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文档简介
…………○…………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年浙科版选修3化学上册阶段测试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5题,共10分)1、下列各组元素中,第一电离能依次增大的是()A.Li、Na、KB.Mg、Al、SiC.F、Cl、BrD.S、P、Cl2、下列说法正确的是A.氢键是化学键B.键能越大,表示该分子越容易受热分解C.乙醇分子跟水分子之间不但存在范德华力,也存在氢键D.含极性键的分子一定是极性分子3、下列说法错误的是A.O3与SO2的结构相似B.硫粉不溶于水,易溶于CS2中C.Be(OH)2是两性氢氧化物D.在相同条件下,的沸点高于4、关于如图叙述不正确的是。
A.该种堆积方式为A3型最密堆积B.该种堆积方式称为A1型最密堆积C.该种堆积方式可用符号“ABCABC”表示D.金属Cu就属于此种最密堆积型式5、下面的排序不正确的是()A.晶体熔点高低:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C.熔点由高到低:Na>Mg>AlD.硼镁超导物质的晶体结构单元如图所示,则这种超导材料的化学式为MgB2
评卷人得分二、填空题(共8题,共16分)6、SCN-、NO2+具有相同的原子个数,价电子数总是16,因此他们的结构与第二周期两元素组成的___分子的结构相同,微粒呈___形,中心原子___杂化。7、比较下列能级的能量大小关系(填“>”“=”或“<”):
(1)2s________4s;
(2)3p________3d;
(3)3d________4s;
(4)4d________5d;
(5)2p________3s;
(6)4d________5f。8、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:9、现有①BaCl2②金刚石③KOH④H2SO4⑤干冰⑥碘片⑦晶体硅⑧金属铜八种物质;按下列要求回答:(填序号)
(1)熔化时不需要破坏化学键的是________,熔化时需要破坏共价键的是________,熔点最高的是________,熔点最低的是________。
(2)属于离子化合物的是________,只有离子键的物质是________,晶体以分子间作用力结合的是________。
(3)请写出③的电子式______,⑤的电子式______。10、(1)碳原子最外层含有____个电子,1个碳原子可以跟其他非金属原子形成____个____键,碳原子之间也能以共价键相结合,形成__键、___键或____键,连接成稳定的长短不一的__或含碳原子数不等的碳环;从而导致有机物种类纷繁,数量庞大。
(2)苯分子中碳原子的杂化方式是___;乙炔分子中碳原子的杂化方式是___。11、(1)某科学工作者通过射线衍射分析推测胆矾中既含有配位键;又含有氢键,其结构可能如图所示,其中配位键和氢键均用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式:__。
②写出图中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来):__。
(2)很多不饱和有机物在Ni的催化作用下可以与H2发生加成反应,如①CH2=CH2、②CHCH、③④HCHO等,其中碳原子采取sp2杂化的分子有__(填序号),推测HCHO分子的立体构型为__形。12、四种元素X;Y、Z、W位于元素周期表的前四周期;已知它们的核电荷数。
依次增加;且核电荷数之和为51;Y原子的L层p轨道中有2个电子;Z与Y原子的价层电子数相同;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4:1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5:1。
(1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们的分子式分别是_____、_______;杂化轨道分别是________、_________;a分子的立体结构是____________。
(2)Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是_______晶体、_______晶体:
(3)X的氧化物与Y的氧化物中,分子极性较小的是(填分子式)__________;
(4)Y与Z比较,电负性较大的____________,其+2价离子的核外电子排布式是_________。13、如图所示是某些晶体的结构;它们分别是NaCl;CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一部分。
(1)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)____。
(2)其中代表石墨的是____。
(3)其中代表NaCl的是___。
(4)代表CsCl的是___。
(5)代表干冰的是____。评卷人得分三、计算题(共5题,共10分)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、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)。_______16、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)。17、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?_______18、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、实验题(共1题,共6分)19、现有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2,一种为橙黄色,另一种为紫红色。请设计实验方案将这两种配合物区别开来_____________________________。评卷人得分五、元素或物质推断题(共5题,共30分)20、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____________。21、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____。22、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________。23、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:____________________。24、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__________。评卷人得分六、工业流程题(共1题,共4分)25、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5题,共10分)1、D【分析】【分析】
【详解】
A.同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,则Li、Na、K第一电离能依次减小,故A错误;B.同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族的,则Al、Mg、Si第一电离能依次增大,故B错误;C.同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,则F、Cl、Br第一电离能依次减小,故C错误;D.同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,注意同一周期的第ⅤA元素的第一电离能大于第ⅥA族的,则S、P、Cl第一电离能依次增大,故D正确;答案为D。2、C【分析】【详解】
A.氢键是分子间作用力;比化学键的强度弱得多,故A错误;
B.键能越大;表示该分子越难受热分解,故B错误;
C.乙醇分子跟水分子之间不但存在范德华力;也存在氢键,故C正确;
D.含极性键的分子不一定是极性分子;如二氧化碳,C=O键是极性键,但二氧化碳分子是直线形,分子中正负电中心重合,是非极性分子,故D错误;
故选C。3、D【分析】【详解】
A.O3与SO2的结构相似;都是V型分子,故A正确;
B.根据相似相溶原理,硫粉不溶于水,易溶于CS2中;故B正确;
C.Be与铝处于对角线位置,性质相似,Be(OH)2是两性氢氧化物;故C正确;
D.在相同条件下,容易形成分子内氢键,使得沸点降低,容易形成分子间氢键;使得沸点升高,故D错误;
故选D。
【点晴】
常见易形成氢键的化合物:H2O、HF、NH3等.(1)分子间氢键:①同种分子间:以HF为例说明氢键的形成。在HF分子中,由于F的电负性(4.0)很大,共用电子对强烈偏向F原子一边,而H原子核外只有一个电子,其电子云向F原子偏移的结果,使得它几乎要呈质子状态。这个半径很小、无内层电子的带部分正电荷的氢原子,使附近另一个HF分子中含有负电子对并带部分负电荷的F原子有可能充分靠近它,从而产生静电吸引作用,这个静电吸引作用力就是所谓氢键,即F-HF;②不同种分子间:不仅同种分子之间可以存在氢键,某些不同种分子之间也可能形成氢键.例如NH3与H2O之间。所以这就导致了氨气在水中的惊人溶解度:1体积水中可溶解700体积氨气;(2)分子内氢键:某些分子内,例如HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键,还有一个苯环上连有两个羟基,一个羟基中的氢与另一个羟基中的氧形成氢键,分子内氢键由于受环状结构的限制,X-HY往往不能在同一直线上,分子内氢键使物质熔沸点降低。4、A【分析】【详解】
从图示可看出,该堆积模型的第一层和第四层重复,所以这种堆积方式属于A1型最密堆积,可用符号“ABCABC”表示,属于面心立方最密堆积,金属铜就属于此种最密堆积型式,而A3型属于六方最密堆积;所以A项不正确。
综上所述;本题选A。
【点睛】
常见的密堆积方式有:面心立方最密堆积(A1),如铜、银、金等;体心立方密堆积(A2),如钠、钾、铁等;六方最密堆积(A3),如镁、锌、钛等。5、C【分析】【详解】
A.由于对羟基苯甲醛能形成分子间氢键;熔点升高,而邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,故对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛,故A正确;
B.金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体,其硬度与晶体中共价键的键长有关,一般键长越短,硬度越大,三者的键长是:C-C<C-Si<Si-Si,故硬度是金刚石>碳化硅>晶体硅;B正确;
C.Na、Mg、Al均属于金属晶体,其熔点与金属离子半径和金属离子所带的电荷成正比,离子半径是:r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),所带电荷是Na+<Mg2+<Al3+;故熔点是:Na<Mg<Al,故C错误;
D.由晶胞图可知,Mg位于六棱柱的12个顶点和上下底面心中,故一个晶胞中Mg的数目为:而六个硼原子均位于晶胞的体内,故一个晶胞中的硼原子个数为:
故这种超导材料的化学式为MgB2;故D正确;
本题答案为:C。二、填空题(共8题,共16分)6、略
【分析】【分析】
根据价电子数C=N+;计算出碳原子价层电子对数,再得出杂化方式和分子构型。
【详解】
根据价电子数C=N+,SCN-、NO2+具有相同的原子个数,价电子数总是16,因此他们的结构与第二周期两元素组成的CO2分子的结构相同,CO2分子中碳原子价层电子对数为中心原子sp杂化,微粒呈直线形;故答案为:CO2;直线;sp。【解析】①.CO2②.直线③.sp7、略
【分析】【分析】
由构造原理可知:①同一能层的能级能量高低顺序为:ns
【详解】
(1)根据不同能层上英文字母相同的能级的能量高低:1s<2s<3s<4s,所以2s<4s;
(2)根据构造原理,同一能层的能级能量高低顺序为:ns<3d;
(3)根据构造原理,3d具有的能量介于4s和4p具有的能量之间,所以3d>4s;
(4)根据不同能层上英文字母相同的能级的能量高低:3d<4d<5d<6d,所以4d<5d;
(5)根据构造原理,能量:2p<3s;
(6)根据构造原理,能量高低:4d<5d<5f,所以4d<5f。【解析】①.<②.<③.>④.<⑤.<⑥.<8、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】①.①⑤⑥②.②③.③④④.⑦9、略
【分析】【分析】
①BaCl2是离子晶体;只含有离子键,熔化时破坏离子键;
②金刚石是原子晶体;只含有共价键,熔化时破坏共价键;
④H2SO4是分子晶体;熔化时破坏分子间作用力,不破坏共价键;
⑤干冰是分子晶体;熔化时破坏分子间作用力,不破坏共价键;
⑥碘片是分子晶体;熔化时破坏分子间作用力,不破坏共价键;
⑦晶体硅是原子晶体;只含有共价键,熔化时破坏共价键;
⑧金属铜是金色晶体;只含有金属键,熔化时破坏金属键。
【详解】
(1)分子晶体在熔化时不需要破坏化学键,H2SO4;干冰、碘片属于分子晶体的;熔化时破坏分子间作用力,不破坏共价键;原子晶体在熔化时破坏共价键,金刚石、晶体硅属于原子晶体,熔化时破坏共价键;原子晶体的熔点高,金刚石与硅相比,C的原子半径小于Si原子半径,属于金刚石的共价键更强,熔点更高,则熔点最高的是金刚石;常温下是气体的物质的熔点最低,则干冰的熔点最低,故答案为:④⑤⑥;②⑦;②;⑤;
(2)BaCl2、KOH中含有离子键,属于离子化合物,其中BaCl2中只有离子键;以分子间作用力相结合的晶体是分子晶体;则④⑤⑥是分子晶体,故答案为:①③;①;④⑤⑥;
(3)KOH是离子化合物,是由钾离子和氢氧根离子形成,电子式为干冰是二氧化碳,二氧化碳是含有碳氧双键的共价化合物,电子式为故答案为:【解析】④⑤⑥②⑦②⑤①③①④⑤⑥10、略
【分析】【分析】
⑴碳原子最外层含有4个电子;碳原子主要形成共价键,碳原子与碳原子可以形成单键;双键或三键,也可形成碳链或碳环。
⑵分析苯分子和乙炔分子中每个碳原子价层电子对数。
【详解】
⑴碳原子最外层含有4个电子;1个碳原子可以跟其他非金属原子形成4个共价键,碳原子之间也能以共价键相结合,形成单键;双键或三键,连接成稳定的长短不一的碳链或含碳原子数不等的碳环,从而导致有机物种类纷繁,数量庞大;故答案为:4;4;共价;单;双;三;碳链。
⑵苯分子中每个碳原子有三个共价键,没有孤对电子,价层电子对数为3对,杂化方式是sp2;乙炔分子中每个碳原子有2个共价键,没有孤对电子,价层电子对数为2对,杂化方式是sp;故答案为:sp2;sp。【解析】①.4②.4③.共价④.单⑤.双⑥.三⑦.碳链⑧.sp2⑨.sp11、略
【分析】【分析】
(1)①铜是29号元素,其原子核外有29个电子,根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式;②CuSO4•5H2O中铜离子含有空轨道;水分子含有孤对电子对,铜离子与水分子之间形成配位键,铜离子配体数为4,据此书写水合铜离子的结构简式;
(2)根据杂化轨道数判断杂化类型;杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数;根据杂化轨道方式及杂化轨道成键情况判断HCHO立体结构。
【详解】
①铜是29号元素,其原子核外有29个电子,根据构造原理知,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;
②CuSO4•5H2O中铜离子含有空轨道,水分子含有孤对电子对,铜离子与水分子之间形成配位键,铜离子配体数为4,水合铜离子的结构简式为故答案为:
(2)①CH2=CH2中每个碳原子成2个C-Hσ键,1个碳碳双键,双键中含有1个σ键、1个π键,杂化轨道数为2+1=3,所以碳原子采取sp2杂化;②CH≡CH中每个碳原子成1个C-Hσ键,1个碳碳三键,三键中含有1个σ键、2个π键,杂化轨道数为1+1=2,所以碳原子采取sp杂化;③苯中每个碳原子成1个C-Hσ键,2个C-Cσ键,同时参与成大π键,杂化轨道数为1+2=3,所以碳原子采取sp2杂化;④HCHO中碳原子成2个C-Hσ键,1个碳氧双键,双键中含有1个σ键、1个π键,杂化轨道数为2+1=3,所以碳原子采取sp2杂化;故①③④采取sp2杂化;HCHO中碳原子采取sp2杂化;杂化轨道为平面正三角形,没有孤对电子对,参与成键的原子不同,所以HCHO为平面三角形,故答案为:①③④;平面三角。
【点睛】
本题的易错点为(2)中苯中C的杂化类型的判断,要注意苯分子中形成的是大π键,其中没有σ键。【解析】1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1①③④平面三角12、略
【分析】【分析】
由“Y原子的L层p轨道中有2个电子”可知Y原子的电子排布式是1s22s22p2,为碳元素;由“Z与Y原子的价层电子数相同”可知Z与碳元素同主族,又因Z位于元素周期表的前四周期且核电荷数大于Y,所以Z可能为硅元素(14号)或锗元素(32号),若Z为锗元素,则四种元素的核电荷数之和大于51(因W的核电荷数比Z的还要大),即Z只能为硅元素;由“W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4︰1”可知W的最外层电子数为2,由“d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5︰1”可知d轨道中的电子数为10,所以W原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2;即W为锌元素;又因四种元素的核电荷数之和为51,所以X元素的核电荷数为1,是氢元素。
【详解】
(1)C和Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们的分子式分别是CH4、SiH4;杂化轨道分别是sp3、sp3;两种分子的立体结构都是正四面体。
(2)C的最高价氧化物和Si的最高价氧化物分别为CO2和SiO2;其晶体类型分别是分子晶体;原子晶体:
(3)H的氧化物与C的氧化物中,分子极性较小的是非极性分子CO2;
(4)C与Si是同一主族的元素,非金属性越强的电负性越大,电负性较大的是C,其+2价离子的核外电子排布式是1s22s2。【解析】①.CH4②.SiH4③.sp3④.sp3⑤.正四面体⑥.分子⑦.原子⑧.CO2⑨.C⑩.1s22s213、略
【分析】【详解】
(1)在金刚石晶胞中;每个碳可与周围四个碳原子形成共价键,将这四个碳原子连结起来后可以形成正四面体,体心有一个碳原子,所以图D为金刚石,故答案为:D;
(2)石墨是层状结构;在层与层之间以范德华力相互作用,有分子晶体的特点,在层内碳与碳以共价键相互作用,形成六边形,所以图E为石墨的结构,故答案为:E;
(3)氯化钠是离子晶体;其构成微粒是阴阳离子,NaCl晶胞是简单的立方单元,所以图A为氯化钠结构,故答案为:A;
(4)氯化铯也是离子晶体;阴阳离子的配位数均是8,即每个铯离子与8个氯离子紧邻,所以C图为氯化铯的结构,故答案为:C;
(5)干冰是分子晶体,CO2分子位于立方体的顶点和面心上,以顶点上的CO2分子为例,与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上,所以图B为干冰晶体,故答案为:B。【解析】①.D②.E③.A④.C⑤.B三、计算题(共5题,共10分)14、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】
(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4.2×10-22g63.21127.26pm16、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)17、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。18、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、实验题(共1题,共6分)19、略
【分析】【分析】
两种配合物可电离出的氯离子数目不同;可将等质量的两种配合物配制成溶液,滴加硝酸银,根据生成沉淀的多少判断。
【详解】
两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2•NH3,内界氯离子不能与硝酸银反应,外界氯离子可以与硝酸银反应,将这两种配合物区别开来的实验方案:称取相同质量的两种晶体分别配成溶液,向两种溶液中分别滴加足量用硝酸酸化的硝酸银溶液,充分反应后,过滤、洗涤、干燥后称量,所得AgCl固体质量大的,原晶体为[Co(NH3)6]Cl3,所得AgCl固体质量小的,原晶体为[Co(NH3)5Cl]Cl2•NH3,故答案为:取相同质量的两种晶体分别配成溶液,向两种溶液中分别滴加足量AgNO3溶液,静置、过滤、干燥、称量,沉淀质量大的,原晶体为[Co(NH3)6]Cl3,少的是[Co(NH3)5Cl]Cl2。
【点睛】
把握配合物的构成特点,为解答该题的关键。解答此类试题要注意配合物的内界和外界的离子的性质不同,内界中以配位键相结合,很牢固,难以在水溶液中电离,而内界和外界之间以离子键结合,在溶液中能够完全电离。【解析】称取相同质量的两种晶体配成溶液,向两种溶液中分别加入足量的硝酸银溶液,静置、过滤、干燥、称量,所得氯化银固体多的是[Co(NH3)6]Cl3,少的是[Co(NH3)5Cl]Cl2五、元素或物质推断题(共5题,共30分)20、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+3H2O21、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与硒元素同一周期;由于其最外层电子处于半充满的稳定结构,故其第一电离能大于硒元素的,D错误;
故合理选项是A;
(5)D为Mg元素,其金属活泼性大于Al的活泼性;Mg元素的价层电子排布式为:3s2,处于全充满的稳定结构,Al的价层电子排布式为3s23p1,其3p上的1个电子较易失去,故Mg元素第一电离能大于Al元素的第一电离能,即I1(Mg)>I1(Al)。【解析】>N<O<FFe3+ds1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1A>>Mg元素的价层电子排布式为:3s2,处于全充满的稳定结构,Al的价层电子排布式为3s23p1,其3p上的1个电子较易失去22、略
【分析】【分析】
原子序数小于36的X;Y、Z、W四种元素;其中X是周期表中半径最小的元素,则X是H元素;Y是形成化合物种类最多的元素,则Y是C元素;Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,则Z是N元素;R单质占空气体积的1/5,则R为O元素;W的原子序数为29,则W是Cu元素;再结合物质结构分析解答。
【详解】
(1)C2H4分子中每个碳原子含有3个σ键且不含孤电子对,所以采取sp2杂化;一个乙烯分子中含有5个σ键,则1molC2H4含有σ键的数目为5NA;
(2)NH3和CH4的VSEPR模型为正四面体形;但氨气中的中心原子上含有1对孤对电子,所以其实际构型是三角锥形;
由于水分子中O的孤电子对数比氨分子中N原子多,对共价键排斥力更大,所以H2O的键角更小;
(3)H2O可形成分子间氢键,沸点最高;H2Se相对分子质量比H2S大,分子间作用力大,沸点比H2S高,三者的沸点由高到低的顺序是H2O>H2Se>H2S;
(4)元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体,CO2和N2O互为等电子体,所以元素C的这种氧化物CO2的结构式是O=C=O;
(5)铜是29号元素,其原子核外有29个电子,其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,价电子排布式为3d104s1。【解析】sp25NA三角锥形H2O水分子中O的孤电子对数比氨分子中N原子多,对共价键排斥力更大,所以键角更小H2O>H2Se>H2SO=C=O3d104s123、略
【分析】【详解】
(1)根据元素周期表可知:元素⑨位第四周期IB族的铜元素;为过渡元素,属于ds区元素,故答案:ds;
(2)根据元素周期表可知:③为碳元素,⑧为氯元素,两者形成的一种常见溶剂为CCl4;其分子空间构型为正四面体结构,故答案:正四面体结构;
(3)根据元素周期表可知:元素①为氢元素,⑥为磷元素,两者形成的最简单分子为PH3;分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子,故答案:极性;
(4)根据元素周期表可知:元素⑥为磷元素,元素⑦为硫元素,P原子为半充满的稳定结构,磷的第一电
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