2016年4月选修III《结构化学》习题和答案

37、 （ 15分） 、 A、 B、 C、 D、 E、 F、 6 的元素。 原子的 能级上有一个空轨道； 个未成对电子，次外层有 2个电子； D 的原子的 2个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反； 元素外含量最多的元素； F 和 G 在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数 小 2。 根据信息回答下列问题： （ 1） 。 0个电子的分子、阴离子和阳离子，阳离子中中心原子的杂化类型为 ； （ 2）用电子式表示化合物 。 （ 3） F 与 形成配合物 F(，在 F(中 F 的化合价为 _ _；与 子互为等电子体的离子的化学式为 。 （ 4） 中空间构型为四面体型的是 。（填序号） （ 5） B、 C、 D、 E 原子两两相互化合形成的分子有多种，请列举 一种 分子内所有原子都满足最外层 8 电子稳定结构的分子： _ _(写分子式 ) (6) 。 晶胞边长为 428 晶胞中两个 _ _m（精确至 由于晶体缺陷，晶体的化学式为 晶体中的 G 分别为 、 ，此晶体中 与 的最简整数比为 _ _。 【解析】： 电子层的 个未成对电子，次外层有 2个电子，则 C 为氮元素， D 的原子的 2个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反，则 元素外含量最多的元素，则 在周期表中既处于同一周期又位于同一族，说明 都位于第族，原子序数 小 2，且都小于 36，所以 F 为铁元素， （ 1） 的外围电子排布图为 ， 心原子氮的价层电子对数（ 5+3） /2为 =4，所以氮原子的杂化类型为 答案为： ； （ 2） 电子式表示 ， 故答案为： ； （ 3） F（ 5为 5，因为 5化合价的代数和为 0， ，则 ，根据等电子体原理可知，与 子互为等电子体的离子的化学式为 答案为： 0； （ 4） 多种含氧酸根 心原子 7+1） /2=4，氯原子都是按 中只有 四个 ，没有孤电子对，其空间构型为四面体型，其它含氧酸根都有孤电子对，空间构型不为四面体，故答案为：； （ 5）在 C、 N、 O、 种原子两两相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层 8电子稳定结构的分子有 N 答案为： N （ 6） 10个价电子，价电子排布式为 3胞边长为428据晶胞结构可知，晶胞中两个 子之间的最短距离为晶胞面对角线的一半，所以晶胞中两个子之间的最短距离为 （ 1/2） 2428 10晶体 的个数为 x，则 的个数为 根据化合价代数各为零可得， 2x+3（ =2，所以 x=以 的个数比为 =8： 3， 故答案为： 3108： 3； 37、 （ 15 分） 已知 A、 B、 W、 X、 Y、 Z 都是元素周期表中前 36 号的元素，它们的原子序数依次增大。 倍，基态 S 电子数与 X 在元素周期表的各元素中电负性最大，Y 的基态原子核外有 6个能级且全部充满电子 8号元素。 请回答下列问题。 （ 1） A、 B、 （用元素符号表示）。 （ 2） 与 W 互为等电子体 电子式可表示为 ， 1 22+中含有的键数目为 （ 3） 空间构型为 ，其中 。 （ 4）基态悉 ， （ 。 Z（ 4 的晶体类型为 ， Z 与 的作用力为 。 （ 5 ） X 的 液 态 氢 化 物 的 化 学 式 有 时 可 以 写 成 （ n 的 形 式 ， 其 原 因是 。 （ 6）化合物 离子化合物晶体的 密度为 该晶胞的体积为 答案：（ 1） 3（ 2）平面三角形、 3） 、 2 4） F、 O、 F、 O；（ 5） 312/（ 、 B、 C、 D、 6号的元素，它们的原子序数依次增大 倍，则 个电子层，最外层电子数为 4，故 子数相等，原子序数小于氟元素，处于第二周期，核外电子排布为 1 个能级且全部充满电子，核外电子排布为 1原子外围电子排布为 3 （ 1） 态原子的价电子排布式为 3 2） 原子的价层电子对数为 3+（ 4+2?2 3） /2=3， （ 4+2?23） /2=0， （ 3） 22+互为等电子体，离子结构相同， 电子式可表示为 ， 122+中含有的键数目为 2 4） F、 O、 F、 O （ 5）由化合物 胞中含有钙离子数目为 8 1/8+6 1/2=4 含有氟离子数目为 8，故晶胞的质量为 4 78g，该离子化合协晶体的密度为 a g/晶胞的体积 =4 78/a g/12/2237、 （ 15分） X、 Y、 Z、 W、 X、 Y、 Z、 元素原子核外电子的运动状态共有 8 种； R 元素与比它核电荷数大的另外。两种元素位于第四周期同一族。 （ l） 核素的符号为 _ _。 （ 2） X、 Y、 Z、 _ _（用元素符号表示）。 （ 3）用氢键表示式写出 _。 （ 4） 8 个电子，该分子中存在的共价键类型有 _ _（填选项字母）。 A非极性键 B极性键 C 键 D 键 E p p 键 F 键 G 键 H 键 （ 5） _ _， _ _区。 （ 6） 胞分别如右 图所示： 图 ， A、 原子的配位数之比为 _ _ 。 A、 B 晶胞的棱长分别为 a b A、 _。 答案：（ 1） 或 ；（ 2） F、 N、 O、 C；（ 3） F H O、 O H F；（ 4） 5） 3d ；（ 6）体心立方； 2 3； 2解析】试题解析： 种，则 个电子， 号元素 O， X、 Y、 Z、 ， ， 。第四周期同一族有三种元素的只有第 e。 （ 1）用于鉴定文物年代的 4C。 （ 2）同一周期元素第一电离能自左向右有增大的趋势，但因第 稳定，因此第一电离能大于同周期第 四种元素的第一电离能由大到小的顺序为 FNOC。 （ 3） 水溶液中不同分子间存在的氢键有 F H O、 O H F。 （ 4） 18 电子的氮的氢化物为 子中的氮氮键为非极性键，属于 键，氮氢键为极性键，属于 键。 （ 5）基态 于周期表的 d 区。 （ 6） 子的配位数是 8， 子的配位数是12，因此 A、 :12=2： 3。 个，晶胞的密度是 ，B 晶胞中含有的 个，因此晶胞密度为 ，二者的密度比为 ： = 2 33 333sp p 333sp p 37、 （ 15 分） 已知 A、 B、 C、 D、 E 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。其中 A 原子核外有三个未成对电子； 可形成离子化合物 层中有两对成对电子； E 的原子核外最外层只有 1 个电子，其余各层电子均充满。请根据以上信息，回答下列问题：（答题时， A、 B、 C、 D、 （ 1） （ 2分） ， A、 B、 C、 D 的第一电离能由小到大的顺序为 （ 2分） 。 （ 2） 的氧化物的熔点，理由是 （ 2分） ； （ 3） 其中心原子是 （ 2分） 杂化， （ 2分） 。 （ 4） A、 其化学式为 （ 2分） ；（每个球均表示 1个原子） （ 5）铜晶体的晶胞结构如下图，若铜原子的半径是 铜的 密度的计算式是 （ 3 分） （用 【解析】 以 层中有两对成对电子，且 ，所以 元素， 个电子，其余各层电子均充满，且 6，所以 原子序数小于13，所以 元素， 可形成离子化合物 小于 C，所以 g 元素 （ 1） 9，为 原子核外电子排布式为： 1素，同一周期元素的第一电离能逐渐增大，但镁的第一电离能大于铝的第一电离能，同一主族的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以 元素， 元素，所以 S、 l S N， 故答案为： 1S N； （ 2）氧化镁是离子晶体，二氧化硫是分子晶体，所以离子晶体的熔点远大于分子晶体的熔点，故答案为：氧化镁是离子晶体，二氧化硫是分子晶体； （ 3） 3+（ 1/2）（ 5+12） =3，所以采取 2+01/2) （ 62） =3，含有一个孤电子对，所以分子空间构型是 答案为： （ 4）该晶胞中铝原子个数 =（ 1/8） 8+6（ 1/2） 4，氮原子 个数 4个体心 ， 3价，素形成的负价是 +3价 ,所以该晶胞化学式为 答案为： (5)面心立方 N=4， M=64g/ m=(4 64)/图可知 a=2 2r 体积 V=2 2r)3。代入可得 密度 =【 (4 64)/【 (2 2r)3】 =8 2/(答案： （ 1） 1S N； （ 2）氧化镁是离子晶体，二氧化硫 是分子晶体；（ 3） （ 4） (5) 8 2/( 37（ 15 分） 纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领 域。单位质量的 单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。巳知 B 均为短周 期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示： (1)某同学根据上述信息，推断 B 的核外电子排布如右图所 示，该同学所画的电子排布图违背了 _ _。 (2)的杂化类型为 _ _。 (3)氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题， 知 金刚石中的 键长为 一 45 140同学据此认为 认为此说法是否正确 _ _ _ (填“正确 ” 或 “ 不正确” )，并阐述理由。 （ 4） 科学家把 物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。写出基态钾原子的价电子排布式 ，该物质中 分子的个数比为 _ _。 （ 5） 继 学家又合成了 C、 N 原子 _ _， _ _。 每个硅原子只跟相邻的 3 个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足 8电子稳定结构，则分子中 键的数目为 _ 答案： （ 1）能量最低原理（ 1分） （ 2） 2分） （ 3）否（ 1分）、 化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键（ 2分） （ 4） 41分）、 3 1（ 2 分） （ 5） NC2分）、正四面体（ 2分）、 30（ 2分） 【解析】试题分析：（ 1）从图上看， 3违背了能量最低原理。 （ 2）从 此 个电子，根据 子中有价层电子对 2+（ 1/2） （ 21） =2，因此为直线型，中心原子杂化方式为 化。 （ 3）结构决定性质，对于物质熔、沸点的分析应从物质的晶体类型来分析。 （ 4）基态钾原子的核外电子排布为 1电子为 4 晶胞中的 晶胞的贡献为 1/2，每个晶胞中含有 2（ 1/2） =6； 此每个晶胞中 （ 1/8） +1=2，因此 60分子的个数比为6:2=3:1。 （ 5）同一周期元素电负性自左向右逐渐增大，同一主族元素电负性自上向下逐渐减小，因此电负性由大到小的顺序为 NC据 知 个，中心原子为 子构型为正四面体。 （ 6） 根据题意可知每个 子形成 4个共价键，其中 3个键， 1个键，即键为化学键总数的 1/4，60 个原子可形成化学键总数为 个，因此键数为 个。 37（ 15 分）下图是元素周期表的一部分，已知 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 都是周期表中的前四周期元素，它们在周期表中的位置如图所示。 试回答下列问题： （ l） 。 （ 2） A、 B、 （用元素符号表示） （ 3） _ _个键，与其互为等电子体的阴离子为 。 （ 4）下图为 分子中心原子采用 _ _杂化，每个分子周围有 _ _个分子与之距离相等且最近。若晶胞棱长为 该晶体密度的表达式为 g （ 5） G 元素的氢化物分子的空间构型为 ，其沸点与 _ _（填高或低），其原因是 。 （ 6）向 元 素氢化物的水溶液，先生成蓝色沉淀，后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色 溶液，请写出沉淀溶解的离子方程式 _ _。 （ 7）知道 B 与 12形成的化合物水解，产物是否相同 ?_ _（填“相同”或“不同”）。 （ 8） 反应，生成混合卤化磷 1 x 4，且 如果某混合卤化磷共有 3种不同结构，该混合卤化磷的相对分子质量可能为 （ 。 【分析】由图 1中元素在周期表中的位置可知， i、 e、 u、 （ 1） u，核外电子数为 29，根据能量最低原理，其原子核外电子排布为 1 （ 2）同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，同主族自上而下第一电离能降低，故第一电离能 N C （ 3）氮气分子结构式为 N N，含有 2个键，原子总数、价电子总数相等的微粒互为等电子体，故与氮气分子互为等电子体的阴离子为 答案为： （ 4）由图 2可知， 心 +(42)/2=2， 顶角二氧化碳分子为研究对象，与之最近的分子位于面心上，每个顶角为 12个面共用，故每个分子周围有 12 个分子与之距离相等且最近；晶胞中二氧化碳分子数目 =8 (1/8)+6 (1/2)=4，故晶胞质量 =4 (44/NA)g，晶胞棱长为 晶胞体积 =（ 103=10晶体密度 = (4 44/ NA)g / 10176/( 10g 5） 心 子价层电子对数 =3+(53)/2=4、含有 1对孤电子对，其空间结构为三角锥形； 故答案为：三角锥形；低； （ 6）蓝色沉淀为氢氧化铜，氢氧化铜沉淀溶于氨水得到 42+，反应离子方程式为： 2+442+2 7） 元素表现正化合价，由于电负性 N 元素表现负化合价，化合物水解时，负价基团结 合水电离的离子，正极基团结合水电离的氢氧根离子，故水解产物不同 （ 8）混合卤化磷中分子结构有 3种的是 相对分子质量为 42， 故答案为： 42 37（ 15 分） X、 Y、 Z、 W、 Q、 原子序数依次增大。其相关信息如下表所示： 每个能级中的电子总数相同 7881774515754830 8376为前四周期中电负性最小的元素 元素 0列 回答下列问题： (1)Y 元素的基态原子的电子排布式为 （ 2 分） ；其第一电离能比 Z 元素原子的第一电离能 (填“高”或“低” )。 (2)X 的氯化物的熔点比 Q 的氯化物的熔点 （ 2 分） (填“高”或“低” )，理由是 。 （ 2分） (3)光谱证实元素 W 的单质与强碱性溶液反应有 W( W(填字母 ) 。 （ 2 分） a极性共价键 b非极性共价键 c配位键 d氢键 (4)含有 X、 R 和镁三种元素的某种晶体具有超导性，其结构如右 图所示。则该晶体的化学式为 （ 3分） ；晶体中每个镁原子周围距离最近的 （ 2分） 个。 【答案】 解答： 解： X、 Y、 Z、 W、 Q、 原子序数依次增大： 每个能级中的电子总数相同，则核外电子排布为 1 X 为碳元素； Y 元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应，则 Y 为氮元素； 现 +3价，则 W 为 素； Q 为前四周期中电负性最小的元素，则 Q 为钾元素；元素 R 位于周期表的第 10列，原子序数大于 于第四周期，为 素， （ 1） 子核外电子数为 7，基态原子的电子排布式为 1原子 2电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能比 故答案为： 1； （ 2） 于分子晶体， 于离子晶体，故熔点 故答案为：低； （ 3）光谱证实元素 单质与强碱性溶液反应有 4 4性共价键， 故答案为： （ 4）含有 C、 据晶胞结构可知，晶胞中 (1/8)=1， C 原子数目为 1， 子数目为 6 (1/2)=3，则该晶体的化学式为 体中 每个镁原子周围距离最近的 子处于以 顶点的面心上，补全晶胞可知， 子为 12个面共用，故晶体中每个镁原子周围距离最近的 2个， 故答案为： 12 答案： （ 1） 1高；（ 2）低 ， 3） （ 4） 12。 37.（ 15分）有 A、 B、 C、 D 四种元素，其中 元素的原子都有 1个未成对电子， A比 B 少一个电子层， 3未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大； ，其最高价氧化物中含 40，且其核内质子数等于中子数。 R 是由 A、 D 两元素形成的离子化合物，其中 A 与 离子数之比为 2 1。请回答下列问题： （ 1） 2密堆积型式，则其晶体内晶胞类型应属于 （填写“六方”、“面心立方”或“体心立方”）。 （ 2） B 的电子排布式为 ，在 元素原子的原子轨道发生的是 杂化。 （ 3） ，其氢化物在同族元素所形成的氢化物中沸点最高的原因是 （ 4） “”、“”或“”）； （ 5） 如图所示是 R 形成的晶体的晶胞，设晶胞的棱长为 a 计算 R 晶体的密度为 。（阿伏加德罗常数用 (6) 晶体的晶胞结构与 晶体的相似（如右图所示 ），但晶体中含有的中哑铃形 的存在，使晶胞沿一个方向拉 长。 晶体中 1个 周围距离最近的 数目为 。 【答案】 （ 1）体心立方 ； （ 2） （ 3）三角锥形；氨分子间形成氢键，所以氨气比同族其它元素形成的氢化物沸点高 ； （ 4）； 2S （ 5） ；（ 6） 4； 解析 试题分析：根据题目信息可知 为氯， C 为氮 1、钠形成的晶体属于体心立方， 2、氯离子有 18个电子，可以写出其电子排布式为 元素原子的原子轨道发生的是 、氮的氢化物为氨气，由于氨分子之间能形成氢键，所以氨气比同族其他元素形成的氢化物沸点高。 4、氯的电负性大于硫的，因为 2S 5、晶体的晶胞结构图可知， 1个晶胞中由 4个硫化钠，由 V= m/可知， V为 即可计算出晶胞的密度。 6、 依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知 1 个 围距离最近的 个 2222C A 37、 （ 15分） 可以由下列反应合成三聚氰胺 ： 3C=高温 ， =高温 ， 2=H)2， 水反应生成尿素 ， 尿素合成三聚氰胺。 (1)写出与 同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的价层电子排布式_。 ，与 互为等电子体的分子有 _(填化学式 )，由此可以推知 的空间构型为 _。 (2)尿素分子中 _杂化 ， 尿素分子的结构简式是 。 (3)三聚氰胺 ( )俗称 “ 蛋白精 ” 。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸 ( )后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过 _结合，在肾脏内易形成结石。 A、共价键 B、离子键 C、分子间氢键 (4)胞如右图所示， 体中 配位数为 _。 已知 体的密度为，用 晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离 _（已知 40、 列出计算式） （ 5） 401 kJ1、86 kJ1。导致两者晶格能差异的主要原因是 _。 【解析】（ 1）与 层排满电子的基态原子是锌，根据构造原理，基态的锌原子核外电子排布式为 1电子体具有相同的价电子数、原子总数，结构相似，二氧化碳、二硫化碳、羰基硫分子是直线形，所以 答案为： 1线形； （ 2） 2分子中中心原子 以空间构型是平面三角形，碳原子采取 素分子的结构简式是 ，故答案为： ； （ 3）三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键，所以是通过分子间氢键结合，在肾脏内易形成结石故答案为： C； （ 4）以钙离子为中心，沿 X、 Y、 下左右前后，结合图片知，钙离子的配位数是 6， 体积 V=m/ =(N M)/( )=224/( ), 晶胞中距离最近的两个钙离子之间的距离为 ( 2 a)/2= 故答案为： 6； （ 5）晶格能大小与离子带电量成正比， 体中 致的氧化钙晶格能大于氯化钠的晶格能，故答案为： a+、 【答案】 （ 1） 1线形； （ 2） ；（ 3） C；（ 4） 6，（ 5） a+、 37、 （ 15 分） X、 Y、 Z、 R、 W 均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大； 和 Y+有相同的核外电子排布； Z 的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低； W 为金属元素， 形成的某种化合物与Z 的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取 Z 的气态单质。回答下列问题（相关的回答均请用元素符号或化学式表示）： (1)R 的基态原子的核外电子排布式是 。 (2)Z 的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因 。 (3)X 与 Z 中电负性较大的是 ； Z 的某种含氧酸盐常用于实验室中 X 单质的制取，此酸根离子的空间构型是 ；此离子中含有的化学键类型是 ； 一 109. 50。（填“”、“”或“”） (4)形成的化合物 中 _。与相距同一个 X 离子最近的所有 Y 离子为顶点构成的几何体为_,该化合物与 点较高的是 。 (5)已知该化合物的晶胞边长为 a 该化合物的 密度为 g 3（列算式，设阿伏加德罗常数的数值为 【答案】（ 1） 1 2） （ 3） O 三角锥形 共价键（答极性键或配位键均可） ； （ 3）其中代表石墨的是 _，晶体中所含碳原子数与 C ； 已知： C(石墨， s) O2(g) g) H = 393.5 kJ 1 CO(g) O2(g) g) H = 283.0 kJ 1 则 24 O(g)时的热反应方程式为 。 (4) 金属铁在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如右图所示。则面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为 _ _ 答案（ 1） C 8 （ 2） D A C B（ 3） E 2:3 2C(石墨， s) O2(g) 2CO(g)；H= 221 1(4) 2: 1 15分） A、 B、 C、 D、 E、 原子序数依次增大，其中 A、B、 C 为短周期非金属元素。 A 是形成化合物种类最多的元素； B 原子基态电子排布中只有一个未成对电子； E 与 与 ； 的最外层电子数相等。 回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）： （ 1） 。 （ 2） 氢化物的沸点 （填“高”或“低”）， 原因是 。 （ 3） “大于”或“小于”）， 2的杂化类型是 。 （ 4） 单质中的作用是 ， 酸根离子中化学键的键角 109 28 （填“ ”、“ =”或“ ，元素 的第一电离能的大小比较为 （填人相应的元素符号）。 （ 2） 。 （ 3）元素 B 与元素 E 形成的晶体所属的晶体类型为 晶体，在该晶体中原子间形成的共价键属于 （从下列选项中选出正确类型）。 A 键 B 键 C既有 键，又有 键 （ 4）由氢元素与 A、 0的分子里中心原子的杂化轨道类型为 ，分子的空间构型为 （ 5）根据等电子原理，写出由元素原子 A 与元素 B 构成的一种双原子极性分子的结构式 。 【 分析 】 ： A、 B、 C、 D、 E、 5，其余均为短周期元素，则 元素 同周期，元素 同主族， A、 B、 个未成对电子， 元素， 同周期，则 元素， E 原子序数大于B，所以 元素 C、 D、 ，则 g，D 的原子序数大于 ，则 （ 1） 元素， 元素，同一周期元素中，元素的电负性随着 原子序数的增大而增大，所以元素 的电负性大小比较为 O C； 一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第 以元素 C 与元素 故答案为： O C； （ 2） 原子核外有 25个电子，根据构造原理知， 答案为： （ 3） 元素， 素 形成的晶体是二氧化硅晶体，二氧化硅晶体的构成微粒是原子，所属的晶体类型为原子晶体，在该晶体中每个硅原子和 4 个氧原子形成4 个硅氧键，每个氧原子和 2个硅原子形成 2个硅氧键，原子间以共价单键相结合，所以原子间形成的共价键属于键，故选 A，故答案为：原子； A； （ 4） 元素， 元素，由氢元素与 A、 0的分子是 醛分子中中心原子是碳原子，碳原子含有 3个键且不含孤电子对，所以甲醛里中心原子的杂化轨道类型为 子的 空间构型为平面三角形， 故答案为： 面三角形； （ 5）根据等电子原理， 元素， 元素，由元素 构成的一种双原子极性分子是 电子体的结构相似，所以一氧化氮的结构式为：C O，故答案为： C O 37（ 15 分）在电解炼铝过程中加入冰晶石（用 “A” 代替），起到降低 晶石的生产原