的电负性越强,X吸引电子对的能力越强,使O—H间的电子对向O原子方向偏离,电离出H+更容易,由于电负性:Cl>Br>I, 则H-O-X的酸性随着X的原子序数递增逐渐减弱,故C错误;
故选AC;
(2)NF3分子构型与NH3相似,NH3分子构型是三角锥型的,所以NF3空间结构为三角锥形,NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对,所以其价层电子对是4,采用sp3杂化;
(3)NH3具有碱性(可与H+结合)而NF3没有碱性,原因是NF3中F元素电负性强,使得N原子呈正电性(δ+),难与H+结合;
(4)晶胞中I原子数目=1、K原子数目=8×=1、O原子数目=6×=3,该晶体的化学式为KIO3,晶胞质量m=,边长为anm,体积V= a3×10-21cm3,则晶体密度。
10.(1) N 、 BD
(2)F的电负性大于N,N-F成键电子对偏向F,使中N原子核外电子云密度降低,难以形成配位键
(3)B
(4) 6 12
(5)
【详解】(1)氮原子2p轨道半充满,比较稳定,较难失去一个电子,第一电离能最大的是N;其中甲基中的碳原子形成了4个σ键,为sp3杂化,另外一个碳原子形成3个σ键,为sp2杂化;新形成的键是NH3和Cu2+,CO和Cu2+形成的配位键,是σ键,答案为BD;
(2)F的电负性大于N,N-F成键电子对偏向F,使中N原子核外电子云密度降低,难以形成配位键;
(3)由晶胞图可知,连接面心上6个氧离子构成正八面体,答案选B;
(4)在NiO晶跑中,每个镍离子周围与它最近且相等距离的氧离子有上、下、左、右、前、后6个,每个氧离子周围与它最近且相等距离的氧离子有相互垂直的三个面,每个面上有4个,共12个;
(5)依据均摊法,晶胞中镍离子个数为=4,氧离子个数为=4,晶胞质量为g=g,晶胞体积为a3pm3=(a10-10)3cm3,密度为g/cm3=g/cm3。
11.(1) 3dl04s1
(2)N2O或CS2
(3)高
(4)KO2
(5) 共价晶体 sp3
【分析】a、b、c、d、f五种前四周期元素,原子序数依次增大:基态b原子的2p轨道处于半充满状态,b为N;a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,则a、c位于第二周期,第一电离能I1(a)b>a,则c为O,a为C, d为周期表前四周期中电负性最小的元素,d为K;f的原子序数为29,f为Cu。据此分析解答。
【详解】(1)ac2为CO2,其电子式为 ,基态Cu原子的外围电子排布式为3dl04s1,故答案为: ;3dl04s1;
(2)与CO2互为等电子体的有:N2O,CS2等,故答案为:N2O或CS2;
(3)氨分子间能形成氢气,导致其熔沸点比同族的氢化物高,故答案为:高;
(4)K位于顶点和面心,个数为:,O以O-O的形式位于棱心和体心,个数为:,则该晶胞的化学式:KO2,故答案为:KO2;
(5)由晶胞结构可知N晶体中C和N只形成单键,均采用sp3杂化,且形成空间网状结构,由结构特点可知为原子晶体,故答案为:共价晶体;sp3。
12.(1) 3 从和KCl的熔点分别是73.4℃和770℃可以判断出属于分子晶体,而KCl属于离子晶体,因为属于分子晶体,而KCl属于离子晶体,分子晶体中分子间作用力是范德华力,离子晶体中阴、阳离子间作用力为离子键,离子键的键能大于范德华力,所以KCl熔点高于
(2) cd
(3) () 8
【详解】(1)①锑(Sb)为第五周期元素,与氮同族,则基态Sb原子价电子排布式为5s25p3,其有3个未成对电子;
②两种物质熔点差异的原因是:从和KCl的熔点分别是73.4℃和770℃可以判断出属于分子晶体,而KCl属于离子晶体,因为属于分子晶体,而KCl属于离子晶体,分子晶体中分子间作用力是范德华力,离子晶体中阴、阳离子间作用力为离子键,离子键的键能大于范德华力,所以KCl熔点高于。
(2)中心P原子价层电子对数=,则中心P原子为杂化;中,中含有σ键、π键,、与之间以离子键结合,不存在氢键和金属键的作用,故选cd。
(3)①由图可知,3号原子的分数坐标为();
②以位于顶点的Sb原子为例,与Sb最邻近的K原子位于晶胞内部(图b中位于体心的K原子),共有8个;,晶胞中含有个K和个Sb,因此原子体积为,晶胞边长,则晶胞体积为,因此该晶体中原子的空间利用率为。
13.(1)c
(2)8
(3)C、N、O中心原子上孤电子对数目越多,排斥作用越大,形成的化学键越不稳定,键能就越小
(4) >
(5)
【详解】(1)a.为基态Fe原子;b.为基态Fe2+;c. 为基态Fe3+ d.为激发态Fe原子;电离最外层一个电子所需能量最大的是Fe3+,故c正确;
(2)WOC 中每个Ru与周围的四个N原子和1个O原子形成配位键,由结构简式可知1molWOC 中含10mol配位键,但通过螯合成环而形成的配合物的只有N,为8mol;
(3)乙烷中的碳原子没有孤电子对,肼中的氮原子有1对孤对电子,过氧化氢中的氧原子有两对孤对电子,C、N、O中心原子上孤电子对数目越多,排斥作用越大,形成的化学键越不稳定,键能就越小;
(4)中的离域π键为三中心四电子,可表示为,中心N原子的价电子对数为2,无孤电子对,直线结构,键角为180°、中心N原子的价电子对数为3,有1对孤电子对,V形结构,键角小于180°;
(5)由晶胞结构可知该晶胞中含有4个水分子,晶胞质量为:g,晶胞体积 cm ,晶胞密度为:g·cm-3。
14.(1)H2
(2)第四周期IVB族
(3) N > 分子中没有孤电子对,有2对孤电子对,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,排斥力越大,键角越小,所以小于的键角
(4) 4 22.4
【详解】(1)NaH遇水反应的方程式为:,NaH中-2价H与中+1价H结合生成氢气,可知氢气既是氧化产物也是还原产物,故答案为:H2;
(2)Ti为22号元素,位于周期表中第四周期IVB族,故答案为:第四周期IVB族;
(3)①根据H、B、N在周期表中的位置可知电负性:N>B>H,电负性最大的是N,故答案为:N;
②与价电子对数均为4,但分子中没有孤电子对,有2对孤电子对,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,排斥力越大,键角越小,所以小于的键角,故答案为:>;分子中没有孤电子对,有2对孤电子对,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,排斥力越大,键角越小,所以小于的键角;
(4)①由晶胞结构可知Mg原子周围距离最近的Fe有4个,故答案为:4;
②在晶胞中,Fe原子位于顶点和面心,个数为,Mg原子位于体内有8个, 则晶胞的质量为:,该合金的密度,故答案为:;
③分子在晶胞的体心和棱心位置,则1个晶胞中储存氢气的个数为:,晶胞中Mg原子与氢气的关系:;含Mg48g即2molMg吸收1mol氢气,标准状况下体积为22.4L,故答案为:22.4;
15.(1)或
(2) Cu Al、O
(3) 第四周期ⅦB族 5 < 价电子排布为,易失去一个电子形成比较稳定的半满状态,而的价电子排布式为,处于较稳定的半充满状态,所以难失去一个电子
(4) 0.315 12 体心 棱心
【详解】(1)价电子排布为,若“↑”为,则4×()+()=。若“↑”为,则4×()+()=。答案为或;
(2)Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,其价电子为3d54s1。Cu的电子排布为[Ar]3d104s1,其最外层电子数为1与基态Cr最外层电子数相同的符号为Cu。P区含有ⅢA族→ⅦA族和0族,以上涉及到的p区元素有Al和O。答案为3d54s1;Cu;Al和O;
(3)Mn为25号元素,其所在位置为第四周期ⅦB族。Mn的电子排布为[Ar]3d54s2,其价电子排布为,未成对电子数为5个。答案为第四周期ⅦB族,5。Mn失去两个电子后为[Ar]3d5半满稳定难失电子,而Fe失去两个电子后为[Ar]3d6再失去一个电子为[Ar]3d5稳定,第三电离能I3(Fe)< I3(Mn)。答案为<;Fe2+价电子排布为3d6,易失去一个电子形成比较稳定的3d5半满状态,而Mn2+的价电子排布式为3d5,处于较稳定的半充满状态,所以难失去一个电子;
(4)从晶胞可以看出,面心O与该面上4个顶点K距离最近,即最近距离为面对角线的一半为。该晶胞中K、I、O各为1、1、2,若I处于顶角,O位于12条棱上,而K位于晶胞的体心。由上分析,与K紧邻的O为4×3=12个。答案为0.315;12;体心;棱心。
16.(1) 共价 共价键 Si—Si键的键能小于Si—O键的键能 小于
(2) 金属键 ①②③④
(3)HF分子间能形成氢键
(4)②④
(5) NaCl>KCl>RbCl 同为离子晶体,镁离子和氧离子的半径更小,电荷数更多,离子键更强,熔点更高
【详解】(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于共价晶体,共价晶体熔化时需要破坏共价键,共价晶体中原子半径小的键长短、键能大,熔、沸点高,硬度大,O和B的半径均小于Si,Si—O键和B—B键的键能均大于Si—Si键,因此二氧化硅的熔点更高,晶体硼的硬度更大。
(2)B组均为金属,金属晶体中存在金属键,金属的通性为具有金属光泽,热和电的良导体,具有延展性。
(3)C组卤化氢晶体都属于分子晶体,HF熔点高是因为分子间能形成氢键。
(4)D组晶体为离子晶体,离子化合物在水溶液或熔融状态下能够导电,固体中离子不能自由移动,不导电。
(5)离子键的键能与离子电荷数和离子半径有关,电荷越多、半径越小键能越大,NaCl、KCl、CsCl电荷数相同,但是阳离子半径依次增大,故熔点依次降低;MgO中离子半径小、电荷数多,因此键能大,熔点更高。
17.(1) 四 VIB 6
(2)分子晶体
(3)10
(4) 乙
【详解】(1)Cr是24号元素,电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,第四周期第ⅥB的元素,则有6个未成对电子;
故答案:四;ⅥB;6;
(2)FeCl3的熔沸点比较低,属于分子晶体;
故答案:分子晶体;
(3)1个CO分子中有1个键,1个CO分子与Fe形成1个配位键,配位键也是键,所以1molFe(CO)5,含有10mol键;
故答案:10;
(4)由图示可知,一个晶胞中含有B数为,As原子为4个,若该晶体的密度为ag/cm3,则一个晶胞的体积为,设B和As的原子半径分别为rBpm和rAspm,则原子的空间占有率为;根据图a所示,晶胞中各原子在举行中的位置为乙图所示;
故答案为:;乙。
18.(1)K+和P3-
(2) sp3
(3)SiF4
(4)(PO3)
(5) B
【详解】(1)在KH2PO4的四种组成元素的各自所能形成的简单离子中只有K+和P3-离子的核外电子的层数都为3,每层容纳的电子数分别为2,8,8;故答案为K+和P3-。
(2)KH2PO2是次磷酸的正盐,说明其中的2个H原子不是羟基H原子,而直接与P原子形成共价键,则H3PO2的结构式为;H3PO2中中心原子P含有4个σ键,无孤电子对,则中心的P原子采取sp3杂化。
(3)等电子体总原子数相同,价电子总数相同,含4个原子,32个价电子,故与电子总数相同的等电子体的分子式为SiF4。
(4)根据题中信息可知,相邻2个磷酸分子间脱水结合成链状或环状,n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸中的每个P原子只有1个羟基和2个O原子,则分子式为(HPO3)n,则相应的酸根可写为(PO3)。
(5)①由晶胞结构可知,白球8个在顶点、4个在侧面上和1个在体心,则晶胞中白球个数为8×+4×+1=4,即有4个,黑球4个在垂直于底面的4条棱的棱心、上下面心各1个、4个侧面上各有1个,则晶胞中黑球个数为4×+2×+4×=4,即有4个K+,即晶胞中含有4个KH2PO4,晶胞的体积为V=a2cpm3=a2c×10-30cm3,代入ρ==。
②在晶胞图上xz面为侧面、yz面为正面,晶胞在x轴方向的z-y投影图应符合图(c)和图(b)中的、K+的相对位置,x轴方向的投影图的正面上应为小黑球在上,2个白球在下,投影图B符合题意。
答案第1页,共2页
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