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…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2024年鲁教版选修3化学上册月考试卷含答案考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共9题,共18分)1、某原子最外层电子排布为2s22p3,则该原子A.核外有5个电子B.核外有3种能量不同的电子C.最外层电子占据3个轨道D.最外层上有3种运动状态不同的电子2、在第二周期元素中,第一电离能介于B、N之间的元素种类数为()A.1B.2C.3D.43、硼烯具有优异的电学;力学、热学等属性;将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构。下列说法错误的是()
A.“皱褶”式硼烯中每个硼原子共用3对电子B.“皱褶”式硼烯中硼原子达到8电子稳定结构C.硼烯有望代替石墨烯作电极材料D.氧化硼的水化物是一种弱酸,与过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-4、向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是()A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变B.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+给出孤对电子,NH3提供空轨道C.向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化D.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+5、下列说法错误的是A.甘油和水可以任意比例互溶B.H2O的沸点高于HF,是因为前者的氢键作用较大C.氢氟酸水溶液中氢键的类型有F—H•••F、F—H•••O、O—H•••F、O—H•••OD.比熔点低的原因是前者形成分子内氢键6、三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体,下面对于NCl3的描述不正确的是()A.NCl3为三角锥形B.NCl3是一种极性分子C.它还能再以配位键与Cl-结合D.NCl3的挥发性比PBr3要大7、下列叙述正确的是()A.是极性分子,分子中氮原子是在3个氢原子所构成的三角形的中心B.是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所构成的正方形的中心C.是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中间D.是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中间8、下图是氯化钠晶体和二氧化碳晶体的结构示意图;关于两种晶体说法正确的是。
A.两种晶体内均含有共价键B.构成两种晶体的微粒均是原子C.两种晶体均属于离子晶体D.两者的硬度、熔沸点差别较大9、在NaCl晶体中与每个Na+距离等同且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型为A.正四面体B.正六面体C.正八面体D.正十二面体评卷人得分二、多选题(共7题,共14分)10、下列各式中各能级能量高低的排列顺序正确的是()A.B.C.D.11、下面是s能级和p能级的原子轨道图;下列说法正确的是()
A.s电子的原子轨道呈球形,P轨道电子沿轴呈“8”字形运动B.s能级电子能量低于p能级C.每个p能级有3个原子轨道,在空间伸展方向是不同的D.任一电子层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该电子层序数12、下列关于粒子结构的描述不正确的是A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子,且H2S分子的键角较大B.HS﹣和HCl均是含一个极性键的18电子微粒C.CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子D.1molD216O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数的值)13、有关晶体的叙述正确的是()A.在24g石墨中,含C-C共价键键数为3molB.在12g金刚石中,含C-C共价键键数为4molC.在60g二氧化硅中,含Si-O共价键键数为4molD.在NaCl晶体中,与Na+最近且距离相等的Na+有6个14、下列关于物质熔、沸点的比较不正确的是()A.Si、Si金刚石的熔点依次降低B.SiCl4、MgBr2、氮化硼的熔点依次升高C.F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高D.AsH3、PH3、NH3的沸点依次升高15、锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是()
A.该晶体属于分子晶体B.该晶胞中Zn2+和S2-数目相等C.阳离子的配位数为6D.氧化锌的熔点高于硫化锌16、叠氮化钠用于汽车的安全气囊中,当发生车祸时迅速分解放出氮气,使安全气囊充气,其与酸反应可生成氢叠氮酸(HN3),常用于引爆剂,氢叠氮酸还可由肼(N2H4)制得。下列叙述错误的是A.CO2、N2O与N3-互为等电子体B.氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键C.NaN3的晶格能小于KN3的晶格能D.HN3和N2H4都是由极性键和非极性键构成的非极性分子评卷人得分三、填空题(共7题,共14分)17、[化学—选修3:物质结构与性质]
硅是重要的半导体材料;构成了现代电子工业的基础。请回答下列问题:
(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—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ•mol-1356413336226318452
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,SiO4-4四面体(如下图(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__________________。
18、我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”、“中国紫”,近年来,人们对这些颜料的成分进行了研究,发现其成分主要为BaCuSi4O10、BaCuSi2O6。
(1)“中国蓝”、“中国紫”中均有Cun+离子,n=___________,基态时该阳离子的价电子排布式为___________。
(2)“中国蓝”的发色中心是以Cun+为中心离子的配位化合物,其中提供孤对电子的是____元素。
(3)已知Cu、Zn的第二电离能分别为1957.9kJ·mol-1、1733.3kJ·mol-1,前者高于后者的原因是________________________________________。
(4)铜常用作有机反应的催化剂。例如,2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
①乙醇的沸点高于乙醛,其主要原因是_________________________________;乙醛分子中π键与σ键的个数比为___________。
②乙醛分子中碳原子的杂化轨道类型是___________。
(5)铜的晶胞如图所示。铜银合金是优质的金属材料;其晶胞与铜晶胞类似,银位于顶点,铜位于面心。
①该铜银合金的化学式是___________________。
②已知:该铜银晶胞参数为acm,晶体密度为ρg·cm-3。则阿伏加德罗常数(NA)为_______mol-1(用代数式表示;下同)。
③若Ag、Cu原子半径分别为bcm、ccm,则该晶胞中原子空间利用率φ为___________。(提示:晶胞中原子空间利用率=×100%)19、Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu₂O。
(1)抗坏血酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为__________;推测抗坏血酸在水中的溶解性:____________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(2)一个Cu2O晶胞(见图2)中,Cu原子的数目为__________。20、20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型。分子或离子BeCl2H3O+ClO4-空间构型_______________21、钛;铁、砷、硒、锌等元素的单质及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为_______,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。
(2)铁的第三电离能第四电离能分别为和远大于的原因是______________________。
(3)离子可用于的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸和异硫氰酸
①写出与互为等电子体的一种微粒_________分子或离子
②异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是_______________。
(4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为分子结构如图1所示,As原子的杂化方式为_______________。
(5)离子化合物的晶胞结构如图2所示。一个晶胞含有的键有__________个。
(6)硒化锌的晶胞结构如图所示,图中X和Y点所堆积的原子均为____________填元素符号该晶胞中硒原子所处空隙类型为____________填“立方体”、“正四面体”或“正八面体”该种空隙的填充率为____________;若该晶胞密度为硒化锌的摩尔质量为用代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为____________nm。
22、铜元素是一种金属化学元素;也是人体所必须的一种微量元素,铜也是人类最早发现的金属,是人类广泛使用的一种金属,属于重金属。某种铜的氯化物晶体结构如图:
若氯原子位于铜形成的四面体的体心,且铜原子与铜原子、铜原子与氯原子都是采取最密堆积方式,则氯原子与铜原子半径之比为________。23、(1)将等径圆球在二维空间里进行排列;可形成密置层和非密置层,在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A属于________层,配位数是________;B属于________层,配位数是________。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积;得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子的配位数是________,平均每个晶胞所占有的原子数目是________。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式,钋位于元素周期表的第________周期第__________族,元素符号是________,最外电子层的电子排布式是________。评卷人得分四、原理综合题(共4题,共36分)24、Cu;Fe、Se、Co、Si常用于化工材料的合成。请回答下列问题:
(1)铁离子(Fe3+)最外层电子排布式为______,其核外共有______种不同运动状态的电子。Fe3+比Fe2+更稳定的原因是____________________________________。
(2)硒为第四周期元素,相邻的元素有砷和溴,则三种元素的电负性从大到小的顺序为________(用元素符号表示)。
(3)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂,在[Co(NO2)6]3-中存在的化学键有____、_____。
(4)C与N能形成一种有毒离子CN-,能结合Fe3+形成配合物,写出一个与该离子互为等电子体的极性分子的分子式_____,HCN分子的空间构型为____________。
(5)单晶硅的结构与金刚石的结构相似;若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子间不成键,则得如图所示的金刚砂(SiC)结构。
在SiC晶体中,C原子的杂化方式为_________,每个Si原子被_______个最小环所共有。
(6)已知Cu的晶胞结构如图,棱长为acm,又知Cu的密度为pg/cm3,则用a、p的代数式表示阿伏伽德罗常数为____mol-1。
25、碳族元素的单质及其化合物在生产;生活中是一类重要物质。请回答下列问题。
(1)碳原子核外有__种不同运动状态的电子,第一电离能介于硼和碳之间的元素的名称为__,碳族元素外围电子排布的通式为__。
(2)青蒿素(C15H22O5)的结构如图所示,图中数字标识的五个碳原子的杂化轨道类型为__,组成青蒿素的三种元素电负性由大到小排序是__。
(3)青蒿素分子中,氧元素的成键方式有___;从青蒿中提取青蒿素的最佳溶剂是___。
a.乙醇b.乙醚c.水。
(4)SnO2是一种重要的半导体传感器材料,用来制备灵敏度高的气敏传感器,SnO2与熔融NaOH反应生成Na2SnO3,Na2SnO3中阴离子空间构型为__。
(5)第三代太阳能电池利用有机金属卤化物碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3,相对分子质量为Mr)半导体作为吸光材料,CH3NH3PbI3具有钙钛矿(AMX3)的立方结构,其晶胞如图所示。AMX3晶胞中与金属阳离子(M)距离最近的卤素阴离子(X)形成正八面体结构,则X处于__位置。CH3NH3PbI3晶体的晶胞参数为anm,其晶体密度为dg·cm-3,则阿伏加德罗常数的值NA的计算表达式为__。
26、明代宋应星所著《天工开物》中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分ZnCO3)和煤冶锌工艺;锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题:
(1)Zn原子基态核外电子排布式为_____________________________。
(2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。
①与SO42-互为等电子体的阴离子化学式为________________(写出一种)
②氨的热稳定性强于膦(PH3),原因是____________________________。
(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金,元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746kJ·mol-1,IZn=906kJ·mol-1,ICu<IZn的原因是___________________。
(4)《本草纲目》中记载炉甘石(主要成分ZnCO3)可止血,消肿毒,生肌,明目。Zn、C、O电负性由大至小的顺序是_________________。ZnCO3中阴离子的立体构型是_____________________。
(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晶胞结构如图所示,每个Zn原子周围最近的Zn原子数目为________________。晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则ZnS晶体的密度为__________g·cm-3(列出计算式即可)。
27、KMnO4是一种高效氧化剂可用来氧化吸附有机异味物.也可以与水中的杂质如二价铁、锰、硫、氰、酚等反应。实验室常用Na2C2O4标准溶液标定未知浓度的KMnO4溶液,发生反应:5C2O42-+2MnO4-+16H++4H2O=2[Mn(H2O)6]2++10CO2↑。根据以上信息,完成下列问题:
(1)按电子排布K位于元素周期表的_______区,基态Mn2+的核外电子排布式可表示为_____。
(2)1mol[Mn(H2O)6]2+中所含有的共价键数目为__________。
(3)基态C原子的核外电子中占据最高能级的电子云轮廓图为_______.C2O42-中碳原子的轨道杂化类型是___________________.
(4)同主族元素氧、硫、硒对应最简单氢化物的沸点:H2O>H2Se>H2S,原因是__________。
(5)β-MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积;晶胞结构如图所示。
①β-MnSe中Mn的配位数为_____________。
②若该晶体的晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA。则距离最近的两个锰原子之间的距离为______pm,β-MnSe的密度ρ=______(列出表达式)g·cm-3。评卷人得分五、工业流程题(共1题,共9分)28、饮用水中含有砷会导致砷中毒,金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在;可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水,其工艺流程如下:
已知:①As2S3与过量的S2-存在反应:As2S3(s)+3S2-(aq)⇌2(aq);
②亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。
(1)砷在元素周期表中的位置为_______;AsH3的电子式为______;
(2)下列说法正确的是_________;
a.酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4
b.原子半径:S>P>As
c.第一电离能:S
(3)沉淀X为__________(填化学式);
(4)“一级沉砷”中FeSO4的作用是________。
(5)“二级沉砷”中H2O2与含砷物质反应的化学方程式为__________;
(6)关于地下水中砷的来源有多种假设,其中一种认为富含砷的黄铁矿(FeS2)被氧化为Fe(OH)3,同时生成导致砷脱离矿体进入地下水。FeS2被O2氧化的离子方程式为______________。评卷人得分六、元素或物质推断题(共5题,共10分)29、已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E。其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC为离子化合物,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。化合物AC2为一种常见的温室气体。B;C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24。请根据以上情况;回答下列问题:(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)基态E原子的核外电子排布式是________,在第四周期中,与基态E原子最外层电子数相同还有_______(填元素符号)。
(2)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为____________。
(3)写出化合物AC2的电子式_____________。
(4)D的单质在AC2中点燃可生成A的单质与一种熔点较高的固体产物,写出其化学反应方程式:__________。
(5)1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。此后,等电子原理又有发展,例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体。一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体,其化学式为_____。
(6)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时,B被还原到最低价,该反应的化学方程式是____________。30、现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素,原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn+1;C元素为最活泼的非金属元素;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态;F元素基态原子的M层全充满;N层没有成对电子,只有一个未成对电子;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。
(1)A元素的第一电离能_______(填“<”“>”或“=”)B元素的第一电离能,A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为_______(用元素符号表示)。
(2)C元素的电子排布图为_______;E3+的离子符号为_______。
(3)F元素位于元素周期表的_______区,其基态原子的电子排布式为_______
(4)G元素可能的性质_______。
A.其单质可作为半导体材料B.其电负性大于磷。
C.其原子半径大于锗D.其第一电离能小于硒。
(5)活泼性:D_____(填“>”或“<”,下同)Al,I1(Mg)_____I1(Al),其原因是____。31、原子序数小于36的X;Y、Z、R、W五种元素;其中X是周期表中原子半径最小的元素,Y是形成化合物种类最多的元素,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,R单质占空气体积的1/5;W的原子序数为29。回答下列问题:
(1)Y2X4分子中Y原子轨道的杂化类型为________,1molZ2X4含有σ键的数目为________。
(2)化合物ZX3与化合物X2R的VSEPR构型相同,但立体构型不同,ZX3的立体构型为________,两种化合物分子中化学键的键角较小的是________(用分子式表示),其原因是________________________________________________。
(3)与R同主族的三种非金属元素与X可形成结构相似的三种物质,三者的沸点由高到低的顺序是________。
(4)元素Y的一种氧化物与元素Z的单质互为等电子体,元素Y的这种氧化物的结构式是________。
(5)W元素原子的价电子排布式为________。32、下表为长式周期表的一部分;其中的编号代表对应的元素。
。①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
请回答下列问题:
(1)表中⑨号属于______区元素。
(2)③和⑧形成的一种常见溶剂,其分子立体空间构型为________。
(3)元素①和⑥形成的最简单分子X属于________分子(填“极性”或“非极性”)
(4)元素⑥的第一电离能________元素⑦的第一电离能;元素②的电负性________元素④的电负性(选填“>”、“=”或“<”)。
(5)元素⑨的基态原子核外价电子排布式是________。
(6)元素⑧和④形成的化合物的电子式为________。
(7)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如表中元素⑩与元素⑤的氢氧化物有相似的性质。请写出元素⑩的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式:____________________。33、下表为长式周期表的一部分;其中的序号代表对应的元素。
(1)写出上表中元素⑨原子的基态原子核外电子排布式为___________________。
(2)在元素③与①形成的水果催熟剂气体化合物中,元素③的杂化方式为_____杂化;元素⑦与⑧形成的化合物的晶体类型是___________。
(3)元素④的第一电离能______⑤(填写“>”、“=”或“<”)的第一电离能;元素④与元素①形成的X分子的空间构型为__________。请写出与元素④的单质互为等电子体分子、离子的化学式______________________(各写一种)。
(4)④的最高价氧化物对应的水化物稀溶液与元素⑦的单质反应时,元素④被还原到最低价,该反应的化学方程式为_______________。
(5)元素⑩的某种氧化物的晶体结构如图所示,其中实心球表示元素⑩原子,则一个晶胞中所包含的氧原子数目为__________。参考答案一、选择题(共9题,共18分)1、B【分析】A.最外层为第二层有5个电子,核外电子数为7,A错误;B.每个能级的电子能量相同,核外有3个能级,即有3种能量不同的电子,B正确;C.2s能级有一个轨道,2p能级有3个轨道,由于电子会优先独自占用一个轨道,故最外层电子占据4个轨道,C错误;D.每个电子的运动状态都不相同,故核外有7中运动状态不同的电子,D错误。故选择B。2、C【分析】【详解】
同周期自左向右电离能逐渐增大;但由于Be元素的2s轨道电子处于全充满状态,稳定性强,因此Be元素的第一电离能大于B元素的第一电离能,氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,因此氧元素第一电离能小于氮元素的第一电离能,因此第一电离能介于B;N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素,故选C。
【点睛】
因N的最外层轨道电子数处于半充满的稳定状态,因此N的第一电离能反常大于O,Be的价层电子排布处于全满的稳定结构,其第一电离能大于B是解答关键。3、B【分析】【分析】
【详解】
A.硼原子最外层最多有3个电子;可形成3对共用电子对,达到6个电子,因此“皱褶”式硼烯中每个硼原子共用3对电子,故A正确;
B.硼原子最外层最多有3个电子;可形成3对共用电子对,达到6个电子,因此“皱褶”式硼烯中硼原子未达到8电子稳定结构,故B错误;
C.由于硼烯有着很高的表面活性;也更容易发生化学反应,故硼烯有望代替石墨烯作电极材料,故C正确;
D.氧化硼的水化物是一种弱酸,与过量OH-反应可生成B(OH)4-或BO2-和H2O;故D正确。
综上所述,答案为B。4、D【分析】【详解】
A.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清,所以溶液中铜离子浓度减小,故A错误;
B.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对;故B错误;
C.[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度;向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体,故C错误;
D.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清;故D正确;
故选D。
【点睛】
明确形成配合物的条件是:有提供空轨道的中心原子,有提供孤电子对的配位体。5、B【分析】【详解】
A.甘油为丙三醇;可与水任意比例互溶,A正确;
B.水的沸点比氢氟酸高;是因为等物质的量情况下,前者比后者含有的氢键数目多,但氢键作用力氢氟酸比较高,B错误;
C.氢氟酸水溶液中共有两种不同的氢原子;可以分别与F;O原子形成氢键,故氢氟酸水溶液中氢键类型有四种,C正确;
D.邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键;对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,分子间氢键使分子熔沸点降低,D正确;
故选B。6、C【分析】【详解】
A.NCl3的中心原子N上的孤电子对数==1;价层电子对数=1+3=4,VSEPR模型为四面体,所以该分子为三角锥形,A正确;
B.NCl3分子为三角锥形;分子中正负电中心不重合,分子为极性分子,B正确;
C.NCl3中的N原子、Cl离子的最外层均无空轨道,所以无法再与Cl-形成配位键;C不正确;
D.NCl3和PBr3都属于分子晶体,但相对分子质量Mr(NCl3)<Mr(PBr3),所以范德华力NCl3比PBr3要小,NCl3沸点低,易挥发,即NCl3的挥发性比PBr3要大;D正确;
答案选C。7、C【分析】【详解】
A.N与3个H形成3个键,孤电子对数为为三角锥形结构;极性分子,故A项错误;
B.中C与4个形成4个键;孤电子对数为0,为正四面体形结构;非极性分子,故B项错误;
C.中O与2个H形成2个键,孤电子对数为为角形结构;极性分子,故C项正确;
D.中C与2个O形成2个键,孤电子对数为为直线形结构;非极性分子,故D项错误;
故选C。8、D【分析】【详解】
A.NaCl是离子晶体,在晶体中只存在离子键,而CO2是分子晶体;在原子之间通过共价键结合,只存在共价键,所以不是都存在共价键,故A错误;
B.NaCl是离子晶体,构成微粒是阴阳离子,而CO2是分子晶体;构成微粒是分子,而不是原子,故B错误;
C.根据选项A分析可知两种物质前者是离子晶体;后者是分子晶体,故C错误;
D.氯化钠是离子晶体;二氧化碳是分子晶体,离子晶体的硬度;熔沸点较大,分子晶体的硬度、熔沸点较小,所以两者的硬度、熔沸点差别较大,故D正确;
答案选D。9、C【分析】【分析】
先确定Na+的配位数;进一步确定空间几何构型。
【详解】
NaCl晶体中Na+的配位数为6,将6个Cl-结合Na+可得空间几何构型为正八面体;
答案选C。二、多选题(共7题,共14分)10、BC【分析】【详解】
A.不同能层不同能级的电子能量:E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);故A错误;
B.不同能层不同能级的电子能量:E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s);故B正确;
C.不同能层不同能级的电子能量:E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s);故C正确;
D.不同能层不同能级的电子能量:E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);故D错误;
故选:BC。
【点睛】
根据构造原理,各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:ns<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n-2)f<(n-1)d11、CD【分析】【详解】
A.s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道是“8”字形的,但是电子是做无规则运动,轨迹是不确定的,故A错误;
B.根据构造原理;各能级能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f,所以s能级的能量不一定小于p能级的能量,如4s>3p,故B错误;
C.不同能级的电子云有不同的空间伸展方向;p轨道有3个相互垂直的呈纺锤形的不同伸展方向的轨道,故C正确;
D.多电子原子中;同一能层的电子,能量可能不同,还可以把它们分成能级,任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数,故D正确;
故选CD。
【点睛】
能层含有的能级数等于能层序数,即第n能层含有n个能级,每一能层总是从s能级开始,同一能层中能级ns、np、nd、nf的能量依次增大,在不违反泡利原理和洪特规则的条件下,电子优先占据能量较低的原子轨道,使整个原子体系能量处于最低,这样的状态是原子的基态,所以任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数。12、AC【分析】【详解】
A、H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子,NH3的键角约为107°,而H2S的键角比H2O的小(104.5°),接近90°,故H2S分子的键角较小;A错误;
B、HS﹣和HCl均是含一个极性键的18电子微粒;B正确;
C、CH2Cl2和CCl4均是四面体构型;前者是极性分子,后者是非极性分子,C错误;
D、1个D216O分子含10个质子,10个中子,10个电子,则1molD216O中含中子、质子、电子各10mol,即10NA;D正确;
故选AC。13、AC【分析】【详解】
A.在石墨中,每个C原子与相邻的3个C原子形成共价键,每个共价键为相邻2个C原子所共有,所以每个C原子形成的共价键数目为3×=24g石墨含有的C原子的物质的量是2mol,因此其中含有的C-C共价键的物质的量为2mol×=3mol;A正确;
B.在金刚石晶体中每个碳原子与相邻的4个C原子形成4个共价键,每个共价键为相邻两个C原子形成,所以其含有的C-C数目为4×=2个;则在12g金刚石含有的C原子的物质的量是1mol,故含C-C共价键键数为2mol,B错误;
C.二氧化硅晶体中;每个硅原子含有4个Si-O共价键,所以在60g二氧化硅的物质的量是1mol,则其中含Si-O共价键键数为4mol,C正确;
D.在NaCl晶体中,每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有12个;D错误;
故合理选项是AC。14、AD【分析】【详解】
A.Si;SiC、金刚石都是原子晶体;共价键越强熔点越大,共价键键长C-C<Si-C<Si-Si,所以熔点高低的顺序为:金刚石>SiC>Si,故A错误;
B.一般来说,熔点为原子晶体>离子晶体>分子晶体,则熔点为BN>MgBr2>SiCl4;故B正确;
C.结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,所以F2、Cl2、Br2、I2的沸点依次升高;故C正确;
D.AsH3、PH3、符合组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,所以AsH3>PH3,氨气分子间存在氢键,沸点大于AsH3、PH3,因而沸点顺序为NH3>AsH3>PH3;故D错误;
答案选AD。15、BD【分析】【详解】
A.ZnS是Zn2+和S2-构成的离子化合物;属于离子晶体,A选项错误;
B.由晶胞结构可知,Zn分别位于晶胞的顶点和面心,Zn2+数目为:S2-数目也为4;B选项正确;
C.ZnS晶体中,阳离子Zn2+的配位数是4;C选项错误;
D.ZnO和ZnS所带电荷相等;氧离子半径小于硫离子,故ZnO的晶格能大于ZnS,D选项正确;
答案选BD。16、CD【分析】【详解】
A.N3-含3个原子、16个价电子,因此与CO2、N2O互为等电子体;故A正确;
B.HN3的分子结构为HN3和水能够形成分子间氢键;故B正确;
C.由于钾离子半径大于钠离子半径,所以NaN3的晶格能大于KN3的晶格能;故C错误;
D.HN3和N2H4都是极性分子;故D错误;
答案选CD。三、填空题(共7题,共14分)17、略
【分析】【详解】
(1)硅原子核外有14个电子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,对应能层分别别为K、L、M,其中能量最高的是最外层M层,该能层有s、p、d三个能级,s能级有1个轨道,p能级有3个轨道,d能级有5个轨道,所以共有9个原子轨道,硅原子的M能层有4个电子(3s23p2);
故答案为M;9;4;
(2)硅元素在自然界中主要以化合态(二氧化硅和硅酸盐)形式存在;
故答案为二氧化硅。
(3)硅晶体和金刚石晶体类似都属于原子晶体,硅原子之间以共价键结合.在金刚石晶体的晶胞中,每个面心有一个碳原子(晶体硅类似结构),则面心位置贡献的原子为6×=3个;
故答案为共价键;3;
(4)Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4、NH3和MgCl2,方程式为:Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2,故答案为Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2;
(5)①烷烃中的C-C键和C-H键大于硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能;所以硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能易断裂,导致长链硅烷难以生成;
故答案为C-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;
②键能越大;物质就越稳定;C-H键的键能大于C-O键,故C-H键比C-O键稳定,而Si-H键的键能远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向与形成稳定性更强的Si-O键;
故答案:C-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)硅酸盐中的硅酸根(SiO44-)为正四面体结构,所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式;
故答案为sp3;
根据图(b)的一个结构单元中含有1个硅、3个氧原子,化学式为SiO32-;
故答案为1:3;SiO32-。【解析】①.M②.9③.4④.二氧化硅⑤.共价键⑥.3⑦.Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2⑧.C—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⑨.C—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⑩.sp3⑪.1∶3⑫.SiO32-18、略
【分析】【分析】
(1)化合物中所有元素化合价代数和为0;可计算出Cu的化合价和价电子排布式;
(2)有孤电子对的原子提供孤对电子;
(3)根据价电子排布分析分子间存在氢键比没有氢键的化合物沸点高;
(4)4条σ键,碳原子无孤电子对,采取sp3杂化类型,3条σ键和1条π键,碳原子无孤电子对,采取sp2杂化类型;NA采用密度公式进行计算。
【详解】
(1)根据化合物中所有元素化合价代数和为0,可计算出Cu的化合价为+2,所以Cun+离子,n=2,Cu的价电子排布式为3d104s1,Cu2+价电子排布式为3d9;
(2)“中国蓝”中Ba2+;Si都不存在孤对电子;而O原子中存在孤对电子,所以只能氧原子来提供孤对电子;
(3)Cu失去一个电子后的价层电子排布式为3d10,达到全充满稳定结构;Zn失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1,Zn+4s1上的电子比Cu+3d10上的电子易失去;所以Cu的第二电离能高于Zn的第二电离能;
(4)①乙醇分子间存在氢键;而乙醛分子间没有氢键,所以乙醇的沸点高于乙醛;乙醛分子中还有一个碳氧双键,所以含有1个π键6个σ键,个数比为1:6;
②乙醛中甲基上的C形成4条σ键,无孤电子对,因此采取sp3杂化类型,醛基中的C形成3条σ键和1条π键,无孤电子对,采取sp2杂化类型。
(5)①用均摊法,6个铜原子位于立方体面心,8个银原子位于顶点,则该晶胞含个铜原子,个银原子,所以化学式为AgCu3或Cu3Ag;
②AgCu3或Cu3Ag的摩尔质量为(64×3+108)g/mol=300g/mol,根据密度公式得所以
③原子空间利用率
【点睛】
氢键的作用力比分子间作用力大,分子间存在氢键,使熔沸点升高;立方晶胞原子的计算方法:顶点的原子数乘八分之一,棱上的乘四分之一,面上的乘二分之一,内部的乘一;原子空间利用率的计算用原子的体积除以晶胞的体积。【解析】23d9OCu失去一个电子后的价层电子排布式为3d10,达到全充满稳定结构;Zn失去一个电子后的价层电子排布式为3d104s1,Zn+4s1上的电子比Cu+3d10上的电子易失去乙醇分子间存在氢键1:6sp2、sp3AgCu3或Cu3Ag19、略
【分析】【详解】
(1)根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,全形成单键的碳原子和双键的碳原子,全形成单键的碳原子为sp3杂化,双键的碳原子为sp2杂化;根据抗环血酸分子结构;分子中含有4个-OH,能与水形成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水;
(2)晶胞的计算:白球位于顶点和内部,属于该晶胞的个数为8×1/8+1=2,黑球全部位于晶胞内部,属于该晶胞的个数为4,化学式为Cu2O,因此白球为O原子,黑球为Cu原子,即Cu原子的数目为4。【解析】①.sp3、sp2②.易溶于水③.420、略
【分析】【详解】
(1)BeCl2中中心原子Be原子的孤对电子对数是(2-1×2)÷2=0,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=2+0=2,即Pb原子是sp杂化;所以是直线形结构;
(2)H3O+中中心原子O原子的孤对电子对数是(6-1-1×3)÷2=1,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=3+1=4,即O原子是sp3杂化;所以是三角锥形结构;
(3)ClO4-中中心原子Cl原子的孤对电子对数是(7+1-2×4)÷2=0,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=4+0=4,即Cl原子是sp3杂化;所以是正四面体形结构;
故答案为:直线形;三角锥形;正四面体形。
【点睛】
本题主要考查了价层电子对互斥模型判断分子的结构,解题关键:掌握价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)用于预测简单分子立体结构的方法,计算中心原子相结合的原子,中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤对电子),是解题的两个关键。【解析】①.直线形②.三角锥形③.正四面体形21、略
【分析】【分析】
(1)根据构造原理写出核外电子排布式,判断出最高能级的形状,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,结合构造原理与洪特规则特例,符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1;
(2)价电子排布为全满或半满时;处于稳定结构,此时电离能将增大;
(3)C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子,N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子,S原子可以用氧原子替换,与SCN-互为等电子体的一种微粒为:N2O、CO2、CS2、OCN-(任意一种);从氢键的角度分析沸点的高低。
(4)由结构图可知,黑色球为As、白色球为S,分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对,杂化轨道数目为3+1=4,故As杂化方式为sp3杂化;
(5)计算出晶胞中C22-数目,每个C22-中含2个π键;
(6)根据图示,Zn原子处于晶胞的顶点与面心,晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个,其中4个正四面体中心填充Se原子,正四面体空隙的填充率为50%;V===N可以从晶胞构型中计算出N=4,NA;M、ρ均为已知;代入公式可以得到体积,晶胞参数等于体积的三次开方。
【详解】
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2,最高能层电子为4s能级,电子云轮廓图形为球形;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,结合构造原理与洪特规则特例,符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1;故有2种;
故答案为:球形;2;
(2)由Fe2+变为Fe3+体现Fe的第三电离能,即价电子由3d6变为3d5;当从3d5状态再失去一个电子时,体现第四电离能,因3d5为半充满状态;较为稳定,故第四电离能大于第三电离能;
故答案为:Fe3+的3d能级半充满;结构稳定;
(3)①C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子,N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子,S原子可以用氧原子替换,与SCN-互为等电子体的一种微粒为:N2O、CO2、CS2、OCN-(任意一种);
故答案为:或
②异硫氰酸分子间含有氢键;故异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高;
故答案为:异硫氰酸分子间存在氢键;
(4)由结构图可知,黑色球为As、白色球为S,分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对,杂化轨道数目为3+1=4,故As杂化方式为sp3杂化;
故答案为:sp3杂化;
(5)晶胞中C22-数目为:12×+1=4,每个C22-中含2个π键;一个晶胞含有平均有π键数目为:2×4=8;
故答案为:8;
(6)晶胞中Se、Zn原子数目之比为1:1,Zn原子处于晶胞的顶点与面心,Se原子与周围的4个Zn原子形成正四面体构型,Se处于正四面体的中心,X,Y都代表Zn;晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个,其中4个正四面体中心填充Se原子,正四面体空隙的填充率为50%;晶胞中Zn原子数目为:8×+6×=4、Se原子数目为4,晶胞中各微粒总质量为:g,晶胞体积为:晶胞参数a=cm=nm;
故答案为:正四面体;
【点睛】
熟练1-36号元素的核外电子排布式,半充满,全充满的状态导致电离能反常。【解析】球形2的3d能级半充满,结构稳定或异硫氰酸分子间存在氢键杂化正四面体22、略
【分析】【详解】
Cl原子位于Cu原子构成的四面体体心,则体对角线是铜原子和氯原子的半径之和的4倍,Cu原子位于立方体的顶点和面心,为面心立方最密堆积,则面对角线是铜原子半径的4倍,晶胞的边长为acm,所以面对角线等于acm,则铜原子半径为acm,体对角线等于acm,则氯原子半径为cm,求得氯原子与铜原子半径之比为【解析】23、略
【分析】【分析】
密置层的排列最紧密;靠的最近,空隙最少,每一层中,一个原子与周围三个原子相互接触,据此分析;根据配位数为中心原子直接接触的原子的个数分析;金属原子周围直接接触的原子数目有六个,每个晶胞有8个原子,一个原子被8个晶胞所共有,据此分析;根据钋元素是氧族元素解答。
【详解】
(1)密置层的排列最紧密;靠的最近,空隙最少,在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A中的排布不是最紧密,A属于非密置层,一个中心圆球周围有四个圆球,配位数是4;B中排布是最紧密的结构,B属于密置层,一个中心圆球周围有六个圆球,配位数是6;答案:非密置;4;密置;6。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积;得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子周围直接接触的原子数目有六个,金属原子的配位数是6,每个晶胞有8个原子,一个原子被8个晶胞所共有,平均每个晶胞所占有的原子数目是8×1/8=1;答案:6;1。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式,钋位于元素周期表的第六周期ⅥA族,元素符号是Po,最外层电子排布式是6s26p4。答案:六;ⅥA;Po;6s26p4。【解析】非密置4密置661六ⅥAPo6s26p4四、原理综合题(共4题,共36分)24、略
【分析】【详解】
(1)Fe为26号元素,Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5,最外层电子排布式为3s23p63d5;其核外共有2种不同运动状态的电子;Fe3+的电子排布为[Ar]3d5,3d轨道为半充满状态,比Fe2+电子排布[Ar]3d6更稳定;(2)As、Se、Br属于同一周期且原子序数逐渐增大,元素的非金属性逐渐增强,电负性逐渐增强,所以3种元素的电负性从大到小顺序为Br>Se>As;(3)Na3[Co(NO2)6]常用作检验K+的试剂,在[Co(NO2)6]3-中存在的化学键有共价键、配位键;(4)等电子体是指价电子数和原子数(氢等轻原子不计在内)相同的分子、离子或基团,与CN-互为等电子体的极性分子有CO;HCN分子中心原子碳原子为sp杂化,分子的空间构型为直线型;(5)SiC中C与Si形成4个σ键,为sp3杂化;以1个Si为标准计算,1个Si通过O连接4个Si,这4个Si又分别通过O连有其他3个Si,故每个Si被4×3=12个最小环所共有;(6)已知Cu的晶胞结构如图,为面心立方,每个晶胞含有Cu个数为8×+6×=4,棱长为acm,则晶胞的体积V=a3cm3,又知Cu的密度为pg/cm3,则pg/cm3=故NA=【解析】3s23p63d523Fe3+的电子排布为[Ar]3d5,3d轨道为半充满状态,比Fe2+电子排布[Ar]3d6更稳定Br>Se>As共价键配位键CO直线形sp312256/a3p25、略
【分析】【分析】
在原子的核外电子中,没有运动状态完全相同的两个电子存在,所以原子核外有多少个电子,就有多少种运动状态;一般来说,元素的非金属性越强,元素的电负性大,总的来说第一电离能越大,但当原子核外价电子处于半满、全满状态时,能量低,第一电离能反常,但仅比原子序数比它大1的元素大;原子核外参与杂化的轨道为形成σ键电子所在的轨道和孤对电子所在的轨道;有机物通常易溶于与它结构相似的有机物;判断微粒的结构时,需看中心原子的价层电子对数及孤电子对数。在AMX3的晶胞中,所含黑球个数为8×=1,所含白球的个数为6×=3;二者的个数比为1:3,对照化学式,可确定黑球为M离子,白球为X离子,白球位于各个面的面心。
【详解】
(1)碳为6号元素,原子核外有6个电子,有6种不同运动状态的电子,铍的2s能级上有2个电子,处于全满状态,第一电离能比硼大,所以第一电离能介于硼和碳之间的元素的名称为铍,碳原子的外围电子排布为2s22p2,所以碳族元素外围电子排布的通式为ns2np2。答案为:6;铍;ns2np2;
(2)图中数字标识的五个碳原子中,只有3号碳原子的价电子对数为3,其它碳原子的价层电子对数都为4,所以杂化轨道类型为sp2、sp3,组成青蒿素的三种元素分别为C、H、O,非金属性O>C>H,所以电负性由大到小排序是O>C>H。答案为:sp2、sp3;O>C>H;
(3)青蒿素分子中,4个O原子形成单键,1个O原子形成双键,所以氧元素的成键方式有σ键和π键;青蒿素分子中含有2个醚键,它属于醚类,所以从青蒿中提取青蒿素的最佳溶剂是乙醚,故选b。答案为:σ键和π键;b;
(4)在Na2SnO3中;阴离子的价电子对数为3,不存在孤电子对,所以其空间构型为平面三角形。答案为:平面三角形;
(5)从分析可知,图中AMX3晶胞中黑球为金属阳离子(M),白球为卤素阴离子(X),形成正八面体结构,则X处于面心位置。从晶胞结构看,1个晶胞中,只含有1个“AMX3”,则CH3NH3PbI3的晶胞中也只含有1个“CH3NH3PbI3”。CH3NH3PbI3晶体的晶胞参数为anm,其晶体密度为dg·cm-3,则dg·cm-3=阿伏加德罗常数的值NA的计算表达式为NA=答案为:面心;
【点睛】
分析晶胞结构时,在各球表示原子未知的情况下,解题不能鲁莽,应从物质组成与晶胞结构图的对比中寻找突破,不能简单地认为半径小的球就表示金属阳离子。【解析】①.6②.铍③.ns2np2④.sp2,sp3⑤.O>C>H⑥.σ键和π键⑦.b⑧.平面三角形⑨.面心⑩.26、略
【分析】【详解】
(1)Zn是30号元素,其原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(2)①与SO42-互为等电子体的阴离子有PO43-(或ClO4-);②氨的热稳定性强于膦(PH3);原因是氮元素的非金属性强于磷元素。
(3)元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746kJ·mol-1,IZn=906kJ·mol-1,ICu<IZn的原因是锌失去的是全充满的4s2电子,铜失去的是4s1电子。
(4)通常非金属性越强的元素其电负性越大,Zn、C、O电负性由大至小的顺序是O>C>Zn。ZnCO3中阴离子CO32-的中心原子C的杂化方式是sp2,C与3个O形成σ键,所以CO32-的立体构型是平面三角形。
(5)由立方ZnS晶胞结构示意图可知,该晶胞中有4个Zn原子和4个S原子,每个Zn原子周围最近的Zn原子是位于晶胞的顶点和面心上的Zn原子,每个顶点与邻近的3个面心最近,所以每个Zn原子周围最近的Zn原子数目为12。晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则NA个晶胞的质量和体积分别是和NA(a×10-10)3cm3,所以,ZnS晶体的密度为97×4/(a×10-10)3NAg·cm-3。
点睛:本题考查了原子核外电子排布的表示方法、等电子原理、元素的非金属性和电负性的变化规律,离子的空间构型、有关晶胞的计算,难度一般。要求学生会写1~36号元素的电子排布式,理解等电子原理并能找到合适的等电子体,掌握元素的金属性、非金属性、电负性以及第一电离能的变化规律,根据价层电子对互斥理论或杂化轨道理论判断分子和离子的空间构型,会用均摊法计算晶体的化学式及相关判断,能根据晶胞参数计算晶体的密度。【解析】1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2PO43-(或ClO4-)氮元素的非金属性强于磷元素锌失去的是全充满的4s2电子,铜失去的是4s1电子O>C>Zn平面三角形1297×4/(a×10-10)3NA27、略
【分析】【详解】
(1)K位于周期表中第4周期第IA族,则K位于元素周期表的s区;基态Mn原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s2,失去4s2两个电子变成Mn2+,则基态Mn2+的核外电子排布式可表示为:1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5;
(2)[Mn(H2O)6]2+中所含有的σ键数目为:6×2=12个氢氧键和6个配位键,所以1mol[Mn(H2O)6]2+中所含有的σ键数目为18NA;
(3)基态C原子的核外电子排布为1s22s22p2,核外电子中占据最高能级为2p,则基态C原子的核外电子中占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形,C2O42-中碳原子和一个氧原子形成碳氧双键,和另一个氧原子形成碳氧单键,和另一个碳原子形成碳碳单键,所以碳原子的轨道杂化类型为sp2杂化;
(4)O、S、Se为同主族元素,形成的H2O、H2S和H2Se均为分子晶体,H2O分子间氢键导致沸点异常升高,H2S和H2Se随着相对分子质量增大,分子间作用力增强,沸点升高,氢键影响大于分子间作用力影响,所以最简单氢化物的沸点:H2O>H2Se>H2S;
(5)①根据晶胞结构分析,Mn位于四面体中心,周围有4个Se,则Mn的配位数为4;
②1个晶胞中含有Mn数目为4,含有Se的数目为8×+6×=4,根据晶胞结构可知两个Mn原子的最近距离为面对角线的一半,距离为cm;一个晶胞体积为V=(a×10-10)3cm3,所以密度为ρ=g/cm3。
【点睛】
配位键也是σ键;计算晶胞体积时要注意题目所给单位,有时需要单位的换算。【解析】s1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d518NA哑铃形sp2杂化相对分子质量越大,范德华力就越大,沸点就越高,但水分子间形成氢键,使熔沸点较高4五、工业流程题(共1题,共9分)28、略
【分析】【分析】
废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在,加入硫化钠生成As2S3沉淀,为防止As2S3与硫离子反应再次溶解,所以再加入硫酸亚铁除去过量的硫离子,过滤得到As2S3和FeS,滤液中加入过氧化氢将亚砷酸氧化成砷酸,亚铁离子氧化成铁离子,再加入CaO沉淀砷酸根、铁离子、硫酸根,得到Ca2(AsO4)2、FeAsO4、Fe(OH)3、CaSO4沉淀和低浓度含砷废水。
【详解】
(1)As元素为33号元素,与N元素同主族,位于第四周期第VA族;AsH3和氨气分子结构相同为共价化合物,砷原子和三个氢原子形成三个As-H键,电子式为:
(2)a.同周期主族元素自左而右非金属性增强,最高价氧化物对应水化物酸性增强,同主族自上而下非金属性减弱,最高价氧化物对应水化物酸性减弱,酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4;故a正确;
b.同周期主族元素自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径依次增大,原子半径:As>P>S,故b错误;
c.同主族元素自上而下第一电离能减小,P和S同周期,但是P原子3p能级为半满状态,更稳定,第一电离能更大,所以第一电离能P>S>As;故c错误;
综上所述选a;
(3)根据分析可知沉淀为微溶物CaSO4;
(4)As2S3与过量的S2-存在反应:As2S3(s)+3S2-(aq)⇌2(aq),所以需要加入FeSO4除去过量的硫离子;使平衡逆向移动,一级沉砷更完全;
(5)含砷物质物质为H3AsO3,加入过氧化氢可以将其氧化成H3AsO4,根据电子守恒和元素守恒可得化学方程式为H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O;
(6)根据题意可知FeS2被O2氧化生成Fe(OH)3、根据元素守恒可知反应物应该还有H2O,FeS2整体化合价升高15价,一个O2降低4价,所以二者的系数比为4:15,再根据元素守恒可得离子方程式为4FeS2+15O2+14H2O=4Fe(OH)3+8+16H+。
【点睛】
同一周期元素的第一电离能在总体增大的趋势中有些曲折,当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时,原子的能量较低,元素的第一电离能大于相邻元素。【解析】第四周期第VA族aCaSO4沉淀过量的S2-,使As2S3(s)+3S2-(aq)⇌2(aq)平衡逆向移动,使一级沉砷更完全H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O4FeS2+15O2+14H2O=4Fe(OH)3+8+16H+六、元素或物质推断题(共5题,共10分)29、略
【分析】【分析】
已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A<B<C<D<E。其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC为离子化合物,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构,化合物AC2为一种常见的温室气体,则A为C,C为O,B为N,D为Mg。B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24,E为Cr。
【详解】
(1)基态E原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1),在第四周期中,与基态E原子最外层电子数相同即最外层电子数只有一个,还有K、Cu;故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1);K;Cu;
(2)同周期从左到右电离能有增大趋势;但第IIA族元素电离能大于第IIIA族元素电离能,第VA族元素电离能大于第VIA族元素电离能,因此A;B、C的第一电离能由小到大的顺序为C<O<N;故答案为:C<O<N;
(3)化合物AC2为CO2,其电子式故答案为:
(4)Mg的单质在CO2中点燃可生成碳和一种熔点较高的固体产物MgO,其化学反应方程式:2Mg+CO22MgO+C;故答案为:2Mg+CO22MgO+C;
(5)根据CO与N2互为等电子体,一种由N、O组成的化合物与CO2互为等电子体,其化学式为N2O;故答案为:N2O;
(6)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液为HNO3与Mg的单质反应时,NHO3被还原到最低价即NH4NO3,其反应的化学方程式是4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O;故答案为:4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O。【解析】1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)K、CuC<O<N2Mg+CO22MgO+CN2O4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O30、略
【分析】【分析】
A元素的价电子构型为nsnnpn+1,则n=2,故A为N元素;C元素为最活泼的非金属元素,则C为F元素;B原子序数介于氮、氟之间,故B为O元素;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的最外层电子数为2,故D为Mg元素;E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态,原子核外电子排布为1s22s22p
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