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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年苏人新版选修3化学下册月考试卷419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8题,共16分)1、下列关于物质结构的命题中,错误的项数有()
①CH3COOH分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种。
②元素Ge位于周期表第四周期IVA族,核外电子排布式为[Ar]4s24p2;属于p区。
③非极性分子往往具有高度对称性,如BF3、PCl5、H2O2、CO2这样的分子。
④Na2O、Na2O2、NaHSO4晶体中的阴;阳离子个数比均为1:2
⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀;既能溶于硝酸;也能溶于氨水,是两性氢氧化物。
⑥氨水中大部分NH3与H2O以氢键(用“...”表示)结合成NH3·H2O分子,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式可记为:
⑦HF沸点高于HCl;是因为HCl共价键键能小于HF
⑧可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键A.4项B.5项C.6项D.7项2、下列说法或化学用语表达正确的是A.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动B.p能级的原子轨道呈哑铃形,随着能层的增加,p能级原子轨道也在增多C.某原子的电子排布式为属于激发态D.的电子排布式为3、下列物质的电子式书写正确的是A.B.C.D.4、下列叙述正确的是A.通常,同周期元素的第一电离能ⅦA族的元素最大B.主族元素的原子形成单原子离子时的化合价数都和它的族序数相等C.第ⅠⅡA族元素的原子,其半径越大,第一电离能越大D.在同一主族中,自上而下第一电离能逐渐减小5、氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子构型为平面三角形,则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为()A.平面三角形sp2杂化B.V形sp2杂化C.三角锥形sp3杂化D.直线形sp杂化6、下列说法中正确的是A.电子云示意图中的每个小黑点都表示一个电子B.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态C.第四周期最外层电子数为1,且内层电子全部排满的原子是钾原子D.C2H4分子中的碳原子以sp2杂化,其中C=C键是由两个碳原子的sp2-sp2轨道形成一个σ键和p-p轨道形成一个π键构成的7、阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol-1;下列说法中一定正确的是。
A.14g两种烯烃CnH2n和CmH2m的混合物,含有共用电子对数目为3×6.02×1023B.石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如上图1),则0.12g石墨烯中含有6.02×1022个碳原子C.720gC60晶体(如图2)中含有6.02×1023个晶胞结构单元D.60gSiO2晶体中含有2×6.02×1023个Si—O键8、在通常条件下,下列各组物质的性质排列正确的是A.熔点:CO2>KCl>SiO2B.共价键强弱:H2S>H2O>CH4C.沸点:原子晶体<离子晶体<分子晶体D.热稳定性:HF>H2O>NH3评卷人得分二、填空题(共5题,共10分)9、如图是s能级和p能级的原子轨道图。
试回答下列问题:
(1)s电子的原子轨道呈________形,每个s能级有________个原子轨道;p电子的原子轨道呈________形,每个p能级有________个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是________电子,其电子云在空间有3个互相________(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是________,它的最低价氢化物的电子式是________。
(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,Y的元素符号为________,原子的核外电子排布式为______________。10、A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C;D为同周期元素;C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是______(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为__________。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是_____(填分子式),原因是_______;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为______和______。
(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物E,E的立体构型为______,中心原子的杂化轨道类型为______。
(4)化合物D2A的立体构型为___,中心原子的价层电子对数为______,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,其化学方程式为_________。
(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数,a=0.566nm,F的化学式为______:晶胞中A原子的配位数为_________;列式计算晶体F的密度(g.cm-3)_____。
11、按要求回答下列问题:
(1)C;Be、Cl、Fe等元素及其化合物有重要的应用。
①查表得知,Be的电负性是1.5,Cl的电负性是3.0,则BeCl2应为_______(填离子或共价)化合物。
(2)镍元素基态原子的价电子排布式为_______;3d能级上的未成对电子数为______。
(3)科学发现,C和Ni、Mg元素的原子形成的晶体也具有超导性,其晶胞的结构特点如图,则该化合物的化学式为______,C、Ni、Mg三种元素中,电负性最大的是______。
12、近日;《自然—通讯》发表了我国复旦大学魏大程团队开发的一种共形六方氮化硼修饰技术,可直接在二氧化硅表面生长高质量六方氮化硼薄膜。
(1)下列N原子的电子排布图表示的状态中,能量最高的是___,能量最低的是___(用字母表示)。
A.B.
C.D.
(2)第二周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在B和N之间的元素有___种。
(3)Na与N形成的NaN3可用于制造汽车的安全气囊,其中阴离子的空间构型为___,Na在空气中燃烧则发出黄色火焰,这种黄色焰色用光谱仪摄取的光谱为___光谱(填“发射”或“吸收”)。
(4)已知NH3分子的键角约为107°,而同主族磷的氢化物PH3分子的键角约为94°,试用价层电子对互斥理论解释NH3的键角比PH3的键角大的原因:___。
(5)BH3·NH3是一种有效、安全的固体储氢材料,可由BH3与NH3反应生成,B与N之间形成配位键,氮原子提供___,在BH3·NH3中B原子的杂化方式为___。它的性质与乙烷有所不同:在标准状况下为无色无味的白色固体,在水中溶解度也较大,其原因是___。
(6)立方氮化硼属于原子晶体,其晶胞结构如图1所示,可认为氮原子处于硼原子围成的某种空隙中,则氮原子处于硼原子围成的___(填空间结构)空隙中。图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,请在图中圆球上涂“●”标明N的相对位置___。
已知立方氮化硼的密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中硼原子与氮原子的最近距离为___nm。(只要求列算式)13、葡萄糖酸锌是一种常见的补锌药物,常用葡萄糖酸和反应制备。
(1)基态核外电子排布式为________。
(2)的空间构型为________(用文字描述);与反应能生成不考虑空间构型,的结构可用示意图表示为________。
(3)葡萄糖酸的分子结构如图1所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为________;推测葡萄糖酸在水中的溶解性:________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(4)用可以制备一个晶胞(如图2)中,的数目为________。评卷人得分三、工业流程题(共1题,共2分)14、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______________。评卷人得分四、计算题(共3题,共18分)15、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。____________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?_______评卷人得分五、原理综合题(共4题,共8分)18、大型客机燃油用四乙基铅[Pb(CH2CH3)4])做抗震添加剂,但皮肤长期接触四乙基铅对身体健康有害,可用硫基乙胺(HSCH2CH2NH2)和KMnO4清除四乙基铅。
(1)锰元素在周期表中的位置是_____,基态锰原子的外围电子排布式为_____,该原子能量最高的电子的电子云轮廓图形状为____。
(2)N、C和Mn电负性由大到小的顺序为_____。
(3)HSCH2CH2NH2中C的杂化方式为____,其中NH2-空间构型为____;N和P的价电子相同,但磷酸的组成为H3PO4,而硝酸的组成不是H3NO4,其原因是____。
(4)Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物,其晶体类型属于_____晶体。已知Pb(CH2CH3)4晶体的堆积方式如下。
Pb(CH2CH3)4]在xy平面上的二维堆积中的配位数是______。设阿伏加德罗常数为NA/mol,Pb(CH2CH3)4]的摩尔质量为Mg/mol,则Pb(CH2CH3)4]晶体的密度是_____g/cm3(列出计算式即可)。19、亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])双称黄血盐,是一种重要的化工原料。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)写出基态Fe3+的核外电子排布式_________。
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有______和________。含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量为________mol。
(3)黄血盐中N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_____,电负性由大到小的排序为________。
(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。20、Fe;Ni、Pt在周期表中同族;该族元素的化合物在科学研究和实际生产中有许多重要用途。
(1)①Fe在元素周期表中的位置为________。
②已知FeO晶体晶胞结构如NaCl型,Fe2+的价层电子排布式为________,阴离子的配位数为_______。
③K3[Fe(CN)5NO]的组成元素中,属于第二周期元素的电负性由小到大的顺序是_______。
④把氯气通入黄血盐(K4[Fe(CN)6])溶液中,得到赤血盐(K3[Fe(CN)6]),该反应的化学方程式为________。
(2)铂可与不同的配体形成多种配合物。分子式为[Pt(NH3)2Cl4]的配合物的配体是______;该配合物有两种不同的结构,其中呈橙黄色的物质的结构比较不稳定,在水中的溶解度大;呈亮黄色的物质的结构较稳定,在水中的溶解度小,下图图1所示的物质中呈亮黄色的是______(填“A”或“B”),理由是________。
(3)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构如上图图2所示。储氢原理为:镧镍合金吸咐H2,H2解离为H储存在其中形成化合物。若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和上下底面的面心,则形成的储氢化合物的化学式为_______。21、铝;铁、铜等金属在日常生活中应用广泛;钛由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。回答下列问题:
(l)下列有关说法正确的是___(填标号)。
A铜元素焰色反应的光谱为吸收光谱。
B铝晶体中的作用力没有方向性和饱和性。
C在单质或化合物中;铁的配位数都是6
D四水合铜离子中;配位原子的VSEPR模型为V形。
(2)氯化铝熔点很低;加热容易升华。
①基态Al原子的价层电子排布式为___。
②固态AICl3的晶体类型是___,加热升华后以二聚物Al2C16形式存在,Al2Cl6中铝原子的杂化形式为___。
③离子[AlCl4]-的立体构型为___。
(3)甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]可用于改善缺铁性贫血。Fe2+中电子占据最高能级的空间运动状态有___个。甘氨酸亚铁中位于第二周期的非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为____;由其中不同的两种元素形成的等电子体分子是___(写出两种分子式)。
(4)[Ti(H2O)6]C13和[Ti(H2O)5Cl]C12.H2O是TiC13六水合物的两种晶体;这两种晶体所含元素的电负性由大到小的顺序为________。
(5)Cu2O晶体的品胞如图所示;
①该晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0);B为(1,0,0);C为则D的原子坐标参数为___。
②已知Cu2O晶体的密度为ρg.cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则其中两个Cu+之间的距离为____pm(列出计算表达式)。评卷人得分六、实验题(共1题,共7分)22、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_____________________________。参考答案一、选择题(共8题,共16分)1、C【分析】【详解】
①甲基中,碳原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+0=4,所以为sp3杂化,-COOH中,碳原子价层电子对个数=3+0=3,形成3个σ键,无孤对电子,采取sp2杂化;①正确;
②Ge位于第四周期ⅣA族,Ge为32号元素,原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2;属于p区元素,②错误;
③H2O2结构不对称;属于极性分子,③错误;
④Na2O每有2个Na+,就有1个O2-,阴阳离子个数比为1:2,Na2O2每有2个Na+,就有1个阴阳离子个数比为1:2,NaHSO4晶体中为Na+和阴阳离子个数比为1:1,④错误;
⑤Cu(OH)2属于碱能溶于硝酸,但Cu(OH)2能溶于氨水,是因为Cu(OH)2和氨水反应生成络合离子,属于络合反应,Cu(OH)2无两性;⑤错误;
⑥氢键应形成于XH-Y形式中,X、Y必须是N、O、F元素之一,这样NH3·H2O的结构式有两种可能:H3NH-O-H、H2N-HOH2,由于NH3·H2O可电离出和OH-;前者合理,⑥正确;
⑦HF和HCl属于分子晶体,由于HF中存在H—FH这样的相互作用;即氢键,使得HF沸点高于HCl,⑦错误;
⑧O可以形成氢键;因此可燃冰中水分子之间存在氢键,但甲烷和水分子之间不存在氢键,⑧错误;
综上所述,共6项错误,答案选C。2、D【分析】【详解】
A.s能级的原子轨道呈球形;处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,故A错误;
B.p能级含有3个原子轨道;不同能层上的p能级含有的轨道数相同,故B错误;
C.当轨道中的电子处于半满或全满状态时,能量较低,属于稳定状态,所以某原子的电子排布式为处于低能态;故C错误;
D.Fe为26号元素,原子核外有26个电子,Fe原子的电子排布式为失去2个电子形成则的电子排布式为故D正确。
答案为D。3、D【分析】分析:从以下几个方面检查:①成键类型是否正确;②成键数目是否正确;③原子是否达到稳定结构;④电子总数与原子最外层电子总数是否一致。
详解:A项,每个氮周围应该有八个电子,正确电子式为故A项错误;
B项,氯化氢是共价化合物,只含有共价键,HCl的电子式为故B项错误;
C项,氯化钠是离子化合物,只含有离子键,氯化钠的电子式为故C项错误;
D.在CO2中碳和氧形成的碳氧双键,正确的为D项正确。
综上所述,本题正确答案为D。4、D【分析】【详解】
A.通常;同周期元素的第一电离能0族的元素最大,A错误;
B.主族元素的原子形成单原子阳离子时的化合价数都和它的族序数相等;而阴离子的化合价绝对值与族序数的和为8,B错误;
C.第ⅠA;ⅡA族元素的原子;其半径越大,第一电离能越小,C错误;
D.在同一主族中;自上而下由于原子半径逐渐增大,所以第一电离能逐渐减小,D正确。
答案选D。5、D【分析】【分析】
氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,化学式应为NO3-,则其阳离子的化学式为:NO2+;根据其价层电子对数判断。
【详解】
氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,化学式应为NO3-,则其阳离子的化学式为:NO2+,其中心N原子价电子对数为2+(5-1-2×2)=2;所以其中的氮原子按sp方式杂化,阳离子的构型为直线型,故合理选项是D。
【点睛】
本题考查了杂化类型的判断方法和微粒的空间构型,根据价层电子对互斥理论分析。6、D【分析】【详解】
A项;电子云图象中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率;不表示一个电子,故A错误;
B项、钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时;电子从基态跃迁到激发态,要吸收能量,故B错误;
C项、K元素为19号元素,原子核外有19个电子,所以核外电子排布式为:1s22s22p63s23p64s1;3d还没有排满电子,故C错误;
D项、C2H4分子中含有C=C键,碳原子以sp2杂化,其中C=C键是由两个碳原子的sp2-sp2轨道形成一个σ键和p-p轨道形成一个π键构成的;故D正确;
故选D。
【点睛】
电子云图象中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率,不表示一个电子是解答易错点。7、A【分析】【详解】
A.烯烃中,1molC平均可以形成1mol碳碳共用电子对、1molH可以形成1molC-H共用电子对;烯烃的最简式为:CH2,14g混合物中含有1molCH2,能够形成1mol碳碳共用电子对和2molC-H共用电子对,总共形成3mol共用电子对,含有共用电子对数目为3×6.02×1023;故A正确;
B.0.12g石墨烯中含有0.12g碳原子,含有0.01molC,即含有6.02×1021个碳原子;故B错误;
C.由均摊法可知一个晶胞中C60的个数为=4,720gC60晶体含有1molC60,1molC60分子可以形成0.25mol晶胞结构单元,即含有1.505×1023个晶胞结构单元;故C错误;
D.60g二氧化硅的物质的量为1mol,含有1mol硅原子,形成了4molSi—O键,含有4×6.02×1023个Si-O键;故D错误;
综上所述答案为A。8、D【分析】【详解】
A.晶体熔点大小顺序是:原子晶体>离子晶体>分子晶体,CO2是分子晶体,KCl是离子晶体,SiO2是原子晶体,故熔点:SiO2>KCl>CO2;A错误;
B.共价键的强弱根据键长判断,键长越长,共价键越弱,原子半径:S>C>O,故共价键键长:H—S键>C—H键>H—O键,共价键强弱:H2O>CH4>H2S;B错误;
C.晶体熔点大小顺序是:原子晶体>离子晶体>分子晶体;故C错误;
D.热稳定性根据元素的非金属性判断,非金属性越强,则热稳定性越强,非金属性:F>O>N,故热稳定性:HF>H2O>NH3;D正确;
答案选D。二、填空题(共5题,共10分)9、略
【分析】【分析】
根据图中信息得到s电子、p电子的原子轨道形状和轨道数目;根据元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1;得出n值,再进行分析。
【详解】
(1)s电子的原子轨道呈球形;每个s能级有1个原子轨道;p电子的原子轨道呈哑铃形,每个p能级有3个原子轨道;故答案为:球;1;哑铃;3。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n=2,因此原子中能量最高的是2p轨道电子,其电子云在空间有3个互相垂直的伸展方向。元素X价电子为2s22p3,其元素名称是氮,它的最低价氢化物为NH3,其电子式是故答案为:2p轨道;垂直;氮;
(3)s轨道最多2个电子,因此元素Y的原子最外层电子排布式为3s23p4,则Y为16号元素,其元素符号为S,原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4;故答案为:S;[Ne]3s23p4。【解析】①.球②.1③.哑铃④.3⑤.2p轨道⑥.垂直⑦.氮
⑧.⑨.S⑩.[Ne]3s23p410、略
【分析】【分析】
C核外电子总数是最外层电子数的3倍,应为P元素,C、D为同周期元素,则应为第三周期元素,D元素最外层有一个未成对电子,应为Cl元素,A2-和B+具有相同的电子构型;结合原子序数关系可知A为O元素,B为Na元素。
【详解】
(1)四种元素分别为O、Na、O、Cl,电负性最大的为O元素,C为P元素,核外电子排布为1s22s22p63s23p3;
(2)A为O元素,有O2、O3两种同素异形体,二者对应的晶体都为分子晶体,因O3相对原子质量较大;则范德华力较大,沸点较高,A的氢化物为水,为分子晶体,B的氢化物为NaH,为离子晶体;
(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物为PCl3,P形成3个δ键,孤电子对数为(5-3×1)/2=1,则为sp3杂化;立体构型为为三角锥形;
(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个δ键,孤电子对数为(6-2×1)/2=2,则中心原子的价层电子对数为4,立体构型为V形,氯气与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,反应的方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl;
(5)A和B能够形成化合物F为离子化合物,阴离子位于晶胞的顶点和面心,阳离子位于晶胞的体心,则Na的个数为8,O的个数为8×1/8+6×1/2=4,N(Na):N(O)=2:1,则形成的化合物为Na2O,晶胞中O位于顶点,Na位于体心,每个晶胞中有1个Na与O的距离最近,每个定点为8个晶胞共有,则晶胞中O原子的配位数为8,晶胞的质量为(4×62g/mol)÷6.02×1023/mol,晶胞的体积为(0.566×10-7)cm3,则晶体F的密度为=2.27g•cm-3。【解析】O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)O3O3相对分子质量较大,范德华力大分子晶体离子晶体三角锥形sp3V形42Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl
(或2Cl2+2Na2CO3=Cl2O+CO2+2NaCl)Na2O8=2.27g•cm-311、略
【分析】【详解】
(1)Be的电负性是1.5,Cl的电负性是3.0,Cl与Be电负性差值为1.5,电负性差值大于1.7的化合物为离子化合物,小于1.7的化合物为共价化合物,则BeCl2应为共价化合物;
(2)镍是28号元素,按照能量最低原理,镍元素基态原子的核外电子排布式为:[Ar]3d84s2,价电子排布式为3d84s2;3d能级上的未成对电子数为2;
(3)根据晶胞可知,C位于体心,C的个数为1,Ni位于6个面心,Ni的个数为6=3,Mg位于8个顶点,Mg的个数为8=1,则该化合物的化学式为MgCNi3,C、Ni、Mg三种元素中,Ni、Mg都是金属元素,C为非金属元素,电负性最大的是C。【解析】①.共价②.3d84s2③.2④.MgCNi3⑤.C12、略
【分析】【分析】
在电子排布图中;根据能量最低原理排布的能量就最低,在能级越高的轨道中电子数越多,能量就越高来判定;根据同周期元素第一电离能的变化规律及IIA;VA反常来解答;根据价层电子对来判断空间构型;根据价层电子对互斥理论判断键角大小原因;根据键的形成实质及形成氢键来解答;根据晶体结构及密度计算晶胞及棱长,由棱长再计算两原子的距离。
【详解】
(1)N原子电子排布图表示的状态中;符合能量最低原理的其能量就最低,能量越高的轨道中电子个数越多,其能量越高,根据图知,A符合能量最低原理,D中能量较高的轨道中电子数最多,所以能量最高;答案为D,A。
(2)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,因而在B与N之间还有Be、C、O三种元素;答案为3。
(3)N3-离子中心N原子价层电子对数=2+=2;价层电子对数为2,孤电子对为0,N原子杂化方式为sp杂化,离子空间构型为直线形,电子从激发态跃迁到低能级,以光的形式释放能量,Na元素发生焰色反应是因为产生了原子,发射光谱;答案为直线形,发射。
(4)NH3、PH3的中心原子均为sp3杂化,N的电负性比P大,N原子半径比P原子半径小,N原子对键合电子吸引更强,因而NH3分子中成键电子对间的距离较近,成键电子对之间的斥力更大,使NH3的键角比PH3的键角大;答案为N的电负性比P大,N原子半径比P原子半径小,NH3分子中成键电子对间的距离较近;成键电子对之间的斥力更大。
(5)B原子形成3个B-H键,B原子有空轨道,氨分子中N原子有1对孤电子对,B与N之间形成配位键,氮原子提供孤电子对,在BH3·NH3中B原子形成3个B-H键,B还形成1个配位键,B原子杂化轨道数目为4,B原子杂化方式为:sp3杂化,在水中溶解度较大是因为BH3•NH3分子属于极性分子,相似相溶,且BH3·NH3分子间存在氢键,与水分子之间能形成氢键,该物质易溶于水,而乙烷不能;答案为孤电子对,sp3杂化,BH3•NH3分子属于极性分子,相似相溶,且BH3·NH3分子间存在氢键;与水分子之间能形成氢键,该物质易溶于水,而乙烷不能。
(6)立方氮化硼属于原子晶体,其晶胞结构如图1所示,晶胞中每个N原子连接4个B原子,这4个B原子构成以N原子为体心的正四面体结构,图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,在图中圆球上涂“●”标明N的相对位置为已知立方氮化硼的密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞中N原子数为4,B原子8个顶点各一个,6个面心各一个,则B原子数=8×+6×=4,晶胞的质量m=g=g,晶胞体积V=(a×10-7cm)3,晶胞的密度为dg·cm-3,由得出晶胞的棱长a=nm,由于立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构,顶点N原子与四面体中心B原子连线处于晶胞体对角线上,且二者距离等于晶胞体对角线长度的晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍,硼原子与氮原子最近的距离为xnm,则x=anm,将a代入,x=×107nm;答案为正四面体,×107。
【点睛】
本题应特别注意第(6)小问,是计算N原子与B原子的最近距离,不是晶胞的棱长,应根据它们的连线处于晶胞体对角线上,且二者距离等于晶胞体对角线长度的晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍,以此计算。【解析】①.D②.A③.3④.直线形⑤.发射⑥.N的原子半径P小、电负性比P大,使得NH3分子中孤对电子之间的距离比PH3分子中近、斥力大⑦.孤电子对⑧.sp3⑨.BH3·NH3分子间存在氢键,也能与水分子形成氢键,而乙烷分子不能⑩.正四面体⑪.⑫.×10713、略
【分析】【分析】
(1)Zn原子序数为30,Zn2+失去了2个电子,基态核外电子排布式为
(2)根据价电子理论;可推出空间构型。
(3)根据有机物空间结构;推断碳原子轨道杂化类型。
(4)根据晶胞的结构,结合立体几何知识可看出Zn2+离子数量。
【详解】
(1)根据电子排布结构,基态核外电子排布式为或
(2)中心S原子价层电子对数故为正四面体,配合物中,铜原子提供空轨道,中氧原子提供孤电子对,与4个形成配位键,配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子,所以其表示方法为
(3)羧基中碳原子是其余碳原子是葡萄糖酸中含有5个羟基和1个羧基;都是亲水基团,故易溶于水。
(4)由图2可知,Y为锌离子,一个晶胞中,的数目为4。【解析】或正四面体易溶于水4三、工业流程题(共1题,共2分)14、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+四、计算题(共3题,共18分)15、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%16、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。五、原理综合题(共4题,共8分)18、略
【分析】【分析】
(1)根据锰元素的原子序数为25分析解答。
(2)电负性是衡量元素吸引电子的能力。
(3)HSCH2CH2NH2中C原子周围形成4个单键,四面体结构,杂化方式为sp3杂化;NH2-中N原子是sp3杂化,有2对孤对电子,NH2-空间构型为V形。
(4)根据均摊法计算。
【详解】
(1)锰元素的原子序数为25,在周期表中的位置是第四周期第VIIB族,基态锰原子的外围电子排布式为3d54s2,最高能层电子为4s2,电子云轮廓图形状为球形,故答案为第四周期第VIIB族;3d54s2;球形。
(2)电负性是衡量元素吸引电子的能力,N、C和Mn电负性由大到小的顺序为N>C>Mn,故答案为N>C>Mn。
(3)HSCH2CH2NH2中C原子周围形成4个单键,四面体结构,杂化方式为sp3杂化;NH2-中N原子是sp3杂化,有2对孤对电子,NH2-空间构型为V形;N和P的价电子相同,但磷酸的组成为H3PO4,而硝酸的组成不是H3NO4,其原因是原子半径N小于P,N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键。故答案为sp3;V形;原子半径N小于P;N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键。
(4)Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物,属于分子晶体,由图可知,Pb(CH2CH3)4在xy平面上的二维堆积中的配位数是6,根据晶胞的结构图求出V=a×10-7×a×10-7×b×10-7=a2b×10-21cm3,根据均摊法属于该晶胞的Pb(CH2CH3)4的个数为8×1/8+1=2,故ρ=m/V=(M/NA)/(a2b×10-21)=4M×10-21/NAa2b,故答案为分子;6;4M×10-21/NAa2b。
【点睛】
确定晶胞中原(离)子数目及晶体化学式:
①处于顶点的微粒;同时为8个晶胞所共享,每个微粒有1/8属于该晶胞;
②处于棱上的微粒;同时为4个晶胞所共享,每个微粒有1/4属于该晶胞;
③处于面上的微粒;同时为2个晶胞所共享,每个微粒有1/2属于该晶胞;
④处于晶胞内部的微粒,完全属于该晶胞。【解析】第四周期第VIIB族3d54s2球形N>C>Mnsp3V形原子半径N小于P,N原子周围空间小不能同时容下四个氧原子成键分子64M×10-21/NAa2b19、略
【分析】【分析】
(1)基态Fe3+的核外电子排布式;就是按电子进入轨道的顺序,从能量最低的1s轨道排起,共排布23个电子;
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有K+与[Fe(CN)6]4-间的作用力和Fe2+与CN-间的作用力;1个[Fe(CN)6]4-内共含12个σ键,由此可确定含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量;
(3)黄血盐中N原子与C原子间形成共价三键;另外N原子的最外层还有1对孤对电子,从而得出N的杂化方式;C;N、O的第一电离能中,N原子最外层处于半满状态,出现反常;电负性与非金属性成正比;
(4)①钠的熔点比钾更高;原因从离子带电荷与离子半径综合分析;
②由图中可知;1个Fe晶胞中含有2个Fe原子。设晶胞的边长为x,则。
4r=x=
【详解】
(1)基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5;
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有K+与[Fe(CN)6]4-间的离子键和Fe2+与CN-间的配位键;1个[Fe(CN)6]4-内共含12个σ键,由此可确定含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量为1mol;
(3)黄血盐中N原子与C原子间形成共价三键,另外N原子的最外层还有1对孤对电子,从而得出N的杂化方式sp;C、N、O的第一电离能中,N原子最外层处于半满状态,出现反常,即为N>O>C;电负性与非金属性成正比,即为O>N>C;
(4)①钠的熔点比钾更高;原因是Na的半径小,形成的金属键键能大,熔点高;
②由图中可知;1个Fe晶胞中含有2个Fe原子,设晶胞的边长为x,则。
4r=x==g/cm3。
【点睛】
在金属晶体中,金属原子是相互接触的,不像图中原子间有很大的距离,解题时,我们要清楚实物与图形的差异,否则,就难以求出结果。【解析】1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5配位键离子键1spN>O>CO>N>CNa的半径小,形成的金属键键能大,熔点高20、略
【分析】【分析】
(1)①Fe是26号元素;根据核外电子排布规律,结合原子结构与元素在周期表的位置判断其位置;
②Fe2+是Fe原子失去2个电子形成的;根据原子的构造原理可得其价层电子排布式;
③K3[Fe(CN)5NO]的组成元素中;属于第二周期元素有C;N、O,根据元素的非金属性越强,其电负性就越大分析比较元素的电负性的大小;
④氯气有氧化性,会把黄血盐(K4[Fe(CN)6])氧化为得到赤血盐(K3[Fe(CN)6]);
(2)分子式为Pt(NH3)2Cl4的配合物的配体是NH3、Cl-;
结构对称正负电荷中心重合的A为非极性分子;正负电荷中心不重合的B为极性分子;水是极性分子,极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂;
(3)用均摊法计算每个晶胞中含有的各种元素的原子个数;得到其化学式。
【详解】
(1)①Fe是26号元素;核外电子排布是2;8、14、2,因此其在元素周期表的位置是第四周期第VIII族;
②Fe2+是Fe原子失去2个电子形成的,根据原子的构造原理可得Fe2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d6,所以其价层电子排布式为3d6;FeO晶体晶胞结构如NaCl型,在O2-周围距离相等且最近的有6个Fe2+,在Fe2+周围距离相等且最近的有6个O2-,所以O2-的配位数是6;
③在K3[Fe(CN)5NO]的组成元素中,属于第二周期元素有C、N、O,由于元素的非金属性越强,其电负性就越大,元素的非金属性O>N>C,所以元素的电负性由小到大的顺序是C
④氯气有氧化性,会把黄血盐(K4[Fe(CN)6])氧化为得到赤血盐(K3[Fe(CN)6]),该反应的化学方程式为:2K4[Fe(CN)6]+Cl2=2K3[Fe(CN)6]+2KCl;
(2)根据图1,可知该物质的配体为NH3和Cl-;橙黄色在水中的溶解度较大,水为极性分子,根据相似相溶,橙黄色也为极性分子,A为对称结构,属于非极性分子;B为非对称结构,属于极性分子,则橙黄色的配合物为B,亮黄色的为A;
(3)根据晶胞结构,可用均摊法计算其化学式,La:8=1,Ni的原子个数为8+1=5,H原子的个数为8+2=3,所以其化学式为LaNi5H3。
【点睛】
本题考查物质结构和性质的知识,涉及晶胞化学式的确定、配合物的判断等知识点,注意(2)根据物质的对称性,用相似相容原理分析判断,(3)中要用均摊方法计算,为易错点。【解析】第四周期Ⅷ族3d66C4[F
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