过渡金属元素习题及答案.doc

本部分内容集中出现在选修三物质的结构与性质，主要考察的知识点有：1、 原子或离子的电子排布式；2、 分子的结构（特别是配合物结构的考察）；3、 中心离子的配位数；4、 含有过渡元素晶体的密度和化学式的考察。1物质结构与性质K4Fe（CN）6强热可发生反应：3 K4Fe（CN）6 2 （CN）2+12 KCN +N2+ Fe3C + C（1）K4Fe（CN）6中Fe2+的配位数为 （填数字）；Fe2+基态外围电子排布式为 。（2）（CN）2分子中碳原子杂化轨道类型为 ；1molK4Fe（CN）6分子中含有键的数目为 。（3）O与CN互为等电子体，则O的电子式为 。（4）Fe3C的晶胞结构中碳原子的配位数为6，碳原子与紧邻的铁原子组成的空间构型为 。2芦笋中的天冬酰胺(结构如右图)和微量元素硒、铬锰等，具有提高身体免疫力的功效。（1）天冬酰胺所含元素中， (填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。（2）天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有 种。（3）H2S和H2Se的参数对比见下表。化学式键长/nm键角沸点/H2S1.3492.3-60.75H2Se1.4791.0-41.50H2Se的晶体类型为 ，含有的共价键类型为 。H2S的键角大于H2Se的原因可能为 。（4）已知铝(Mo)位于第五周期VIB族，钼、铬、锰的部分电离能如下表所示编号I5/KJmol-1I6/KJmol-1I7/KJmol-1I8/KJmol-1A699092201150018770B670287451545517820C525766411212513860A是 (填元素符号)，B的价电子排布式为 。3由徐光宪院士发起、院士学子同创的分子共和国科普读物最近出版了，全书形象生动地戏说了BF3、TiO2、HCHO、N2O、二茂铁、NH3、HCN、H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星。（1）写出Fe3+的基态核外电子排布式 。（2）HCHO分子中碳原子轨道的杂化轨道类型为 ；1mol HCN分子中含有键的数目为_mol。（3）N2O的空间构型为 ，与N2O互分等电子体的一种离子为 。（4）TiO2的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如下图，则黑球表示 原子。4我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含（NH4）2SO4、NH4NO3，有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气主要是交通污染。（1） Zn2+在基态时核外电子排布式为 。（2） SO42-的空间构型是 （用文字描述）。（3） PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOX、O3, CH2=CH-CHO, HCOOH, CH3COOONO2（PAN）等二次污染物。下列说法正确的是 。a.N2O结构式可表示为N=N=Ob.O3分子呈直线形c.CH2=CH-CHO分子中碳原子均采用sp2杂化d.相同压强下HCOOH沸点比CH3OCH3高，说明前者是极性分子后者是非极性分子1mo1PAN中含键数目为 。NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物Fe（NO）（H2O）5S04,该配合物中心离子的配位数为 （填数字）.（4）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是一射线吸收法，一射线放射源可用85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n= （填数字）。5亚硝酸盐与钴（）形成的一种配合物1Co（NH3）5NO2Cl2的制备流程如下：（1）Co2+基态核外电子排布式为 。（2）配合物1Co（NH3）5ClCl2中与Co3+形成配位键的原子为 （填元素符号）；配离子 1Co（NH3）5NO22+的配体中氮原子的杂化轨道类型为 。（3）与NO2互为等电子体的单质分子为 （写化学式）。（4）H2O2与H2O可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为 。（5）亚硝酸盐在水体中可转化为强致癌物亚硝胺，亚硝胺NDMA的结构简式如图所示，1molNDMA分子中含有键的数目为 mol。6铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。（1）纳米氧化亚铜（Cu2O）是一种用途广泛的光电材料，已知高温下Cu2O比CuO稳定，画出基态Cu原子的价电子轨道排布图_；从核外电子排布角度解释高温下Cu2O比CuO更稳定的原因_；（2）CuSO4溶液常用作农药、电镀液等，向CuSO4溶液中滴加足量浓氨水，直至产生的沉淀恰好溶解，可得到深蓝色的透明溶液，再向其中加入适量乙醇，可析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4H2O晶体。沉淀溶解的离子方程式为_；Cu(NH3)4SO4H2O晶体中存在的化学键有_；a离子键 b极性键 c非极性键 d配位键SO42-的立体构型是_，其中S原子的杂化轨道类型是_；（3）Cu晶体中原子的堆积方式如图所示（为面心立方最密堆积），则晶胞中Cu原子的配位数为_，若Cu晶体的晶胞参数a=361.4pm，则Cu晶体的密度是_（只用数字列算式）7化学选修3：物质结构与性质早期发现的一种天然准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种元素组成。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）基态铁原子有_个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为_。三价铁离子比二价铁离子的稳定性更好，原因是_。（3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_；乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_。（4）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物Cu(CN)42-，在形成配位键时，弧对电子由_元素提供。（5）氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有_个铜原子。（6）铝单质为面心立方晶体，其晶胞边长a=0.405nm，晶胞中铝原子的配位数为_。列式表示铝单质的密度_gcm-3（不必计算出结果）。8镍（28Ni）金属羰基化合物金属元素和一氧化碳（CO）中性分子形成的一类配合物、金属储氢材料能可逆的多次吸收、储存和释放氢气（H2）的合金等领域用途广泛。（1）Ni原子基态核外电子排布式为_。（2）Ni(CO)4中镍的化合价为_，写出与CO互为等电子体的中性分子、带一个单位正电荷的阳离子、带一个单位负电荷的阴离子各一个：_、_、_。（3）一种储氢合金由镍与镧（La）组成，其晶胞结构如图所示则该晶体的化学式为_。（4）下列反应常用来检验Ni2+，请写出另一产物的化学式_。与Ni2+配位的N原子有_个，该配合物中存在的化学键有_（填序号）。A共价键 B离子键 C配位键 D金属键 E氢键9【化学-选修3：物质结构与性质】氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合韧是目前所采用的主要储氢材料。（1）Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2+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 ；（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2+3H22NH3,实现储氢和输氢。下列说法正确的是 ；aNH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化bNH+4与PH+4、CH4、BH-4、ClO4互为等电子体c相同压强时，NH3的沸点比PH3的沸点高dCu（NH3）42+离子中，N原子是配位原子（3）用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为 ，SnBr2分子中 Sn-Br的键角 120(填“”“”或“=”)。（4）NiO 的晶体结构与氯化钠相同， 在晶胞中镍离子的配位数是_。 已知晶胞的边长为 a nm， NiO 的摩尔质量为 b gmol-1， NA为阿伏加德罗常数的值， 则NiO 晶体的密度为_gcm-3。10钒、砷均属于第四周期元素，最高正价均为+5。I.高纯度砷可用于生产具有“半导体贵族”之称的新型半导体材料 GaAs，砷与氯气反应可得到 AsCl3、AsCl5两种氯化物。（1）两种氯化物分子中属于非极性分子的是 ，AsCl3 分子的中心原子杂化类型是 ，分 子构型是 。（2）Ga 与 As 相比，第一电离能较大的元素是 ，GaAs 中砷的化合价为 。研究表明，在 GaAs 晶体中，Ga、As 原子最外电子层均达到 8 电子稳定结构，则 GaAs 的晶体类型是 ，晶体中化学键的键角是 。II.钒是一种重要的战略金属，其最主要的用途是生产特种钢，其化合价有+5、+4、+3、+2 等，工业上从炼钢获得的富钒炉渣中(内含 V2O5)提取钒的过程如下。（3）基态钒原子的电子排布式为 ，上述钒的几种价态中，最稳定的是 价；写出、反应的化学方程式： 、 。（4）已知单质钒的晶胞为 则 V 原子的配位数是 ，假设晶胞的边长为 d cm， 密度为 g/cm3，则钒的相对原子质量为 。11元素周期表中第四周期元素由于受3d电子的影响，性质的递变规律与短周期元素略有不同（1）第四周期过渡元素的明显特征是形成多种多样的配合物CO可以和很多过渡金属形成配合物，如羰基铁Fe（CO）5羰基镍Ni（CO）4CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO的结构式为 ，与CO互为等电子体的离子为 （填化学式）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成液态Ni（CO）4分子423K时，Ni（CO）4分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉试推测Ni（CO）4易溶于下列 A水 B四氯化碳 C苯 D硫酸镍溶液（2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的镓的基态原子的电子排布式是 ，Ga的第一电离能却明显低于Zn，原因是 （3）用价层电子对互斥理论预测H2Se和BBr3的立体结构，两个结论都正确的是 A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形12（14分）铜、铁都是日常生活中常见的金属，它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。请回答以下问题：（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：Cu2+的价电子排布图 ；NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为_（填元素符号）。SO42的空间构型为 ，SO32离子中心原子的杂化方式为 。（2）请写出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式 。（3）某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀，继续加入过量氨水沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出Cu(NH3)4SO4H2O晶体。下列说法正确的是 a氨气极易溶于水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键bNH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角cCu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键dCu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素请解释加入乙醇后析出晶体的原因 。（4）Cu晶体的堆积方式如图所示，设Cu原子半径为r，晶体中Cu原子的配位数为 ，晶体的空间利用率为 （列式）。13（12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能级上的未成对的电子数为_。 （2）硫酸镍溶于氨水形成Ni（NH3）6SO4蓝色溶液。 Ni（NH3）6SO4中阴离子的立体构型是_。 在Ni（NH3）62+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_ _。 氨的沸点_（“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：元素同与镍的第二电离能分别为：I（Cu）=1959kJ/mol，I（Ni）=1753kJ/mol，I（Cu）I（Ni）的原因是_。 （4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_。 14科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图如图1可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。（1）金属铜采用下列_堆积方式。（2）Cu2+还能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物。Cu(NH3）42+中存在的化学键类型有_(填序号）。A配位键 B离子键 C极性共价键 D非极性共价键元素金(Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_；（3）在硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水至过量，先出现蓝色沉淀，最后溶解形成深蓝色溶液写出此蓝色沉淀溶解的离子方程式：_；（4）向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCNFe(SCN）3+3KCl表示经研究表明，Fe(SCN）3是配合物，Fe3+与SCN-不仅能以1：3的个数比配合，还可以其他个数比配合请按要求填空：Fe3+与SCN-反应时，Fe3+提供_，SCN-提供_，二者通过配位键结合所得Fe3+与SCN-的配合物中，主要是Fe3+与SCN-以个数比1：1配合所得离子显血红色含该离子的配合物的化学式是_。15【化学选修3：物质结构与性质】目前半导体生产展开了一场“铜芯片”革命在硅芯片上用铜代替铝布线，古老的金属铜在现代科技应用上取得了突破，用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)生产粗铜，其反应原理如下：（1）基态铜原子的外围电子排布式为_，硫、氧元素相比，第一电离能较大的元素是_(填元素符号)。（2）反应、中均生成有相同的气体分子，该分子的中心原子杂化类型是_，其立体结构是_。（3）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：CuSO4溶液蓝色沉淀沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式_；深蓝色透明溶液中的阳离子(不考虑H)内存在的全部化学键类型有 。（4）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途，铜晶体中铜原子堆积模型为_；铜的某种氧化物晶胞结构如图所示，若该晶体的密度为d g/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中铜原子与氧原子之间的距离为_pm。(用含d和NA的式子表示)。16将汽车尾气中含有的CO利用不仅能有效利用资源，还能防治空气污染。工业上常用CO与H2在由Al、Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇。（1）下图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图， 请判断该排布图 （填“正确”或“错误”），理由是 （若判断正确，该空不用回答）。（2）向CuSO4溶液中加入足量氨水可得到深蓝色Cu(NH3)4SO4溶液，Cu(NH3)4SO4中所含配位键是通过配位体分子的 给出孤电子对。（3）氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为_；与NO2+等电子体的分子 ，根据等电子体原理在NO2+中氮原子轨道杂化类型是_；O22+与N2是等电子体，1 mol O22+中含有的键数目为_个。（4）甲醛与新制Cu(OH)2悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu2O，已知Cu2O晶胞的结构如图所示：在该晶胞中，Cu+ 的配位数是 。17（1）基态Cu2+的核外电子排布式为 ，在高温下CuO 能分解生成Cu2O，试从原子结构角度解释其原因： 。根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，元素Cu属于 区。（2）下列叙述不正确的是 。（填字母）aHCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp杂化b因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以HCHO易溶于水cC6H6分子中含有6个键和1个大键，C2H2是非极性分子dCO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，原因是CO2为分子晶体而二氧化硅是原子晶体（3）氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式 。其中的C的杂化类型为 ，写出一种与 CN 互为等电子体的单质分子式 。（4）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。 与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是 。 六氰合亚铁离子Fe(CN）64 -中不存在 。a共价键 b非极性键 c配位键 d键 e键（5）立方氮化硼是一种新型的超硬、耐磨、耐高温的结构材料，其晶胞结构与金刚石类似，一个该晶胞中含有 个氮原子， 个硼原子，设氮原子半径为a pm，硼的原子半径b pm ，求该晶胞的空间利用率 。（用含a、b的代数式表示）18决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示:电离能/kJmol-1 I1I2I3I4A5781817274511578B7381451773310540A通常显 价，B元素的核外电子排布式为 。（2）实验证明:KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如下图所示)，已知3种离子晶体的晶格能数据如下表:离子晶体NaClKClCaO晶格能/kJmol该4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是 。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有 个。（3）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中，适合作录音带磁粉原料的是 。（4）某配合物的分子结构如下图所示，其分子内不含有 (填序号)。 A离子键 B极性键 C金属键 D配位键 E.氢键 F.非极性键19从结构的角度可以帮助我们更好的理解有机物的化学性质。（1） 乙炔是一种重要的化工原料，将乙炔通入Cu（NH3）2Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为_。乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈H2C=CH-CN。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是_。Cu（NH3）2Cl的氨水溶液在空气中放置迅速由无色变为深蓝色，写出该过程的离子方程式_。（2）实验室制乙炔使用的电石主要含有碳化钙，写出碳化钙的电子式_， CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图所示），但CaC2晶体中有哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的数目为_。已知CaC2晶体的密度为2.22g/cm3，该晶胞的体积为_cm3（3） 甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛分子中的键角大约为_，甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是_。（4）已知苯酚具有弱酸性，其Ka=1.1 10-10；水杨酸第一级电离形成的离子为判断相同温度下电离平衡常数Ka2（水杨酸）_Ka（苯酚）（填“”或“”、“=”或“”）。35（1）+3价Co的配合物CoClmnNH3，中心原子的配位数为6，若1mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成1molAgCl沉淀，用配合物形式写出该配合物的化学式_。（2）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MnO2和Fe3O4及Cr2O3中，磁性最大的是_。（3）碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨(如图1)，每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键。（4）铁元素应用广泛，Fe2+与KCN溶液反应得Fe(CN)2沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成黄血盐，其配离子结构如图2；已知CN-与N2结构相似，1molCN-中键数目为_。36下表为元素周期表的一部分，a、b、c为部分元素回答下列问题：（1）请写出上述元素d的价电子排布式_；（2）请写出j的单质与a、h形成的化合物发生反应的化学方程式_；（3）请比较b、e、j三种元素的第一电离能由大到小的顺序_(写元素符号)；（4）请写出e元素最高价氧化物对应的水合物与a、c、h三种元素形成的化合物反应的离子方程式_；（5）j、k、l三种元素之间能以原子个数比1:1两两形成互化物，这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质请写出k、l的互化物的电子式_，它是由_键形成的(根据原