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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2024年沪教版选修3化学上册月考试卷986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、下列能级符号错误的是A.5sB.2fC.3dD.6p2、下列说法正确的是()A.键角:BF3>CH4>H2O>NH3B.CO2、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键C.已知二茂铁【Fe(C5H5)2】熔点是173℃(在100℃时开始升华),沸点是249℃,不溶于水,易溶于苯等非极性溶剂。在二茂铁结构中,C5H5-与Fe2+之间是以离子键相结合D.在硅酸盐中,SiO44-四面体通过共用顶角氧离子形成一种无限长单链结构的多硅酸根如图a,其中Si原子的杂化方式与b图中S8单质中S原子的杂化方式相同。
3、下列说法中正确的是A.同周期的所有元素,从左到右,电负性依次增大B.在H3O+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键,因此它们形成的都是配位化合物C.焰色反应本质上就是发射光谱D.SO2、CO2都是极性分子4、下列离子中,中心原子的杂化方式与其它三种不同的是()A.SOB.ClOC.NOD.PO5、下列各分子中,属于含极性键的非极性分子的是A.P4B.CO2C.H2SD.NH36、以极性键结合的多原子分子,分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子都属于含极性键的非极性分子的是A.CO2H2OB.NH3BCl3C.PCl3CH4D.CS2BF37、CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示),但由于CaC2晶体中哑铃形C22-的存在,使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22-数目为。
A.4B.6C.8D.128、下面的排序不正确的是A.晶体熔点由低到高:CF4﹤CCl4﹤CBr4﹤CI4B.硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3D.晶格能由大到小:NaI>NaBr>NaCl>NaF评卷人得分二、填空题(共9题,共18分)9、X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:
(1)Y基态原子的电子排布式是________;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____。
(2)XY2-离子的立体构型是_______;R2+的水合离子中,提供孤电子对的是原子是______。
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是___________。
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是____________。10、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______________。11、下表是元素周期表的一部分;表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:
(1)基态o原子的外围电子排布图________________________;基态p3+的最外层电子排布式___________________;n的原子结构示意图____________________。在以上元素中,没有未成对电子的元素有______种。
(2)原子序数为52的元素x在元素周期表中与以上________________元素在同一族(填写以上表中字母对应的元素符号)。
(3)上表中o、p两个字母表示的元素的第三电离能分别为I3(o)和I3(p),则I3(o)__I3(p)(填“>”或“<”)。理由是_________________________________________________。
(4)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序____________________(用元素符号表示),第一电离能由大到小排序________________________(用元素符号表示)。12、20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型。分子或离子BeCl2H3O+ClO4-空间构型_______________13、把CoCl2溶解于水后加氨水直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后,生成[Co(NH3)6]2+。此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种其组成可用CoCl3·5NH3表示。把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出AgCl沉淀。经测定,每1molCoCl3·5NH3只生成2molAgCl。请写出表示此配合物结构的化学式:_________;此配合物中的Co化合价为_____________。14、离子液体是一种只由离子组成的液体;在低温下也能以液态稳定存在,是一种很有研究价值的溶剂。对离子液体的研究显示最常见的离子液体主要由以下的正离子和负离子组成:
回答下列问题:
(1)在周期表中的位置是______,其价电子排布式为______图1中负离子的空间构型为______。
(2)氯化铝的熔点为氮化铝的熔点高达它们都是活泼金属和非金属的化合物,熔点相差这么大的原因是______。
(3)图中正离子有令人惊奇的稳定性,它的电子在其环状结构中高度离域。该正离子中N原子的杂化方式为______,C原子的杂化方式为______。
(4)为了使正离子以单体形式存在以获得良好的溶解性能,与N原子相连的不能被H原子替换,请解释原因:______。
(5)Mg、Al三种元素的第一电离能由大到小的顺序是______。
(6)已知氮化铝的晶胞结构如图2所示。晶体中氮原子堆积方式如图3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N,氮化铝晶体的密度为______列出计算式
15、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)16、镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂。请回答下列问题:
(1)基态镍原子的价电子排布式为___________,排布时最高能层的电子所占的原子轨道有__________个伸展方向。
(2)镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+等。下列说法不正确的有_________。
A.CO与CN-互为等电子体;其中CO分子内σ键和π键个数之比为1:2
B.NH3的空间构型为平面三角形。
C.Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6
D.Ni(CO)4中,镍元素是sp3杂化。
(3)丁二酮肟常用于检验Ni2+:在稀氨水中,丁二酮肟与Ni2+反应生成鲜红色沉淀,其结构如图所示。该结构中,除共价键外还存在配位键和氢键,请在图中用“•••”表示出氢键。_____
(4)NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同;相关离子半径如下表:
NiO晶胞中Ni2+的配位数为_______,NiO熔点比NaCl高的原因是_______________________。
(5)研究发现镧镍合金LaNix是一种良好的储氢材料。合金LaNix晶体属六方晶系如图a所示,其晶胞如图a中实线所示,如图b所示(其中小圆圈代表La,小黑点代表Ni)。储氢位置有两种,分别是八面体空隙(“”)和四面体空隙(“”),见图c、d,这些就是氢原子存储处。
①LaNix合金中x的值为_____;
②LaNix晶胞的密度是________g/cm-3(阿伏伽德罗常数用NA表示,LaNix的摩尔质量用M表示)
③晶胞中和“”同类的八面体空隙有______个。17、最常见、最熟知的原子晶体是周期表中_____族非金属元素的单质或化合物,如金刚石、二氧化硅和_________、_________,它们都有很高的熔点和硬度。评卷人得分三、计算题(共6题,共12分)18、(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_______。19、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______。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、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。____________23、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)。评卷人得分四、原理综合题(共4题,共16分)24、周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是____________(填元素符号),e的价层电子排布图为_________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为_________;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是__________(填化学式;写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_________(任写一种);酸根呈三角锥结构的酸是___________(填化学式)。
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1所示,则e离子的电荷为__________。
(5)这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。该化合物中,阴离子为__________,阳离子中存在的化学键类型有____________;该化合物加热时首先失去的组分是____________,判断理由是___________________。
25、碳是地球上组成生命的最基本元素之一;与其他元素结合成不计其数的无机物和有机化合物,构成了丰富多彩的世界。碳及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。回答下列问题:
(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+与X的空腔大小相近,恰好能进入到X的环内,且与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态碳原子核外有___种运动状态不同的电子,其外围电子轨道表示式为___。W中Li+与孤对电子之间的作用属于___(填标号)。
A.离子键B.共价键C.氢键D.配位键E.以上都不是。
②冠醚Y能与K+形成稳定结构,但不能与Li+形成稳定结构,理由是___。
③冠醚分子中氧的杂化轨道的空间构型是___,C—O—C的键角___(填“>”“<”或“=”)109°28′。
(2)碳的一种同素异形体——石墨,其晶体结构及晶胞如图1、图2所示。则石墨晶胞含碳原子个数为___个。已知石墨的密度为ρg·cm-3,C—C键键长为rcm,阿伏加德罗常数的值为NA,计算石墨晶体的层间距d为___cm。
(3)碳的另一种同素异形体——金刚石,其晶胞如图3所示。已知金属钠的晶胞(体心立方堆积)沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图如图A所示,则金刚石晶胞沿其体对角线垂直在纸平面上的投影图应该是图___(从A~D图中选填)。
26、下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题:
(1)元素p为26号元素,请写出其基态原子电子排布式:___________________。
(2)d与a反应的产物的分子中中心原子的杂化形式为__________,该分子是__________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光,请用原子结构的知识解释发光的原因:__________________________________________________________。
(4)o、p两元素的部分电离能数据列于下表:。元素pp电离能/kJ·mol-1I1717759I2150915611561I3324829572957
比较两元素的I2、I3可知,气态o2+再失去一个电子比气态p2+再失去一个电子难。对此,你的解释是__________________________________________________;
(5)i单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示;其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
请回答:
①晶胞中i原子的配位数为________,一个晶胞中i原子的数目为________。27、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__________。
评卷人得分五、有机推断题(共3题,共6分)28、元素A;B、C、D都是短周期元素;A元素原子的2p轨道上仅有两个未成对电子,B的3p轨道上有空轨道,A、B同主族,B、C同周期,C是同周期中电负性最大的,D的气态氢化物的水溶液能使无色酚酞试液变红。试回答:
(1)A的价电子轨道排布图为______________________________;B的电子排布式为_________;C的价电子排布式为____________;D的原子结构示意图为__________。
(2)已知D与H原子能形成一种高能量的分子D2H2,其中D原子满足8电子结构特征,则该分子的电子式为_____________,含有_____个σ键和_____个π键。
(3)B的原子核外电子运动状态________有多少种,原子轨道数为______,能级数__________,电子占据的最高能层符号为_________。
(4)四种元素最高价氧化物水化物酸性由强到弱的是(用对应化学式回答)____________________。29、短周期元素X;Y、Z、W、Q原子序数依次增大。已知:X的最外层电子数是次外层的2倍;在地壳中Z的含量最大,W是短周期元素中原子半径最大的主族元素,Q的最外层比次外层少2个电子。请回答下列问题:
(1)X的价层电子排布式是___,Q的原子结构示意图是____。
(2)Y、Z两种元素中,第一电离能较大的是(填元素符号)_____,原因是______。
(3)Z、W、Q三种元素的简单离子的半径从小到大排列的是________。
(4)关于Y、Z、Q三种元素的下列有关说法,正确的有是_______;
A.Y的轨道表示式是:
B.Z;Q两种元素的简单氢化物的稳定性较强的是Z
C.Z;Q两种元素简单氢化物的沸点较高的是Q
D.Y常见单质中σ键与π键的数目之比是1:2
(5)Q与Z形成的化合物QZ2,中心原子Q的杂化类型是_____,QZ2易溶于水的原因是________。30、周期表中的五种元素A、B、D、E、F,原子序数依次增大,A的基态原子价层电子排布为nsnnpn;B的基态原子2p能级有3个单电子;D是一种富集在海水中的元素,含量位于海水中各元素的第三位;E2+的3d轨道中有10个电子;F位于第六周期;与Cu同族,其单质在金属活动性顺序表中排在末位。
(1)写出E的基态原子的价层电子排布式___________。
(2)A、B形成的AB﹣常作为配位化合物中的配体,其A原子的杂化方式为________,AB﹣中含有的σ键与π键的数目之比为________。
(3)FD3是一种褐红色晶体,吸湿性极强,易溶于水和乙醇,无论是固态、还是气态,它都是以二聚体F2D6的形式存在,依据以上信息判断FD3,晶体的结构属于____晶体,写出F2D6的结构式________。
(4)E、F均能与AB﹣形成配离子,已知E与AB﹣形成的配离子为正四面体形。F(+1价)与AB形成的配离子为直线形,工业上常用F和AB﹣形成的配离子与E反应来提取F单质,写出E置换F的离子方程式_________________。
(5)F单质的晶体为面心立方最密堆积,若F的原子半径为anm,F单质的摩尔的的质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数为NA,求F单质的密度为______g/cm3。(用a、NA、M的代数式表示)评卷人得分六、元素或物质推断题(共5题,共45分)31、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____________。32、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____。33、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________。34、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:____________________。35、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8题,共16分)1、B【分析】【详解】
A.5s表示第5能层的s能级;A正确;
B.2f不存在;因为第2能层只有2s;2p能级,B错误;
C.3d表示第3能层的d能级;C正确;
D.6p表示第6能层的p能级;D正确;
故选B。2、D【分析】【详解】
A.BF3:立体形状平面三角形,键角120CH4:立体形状正四面体形,键角10928′;H2O:立体呈角形(V),形键角105NH3:立体形状三角锥形,键角107所以键角:BF3>CH4>NH3>H2O;故A错误;
B.CO2既有σ键又有π键;H-O-Cl只有σ键;H-CHO既有σ键又有π键;故B错误;
C.在二茂铁结构中,不存在C5H5-与Fe2+,碳原子含有孤对电子,铁含有空轨道,所以碳原子和铁原子之间形成配位键,故C错误;
D.硅酸盐中的硅酸根(SiO44−)为正四面体结构,所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式;S8单质中S原子有两个孤对电子和两个共价键,杂化方式也为sp3;故D正确。
所以D选项是正确的。3、C【分析】【详解】
A.电负性指原子对电子的吸引能力;同周期的稀有气体元素原子达到稳定结构,不吸引电子,故A错误;
B.H3O+中O原子提供孤电子对,与H+形成配位键,但不属于配位化合物,[Cu(NH3)4]2+中Cu2+提供空轨道,与NH3之间形成配位键,所以在H3O+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键;故B错误;
C.焰色反应是当碱金属及其盐在火焰上灼烧时;原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出。而光的波长在可见光范围内,因而能使火焰呈现颜色,所以焰色反应主要是利用了原子光谱中原子发射光谱,故C正确;
D.SO2中心原子S的化合价为+4价,最外层电子未全部参与成键,含有孤对电子对,为极性分子;CO2中心原子C的化合价为+4价,最外层电子全部参与成键没有孤对电子对,CO2是直线型的分子;是非极性分子,故D错误;
故答案:C。4、C【分析】【详解】
A.SO中心原子的价层电子对数为=4,所以为sp3杂化;
B.ClO中心原子的价层电子对数为=4,所以为sp3杂化;
C.NO中心原子的价层电子对数为=3,所以为sp2杂化;
D.PO中心原子的价层电子对数为=4,所以为sp3杂化;
综上所述杂化方式不同的是硝酸根;所以选C。
【点睛】
本题也可以利用等电子理论来判断,原子总数相同、价电子总数相同的分子、离子为等电子体,等电子体中心原子杂化方式相同。5、B【分析】【详解】
A.P4为非金属单质;只存在P-P非极性键,A不符合题意;
B.CO2的结构式为O=C=O;含有C=O极性键,分子结构对称,为非极性分子,B符合题意;
C.H2S结构式为为含有极性键的极性分子,C不符合题意;
D.NH3的结构式为为含有极性键的极性分子,D不符合题意;
故选B。6、D【分析】【详解】
A.二氧化碳结构为O=C=O,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,H2O为V形分子;结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,A错误;
B.NH3为三角锥形,结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,BCl3分子;为正三角形,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,B错误;
C.PCl3为三角锥形,结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,CH4为正四面体结构;结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,C错误;
D.CS2的空间构型是直线型分子,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,BF3分子;为正三角形,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,D正确;
故答案为D。
【名师点晴】
极性分子中正负电荷的中心不重合,具有一定的极性,极性分子是由极性键构成的结构不对称的分子,因此熟悉常见元素之间的成键是解答本题的关键,注意化学键与分子的极性的关系来分析解答即可,题目难度不大。7、A【分析】【详解】
CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似,且CaC2晶体中哑铃形C22-使晶胞沿一个方向拉长,则原先的正方体构型变为了长方体构型(可以看成时长方体的高被拉长,长和宽依旧不变),则1个Ca2+周围距离最近的C22-数目为4;故合理选项为A。
【点睛】
对于此类题目,要先理解题目的意思,再结合立体几何知识去分析,得到答案。8、D【分析】【详解】
A.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,所以晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4;故A正确;
B.原子晶体中原子半径越小;共价键键能越大,晶体的硬度越大,原子半径:C<Si,则键能C-C>C-Si>Si-Si,所以硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,故B正确;
C.非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:Cl>S>P>Si,则酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3;故C正确;
D.离子晶体中离子半径越小,晶格能越大,离子半径:F-<Cl-<Br-<I-,所以晶格能:NaI<NaBr<NaCl<NaF;故D错误;
答案选D。二、填空题(共9题,共18分)9、略
【分析】【详解】
试题分析:X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体,该气体是NO2,则X是氮元素,Y是氧元素;X与氢元素可形成XH3,该气体是氨气;Z基态原子的M层与K层电子数相等,则该元素的原子序数是2+8+2=12,即为镁元素;R2+离子的3d轨道中有9个电子;因此R的原子序数是18+9+2=29,即为铜元素。
(1)氧元素的原子序数是8,则根据核外电子排布规律可知,氧元素基态原子的电子排布式是1s22s22p4;同周期自左向右元素的第一电离能逐渐增大;镁是第三周期,则所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl元素。
(2)根据价层电子对互斥理论可知,NO2-离子中心原子氮原子含有的孤对电子对数==1,即氮原子的价层电子对数是3,由于含有一对孤对电子,因此其离子的立体构型是V形;铜离子含有空轨道,而水分子中的氧原子含有孤对电子,因此在Cu2+的水合离子中;提供孤电子对的是原子是O原子。
(3)根据晶胞结构可知,阳离子在8个顶点和体心处各一个,则根据均摊法可知,阳离子个数=1+8×=2个。阴离子在上下面各2个,晶胞内部2个,则阴离子个数=4×+2=4个;因此晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是4:2=2:1。
(4)将R单质的粉末加入氨气的浓溶液中,通入氧气,充分反应后溶液呈深蓝色,这说明在反应中铜被氧化氧化为铜离子与氨气结合形成配位键,则该反应的离子方程式是2Cu+8NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。
考点:考查元素推断、核外电子排布、第一电离能、晶胞结构与计算、配位键等【解析】①.1s22s22p4②.Cl③.V形④.O⑤.2:1⑥.2Cu+8NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O10、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]3s23p411、略
【分析】【分析】
(1)o、p、n元素分别为锰、铁和钾,原子序数分别为为25、26和19,按电子排布规律写基态o原子的外围电子排布图、基态p3+的最外层电子排布式及n的原子结构示意图;
(2)参照原子序数为54的元素在元素周期表是第5周期0族元素;则可推知原子序数为52的元素x的位置并据此回答;
(3)按电离能的性质和规律回答上表中o、p两个字母表示的元素的第三电离能分别为I3(o)和I3(p)的相对大小及理由;
(4)按电负性规律和电离能的规律回答g;h、i、j四种元素的电负性由大到小排序及第一电离能由大到小排序;
【详解】
根据元素周期表知,a-p各元素分别是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar;K、Mn、Fe。
(1)基态o原子为锰,核电荷数为25,其电子排布简式为[Ar]3d54s2,则外围电子排布图基态p3+为Fe3+,最外层电子排布式3s23p63d5;n原子为钾,核电荷数19,原子结构示意图在以上元素中,没有未成对电子的元素有Mg、Ar两种元素;共计2种;
答案为:3s23p63d5;2;
(2)稀有气体氙;原子序数为54,位于0族,依次前推,53号元素为碘,52号元素锑,位于VIA族,与O或S同族;
答案为:O或S;
(3)o、p分别表示锰和铁元素,由于Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,比较稳定,所以第三电离能分别为I3(o)>I3(p);
答案为:>;Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态;比较稳定;
(4)g、h、i、j四种元素分别为钠、镁、铝、硅,同一周期从左到右电负性增大,因此电负性由大到小排序:Si>Al>Mg>Na;同一周期第一电离能从左到右增大,但是IIA、VA电离能大于邻近元素的电离能,因此第一电离能由大到小排序Si>Mg>Al>Na;
答案为:Si>Al>Mg>Na;Si>Mg>Al>Na。【解析】①.②.3s23p63d5③.④.2⑤.O或S⑥.>⑦.Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,比较稳定⑧.Si>Al>Mg>Na⑨.Si>Mg>Al>Na12、略
【分析】【详解】
(1)BeCl2中中心原子Be原子的孤对电子对数是(2-1×2)÷2=0,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=2+0=2,即Pb原子是sp杂化;所以是直线形结构;
(2)H3O+中中心原子O原子的孤对电子对数是(6-1-1×3)÷2=1,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=3+1=4,即O原子是sp3杂化;所以是三角锥形结构;
(3)ClO4-中中心原子Cl原子的孤对电子对数是(7+1-2×4)÷2=0,中心原子相结合的原子+中心原子最外层未参与成键的电子对=4+0=4,即Cl原子是sp3杂化;所以是正四面体形结构;
故答案为:直线形;三角锥形;正四面体形。
【点睛】
本题主要考查了价层电子对互斥模型判断分子的结构,解题关键:掌握价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)用于预测简单分子立体结构的方法,计算中心原子相结合的原子,中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤对电子),是解题的两个关键。【解析】①.直线形②.三角锥形③.正四面体形13、略
【分析】【分析】
1molCoCl3•5NH3只生成2molAgCl,说明一个CoCl3•5NH3的外界有两个Cl-,一个Cl-为配体,Co3+的配位数为6,除了一个Cl-为配体,所以5个NH3为配体;据此确定其化学式。
【详解】
根据化合物中各元素的正负化合价的代数和为0,氯离子的化合价为-1价,NH3不带电荷,所以Co元素化合价为+3价,1molCoCl3•5NH3只生成2molAgCl,说明一个CoCl3•5NH3的外界有两个Cl-,一个Cl-为配体,Co3+的配位数为6,除了一个Cl-为配体,5个NH3为配体,所以其化学式为[Co(NH3)5Cl]Cl2。【解析】[Co(NH3)5C1]C12+314、略
【分析】【分析】
原子核外有3个电子层、最外层电子数为3,主族元素中原子核外电子层数与其周期数相等、其最外层电子数与其族序数相等,据此判断在周期表中的位置;其3s、3p能级上的电子为其价电子;图1中负离子的中心原子价层电子对个数根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型;
分子晶体熔沸点较低;原子晶体熔沸点较高;
该正离子中N原子价层电子对个数是3且不含孤电子对;根据价层电子对互斥理论判断N原子的杂化方式;环上C原子价层电子对个数是3;乙基中两个C原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论判断C原子的杂化方式;
氮原子上连H原子形成分子间氢键;
同一周期元素;其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;
该晶体堆积方式为六方最密堆积,该六棱柱中N原子个数根据化学式知Al原子个数为6,六棱柱体积氮化铝密度
【详解】
原子核外有3个电子层、最外层电子数为3,主族元素中原子核外电子层数与其周期数相等、其最外层电子数与其族序数相等,据此判断在周期表中的位置为第三周期第IIIA族;其3s、3p能级上的电子为其价电子,其价电子排布式为图1中负离子的中心原子价层电子对个数根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型为正四面体形;
分子晶体熔沸点较低;原子晶体熔沸点较高;氯化铝为分子晶体、氮化铝为原子晶体,所以二者熔沸点相差较大;
该正离子中N原子价层电子对个数是3且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断N原子的杂化方式为环上C原子价层电子对个数是3、乙基中两个C原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论判断C原子的杂化方式,前者为杂化、后者为杂化;
氮原子上连H原子形成分子间氢键,防止离子间形成氢键而聚沉或氮原子上连H原子形成分子间氢键,该离子不易以单体形式存在所以与N原子相连的不能被氢原子替换;
同一周期元素,其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,其第一电离能顺序为因为随着核电荷数增加,同周期主族元素的第一电离能逐渐变大,但Mg的3p轨道电子排布为全空结构,能量比Al的更低;所以第一电离能大;
该晶体堆积方式为六方最密堆积,该六棱柱中N原子个数根据化学式知Al原子个数为6,六棱柱体积氮化铝密度
【点睛】
对于六方最密堆积的晶胞来讲,处于六棱柱顶角上的原子是6个晶胞共用的,常见的立方堆积是8个晶胞共用,这其实是因为六边形密铺时每个点被3个六边形共用而正方形密铺时每个点被4个正方形共用对于处于六棱柱面心的原子、体心的原子,其共享方式与立方堆积无异。【解析】第三周期第IIIA族正四面体形氯化铝为分子晶体、氮化铝为原子晶体氮原子上连H原子形成分子间氢键,防止离子间形成氢键而聚沉或氮原子上连H原子形成分子间氢键,该离子不易以单体形式存在六方最密堆积15、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.×10716、略
【分析】【分析】
(1)Ni元素原子序数是28;其3d;4s电子为其价电子,3d、4s能级上电子数分别是8、2,据此书写其价电子排布式,找到最高能层,为N层,能级为4s,判断它的空间伸展方向;
(2)A.CO与CN-互为等电子体;则一氧化碳中含有碳氧三键,其中σ键个数为1;π键个数为2;故σ键和π键个数之比为1:2;
B.NH3的中心原子为N;价层电子岁数为4对,有一对孤对电子,sp3杂化,空间构型为三角锥形;
C.根据题干信息,镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6;
D.Ni(CO)4中;镍元素成键电子对数为4,孤电子对数为0,则价电子对数为4;
(3)中心原子提供空轨道配体提供孤电子对形成配位键;氢键存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的H与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间,则氢键表示为
(4)因为NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同;而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位数也均为6;根据表格数据,氧离子和镍离子的半径小于钠离子和氯离子,则NiO的键长小于NaCl,离子半径越小,键长越短,键能越大,熔点越高,所以氧化镍熔点高于氯化钠熔点;
(5)①由图b可知,La的个数为8×=1,Ni的个数为8×+1=5;La与Ni的个数比1:5,则x=5;
②由图a可得晶胞的体积V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度=进行计算;
③六个球形成的空隙为八面体空隙,显然图c中的八面体空隙都是由2个La原子和4个Ni原子所形成,这样的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,共有8×+2×=3个;
【详解】
(1)Ni元素原子序数是28,其3d、4s电子为其价电子,3d、4s能级上电子数分别是8、2,其价电子排布式为3d84s2;最高能层的电子为N,分别占据的原子轨道为4s,原子轨道为球形,所以有一种空间伸展方向;
答案为:3d84s2;1;
(2)A.CO与CN-互为等电子体;则一氧化碳中含有碳氧三键,其中σ键个数为1;π键个数为2;故σ键和π键个数之比为1:2,故A正确;
B.NH3的中心原子为N;价层电子岁数为4对,有一对孤对电子,sp3杂化,空间构型为三角锥形,故B错误;
C.根据题干信息,镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6,故C正确;
D.Ni(CO)4中,镍元素成键电子对数为4,孤电子对数为0,则价电子对数为4,是sp3杂化;故D正确;
答案选B。
(3)中心原子提供空轨道配体提供孤电子对形成配位键;氢键存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的H与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间,则氢键表示为
故答案为:
(4)因为NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同;而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位数也均为6;根据表格数据,氧离子和镍离子的半径小于钠离子和氯离子,则NiO的键长小于NaCl,二者都属于离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高,所以氧化镍熔点高于氯化钠熔点;
答案为:6;离子半径越小;离子所带电荷越多,键长越短,键能越大,熔点越高;
(5)①由图b可知,La的个数为8×=1,Ni的个数为8×+1=5;La与Ni的个数比1:5,则x=5;
答案为:5;
②由图a可得晶胞的体积V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度==g/cm-3;
答案为:
③六个球形成的空隙为八面体空隙,显然图c中的八面体空隙都是由2个La原子和4个Ni原子所形成,这样的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,共有8×+2×=3个;
答案为:3。
【点睛】
考查同学们的空间立体结构的思维能力,难度较大。该题的难点和易错点在(5)的③,与“”同类的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,且空隙与其他晶胞共用,计算数目时也要注意使用平均法进行计算。【解析】3d84s21B6离子半径越小,离子所带电荷越多,键长越短,键能越大,熔点越高5317、略
【分析】【分析】
金刚石;硅、二氧化硅、碳化硅均为常见的原子晶体;据此分析解答。
【详解】
金刚石、硅、二氧化硅、碳化硅均为常见的原子晶体,均为第ⅣA族元素的单质及化合物,原子晶体以共价键结合,作用力较强,有很高的熔点和硬度,故答案为:ⅣA;单质硅;碳化硅。【解析】①.ⅣA②.单质硅③.碳化硅三、计算题(共6题,共12分)18、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】232:3MgB219、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)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%23、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)四、原理综合题(共4题,共16分)24、略
【分析】【分析】
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大,a的核外电子总数与其周期数相同,则a为H元素;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,最外层电子数不超过8个,则c是O元素;b的价电子层中的未成对电子有3个,且原子序数小于c,则b是N元素;e的最外层只有1个电子;但次外层有18个电子,则e原子核外电子数为2+8+18+1=29,为Cu元素;d与c同族,且原子序数小于e,所以d为S元素,据此解答。
【详解】
(1)同一周期元素,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅡA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,同一主族元素中,元素第一电离能随着原子序数增大而减小,所以b、c、d元素第一电离能最大的是N元素;e的价层电子为3d、4s电子,其价层电子排布图为
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子为NH3,该分子的中心原子含有3个共价单键和一个孤电子对,所以N原子的杂化方式为sp3;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物有H2O2和N2H4;
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3;
(4)该晶胞中c离子个数=1+8×=2,e离子个数4,该晶胞中氧离子和铜离子个数之比=2:4=1:2,所以e和c形成的一种离子化合物化学式为Cu2O;则e离子的电荷为+1;
(5)这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,说明该阴离子价层电子对个数是4且不含孤电子对,为SO42-;阳离子呈轴向狭长的八面体结构,根据图知
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