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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年新科版选修3化学上册月考试卷659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、下列说法正确的是A.元素J的基态原子核外有2个未成对电子,则该基态原子的价电子排布式可能为3d64s2B.元素K的基态原子4s轨道上有2个电子,则该基态原子的价电子排布式可能为3d94s2C.元素L、M的基态原子的最外层电子排布式分别为3s2、4s2,则L、M一定为同一族的元素D.下列四种分子①乙炔、②甲烷、③甲醛、④水,键角由大到小的顺序是①>③>②>④2、下列基态原子的价电子排布不可能的是A.3d44s2B.4s2C.3d74s2D.4s24p53、下列叙述正确的是A.熔沸点:HF>HCl>HBrB.第一电离能:Li>Na>KC.溶解度:Na2CO33D.电负性:N>O>C4、下列说法正确的是A.HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子B.NH和CH4的空间构型相似C.PH3与都是平面型分子D.CO2与H2O都是直线型分子5、已知CN-与N2互为等电子体,则下列有关HCN的说法正确的是A.HCN分子的立体构型为V形B.HCN分子中σ键与π键个数比为1:2C.已知HCN标况下为液态,与水、乙醇互溶,则其固态时为分子晶体D.HCN制备:C2H4+NH3=HCN+CH4+H2,该方程式涉及到的非极性分子有2种6、氮和磷存在于人体细胞中,几乎参与所有生理上的化学反应。下列说法错误的是A.第一电离能:基态氮原子>基态磷原子B.NF3分子的空间构型为三角锥形,N原子的杂化方式为sp3C.由于相对分子质量:PH3>NH3,故沸点:PH3>NH3D.固态PCl5由和构成,其阳离子含有配位键7、下列物质中一定含有离子的是()A.晶体氯B.铝粉C.液态氯化氢D.金刚石8、晶体硼的结构如右图所示。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体;其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个项点上各有1个B原子。下列有关说法不正确的是。
A.每个硼分子含有12个硼原子B.晶体硼是空间网状结构C.晶体硼中键角是60°D.每个硼分子含有30个硼硼单键9、下列说法正确的是()A.Na2CO3分子中既存在离子键,也存在共价键B.硅晶体受热融化时,除了破坏硅原子间的共价键外,还需破坏分子间作用力C.H2O不易分解是因为H2O分子间存在较大的分子间作用力D.液态AlCl3不能导电,说明AlCl3晶体中不存在离子评卷人得分二、填空题(共7题,共14分)10、元素周期表中第ⅦA族包括氟;氯、溴、碘、砹五种元素;统称为卤素。其中代表元素氯富集在海水中,其单质及其化合物在生活、生产中有着广泛地应用。回答下列问题:
(1)基态氯原子能量最高能层上的原子轨道数为______;现代化学中,常用光谱分析来鉴定元素,这与原子的___________有关。
(2)物质的熔点与其结构密切相关。某同学判断某些卤化物的熔点为NaF>NaCl,SiF44。该同学的主要判断依据是___________。
(3)在氢卤酸中,HF是唯一的弱酸,主要原因是__________。
(4)光气()用作有机合成、农药、药物、染料及其他化工制品的中间体。从电子云的重叠角度分析,该分子中含有的共价键类型是_______,C原子的杂化方式为____,分子的空间构型为______。
(5)PtCl2(NH3)2为平面结构;可以形成甲;乙两种固体。其中,一种为淡黄色固体,在水中溶解度小;另一种为棕黄色固体,在水中溶解度大,是癌症治疗的常用化学药物。
①棕黄色固体是图中的___(填“甲”或“乙”),试解释它在水中的溶解度比淡黄色固体大的原因是___。
②Pt原子在三维空间里可按图所示方式堆积形成金属Pt晶体:
该晶胞的堆积方式为____,M原子的配位数为________,若该晶体的密度为ρg·cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则Pt原子的原子半径为______pm。11、氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用;回答下列问题:
(1)氮元素原子的L层电子数为_______;
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为_______;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(1)△H1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______;
(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为_______。12、下列基态原子或离子的电子排布式(图)正确的是______(填序号,下同),违反能量最低原理的是______,违反洪特规则的是______,违反泡利原理的是______.
①
②
③P:
④Cr:
⑤Fe:
⑥
⑦O:13、磷是生物体中不可缺少的元素之一;它能形成多种化合物。
(1)基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为________;该能层能量最高的电子云在空间有________个伸展方向,原子轨道呈________形。
(2)磷元素与同周期相邻两元素相比,第一电离能由大到小的顺序为________。
(3)单质磷与Cl2反应,可以生成PCl3和PCl5,其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中,P原子的杂化轨道类型为________,其分子的空间构型为________。
(4)H3PO4为三元中强酸,与Fe3+形成H3[Fe(PO4)2],此性质常用于掩蔽溶液中的Fe3+。基态Fe3+的核外电子排布式为____________________;PO43-作为________为Fe提供________。14、(1)可用作食盐的抗结剂,高温下会分解生成KCN、C、C等物质,上述物质中涉及的几种元素的第一电离能由大到小的顺序为______;中,铁原子不是采用杂化的理由是______。
(2)气态为单分子时,分子中S原子的杂化轨道类型为______,分子的立体构型为______;的三聚体环状结构如图1所示,该结构中键长有a、b两类,b的键长大于a的键长的可能原因为______。
(3)已知:多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“离域键”或大键大键可用表示,其中m、n分别代表参与形成大键的电子数和原子个数,如苯分子中大键表示为
①下列微粒中存在“离域键”的是______;
A.
②分子中大键可以表示为______;
(4)铁、钾两种单质的堆积方式剖面图分别如图2、图3所示。铁晶体中原子的空间利用率为______用含的式子表示15、⑴如图为碳的一种同素异形体C60分子,每个C60分子中含有σ键的数目为___________;
⑵如图为碳的另一种同素异形体——金刚石的晶胞结构,D与周围4个原子形成的空间结构是_______,所有键角均为_______。
⑶硼酸(H3BO3)的结构与石墨相似如图所示,层内的分子以氢键相连,含1mol硼酸的晶体中有_____mol氢键。
⑷每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有____个,每个Na+周围等距且紧邻的Na+有_____个。
16、水是生命之源;它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中,水也是一种常用的试剂。
(1)水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为______________________________;
(2)写出与H2O分子互为等电子体的微粒_________________________(填2种)。
(3)水分子在特定条件下容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+)。下列对上述过程的描述不合理的是______________
。A.氧原子的杂化类型发生了改变B.微粒的形状发生了改变。
C.微粒的化学性质发生了改变D.微粒中的键角发生了改变。A.氧原子的杂化类型发生了改变B.微粒的形状发生了改变。
C.微粒的化学性质发生了改变D.微粒中的键角发生了改变
(4)下列是钠;碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是_________(请用相应的编号填写)
(5)在冰晶体中;每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图所示),已知冰的升华热是51kJ/mol,除氢键外,水分子间还存在范德华力(11kJ/mol),则冰晶体中氢键的“键能”是_________kJ/mol;
(6)将白色的无水CuSO4溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配离子。请写出生成此配离子的离子方程式:__________________________________________________________。A.氧原子的杂化类型发生了改变B.微粒的形状发生了改变。
C.微粒的化学性质发生了改变D.微粒中的键角发生了改变评卷人得分三、计算题(共7题,共14分)17、(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_______。18、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______。19、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)20、用X射线研究某金属晶体,测得在边长为360pm的立方晶胞中含有4个金属原子,此时金属的密度为9.0g/cm3。试回答下列问题:
(1)此金属晶胞属于哪一种类型?_______
(2)求每个晶胞的质量。_______
(3)求此金属的相对原子质量。_______
(4)求此金属原子的原子半径(pm)。_______21、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)。
22、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)。23、NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列,若食盐的密度是2.2g·cm-3,阿伏加德罗常数6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g·mol-1。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少?_______评卷人得分四、原理综合题(共4题,共28分)24、材料是人类文明进步的阶梯;第ⅢA;ⅣA、VA族元素是组成特殊材料的重要元素。请回答下列问题:
(1)基态Ge原子的价层电子排布图为___________;基态As原子核外能量最高能级的电子云形状为___________。
(2)Si、P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为___________。
(3M与Ga位于同周期,M3+的一种配合物组成为[M(NH3)5(H2O)]Cl3。
①下列有关NH3、H2O的说法正确的是___________(填字母)。
a分子空间构型相同b中心原子杂化类型相同c.键角大小相同。
②1mol[M(NH3)5(H2O)]3+含___________molσ键。
③配合物T与[M(NH3)5(H2O)]Cl3组成元素相同,中心离子的配位数相同。1molT溶于水,加入足量AgNO3溶液可生成2molAgCl。则T的化学式为______________________。
(4)碳和钨组成一种晶体,其熔点为2870℃,硬度接近金刚石,其晶胞结构如图甲所示,则其化学式为______________________。
(5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,其晶胞结构如图乙所示,该晶胞中B原子所处空间类型为___________(填“立方体”“正四面体”或“正八面体”),空间的填充率为___________。
已知该晶体的密度为ρg·cm-3,NA是阿伏加德罗常数的值。BP晶胞中面心上6个P原子相连构成正八面体,该正八面体的边长为___________pm(列式即可)。25、如图是元素周期表的一部分:
(1)阴影部分元素的外围电子排布式的通式为______。Sb的元素名称为____。基态P原子中,电子占据的最高能级符号为_____,该能层具有的原子轨道数为____。
(2)氮族元素氢化物RH3(NH3、PH3、AsH3)的某种性质随R的核电荷数的变化趋势如下图所示,则Y轴可表示的氢化物(RH3)性质可能有________。
A.稳定性B.沸点C.R—H键能D.分子间作用力。
(3)某种新型储氧材料的理论结构模型如下图所示,图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型有____种。
(4)CN-和Fe2+、Fe3+及K+能形成一种蓝色配位化合物普鲁士蓝。下图是该物质的的结构单元(K+未标出),该图是普鲁士蓝的晶胞吗?_______(填“是”或“不是”),平均每个晶胞中含有______个K+。
(5)磷酸盐与硅酸盐之间具有几何形态的相似性。如多磷酸盐与多硅酸盐一样,也是通过四面体单元通过共用顶角氧离子形成岛状、链状、层状、骨架网状等结构型式。不同的是多硅酸盐中是{SiO4}四面体,多磷酸盐中是{PO4}四面体。如图为一种无限长单链结构的多磷酸根,该多磷酸根的化学式为__________。
26、硫及其化合物有许多用途。请回答下列问题。
(1)基态硫离子价层电子的轨道表达式为___________,其电子填充的最高能级的轨道数为___________。
(2)常见含硫的物质有单质硫(S8)、SO2、Na2S、K2S等,四种物质的熔点由高到低的顺序依次为___________,原因是___________。
(3)方铅矿(即硫化铅)是一种比较常见的矿物,酸溶反应为:PbS+4HCl(浓)=H2[PbCl4]+H2S↑,则H2[PbCl4]中配位原子是_________,第一电离能I1(Cl)___________I1(S)(填“>”、“<”或¨=”),H2S中硫的杂化方式为_______,下列分子空间的构型与H2S相同的有___________。
A.H2OB.SO3C.O3D.CH4
(4)方铅矿的立方晶胞如图所示,硫离子采取面心立方堆积,铅离子填在由硫离子形成的___________空隙中。已知晶体密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为___________nm。
27、研究含碳化合物的结构与性质;对生产;科研等具有重要意义。
(1)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X;Y、Z是常见的三种冠醚;其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用,并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
①Li+计与X的空腔大小相近,恰好能进入到X的环内,且Li+与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。
a.基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为___________;
b.W中Li+与孤对电子之间的作用属于___________(选填字母标号)
A.离子键B.共价键C.配位键D.氢键E.以上都不是。
②冠醚Y能与K+形成稳定结构,但不能与Li+计形成稳定结构。理由是___________。
③烯烃难溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶人冠醚Z;氧化效果明显提升。
i.水分子中氧的杂化轨道的空间构型是___________,H-O键键角___________(填“>”“<”或“=”)109°28′
ii.已知:冠醚Z与KMnO4可以发生右图所示的变化。加入冠醚Z后,烯烃的氧化效果明显提升的原因是___________。
(2)甲烷是重要的清洁能源;其晶体结构如图所示,晶胞参数为anm。
①常温常压下不存在甲烷晶体。从微粒间相互作用的角度解释,其理由是___________;
②甲烷分子的配位数为___________;
③A分子中碳原子的坐标参数为(0,0,0),则B分子的碳原子的坐标参数为___________。
④甲烷晶体的密度为___________(g·cm-3)。
评卷人得分五、结构与性质(共4题,共16分)28、第四周期某些过渡元素在工业生产中有着极其重要的作用。
(1)铬是最硬的金属单质,被称为“不锈钢的添加剂”。写出Cr在周期表中的位置___;其原子核外电子排布的最高能层符号为___。
(2)在1molCrO5(其中Cr为+6价)中,含有过氧键的数目为__。
(3)钒(23V)广泛用于催化及钢铁工业,被称之为“工业的味精”。写出钒原子价电子排布图___;V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO3的三聚体环状结构如图所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为___。
(4)Ni是一种优良的有机反应催化剂,Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,其中配原子是____。(填元素符号)
(5)钛称之为21世纪金属,具有一定的生物功能。钙钛矿(CaTiO3)晶体是工业获取钛的重要原料。CaTiO3晶胞如图,边长为a=0.266nm,晶胞中Ti、Ca、O分别处于顶角、体心、面心位置。Ti与O间的最短距离为___nm,与Ti紧邻的O个数为___。
(6)在CaTiO3晶胞结构的另一种表示中,Ca处于各顶角位置,则Ti处于___位置,O处于___位置。29、硼;硅、硒等元素及其化合物用途广泛。请回答下列问题:
(1)基态硒原子的价电子排布式为_______;SeO2常温下为白色晶体,熔点为340~350℃,315℃时升华,则SeO2固体为________晶体。
(2)在硼、硅、硒的气态氢化物中,其立体构型为正四面体的是_______(填化学式),在硅的氢化物中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性大小为Se_____Si(填“>”或“<”)。
(3)在周期表的第二周期中,第一电离能介于硼元素和氮元素之间的元素有_____种。
(4)硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物,如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3,BF3·NH3中B与N之间形成______键;NH3中N原子的杂化轨道类型为______,写出与NH3等电子体的一种离子符号________。
(5)金刚砂(SiC)的摩氏硬度为9.5,其晶胞结构如图所示。在SiC中,每个Si原子周围距离最近的Si原子数目为________;若金刚砂的密度为ρg·cm-3,NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞中碳原子与硅原子的最近距离为________pm。(用含ρ和NA的式子表示)
30、Li是最轻的固体金属;采用Li作为负极材料的电池具有小而轻;能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为___、___(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(2)Li+与H−具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H−),原因是___。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子(AlH)空间构型是___、中心原子的杂化形式为___。
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过如图的Born−Haber循环计算得到。
可知,Li原子的第一电离能为___kJ·mol−1,O=O键键能为___kJ·mol−1。31、半导体材料磷化硼(BP)可由BBr3和PBr3在高温下合成。回答下列问题:
(1)基态P原子的价电子排布式为__________,同周期中第一电离能比P小的元素有______种。
(2)在水中的溶解度BBr3_______PBr3(填“>”或“<”),原因是_____________。
(3)一定温度下PBr5能形成阴、阳离子个数比为1:1的导电熔体,经测定其中P—Br键键长均相等。写出该导电熔体中阳离子的电子式:_________,其中P原子的杂化轨道类型是_______。
(4)已知磷化硼晶体中P原子作A1型最密堆积,B原子填入四面体空隙中,相邻P原子和B原子核间距为dcm,则该晶体中每个B原子周围有_____个B原子与它距离最近,晶体密度为____g·cm-3(NA表示阿伏加德罗常数的值),若某个P原子的坐标为(0,0,0),则晶胞中其余P原子的坐标为__________(写出一个即可)。评卷人得分六、工业流程题(共1题,共10分)32、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______________。参考答案一、选择题(共9题,共18分)1、D【分析】【分析】
【详解】
A.若基态原子的价电子排布式为3d64s2;则其3d能级有4个未成对电子,故A错误;
B.能级全空、半满、全满能量更低,所以基态原子的价电子排布式不可能为3d94s2,此时应为3d104s1;故B错误;
C.L的最外层电子排布式为3s2,则为镁元素,M的最外层电子排布式为4s2,其可能为钙元素,但也可能为过渡元素,如Fe(3d64s2);不一定为同族元素,故C错误;
D.乙炔分子为直线形,键角为180°;甲烷分子为正四面体,键角为109°28′;甲醛分子为平面三角形,键角略小于120°;水分子为V形,键角为104.5°,所以键角由大到小的顺序是①>③>②>④;故D正确;
故答案为D。2、A【分析】【详解】
依据洪特规则可知,当原子轨道中电子处于全充满、全空、半充满时,结构最稳定,则基态原子的价电子排布为3d44s2的结构不稳定,应为3d54s1,故选A。3、B【分析】【详解】
A.HF分子间存在氢键,则熔沸点:HF>HBr>HCl;A错误;
B.金属性越强;第一电离能越小,第一电离能:Li>Na>K,B正确;
C.溶解度:Na2CO3>NaHCO3;C错误;
D.非金属性越强;电负性越大,电负性:O>N>C,D错误。
答案选B。4、B【分析】【详解】
A.手性分子的前提是存在手性碳原子,手性碳是指连接四个不同原子或者原子团的碳原子,HOCH2CH(OH)CH2OH中不存在手性碳原子;故不是手性分子,故A错误;
B.NH和CH4的空间构型均为正四面体形;构型相似,故B正确;
C.PH3是三角锥形;苯环是平面正六边形,故C错误;
D.二氧化碳是直线型分子;水分子是V形分子,故D错误;
故选:B。5、C【分析】【详解】
A.HCN分子中CN-与N2互为等电子体,则C与N之间为三键,中心C原子为sp杂化,HCN的立体构型为直线形,A说法错误;B.HCN分子中σ键与π键个数均为2,比值为1∶1,B说法错误;C.已知HCN标况下为液态,与水、乙醇互溶,HCN为共价化合物,则其固态时为分子晶体,C说法正确;D.HCN制备:C2H4+NH3=HCN+CH4+H2,该方程式涉及到的非极性分子有C2H4、CH4、H2,共有3种,D说法错误;答案为C。6、C【分析】【分析】
【详解】
A.同族元素第一电离能从上往下逐渐减小;故基态氮原子的第一电离能大于基态磷原子的第一电离能,A正确;
B.NF3分子中N原子的价层电子对数为×(5−1×3)+3=1+3=4,杂化方式为sp3,NF3分子的空间构型为三角锥形;B正确;
C.PH3的相对分子质量大于NH3,但NH3分子间存在氢键,使NH3的沸点高于PH3;C错误;
D.的结构类似于P原子与3个Cl原子形成共价键,与剩余的一个Cl原子形成配位键,D正确;
答案选C。7、B【分析】【详解】
A.Cl2属于分子晶体,在固体时只有Cl2分子;无离子存在,A不符合题意;
B.铝属于金属晶体,在晶体中Al3+与自由电子之间通过金属键结合;存在离子,B符合题意;
C.HCl是由分子构成的分子晶体;在液体HCl中只有HCl分子,无离子存在,C不符合题意;
D.金刚石属于原子晶体;原子之间以共价键结合,构成微粒是原子,无离子存在,D不符合题意;
故合理选项是B。8、B【分析】【详解】
A、结构中每个硼原子由5个三角形共有,每个三角形含有个硼原子,每个硼分子含有×20=12个硼原子;A正确;
B;晶体硼不是原子晶体;属于分子晶体,因此不是空间网状结构,B错误;
C;晶体硼中每个面都是等边三角形;键角是60°,C正确;
D、硼分子中每个硼硼单键由2个三角形共有,每个三角形含有个硼硼单键,每个硼分子含有×20=30个硼硼单键;D正确;
答案选B。9、D【分析】【详解】
A.Na2CO3是离子化合物;没有分子,A项错误;
B.硅晶体是原子晶体;不存在分子间作用力,B项错误;
C.H2O不易分解是因为水分子中氢氧键键能大;C项错误;
D.晶体加热熔化后所得液态物质不能导电,说明在液态时不存在自由移动的离子,即原晶体中不存在离子,则液态AlCl3不能导电,说明AlCl3晶体中不存在离子;D项正确;
答案选D。二、填空题(共7题,共14分)10、略
【分析】【详解】
(1)基态氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5;能量最高能层为第3能层,第3能层上的原子轨道数为9;现代化学中,常用光谱分析来鉴定元素,这与原子的核外电子发生跃迁有关,故答案为9;核外电子发生跃迁;
(2)NaF和NaCl属于离子晶体,氟离子半径比氯离子半径小,NaF中的离子键键能比NaCl高,故熔、沸点更高;SiF4和SiCl4是分子晶体,SiF4的相对分子质量小于SiCl4,使得SiF4的分子间作用力小于SiCl4,故熔、沸点更低,故答案为NaF中的离子键键能高于NaCl,故熔、沸点更高,SiF4的分子间作用力小于SiCl4;故熔;沸点更低;
(3)HF分子间因氢键而形成(HF)n,HF分子与H2O分子间也存在氢键,导致HF在水溶液中不易电离,因此HF是弱酸,故答案为HF分子间因氢键而形成(HF)n,HF分子与H2O分子间也存在氢键;导致HF在水溶液中不易电离;
(4)光气()中含有的共价键有C-Clσ键、C=O中含有σ键和π键,C原子上连接有3个原子,没有孤电子对,杂化方式为sp2,分子的空间构型为平面三角形,故答案为σ键、π键;sp2杂化;平面三角形;
(5)①Pt(NH3)2Cl2分子是平面结构,两个Cl原子有相邻和相对两种位置,水是极性分子,一种为淡黄色,在水中的溶解度小,则为非极性分子,NH3和Cl分别对称分布在四边形的4个角上,正负电荷重心重合,故淡黄色的为另一种为棕黄色,在水中的溶解度较大,则为极性分子,NH3和Cl在四边形的4个角上的分布是不对称的,即正负电荷重心不重合,故棕黄色的是故答案为甲;甲是极性分子,乙是非极性分子,水是极性溶剂,根据相似相溶原理,极性分子甲更易溶于水;
②根据图示,Pt晶体的晶胞的堆积方式为面心立方,M周围12个原子到M的距离相等且最小,M原子的配位数为12,设Pt原子的原子半径为xcm,则晶胞的边长2xcm,1个晶胞中含有Pt原子数=8×+6×=4,1mol晶胞的质量为4×195g,1mol晶胞的体积为NA(2x)3cm3,则=ρg·cm3,解得x=cm=××1010pm,故答案为面心立方;12;××1010。
点睛:本题考查了物质结构与性质,涉及核外电子排布的规律、晶胞的计算等。本题的难点是晶胞的计算,要清楚面心立方中原子半径与晶胞边长的关系,这是解答的关键。【解析】9核外电子发生跃迁NaF中的离子键键能高于NaCl,故熔、沸点更高,SiF4的分子间作用力小于SiCl4,故熔、沸点更低HF分子间因氢键而形成(HF)n,HF分子与H2O分子间也存在氢键,导致HF在水溶液中不易电离σ键、π键sp2杂化平面三角形甲甲是极性分子,乙是非极性分子,水是极性溶剂,根据相似相溶原理,极性分子甲更易溶于水面心立方1211、略
【分析】【详解】
试题分析:(1)N原子的核外电子排布式为1s22s22p3;所以氮元素原子的L层电子数为5,故答案为5;
(2)NH3与NaClO发生氧化还原反应可得到肼(N2H4)、氯化钠和水,所以该反应的化学方程式为:2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O,故答案为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2H4反应生成N2和水蒸气,将方程式②×2-①得肼和N2H4反应的热化学方程式2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol,故答案为2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol;
(4)肼一空气燃料碱性电池中,负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2,故答案为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O。
考点:考查了热化学方程式的书写、原电池和电解池的工作原理的相关知识【解析】①.5②.2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O③.2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol④.N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑12、略
【分析】【分析】
根据构造原理;利用核外电子排布的三个原理:能量最低原理;泡利原理、洪特规则可对各项作出判断。
【详解】
①Ca的电子排布式为:1s22s22p63s23p64s2,失去4s能级上的2个电子变成具有稀有气体电子层结构的Ca2+:1s22s22p63s23p6;离子的电子排布式书写正确;
②②离子的电子排布违反了能量最低原理,能量:2p<3p,F-核外电子排布应表示为:1s22s22p6;
③P的3p能级上的3个电子没有独占1个轨道,违反了洪特规则,正确的电子排布图为:
④Cr的价电子构型应为:3d54s1;3d轨道半充满状态更稳定,此为洪特规则特例,所以④违反了洪特规则;
⑤Fe原子序数为26,电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2;书写正确;
⑥Mg的电子排布式为:1s22s22p63s2,失去3s能级上的2个电子变成具有稀有气体电子层结构的Mg2+:1s22s22p6;离子的电子排布式书写正确;
⑦O电子排布图2p能级的1个轨道上的一对电子自旋方向相同,违反了泡利原理,应表示为:
总之;基态原子或离子的电子排布式(图)正确的是①⑤⑥,违反能量最低原理的是②,违反洪特规则的是③④,违反泡利原理的是⑦。答案为:①⑤⑥;②;③④;⑦。
【点睛】
1.能量最低原理:原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态;
2.泡利原理:在一个原子轨道里;最多只能容纳2个电子,而且它们的自旋方向相反;
3.洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。洪特规则特例:能量相等的轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p°、d°、f°)状态比较稳定。【解析】①.①⑤⑥②.②③.③④④.⑦13、略
【分析】【分析】
(1)、P原子有三个能层;最外层为3s23p3;p轨道的电子云在三维空间中有3个延伸方向,原子轨道为哑铃形;
(2);同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势;但P元素原子3p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素;
(3)、PCl3中P;CI均满足8电子稳定结构;计算中P的价层电子对数,然后判断;
(4)、根据构造原理写出基态铁原子核外电子排布式;H3[Fe(PO4)2]中PO43-为配体,Fe3+为中心离子。
【详解】
(1)、P原子核外有15个电子,分三层排布,即有三个能层,所以电子占据的最高能层符号为M;最外层为3s23p3;p轨道的电子云在三维空间中沿着x;y、z轴3个方向延伸,p原子轨道为哑铃形;
故答案为M;3;哑铃;
(2)、Si、P、S元素是同一周期相邻元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但P元素原子3p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能P>S>Si;
故答案为P>S>Si;
(3)、单质磷与Cl2反应,可以生成PCl3和PCl5,PCl3中P、Cl均满足8电子稳定结构,PCl3中P原子的价层电子对数为:P原子的杂化轨道类型为sp3;所以分子的空间构型为三角锥型;
故答案为sp3;三角锥型;
(4)、铁是26号元素,其原子核外有26个电子,根据构造原理其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,H3[Fe(PO4)2]中PO43-为配体,Fe3+为中心离子;中心离子提供空轨道,配体提供孤对电子;
故答案为[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5);配体;孤电子对。
【点睛】
在书写第一电离能时,需要判断有无第二主族或是第五主族的元素,这两个主族的元素的第一电离能比其左右两边都大,第二主族的s能级全满,第五主族的p能级半满,能量更低,其第一电离能越大。【解析】①.M②.3③.哑铃④.P>S>Si⑤.sp3⑥.三角锥形⑦.[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5)⑧.配体⑨.孤电子对14、略
【分析】【分析】
(1)第一电离能实际上就是失电子的难易程度;电离能越小则代表失电子越容易,则还原性越强,因此可以从氧化还原性的强弱来考虑;
(2)键长与键能呈负相关,即键越长则能量越低,越容易断裂;对于稳定性而言是三键>双键>单键,则键长是单键>双键>三键;
(3)题干中已经告知我们大键的形成条件;因此我们只要从这些微粒的分子结构来判断存不存在相互平行的p轨道即可;
(4)利用率即“原子的体积占整个晶胞体积的百分比”;分别算出二者的体积再构造分式即可。
【详解】
一般金属性越强则第一电离能越小,同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,IIA族、VA族为全充满或半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素的,故第一电离能:与形成6个配位键,配位数为6,杂化无法形成6个空轨道;
分子中S原子形成2个键,孤电子对数为价层电子对数故分子中S原子的杂化轨道类型为杂化;分子的立体构型为V形;连接2个S原子的氧原子与S原子之间形成单键,连接1个S原子的氧原子与S之间形成双键,单键之间作用力比双键弱,单键的键长较长;
形成离域键的条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道“,硫酸根离子是正四面体结构,原子不处于同一平面内,硫化氢中H原子和S原子没有平行的p轨道,为V形结构,为平面三角形,有相互平行的p轨道,可以形成离域键;
故答案为AD;
为直形型结构,有相互平行的p轨道,分子中大键可以表示为:
铁的晶体为面心立方最密堆积,令Fe原子的半径为rcm,则晶胞的棱长为晶胞体积晶胞中Fe原子数目晶胞中Fe原子总体积晶胞中原子的空间利用率【解析】中配位数为6V形形成b键的氧原子与两个S原子结合,原子之间形成单键,作用力较小15、略
【分析】【分析】
⑴每个C60分子中每个碳原子与周围两个碳原子形成单键;与另外一个碳原子形成碳碳双键。
⑵金刚石的晶胞结构是空间网状正四面体结构。
⑶根据结构得到每个硼酸与周围6个硼酸形成分子间氢键。
⑷根据NaCl晶胞结构分析配位数。
【详解】
⑴如图为碳的一种同素异形体C60分子,每个C60分子中每个碳原子与周围两个碳原子形成单键,与另外一个碳原子形成碳碳双键,因此每个C60分子中共有60个碳碳单键,30个碳碳双键,因此每个C60分子中含有σ键的数目为90;故答案为:30。
⑵金刚石的晶胞结构;根据空间结构得到D与周围4个原子形成的空间结构是正四面体结构,所有键角均为109°28';故答案为:正四面体;109°28'。
⑶硼酸(H3BO3)的结构与石墨相似如图所示;层内的分子以氢键相连,根据结构得到每个硼酸与周围6个硼酸形成分子间氢键,每个氢键属于两个硼酸共有,因此含1mol硼酸的晶体中有3mol氢键;故答案为:3。
⑷根据结构以中心Cl-分析,每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个即上下左右前后;以右侧中心Na+分析,一个截面有4个Na+,三个截面,因此每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个;故答案为:6;12。
【点睛】
晶胞结构是常考题型,常见晶体的结构要理解,学会分析配位数的思维。【解析】①.90②.正四面体③.109°28'④.3⑤.6⑥.1216、略
【分析】【分析】
(1)根据核外电子排布规律书写;
(2)原子数和价电子数分别都相等的微粒为等电子体;
(3)根据水分析以及水合氢离子中含有的化学键类型;空间构型判断;
(4)根据冰是分子晶体判断;
(5)根据升华热=范德华力+氢键判断;
(6)根据铜离子能与水分子形成配位键分析。
【详解】
详解:(1)氧原子的核电荷数是8,根据构造原理可知外围电子有6个电子,2s能级上有2个电子,2p能级上有4个电子,所以水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为1s22s22p4。
(2)水分子含有3个原子、8个价电子,因此与水互为等电子体的微粒有H2S、NH2-。
(3)A、水分子中氧原子含有2个共价单键和2个孤电子对,其空间构型是V型,所以水中氧的杂化为sp3,H3O+中氧的杂化为sp3;则氧原子的杂化类型没有改变,A错误;
B、水分子为V型,H3O+为三角锥型;则微粒的形状发生了改变,B正确;
C;因结构不同;则性质不同,微粒的化学性质发生了改变,C正确;
D、水分子为V型,键角是104.5°,H3O+为三角锥型;微粒中的键角发生了改变,D正确,答案选A;
(4)冰属于分子晶体。根据微粒的晶胞结构特点可知:A是离子晶体氯化钠的晶胞;构成微粒是离子;B为干冰的晶胞图,构成微粒为分子,属于分子晶体;C为碘的晶胞图,构成微粒为碘分子,所以分子晶体;D是原子晶体金刚石的晶胞,构成微粒是原子;E是金属晶体钠的晶胞,构成微粒是金属阳离子和自由电子。则与冰的晶体类型相同的是干冰和碘单质,答案选BC。
(5)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,则根据结构图可知;1mol水中含有2mol氢键,升华热=范德华力+氢键。由于冰的升华热是51kJ/mol,水分子间的范德华力是11kJ/mol,所以冰晶体中氢键的“键能”是(51kJ/mol-11kJ/mol)÷2=20kJ/mol。
(6)无水硫酸铜溶于水后生成水合铜离子,铜离子提供空轨道,水分子中的氧原子提供孤电子对,形成配位键,则生成此配合离子的离子方程式Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+。
【点睛】
本题难点是氢键“键能”的计算以及水分子形成的氢键个数判断,注意从冰变为气态时需要克服分子间作用力以及氢键的角度去分析解答。【解析】1S22S22P4H2S、NH2-ABC20Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+三、计算题(共7题,共14分)17、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】232:3MgB218、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19、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%20、略
【分析】【分析】
(1)根据金属晶体的堆积方式进行分析;
(2)根据晶胞的边长可计算晶胞的体积;再根据质量=密度×体积,可得晶胞的质量;
(3)根据摩尔质量M=NA乘以一个原子的质量可计算金属的摩尔质量;再根据相对原子质量在数值上等于该元素的摩尔质量可得金属的相对原子质量;
(4)根据在面心立方晶胞中,原子的半径r与晶胞的边长的关系,晶胞的边长=可计算金属原子的原子半径。
【详解】
(1)根据题意;该立方晶胞中含有4个金属原子可知,该金属晶胞属于面心立方晶胞;
故答案为面心立方晶胞;
(2)根据晶胞的边长为360pm,可得晶胞的体积为(3.6×10-8)3cm3,根据质量=密度×体积,可得晶胞的质量m=9.0g/cm3×(3.6×10-8)cm3≈4.2×10-22g;
故答案为4.2×10-22g;
(3)金属的摩尔质量=NA乘以一个原子的质量=6.02×1023×(4.2×10-22÷4)=63.21(g/mol);相对原子质量在数值上等于该元素的摩尔质量;
故答案为63.21;
(4)在面心立方晶胞中,设原子的半径为r,则晶胞的边长=因此,金属原子的原子半径为=×360pm≈127.26pm;
故答案为127.26pm;
【点睛】
第(2)问在计算晶胞质量时单位的换算时学生们的易错点,首先单位要统一,要将pm换算为cm,其次1pm=10-10cm,则360pm=3.6×10-8cm,另外经常用到的还有纳米与厘米的换算,1nm=10-7cm。【解析】面心立方晶胞4.2×10-22g63.21127.26pm21、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)22、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)23、略
【分析】【分析】
从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体,如图中所示:其中a代表其边长,d代表两个距离最近的Na+中心间的距离,利用“均摊法”计算小立方体中Na+、Cl-的数目,进而计算小立方体的质量,根据公式密度计算出小立方体的边长;进而计算两个距离最近的钠离子中心间的距离。
【详解】
从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体,如图中所示:其中a代表其边长,d代表两个Na+中心间的距离。由此不难想象出小立方体顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。因此小立方体含Na+:4×1/8=1/2,含Cl-:4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个(Na+-Cl-)离子对;
每个小立方体的质量
解得:a≈2.81×10-8cm,两个距离最近的Na+中心间的距离d=a≈4.0×10-8cm;
故答案为两个距离最近的Na+中心间的距离为4.0×10-8cm。【解析】两个距离最近的Na+中心间的距离d=a=4.0×10-8cm。四、原理综合题(共4题,共28分)24、略
【分析】【详解】
(1)锗是32号元素,价层电子排布图为4s24p2,有2个未成对电子,价层电子排布图为砷原子价层电子排布式为4s24p3;4p能级能量最高,电子云形状为哑铃形或纺缍形;
(2)磷原子3p能级为半充满状态,故磷的第一电离能大于元素硫、但是小于元素氯;故Si、P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S>Si;
(3)①NH3和H2O的键角、空间构型不同,杂化类型相同,为sp3,故答案选b;
②NH3·H2O中的共价键都是键,每个分子形成一个配位键,配位键也是键,所以1个NH3形成4个键,1个H2O形成3个σ键。故1mol[M(NH3)5(H2O)]3+含(54+3)molσ键;③该配合物中M3+的配位数为6,依题意,1molT中有2molCl-在外界,能电离出2molCl-,只有1molCl-形成配离子,故T的化学式为[M(NH3)5Cl]Cl2·H2O;
(4)图甲为六棱柱形,12个w位于顶点,2个w位于面心、6个w位于棱心、1个w位于体内。顶点贡献率为面心贡献率为棱心贡献率为所以1个晶含w的原子个数为12++2晶胞体内有6个C;所以其化学式为WC;
(5)由图乙知,P原子将晶胞围成8个正四面体(类比氯化钠晶胞),而B原子位于体对角线的一位置,4个B原子填充了4个正四面体.其填充率为50%。面心上六个P原子构成正八面体,该正八面体的边长等于面对角线的一半,设BP晶胞参数为acm,1个晶胞含4个BP.所以a=故正八面体的边长为【解析】哑铃形(或纺锤形)Cl>P>S>Sib23[M(NH3)5Cl]Cl2·H2OWC正四面体50%25、略
【分析】【详解】
(1)阴影部分元素处于ⅤA族,最外层有5个电子,其外围电子排布的通式为ns2np3,P核外还有3个电子层,则电子占据的最高层符号为M,M层还有1个s轨道、3个p轨道和5个d轨道,总共还有9个轨道,电子占有的最高能级为3p;Sb元素为锑,答案为ns2np3锑3P9;
(2)A.N、P、As位于周期表同一主族,从上到下排列,根据元素周期律可以知道,非金属性越强,氢化物的稳定性越强,因此三种氢化物的稳定性逐渐降低,A选项正确;B.因为氨气分子间存在氢键,因此氨气的沸点最高,AsH3的相对分子质量大于PH3,AsH3沸点较PH3高;故B错误;C.非金属性越强与氢元素形成的共价键越强,键能越大,因此键能随原子序数的增大而减小,所以C选项是正确的;D.三种氢化物生成的晶体均是分子晶体,分子间作用力随相对分子质量的增加而增大,故D错误;答案为AC;
(3)C原子的杂化构型可以通过周围有几个原子来判断,在框图中C原子周边的原子数有3、4、2,共3种情况,球的部分基本上所有的C原子周围有3个C原子,为sp2杂化,在球和链相连的C原子其周围有4个C原子,sp3杂化;链上的C周边有2个C原子,sp杂化,答案为3。
(4)普鲁士蓝的化学式为Fe4[Fe(CN)6]3,Fe2+和Fe3+的个数相等为CN-的个数为它们的个数比不符合普鲁士蓝的化学式。在晶胞中电荷守恒,Fe2+和Fe3+所带的正电荷而CN-带的负电荷为3,K+所带的电荷为每个晶胞中含有个K+,答案为不是
(5)根据图片知,每个三角锥结构中P原子是1个,O原子个数是个,所以P原子和氧原子个数之比1:3,3个O原子带6个单位负电荷,磷酸盐,P的化合价为+5,所以形成离子为(PO3)nn-或PO3-。【解析】ns2np3锑3P9AC3不是(PO3)nn-或PO3-26、略
【分析】【分析】
(1)硫为16号元素;硫离子核外有18个电子,据此书写基态硫离子价层电子的轨道表达式,并判断最高能级的原子轨道数;
(2)Na2S、K2S均为离子晶体,S8、SO2均为分子晶体;根据熔沸点的判断方法分析解答;
(3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl,中心原子是Pb;同一周期;从左到右,第一电离能呈现增大的趋势;根据价层电子对数的计算公式计算判断;
(4)根据方铅矿的立方晶胞图,计算出一个晶胞中含有的铅离子和硫离子的数目,计算出晶胞的质量,从而计算晶胞的棱长,晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为晶胞体对角线的据此解答。
【详解】
(1)硫为16号元素,硫离子核外有18个电子,基态硫离子价层电子的轨道表达式为其电子填充的最高能级为3p,含有3个相互垂直的原子轨道,故答案为3;
(2)Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高,因此四种物质的熔点由高到低的顺序依次为Na2S>K2S>S8>SO2,故答案为Na2S>K2S>S8>SO2;Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高;
(3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl,中心原子是Pb;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,I1(Cl)>I1(S);H2S中硫的价层电子对数=2+=4,采用sp3杂化,为V形分子;A.H2O中O的价层电子对数=2+=4,采用sp3杂化,为V形分子;B.SO3中硫的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化,为平面三角形分子;C.O3中O的价层电子对数=2+=3,采用sp2杂化,为V形分子;D.CH4中C的价层电子对数=4+=4,采用sp3杂化,为正四面体形分子;空间的构型与H2S相同的有AC,故答案为Cl;>;sp3;AC;
(4)根据方铅矿的立方晶胞图,硫离子采取面心立方堆积,铅离子填在由硫离子形成的四面体空隙中。一个晶胞中含有4个铅离子,硫离子的数目=8×+6×=4,晶胞的质量=g=g,则晶胞的棱长=cm,晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为晶胞体对角线的=×cm=××107nm,故答案为四面体;××107。【解析】3Na2S>K2S>S8>SO2Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高Cl>sp3AC四面体××10727、略
【分析】【分析】
①a.基态锂离子核外电子排布为1S2;所以核外能量最高的电子所处能层符号为K;
b.因为共用电子对由氧原子提供;与锂离子共用,所以属于配位键;
②根据Li+的半径比K+的半径小来回答;
③在水分子中,氧原子2s、2px、2py、2pz4个原子轨道通过sp3杂化形成4个杂化轨道,所以水分子中氧的杂化轨道的空间构型为正四面体构型;但在其中有2对未共用的电子对(称之为孤电子对)占据在两个sp3杂化轨道中。孤电子对所占用的杂化轨道电子云比较密集;对成键电子对所占的杂化轨道起了推斥和压缩的作用,以致两个O-H键间夹角被压缩成了104°45′,而不再是正四面体杂化的109°28′;
ii.由相似相溶原理可知,冠醚可溶于烯烃,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大烯烃与MnO4-接触机会;提升氧化效果。
(2)①甲烷属于分子晶体;微粒间存在分子间作用力进行分析;
②根据晶胞可以看出;甲烷的晶胞结构为面心立方,所以甲烷的配位数为12;
③A分子中碳原子的坐标参数为(0;0,0),则B分子的碳原子的坐标参数为(-0.5a,0.5a,a)
④算出晶胞中甲烷分子的质量;再除以晶胞体积;
【详解】
①a.基态锂离子核外电子排布为1S2;所以核外能量最高的电子所处能层符号为K;
正确答案:K。
b.因为共用电子对由氧原子提供;与锂离子共用,所以属于配位键;
正确答案:C。
②根据Li+的半径比K+的半径小来回答;
正确答案:Li+半径比Y的空腔小得多;不易与空腔内氧原子的孤电子对作用形成稳定结构。
③在水分子中,氧原子2s、2px、2py、2pz4个原子轨道通过sp3杂化形成4个杂化轨道,所以水分子中氧的杂化轨道的空间构型为正四面体构型;但在其中有2对未共用的电子对(称之为孤电子对)占据在两个sp3杂化轨道中。孤电子对所占用的杂化轨道电子云比较密集;对成键电子对所占的杂化轨道起了排斥和压缩的作用,以致两个O-H键间夹角被压缩成了104°45′,而不再是正四面体构型中的109°28′。
正确答案:正四面体<
ii.由相似相溶原理可知,冠醚可溶于烯烃,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大烯烃与MnO4-接触机会;提升氧化效果。
正确答案:冠醚可溶于烯烃,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大烯烃与MnO4-接触机会;提升氧化效果。
(2)①甲烷属于分子晶体;微粒间是分子间作用力进行分析;
正确答案:甲烷是分子晶体;分子间作用力很小,熔沸点远低于常温。
②根据晶胞可以看出;甲烷的晶胞结构为面心立方,所以甲烷的配位数为12;
正确答案:12
③A分子中碳原子的坐标参数为(0;0,0),则B分子的碳原子的坐标参数为(-0.5a,0.5a,a)
正确答案:(-0.5a,0.5a,a)
④算出晶胞中甲烷分子的质量;再除以晶胞体积;
(1)晶胞中含有甲烷分子数为8×1/8+6×1/2=4个,质量为m(CH4)==64/NAg;(2)晶胞体积V=(a×10-7cm)3=a3×10-21cm3。根据(1)(2)得到密度=m(CH4)/V=(64/NAg)/(a3×10-21cm3)=64×1021/(a3•NA);
正确答案:64×1021/(a3•NA)。【解析】KCLi+半径比Y的空腔小得多,不易与空腔内氧原子的孤电子对作用形成稳定结构正四面体小于冠醚可溶于烯烃,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大烯烃与MnO4-接触机会,提升氧化效果。甲烷是分子晶体,分子间作用力很小,熔沸点远低于常温。12(-0.5a,0.5a,a)64×1021/(a•NA)五、结构与性质(共4题,共16分)28、略
【分析】【分析】
根据化合价之和为0,计算过氧键的数目;钒原子价电子排布式为3d34s2;结合泡利原理;洪特规则画出价电子排布图;S原子价层电子对个数是4且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型;C原子与O原子均含有1对孤对电子,电负性越强越不易提供孤对电子;Ti与O之间的最短距离为晶胞面对角线长度的一半。
【详解】
(1)Cr为24号元素;在元素周期表中的位置为第四周期第ⅥB族,核外电子排布最高的能级层为第4层,为N层;
(2)过氧根中的氧的化合价为-1价,其他的氧为-2价,则可以设有x个过氧根,有y个氧离子,则根据化合物的化合价代数和为0以及原子守恒,过氧根中有2个O为-1价,则有2x×(-1)+y×(-2)+5=0,2x+y=5,可以求得x=2,则1molCrO5中含有2mol过氧键,过
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