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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2025年浙教版选修3化学下册阶段测试试卷509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6题,共12分)1、下列电子排布式中,原子处于激发态的是A.ls22s22p63s23p63d34s2B.ls22s22p63s23p63d44s2C.ls22s22p63s23p63d54s2D.ls22s22p63s23p63d64s22、下列说法正确的是()A.基态原子的能量一定比激发态原子的能量低B.某原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1,其表示的是基态原子的电子排布C.日常生活中我们看到的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火,是因为原子核外电子发生跃迁吸收能量导致的D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱3、下列各项叙述中,正确的是A.价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素B.N、P、As的电负性随原子序数的增大而增大C.2p和3p轨道形状均为纺锤形,能量也相等D.分子晶体中都存在共价键4、现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:
①1s22s22p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5
则下列有关比较中正确的是()A.最高正化合价:④>①>③=②B.电负性:④>①>③>②C.原子半径:④>③>②>①D.第一电离能:④>③>①>②5、氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料,下列描述错误的是()A.AlON和石英的化学键类型相同B.AlON和石英晶体类型相同C.AlON和Al2O3的化学键类型不同D.AlON和Al2O3晶体类型相同6、下列各组物质熔点高低的比较,正确的是()A.晶体硅>金刚石>碳化硅B.C.D.评卷人得分二、填空题(共6题,共12分)7、下面是s能级;p能级的原子轨道图;试回答问题:
(1)s能级的原子轨道呈____________形,每个s能级有_______个原子轨道;p能级的原子轨道呈____________形,每个p能级有_____个原子轨道。
(2)s能级原子轨道的半径与什么因素有关?是什么关系_____。8、用“>”“<”表示下列各组能级的能量高低。
(1)2s__4s;(2)2p__4p;(3)4s__3d9、依据原子结构知识回答:
(1)基态原子的电子排布式是_______________________________;S的价层电子排布式是_________________。
(2)基态的原子有______个未成对电子,的外围电子排布图为______________。
(3)四种元素K、O、中第一电离能最小的是_____,电负性最大的是______。
(4)下列有关微粒性质的排列顺序中,错误的是______。
A.元素的电负性:元素的第一电离能:
C.离子半径:原子的未成对电子数:10、亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])又称黄血盐,用于检验Fe3+,也用作实验的防结剂。检验三价铁发生的反应为:K4[Fe(CN)6]+FeCl3=KFe[Fe(CN)6]↓(滕氏蓝)+3KCl;回答问题:
(1)Fe3+的核外电子排布式_________;
(2)与CN-互为等电子体的分子是______,K4[Fe(CN)6]中的作用力除离子键和共价键外,还有_______。含有12molσ键的K4[Fe(CN)6]的物质的量为_______mol。
(3)黄血盐中C原子的杂化方式为______;C、N、O的第一电离能由大到小的排序为________;
(4)Fe;Na、K的晶体结构如图所示。
①钠的熔点比钾更高,原因是__________;
②Fe原子半径是rcm,阿伏加德罗常数为NA,铁的相对原子质量为a,则铁单质的密度是_____g/cm3。11、干冰、石墨、C60;氟化钙和金刚石的结构模型如下(石墨仅表示其中的一层结构):
回答下列问题:
(1)干冰晶胞中,每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子。
(2)由金刚石晶胞可知,每个金刚石晶胞占有________个碳原子。
(3)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
(4)在CaF2晶体中,Ca2+的配位数是________,F-的配位数是________。
(5)固态时,C60属于________(填“共价”或“分子”)晶体。12、已知NaCl、MgCl2、AlCl3、Al2O3晶体的熔点依次为801℃、714℃、190℃、2000℃,其中属于分子晶体的一种晶体应是________,它不适宜用作金属冶炼的电解原料。工业上这种金属的冶炼过程必须使用一种助熔剂___________。评卷人得分三、计算题(共7题,共14分)13、(1)石墨晶体的层状结构,层内为平面正六边形结构(如图a),试回答下列问题:图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个,碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______。
(2)2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图b所示的是该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有1个镁原子,6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为_______。14、铁有δ;γ、α三种同素异形体;三种晶体在不同温度下能发生转化。
(1)δ、γ、α三种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为_________。
(2)若δ-Fe晶胞边长为acm,α-Fe晶胞边长为bcm,则两种晶胞空间利用率之比为________(用a、b表示)
(3)若Fe原子半径为rpm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则γ-Fe单质的密度为_______g/cm3(用含r的表达式表示;列出算式即可)
(4)三氯化铁在常温下为固体,熔点为282℃,沸点为315℃,在300℃以上升华,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁的晶体类型为______。15、SiC有两种晶态变体:α—SiC和β—SiC。其中β—SiC为立方晶胞;结构与金刚石相似,晶胞参数为434pm。针对β—SiC回答下列问题:
⑴C的配位数为__________。
⑵C和Si的最短距离为___________pm。
⑶假设C的原子半径为r,列式并计算金刚石晶体中原子的空间利用率_______。(π=3.14)16、金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为____________。六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为________g·cm-3(列出计算式)。
17、如图是金属钨晶体中的一个晶胞的结构模型(原子间实际是相互接触的)。它是一种体心立方结构。实验测得金属钨的密度为19.30g·cm-3;钨的相对原子质量为183.9.假定金属钨为等直径的刚性球,请回答以下各题:
(1)每一个晶胞中分摊到__________个钨原子。
(2)计算晶胞的边长a。_____________
(3)计算钨的原子半径r(提示:只有体对角线上的各个球才是彼此接触的)。___________
(4)计算金属钨原子采取的体心立方密堆积的空间利用率。____________18、NaCl是重要的化工原料。回答下列问题。
(1)元素Na的焰色反应呈_______色。价电子被激发到相邻高能级后形成的激发态Na原子,其价电子轨道表示式为_______。
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构,但其熔点比NaCl低,原因是________________。
(3)NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Cl2反应;可以形成一种晶体,其立方晶胞如图所示(大球为Cl,小球为Na)。
①若A的原子坐标为(0,0,0),B的原子坐标为(0,),则C的原子坐标为_______。
②晶体中,Cl构成的多面体包含______个三角形的面,与Cl紧邻的Na个数为_______。
③已知晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为_________g·cm-3(列出计算式)。19、通常情况下;氯化钠;氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如下图所示。
(1)在NaCl的晶胞中,与Na+最近且等距的Na+有_____个,在NaCl的晶胞中有Na+_____个,Cl-____个。
(2)在CsCl的晶胞中,Cs+与Cl-通过_________结合在一起。
(3)1mol二氧化硅中有______mol硅氧键。
(4)设二氧化碳的晶胞密度为ag/cm3,写出二氧化碳的晶胞参数的表达式为____nm(用含NA的代数式表示)评卷人得分四、原理综合题(共2题,共20分)20、第四周期的元素,如:钛(22Ti)、铁(26Fe);砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(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)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是______________。
(3)SCN-离子可用于Fe3+的检验;其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H-S-C≡N)和异硫氰酸(H-N=C=S)。
①写出与SCN-互为等电子体的一种微粒_________________(分子或离子);
②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为___________;
③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As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为____________,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,写出该反应方程式__________________________。SnCl4分子的空间构型为______________。
(5)高子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。该物质的电子式___________。一个晶胞含有的π键平均有___________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pg•cm-3,硒化锌的摩尔质量为Mg•mol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为___________nm。
21、复合氢化物可作为储氢和固体电解质材料;在能源与材料领域得到了深入的研究。
如:①Mg(NH2)2②NaNH2③H3N-BH3④NaAlH4⑤Li3AlH6
(1)复合氢化物升温加热可逐步分解放出氢气,理论上单位质量的上述复合氢化物其储氢能力最低的是__________(填标号)。
(2)在Mg(NH2)2和NaNH2中均存在的空间构型为_________,中心原子的杂化方式为____________。
(3)H3N-BH3与水反应生成一种盐和H2的化学方程式:_____________________。写出基态B原子的价电子轨道表达式:__________________________。
(4)Li3AlH6晶体的晶胞参数为a=b=801.7pm;c=945.5pm,α=β=90°;γ=120°,结构如图所示:
①已知的分数坐标为(0,0,0)、(0,0,),(),(),()和(),晶胞中Li+的个数为____________。
②如图是上述Li3AlH6晶胞的某个截面,共含有10个其中6个已经画出(图中的○),请在图中用○将剩余的画出____________。
③此晶体的密度为____g·cm-3(列出计算式,已知阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol-1)。评卷人得分五、工业流程题(共1题,共5分)22、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35分)23、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____________。24、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____。25、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________。26、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:____________________。27、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6题,共12分)1、B【分析】【详解】
A.1s22s22p63s23p63d34s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理;原子处于基态,故A不选;
B.1s22s22p63s23p63d44s2为激发态,根据能量最低原理,其基态应为1s22s22p63s23p63d54s1;故B选;
C.1s22s22p63s23p63d54s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理;原子处于基态,故C不选;
D.1s22s22p63s23p63d64s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理;原子处于基态,故D不选;
答案选B。
【点睛】
原子的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则,原子处于基态,否则处于激发态。2、B【分析】【详解】
A.对于同类原子而言;基态原子的能量总是低于激发态原子的能量,不同类的原子不一定符合这个规律,A错误;
B.电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1的原子是Cr;属于洪特规则的特例,是基态原子的电子排布,B正确;
C.光是电子释放能量的重要形式之一;不同元素的原子中发生跃迁时吸收或放出的光是不同的,霓虹灯光;激光、焰火等都与原子核外电子跃迁释放能量有关,而不是吸收能量,C错误;
D.原子光谱有两种;基态原子的电子跃迁到激发态时产生吸收光谱,电子从激发态跃迁到基态时产生发射光谱,D错误;
故选B。3、A【分析】【分析】
【详解】
A.价电子排布为4s24p3的元素原子序数33,为砷元素,位于第四周期第ⅤA族,属于p区元素,故A正确;B.同主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,N、P、As同主族,电负性N>P>As,故B错误;C.2p和3p轨道形状均为纺锤形,但两者能层不同,能层高的轨道能量高,3p能量高于2p,故C错误;D.分子晶体中不一定都存在共价键,如稀有气体为单原子分子,不存在化学键,故D错误;故选A。4、D【分析】【分析】
由基态原子的电子排布式可知;①为S原子;②为P原子、③为N原子、④为F原子。
【详解】
A.最高正化合价等于最外层电子数;但F元素没有正化合价,所以最高正化合价①>②=③,故A错误;
B.同周期自左而右电负性增大,所以电负性P<S,N<F,N元素非金属性与S元素强,所以电负性S<N,则电负性F>N>S>P,即④>③>①>②;故B错误;
C.同周期自左而右原子半径减小;所以原子半径P>S,N>F,同主族自上而下原子半径增大,所以原子半径P>N,故原子半径P>S>N>F,即②>①>③>④,故C错误;
D.同周期自左而右第一电离能增大;由于P为半充满状态,较稳定,所以第一电离能S<P,N<F,同主族自上而下第一电离能降低,所以第一电离能N>P,所以第一电离能S<P<N<F,即④>③>②>①,故D正确;
故选D。
【点睛】
最高正化合价等于最外层电子数,但F元素没有正化合价是解答关键。5、D【分析】原子晶体中相邻的原子间形成共价键。常见的原子晶体有金刚石、二氧化硅(石英)晶体等。是离子晶体,Al2O3结构粒子为阴、阳离子,离子间作用力为离子键。所以D的描述是错误的。6、C【分析】【详解】
A.晶体硅;金刚石、碳化硅都是原子晶体;因键长C-C<C-Si<Si-Si,原子晶体中半径越小,共价键越强,熔点越大,则熔点为金刚石>碳化硅>晶体硅,A错误;
B.这几种都是离子晶体,阴离子相同,离子半径Cs+>K+>Na+;晶格能CsCl<KCl<NaCl,物质的晶格能越大,熔沸点越高,所以晶体熔点CsCl<KCl<NaCl,B错误;
C.二氧化硅是原子晶体,原子间通过共价键结合,二氧化碳是分子晶体,CO2分子之间通过分子间作用力结合,He是分子晶体,He分子之间通过分子间作用力结合,二氧化碳相对分子质量大于He,分子间作用力越大,物质的熔沸点越高,化学键比分子间作用力大很多,所以晶体熔点SiO2>CO2>He;C正确;
D.Cl2、Br2、I2都是分子晶体,物质的分子的相对分子质量越大,分子间作用力就越强,物质的熔沸点就越高,由于相对分子质量I2>Br2>Cl2,所以这三种物质熔点高低顺序是I2>Br2>Cl2;D错误;
故合理选项是C。二、填空题(共6题,共12分)7、略
【分析】【详解】
(1)s能级的原子轨道呈球形;每个s能级有1个原子轨道;p能级的原子轨道呈哑铃形,每个p能级有3个原子轨道。
(2)s能级原子轨道的半径与与主量子数n有关,s能级原子轨道的半径随主量子数n的增大而增大。【解析】①.球②.1③.哑铃④.3⑤.与主量子数n(或电子层序数)有关;随主量子数n(或电子层序数)的增大而增大8、略
【分析】【分析】
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<np<nd<nf;②n不同时的能量高低:2s<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n-2)f<(n-1)d<np,绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序:1s;2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f
【详解】
(1)n不同时的能量高低:2s<4s;
(2)n不同时的能量高低:2p<4p;
(3)不同层不同能级ns<(n-1)d:4s<3d。
故答案为:<;<;<。【解析】①.<②.<③.<9、略
【分析】【分析】
(1)根据构造原理;写出核外电子排布式;
(2)根据核外电子排布式回答;
(3)根据元素周期律中第一电离能和电负性的递变规律回答;
(4)根据元素周期律判断。
【详解】
(1)元素为14号元素,原子核外有14个电子,则核外电子排布式为:S元素为16号元素,原子核外有16个电子,所以核外电子排布式为:则S的价层电子排布式为:
(2)为26号元素,原子核外有26个电子,Fe基态原子电子排布式为则原子有4个未成对电子;Fe元素的价电子为3d和4s上电子,亚铁离子核外有24个电子,的外围电子排布式为其外围电子排布图为
(3)元素的金属性越强,其第一电离能越小,则四种元素K、O、中K的第一电离能最小;元素的非金属性越强;其电负性越大,所以F的电负性最大;
(4)A.得电子能力所以元素的电负性故A正确;
B.C的电子排布式:N的电子排布式:p轨道处于半充满状态,O的电子排布式:第一电离能应该是N的最大,则元素的第一电离能:故B错误;
C.电子层数相同核电荷数越多半径越小,则离子半径:故C正确;
D.Mn、Si、Cl原子的未成对电子数分别为5、2、1,即原子的未成对电子数:故D正确;
故答案为B。【解析】4KFB10、略
【分析】【分析】
(1)Fe是26号元素,核外有26个电子,失去3个电子得到Fe3+,根据构造原理写出基态Fe3+的核外电子排布式;
(2)CN-有2个原子,价层电子数为10;K4[Fe(CN)6]是离子化合物,其中含有共价键和配位键,1个中含有6个配位键,CN-中含有C≡N,1个C≡N中含有1个σ键、2个π键,即1个中含有12个σ键;据此计算解答;
(3)CN−中中心原子C的价层电子对数为2,即CN-的VSEPR模型为直线型;采用sp杂化;同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但是第IIA族;第VA族元素第一电离能大于其相邻元素;同一周期元素电负性随着原子序数增大而增大;
(4)①金属的金属键越强;熔点越高;
②设晶胞的边长为x,则该晶胞中Fe原子数为:8×1/8+1=2,晶胞密度为:计算密度。
【详解】
(1)Fe原子核外有26个电子,失去3个电子得到Fe3+,基态Fe3+的核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d5,故答案为:1s22s22p63s23p63d5;
(2)CN-有2个原子,价层电子数为10,则与CN-互为等电子体的分子为N2;K4[Fe(CN)6]是离子化合物,存在离子键,其中含有共价键和配位键,即化学键为离子键、配位键和共价键;1个中含有6个配位键,CN−中含有C≡N,1个C≡N中含有1个σ键、2个π键,即1个中含有12个σ键,所以含有12molσ键的K4[Fe(CN)6]的物质的量为1mol,故答案为:N2;配位键;1;
(3)CN−中中心原子C的价层电子对数为2,即CN−的VSEPR模型为直线型,采用sp杂化;同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但是第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以C.N、O第一电离能大小顺序为N>O>C;故答案为:sp;N>O>C;
(4)①K和Na都为金属晶体;K和Na价电子数相同,但Na原子半径小于K原子半径,所以Na金属键更强,熔点更高,故答案为:K和Na的价电子数相同,但Na原子半径小于K原子半径,所以Na金属键更强,熔点更高;
②设晶胞的边长为x,则晶胞体积该晶胞中Fe原子数为:8×1/8+1=2,晶胞密度为:故答案为:【解析】1s22s22p63s23p63d5N2配位键1spN>O>CK和Na的价电子数相同,但Na原子半径小于K原子半径,所以Na金属键更强,熔点更高11、略
【分析】【详解】
(1)根据CO2晶胞结构图可知,以顶点上的CO2分子为例,距离其最近的CO2分子分布在经过这个顶点的各个面的面心上,一个顶点被8个晶胞共用,所以这样的面共有=12个,所以一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻;
(2)根据均摊法,每个金刚石晶胞中碳原子的个数为=8;
(3)每个正六边形上有6个碳原子,每个碳原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子个数为=2;
(4)在CaF2晶胞中每个Ca2+连接4个氟离子,但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子,所以其配位数为8,在CaF2晶胞中每个F-连接4个钙离子;所以其配位数为4;
(5)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体。【解析】①.12②.8③.2④.8⑤.4⑥.分子12、略
【分析】【分析】
根据离子晶体和分子晶体的熔点关系分析判断;根据分子晶体在熔融状态下不能导电分析判断冶炼的金属;再分析判断。
【详解】
根据NaCl、MgCl2、AlCl3、Al2O3晶体的熔点依次为801℃、714℃、190℃、2000℃,分子晶体的熔点一般较低,离子晶体的熔点较高,所以AlCl3为分子晶体;氧化铝的熔点很高,直接电解熔融的氧化铝冶炼铝时会消耗大量的能量,因此常用冰晶石作助熔剂,在故答案为:AlCl3;冰晶石。【解析】①.AlCl3②.冰晶石三、计算题(共7题,共14分)13、略
【分析】【分析】
(1)石墨晶体的层状结构;层内每个碳原子由3个正六边形共用,每个碳碳键由2个正六边形共用;
(2)根据均摊法计算晶胞中Mg原子和B原子的个数;进而确定化学式。
【详解】
(1)图中层内每个碳原子由3个正六边形共用,每个碳碳键由2个正六边形共用,则平均每个正六边形占有C原子数为6=2个、占有的碳碳键数为6=2个;碳原子数目与碳碳化学键数目之比为2:3;
(2)根据晶体结构单元可知,在六棱柱顶点上的镁原子被6个六棱柱共用,在上下底面上的镁原子被两个六棱柱共用,根据均摊法可知晶胞中Mg原子的个数为2×+2×6×=3,B原子的个数为6,所以Mg原子和B原子的个数比为3:6=1:2,所以化学式为MgB2。【解析】232:3MgB214、略
【分析】【分析】
(1)根据各种晶体结构中微粒的空间位置确定三种晶体晶胞中铁原子的配位数;然后得到其比值;
(2)先计算出两种晶体中Fe原子个数比;然后根据密度定义计算出其密度比,就得到其空间利用率之比;
(3)先计算γ-Fe晶体中Fe原子个数,根据Fe原子半径计算晶胞的体积,然后根据计算晶体的密度;
(4)根据物质的熔沸点;溶解性等物理性质分析判断。
【详解】
(1)δ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是晶胞顶点的Fe异种;个数是8个;
γ-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子个数=3××8=12;
α-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子;铁原子个数=2×3=6;
则三种晶体晶胞中铁原子的配位数的比为8:12:6=4:6:3;
(2)若δ-Fe晶胞边长为acm,α-Fe晶胞边长为bcm,则两种晶体中铁原子个数之比=(1+):(8×)=2:1,密度比==2b3:a3,晶体的密度比等于物质的空间利用率之比,所以两种晶体晶胞空间利用率之比为2b3:a3;
(3)在γ-Fe晶体中Fe原子个数为8×+6×=4,Fe原子半径为rpm,假设晶胞边长为L,则L=4rpm,所以L=2rpm=2×10-10cm,则晶胞的体积V=L3=(2×10-10)cm3,所以γ-Fe单质的密度
(4)FeCl3晶体的熔沸点低;易溶于水,也易溶于乙醚;丙酮等有机溶剂,根据相似相溶原理,结合分子晶体熔沸点较低,该物质的熔沸点较低,属于分子晶体。
【点睛】
本题考查了Fe的晶体类型的比较、晶体空间利用率和密度的计算、铁元素化合物晶体类型的判断。学会利用均摊方法分析判断晶胞中铁原子数目,熟练掌握各种类型晶体的特点,清楚晶体密度计算公式是解答本题的关键。【解析】4:6:32b3:a3分子晶体15、略
【分析】【分析】
每个C周围有4个硅,C和Si的最短距离为体对角线的四分之一,先计算金刚石晶胞中碳的个数,再根据公式计算空间利用率。
【详解】
⑴每个C周围有4个硅,因此C的配位数为4;故答案为:4。⑵C和Si的最短距离为体对角线的四分之一,因此故答案为:188。⑶金刚石晶胞中有个碳,假设C的原子半径为r,则金刚石晶胞参数为金刚石晶体中原子的空间利用率故答案为:34%。【解析】418834%16、略
【分析】【详解】
题图中原子的堆积方式为六方最密堆积。六棱柱底部正六边形的面积=6×a2cm2,六棱柱的体积=6×a2ccm3,该晶胞中Zn原子个数为12×+2×+3=6,已知Zn的相对原子质量为65,阿伏伽德罗常数的值为NA,则Zn的密度ρ==g·cm-3。【解析】六方最密堆积(A3型)17、略
【分析】【详解】
(1)晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有,体心钨原子完全为该晶胞所有,故晶胞中钨原子个数为故答案为:2;
(2)已知金属钨的密度为ρ,钨的相对原子质量是M,每个晶胞中含有2个钨原子,则每个晶胞的质量为又因为每个晶胞的体积为a3,所以晶胞的密度解得故答案为:0.3163nm;
(3)晶胞体对角线的长度为钨原子半径的4倍,则计算得出钨原子半径为故答案为:0.137nm;
(4)每个晶胞中含2个钨原子,钨原子为球状,根据则体心立方结构的空间利用率为故答案为:68%。【解析】20.3163nm0.137nm68%18、略
【分析】【详解】
(1)元素Na的焰色反应呈黄色;激发态Na原子,价电子由3s能级激发到3p能级,其价电了轨道表示式为答案:黄;
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构,都属于离子晶体。但其熔点比NaCl低,原因是K+半径Na+大,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低,所以KBr熔点比NaCl低。答案:K+的半径大于Na+,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低。
(3)①根据晶胞的结构及A;B两点的坐标可知;C的原子坐标为(1,0.75,0.5);答案:(1,0.75,0.5)。
②根据晶胞结构可知,晶体中Cl构成的多面体包含20个三角形的面;与Cl紧邻的Na个数为4;答案:20;4。
③根据均摊法可知,该晶体中含有2个Na和6个Cl,ρ=m/V=[(232+635.5)/NA]/(a10-10)3=259/(NAa310-30)【解析】黄K+的半径大于Na+,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低。(1,0.75,0.5)204259/(NAa310-30)19、略
【分析】【分析】
(1)氯化钠晶体中氯离子位于定点和面心;钠离子位于边和体心;
(2)阴;阳离子之间的静电作用为离子键;
(3)二氧化硅是原子晶体;每个硅原子与4个氧原子形成硅氧键;
(4)晶胞中CO2分子数目为8+6=4,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(anm)3=(a×10-7cm)3,晶胞的密度
【详解】
(1)晶胞中位于体心的钠离子和位于边上Na+的短离最近,则最近且等距的Na+共有12个Na+;晶胞中Na+的个数为1+12=4,Na+的个数为8+6=4;
(2)在CsCl的晶胞中,Cs+与Cl-通过离子键结合在一起;
(3)二氧化硅是原子晶体;每个硅原子与4个氧原子形成硅氧键,则1mol二氧化硅中有4mol硅氧键;
(4)晶胞中CO2分子数目为8+6=4,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(anm)3=(a×10-7cm)3,晶胞的密度则a=nm=nm。
【点睛】
均摊法确定立方晶胞中粒子数目的方法是:①顶点:每个顶点的原子被8个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;②棱:每条棱的原子被4个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;③面上:每个面的原子被2个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;④内部:内部原子不与其他晶胞分享,完全属于该晶胞。【解析】1244离子键4四、原理综合题(共2题,共20分)20、略
【分析】【详解】
(1)基态Ti原子的价层电子排布式为:3d24s2,最高能层为第四能层,s电子云轮廓形状为球形;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的元素有Cr3d54s1,Cu3d104s1;共两种;
(2)从结构角度来看,Fe2+的价电子排布式是:3d6,再失一个电子就是3d5半充满稳定结构,故易被氧化成Fe3+;
(3)①与SCN-互为等电子体的一种微粒是:N2O(或CO2、CS2、OCN-);
②硫氰酸(H-S-C≡N)中π键和σ键的个数之比为2∶3;
③异硫氰酸分子间可以形成氢键;故其沸点比硫氰酸沸点高;
(4)雌黄分子式为As2S3,As有四对价层电子对,As原子的杂化方式为sp3杂化;
雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雌黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,故其反应方程式为:2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑;SnCl4分子的空间构型为正四面体;
(5)CaC2为离子化合物,电子式为:一个晶胞含有4个Ca2+,4个C22-,一个C22-中有两个π键;一个晶胞含有的π键平均有8个;
(6)硒化锌的晶胞结构中X和Y点所堆积的原子均为Zn,该晶胞中四个硒原子所处晶胞体对角线四分之一处,空隙类型为正四面体,但只占据了其中4个位置,故该种空隙的填充率为50%;若该晶胞密度为pg•cm-3,硒化锌的摩尔质量为Mg•mol-1。用NA代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为×107nm。【解析】球形2Fe3+的3d5半满状态更稳定N2O(或CO2、CS2、OCN-)2∶3异硫氰酸分子间含有氢键sp3杂化2As2S3+2SnCl2+4HCl=As4S4+2SnCl4+2H4S↑正四面体形8Zn正四面体50%×10721、略
【分析】【详解】
(1)理论上单位质量复合氢化物其储氢能力即为复合氢化物中氢元素的质量分数:①Mg(NH2)2中H%为②NaNH2中H%为③H3N-BH3中H%为④NaAlH4中H%为⑤Li3AlH6中H%为所以储氢能力最低的是②;
(2)NH2-的价层电子数为根据VSEPR理论,NH2-的理论构型为正四面体,因含两对孤对电子,所以NH2-的空间构型为V形,因价层电子对数为4,所以中心原子N的杂化方式为sp3杂化;
(3)根据电负性数值,H3N-BH3中氮原子上的氢原子带正电荷,硼原子上的氢原子带负电荷,所以H3N-BH3与水反应时,-BH3中的氢原子与水发生归中反应生成氢气,-BH3转化为B(OH)4-(变可简写为BO2-),所以反应的化学方程式为:H3N-BH3+2H2O=NH4BO2+3H2;
硼是第5号元素,在元素周期表中位于第二周期第ⅢA族、p区,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p1,价电子排布式为2s22p1,价电子轨道表达式为
(4)①根据AlH63-的分数坐标可以判断其在晶胞中的位置:8个在顶点、4个在侧棱棱心、4个在晶胞体内,由分摊法可得一个晶胞中含有6个AlH63-,所以一个晶胞中所含有Li+的个数为18;
②由截面的边长(801.7pm和945.5pm)可知这是过晶胞底面长轴的横截面,题目表明了这个截面中一共含有10个AlH63-,又画出4个位于顶点、2个位于棱心的AlH63-,所以需要画出的是4个位于晶.胞体内的AlH63-,结合AlH63-的分数坐标,即可将缺失的AlH63-补充完整,得到下图:或
③根据晶胞密度公式:晶胞中M=54g/mol、Z=6、V=801.72945.5sin60pm3,所以该晶体的密度为【解析】②V形sp3杂化H3N-BH3+2H2O=NH4BO2+3H218或五、工业流程题(共1题,共5分)22、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35分)23、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+3H2O24、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1s22s22p63s23p63d64s2,则原子序数为26,为Fe元素;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,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1;故F为Cu元素;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒,则G为As元素,据此解答。
【详解】
(1)N原子最外层为半充满状态;性质稳定,难以失去电子,第一电离能大于O元素;同一周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,故元素的电负性:N<O<F;
(2)C为F元素,电子排布图为E3+的离子符号为Fe3+;
(3)F为Cu,位于周期表ds区,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,故答案为:ds;1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;
(4)A.G为As元素;与Si位于周期表对角线位置,则其单质可作为半导体材料,A正确;
B.同主族从上到下元素的电负性依次减小;则电负性:As<P,B错误;
C.同一周期从左到右原子半径依次减小;As与Ge元素同一周期,位于Ge的右侧,则其原子半径小于锗,C错误;
D.As与硒元
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