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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年浙教新版选修3化学上册阶段测试试卷71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7题,共14分)1、下列说法不正确的是A.CS2中所含所有原子的最外层电子数均为8B.沸点:CH442C.有些物质不含化学键,存在分子间作用力D.金刚石和冰在熔化时均要破坏共价键2、下列能级符号错误的是【】A.7pB.5fC.2dD.5s3、元素X、Y、Z、M在周期表中的相对位置如图所示,已知M元素原子的价电子排布式ns2pn+1,且最外层有9个原子轨道。下列说法错误的是。XYMZ
A.M元素原子的价电子排布为3s23p4B.Y元素在周期表的第四周期第VA族C.X基态原子核外有两个未成对电子D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p24、某元素的各级电离能(kJ•mol﹣1)分别为740、1500、7700、10500、13600、18000、21700,当它与氯气反应时最可能形成的阳离子是()A.X+B.X2+C.X3+D.X4+5、下列分子的中心原子的杂化类型与其他不同的是()A.SiCl4B.H2SC.PCl5D.NH36、下列事实中与氢键的形成有关的是A.水加热到比较高的温度都难以分解B.水结成冰体积膨胀,密度变小C.水和乙醇分别与金属钠反应,前者比后者剧烈D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱7、下列对分子的性质的解释中,正确的是()A.CH≡C-CH=CH-CH3中σ键和π键数目之比为10:3B.CH≡C-CH=CH-CH3分子中含一个手性碳原子C.分子CO和N2的原子总数相同,价电子总数相等,故性质相似D.碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,这是因为CCl4与I2相对分子质量相差较小,而H2O与I2相对分子质量相差较大评卷人得分二、填空题(共5题,共10分)8、根据题给要求填空。
(1)某元素的基态原子最外层电子排布式为3s23p2,它的次外层上电子云形状有________种,原子中所有电子占有________个轨道,核外共有________种运动状态不同的电子。
(2)E原子核外占有9个轨道,且具有1个未成对电子,E离子结构示意图是_______。
(3)F、G都是短周期元素,F2-与G3+的电子层结构相同,则G元素的原子序数是________,F2-的电子排布式是______。
(4)M能层上有________个能级,有________个轨道,作为内层最多可容纳________个电子,作为最外层时,最多可含有________个未成对电子。9、已知元素的电负性和原子半径一样,也是元素的基本性质。下表给出14种元素的电负性:。元素ALBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.53.04.01.01.23.00.93.52.12.51.8
试结合元素周期律相关知识完成下列问题。
(1)根据上表给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是__________(从电负性与结构的关系考虑)。
(2)请预测Br与I元素电负性的大小关系:_________。
(3)经验规律告诉我们:当成键的两原子相应元素的电负性差值大于1.7时,一般为离子键,而小于1.7时,一般为共价键。试推断中化学键的类型是___________。
(4)预测元素周期表中电负性最小的元素是_____(放射性元素除外)。10、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_______________11、钛;铁、砷、硒、锌等元素的单质及其化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为_______,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有________种。
(2)铁的第三电离能第四电离能分别为和远大于的原因是______________________。
(3)离子可用于的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸和异硫氰酸
①写出与互为等电子体的一种微粒_________分子或离子
②异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是_______________。
(4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为分子结构如图1所示,As原子的杂化方式为_______________。
(5)离子化合物的晶胞结构如图2所示。一个晶胞含有的键有__________个。
(6)硒化锌的晶胞结构如图所示,图中X和Y点所堆积的原子均为____________填元素符号该晶胞中硒原子所处空隙类型为____________填“立方体”、“正四面体”或“正八面体”该种空隙的填充率为____________;若该晶胞密度为硒化锌的摩尔质量为用代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为____________nm。
12、(1)将等径圆球在二维空间里进行排列;可形成密置层和非密置层,在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A属于________层,配位数是________;B属于________层,配位数是________。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积;得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子的配位数是________,平均每个晶胞所占有的原子数目是________。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式,钋位于元素周期表的第________周期第__________族,元素符号是________,最外电子层的电子排布式是________。评卷人得分三、工业流程题(共1题,共2分)13、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、结构与性质(共1题,共3分)14、2019年诺贝尔化学奖颁发给三位开发锂离子电池的科学家。锂离子电池正极材料是决定其性能的关键.
(1)锰酸锂(LiMn2O4)电池具有原料成本低、合成工艺简单等优点。Li+能量最低的激发态离子的电子排布图为________,该晶体结构中含有Mn4+,基态Mn4+核外价层电子占据的轨道数为__________________个。
(2)磷酸铁锂(LiFePO4)电池安全、充电快、使用寿命长,其中P原子的杂化方式为__________________,阴离子的空间结构为__________________。
(3)三元正极材料掺杂Al3+可使其性能更优,第四电离能:Mn__________________Al(填“大于”“小于”),原因是__________________。
(4)铋化锂被认为是很有潜力的正极材料;晶胞结构如图所示。
①晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格,锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处。晶体的化学式为__________________,图中铋原子坐标参数:A为(0,0,0),B为(0,1,1),C为__________________。
②若晶胞参数为anm,则铋原子的半径为__________________nm,八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为__________________nm。评卷人得分五、元素或物质推断题(共5题,共30分)15、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____________。16、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____。17、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________。18、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:____________________。19、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、原理综合题(共2题,共6分)20、铜是人类最早发现并广泛使用的一种金属。向硫酸铜溶液中逐滴滴加稀氨水,产生蓝色沉淀:继续滴加稀氨水,沉淀溶解,溶液最终变为深蓝色:再向深蓝色溶液中加入无水乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。回答下列问题:
(1)基态Cu原子中,电子在核外排布的原子轨道共有________个。
(2)N、O、S元素的原子对键合电子吸引力最大的是_________。
(3)[Cu(NH3)4]2+中,提供孤对电子的是________。Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体,其中一种可溶于水,则此种化合物是________(填“极性”或“非极性”)分子,由此推知[Cu(NH3)4]2+的空间构型是________。
(4)NH3中N原子的杂化方式是_________,乙醇分子中采用同样杂化方式的原子有_________________个。
(5)硫元素对应的含氧酸酸性是H2SO4强于H2SO3,其原因为_________。
(6)铜的一种氧化物晶体结构如图所示,该氧化物的化学式是________。若该晶体结构为长方体,其参数如图,阿伏加德罗常数为NA,则该氧化物的密度为_________g·cm-3。21、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)。
参考答案一、选择题(共7题,共14分)1、D【分析】【详解】
A、若最外层电子数+|化合价|=8,原子满足最外层8电子结构,所以CS2中所含所有原子的最外层电子数均为8;故A正确;
B、SiO2是原子晶体,沸点最高,CH4、CCl4都是分子晶体,相对分子质量CH44,所以沸点CH4<CCl42;故B正确;
C;稀有气体不含化学键;存在分子间作用力,故C正确;
D;冰在熔化时不破坏共价键;故D错误。
【点睛】
原子晶体全都以共价键结合,熔融时破坏共价键,所以原子晶体熔点高;分子晶体,熔融时只破坏分子间作用力,所以分子晶体的熔点低。2、C【分析】【详解】
A.7p表示第7能层的p能级;A正确;
B.5f表示第5能层的f能级;B正确;
C.2d表示第2能层的d能级;而第2能层只有s能级和p能级,C错误;
D.5s表示第5能层的s能级;D正确;
故选C。3、B【分析】【分析】
M元素原子的价电子排布为ns2npn+1,且有9个原子轨道,可知n=3时符合,核外电子排布式为1s22s22p63s23p4;M为S;由X;Y、Z、M在周期表中的相对位置可知,X为O、Y为P、Z为Ge,以此来解答。
【详解】
A.M为S,最外层电子数为6,价电子排布为3s23p4,故A正确;
B.Y为P,在周期表的第三周期第VA族,故B错误;
C.X为O,核外电子排布式为1s22s22p4,p轨道上有两个未成对电子,故C正确;
D.Z为Ge,原子序数为32,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,故D正确;
故选:B。4、B【分析】【详解】
分析该元素的电离能可知;第一二电离能较小,第三电离能从第二电离能1500变为7700剧增,说明该元素容易失去2个电子,则该元素原子形成离子的化合价为+2价;
答案选B。
【点睛】
电离能可以定量的比较气态原子失去电子的难易,电离能越大,原子越难失去电子,其还原性越弱;反之金属性越强。5、C【分析】【分析】
根据分子的组成判断形成的键数目以及孤电子对数目;以此判断杂化类型。
【详解】
A.SiCl4中C形成4个键,无孤电子对,为sp3杂化;
B.H2S中S形成2个键,孤电子对=(6-2×2)=2,为sp3杂化;
C.PCl5中P形成5个键,没有孤电子对,为sp3d杂化;
D.NH3中N形成3个键,孤电子对=(5-3×1)=1,为sp3杂化;
所以四种分子中中心原子杂化类型与三个不同的是PCl5,答案选C。6、B【分析】【分析】
分子的稳定性与共价键有关;根据氢键对冰的结构;密度的影响判断;水和乙醇分别与金属Na反应;与羟基的活泼性有关;根据氢化物的热稳定性与非金属的非金属性之间的关系判断。
【详解】
A.水加热到很高的温度都难以分解,是因为水分子中存在H-O共价键,与氢键无关,故A错误;
B.氢键具有方向性,氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,所以水结成冰时,体积增大,密度减小,故B正确;
C.水和乙醇分别与金属钠反应,是化学性质,与羟基的活泼性有关,与氢键无关,故C错误;
D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关,非金属性越强,其氢化物越稳定,同一主族的元素,非金属性随着原子序数的增加而减小,所以其氢化物的热稳定性逐渐减弱,与氢键无关,故D错误;
答案选B。
【点睛】
氢键是一种分子间的相互作用,比化学键弱,比分子间作用力强。7、A【分析】【详解】
A.单键为σ键,双键或三键各有一个σ键其它为π键,在CH≡C-CH=CH-CH3中有10个σ键;3个π键,σ键和π键数目之比为10:3,故A正确;
B.与四个不同原子或原子团相连的碳原子为手性碳原子;手性碳原子一定为饱和碳原子,该分子中饱和碳原子与3个氢原子相连,所以不含手性碳原子,故B错误;
C.CO和N2为等电子体;原子总数相同,价电子总数相等,结构相似,但化学性质不同,故C错误;
D.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子,根据相似相溶原理可知碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大;与相对分子质量无关,故D错误;
故答案为A。二、填空题(共5题,共10分)8、略
【分析】【详解】
(1)某元素的基态原子最外层电子排布为3s23p2,该元素为Si,核外电子排布式为1s22s22p63s23p2;次外层能级为2s;2p,有s、p两种不同的轨道,电子云形状有2种。原子中所有电子占有8个轨道,分别为1s、2s、3s共3个轨道,3个2p轨道,2个3p轨道;原子核外有14个电子,每个电子的运动状态都不一样,因此有14种不同的运动状态;
(2)E原子核外占有9个轨道,且具有1个未成对电子,则其核外电子排布图为从图可知,该原子为Cl原子,得到1个电子,形成Cl-,其结构示意图为
(3)F、G都是短周期元素,F2-与G3+的电子层结构相同,F为短周期元素,能够形成离子F2-,只能是O2-或S2-,但是G也是短周期元素,G3+的电子层结构与F2-相同,如果F是S元素,则G不是短周期元素,因此F为O,G为Al;G为Al,其原子序数为13;F2-是O2-,其电子排布式1s22s22p6;
(4)M能层上3个能级,分别为3s、3p、3d;3s有1个轨道,3p有3个轨道,3d有5个轨道,共9个轨道;每个轨道可以容纳2个电子,作为内层最多可容纳9×2=18个电子;作为最外层时,只有3s、3p能级上填充电子,未成对电子最多,则3个3p轨道上均只有1个电子,最多可含有3个未成对电子。【解析】①.2②.8③.14④.⑤.13⑥.1s22s22p6⑦.3⑧.9⑨.18⑩.39、略
【分析】【分析】
(1)结合表格中的数据;从周期和族两个方面总结规律;
(2)根据电负性变化规律分析;
(3)Cl和Al的电负性之差为1.5,小于1.7,故AlCl3中的化学键为共价键。
(4)电负性较小的元素位于元素周期表的左下方。
【详解】
(1)由表中数据可知;第二周期元素从Li~F,随着原子序数的递增,元素的电负性逐渐增大,第三周期元素从Na~S,随着原子序数的递增,元素的电负性也逐渐增大,并呈周期性变化;同主族元素,元素随核电荷数的递增,元素电负性依次减小;
(2)根据电负性变化规律,同主族元素,元素随核电荷数的递增,元素电负性依次减小Br的电负性大于I的电负性;
(3)当成键的两原子相应元素的电负性差值大于1.7时,一般为离子键,而小于1.7时,一般为共价键。结合表格数据,Cl和Al的电负性之差为1.5,小于1.7,故AlCl3中的化学键为共价键;
(4)电负性较小的元素位于元素周期表的左下方,放射性元素除外,电负性最小的元素是Cs。【解析】①.同周期元素随核电荷数的递增,元素电负性依次增大,同主族元素随核电荷数的递增,元素电负性依次减小②.Br>I③.共价键④.Cs10、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11、略
【分析】【分析】
(1)根据构造原理写出核外电子排布式,判断出最高能级的形状,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,结合构造原理与洪特规则特例,符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1;
(2)价电子排布为全满或半满时;处于稳定结构,此时电离能将增大;
(3)C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子,N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子,S原子可以用氧原子替换,与SCN-互为等电子体的一种微粒为:N2O、CO2、CS2、OCN-(任意一种);从氢键的角度分析沸点的高低。
(4)由结构图可知,黑色球为As、白色球为S,分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对,杂化轨道数目为3+1=4,故As杂化方式为sp3杂化;
(5)计算出晶胞中C22-数目,每个C22-中含2个π键;
(6)根据图示,Zn原子处于晶胞的顶点与面心,晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个,其中4个正四面体中心填充Se原子,正四面体空隙的填充率为50%;V===N可以从晶胞构型中计算出N=4,NA;M、ρ均为已知;代入公式可以得到体积,晶胞参数等于体积的三次开方。
【详解】
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2,最高能层电子为4s能级,电子云轮廓图形为球形;与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,结合构造原理与洪特规则特例,符合条件元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1;故有2种;
故答案为:球形;2;
(2)由Fe2+变为Fe3+体现Fe的第三电离能,即价电子由3d6变为3d5;当从3d5状态再失去一个电子时,体现第四电离能,因3d5为半充满状态;较为稳定,故第四电离能大于第三电离能;
故答案为:Fe3+的3d能级半充满;结构稳定;
(3)①C原子与1个单位负电荷可以等效替换为N原子,N原子与1个单位负电荷可以替换为O原子,S原子可以用氧原子替换,与SCN-互为等电子体的一种微粒为:N2O、CO2、CS2、OCN-(任意一种);
故答案为:或
②异硫氰酸分子间含有氢键;故异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高;
故答案为:异硫氰酸分子间存在氢键;
(4)由结构图可知,黑色球为As、白色球为S,分子中As原子形成3个σ键、还含有1对孤电子对,杂化轨道数目为3+1=4,故As杂化方式为sp3杂化;
故答案为:sp3杂化;
(5)晶胞中C22-数目为:12×+1=4,每个C22-中含2个π键;一个晶胞含有平均有π键数目为:2×4=8;
故答案为:8;
(6)晶胞中Se、Zn原子数目之比为1:1,Zn原子处于晶胞的顶点与面心,Se原子与周围的4个Zn原子形成正四面体构型,Se处于正四面体的中心,X,Y都代表Zn;晶胞中Zn原子形成正四面体结构有8个,其中4个正四面体中心填充Se原子,正四面体空隙的填充率为50%;晶胞中Zn原子数目为:8×+6×=4、Se原子数目为4,晶胞中各微粒总质量为:g,晶胞体积为:晶胞参数a=cm=nm;
故答案为:正四面体;
【点睛】
熟练1-36号元素的核外电子排布式,半充满,全充满的状态导致电离能反常。【解析】球形2的3d能级半充满,结构稳定或异硫氰酸分子间存在氢键杂化正四面体12、略
【分析】【分析】
密置层的排列最紧密;靠的最近,空隙最少,每一层中,一个原子与周围三个原子相互接触,据此分析;根据配位数为中心原子直接接触的原子的个数分析;金属原子周围直接接触的原子数目有六个,每个晶胞有8个原子,一个原子被8个晶胞所共有,据此分析;根据钋元素是氧族元素解答。
【详解】
(1)密置层的排列最紧密;靠的最近,空隙最少,在图1所示的半径相等的圆球的排列中,A中的排布不是最紧密,A属于非密置层,一个中心圆球周围有四个圆球,配位数是4;B中排布是最紧密的结构,B属于密置层,一个中心圆球周围有六个圆球,配位数是6;答案:非密置;4;密置;6。
(2)将非密置层一层一层地在三维空间里堆积;得到如图2所示的一种金属晶体的晶胞,它被称为简单立方堆积,在这种晶体中,金属原子周围直接接触的原子数目有六个,金属原子的配位数是6,每个晶胞有8个原子,一个原子被8个晶胞所共有,平均每个晶胞所占有的原子数目是8×1/8=1;答案:6;1。
(3)有资料表明,只有钋的晶体中的原子具有如图2所示的堆积方式,钋位于元素周期表的第六周期ⅥA族,元素符号是Po,最外层电子排布式是6s26p4。答案:六;ⅥA;Po;6s26p4。【解析】非密置4密置661六ⅥAPo6s26p4三、工业流程题(共1题,共2分)13、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、结构与性质(共1题,共3分)14、略
【分析】【分析】
(1)根据构造原理写出Li+能量最低的激发态离子核外电子排布图;核外价层电子占据的轨道数;
(2)根据价层电子对互斥理论判断出价层电子对数;确定阴离子的空间结构;
(3)根据Mn;Al失去的第4个电子后的结构判断;
(4)①锂原子的个数位于棱上,个数为铋原子位于顶点和面心,个数为得到化学式为:Li3Bi;根据图示找到C的坐标参数;
②若晶胞参数为anm,则铋原子的半径为4r=a,八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为体对角线的
【详解】
(1)锂是3号元素,锂离子的核外电子排布式为1s2,Li+能量最低的激发态离子,将1s上的一个电子激发到能量仅比1s高的电子轨道2s,其电子排布图为Mn4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3;价电子占据的轨道名称为3d,轨道数为3个;
(2)磷酸根的价层电子对数为4+=4对,P原子的杂化方式为sp3杂化;阴离子没有孤对电子,空间结构为正四面体;
(3)Mn、Al失去的第4个电子分别是3d4、2p6上的电子,2p6为全满稳定结构;故第四电离能:Mn小于Al;
(4)①锂原子的个数位于棱上,个数为铋原子位于顶点和面心,个数为得到化学式为:Li3Bi;根据图示找到C的坐标参数(1,);
②若晶胞参数为anm,则铋原子的半径为4r=anm,r=nm,八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为体对角线的体对角线的长度为八面体间隙中的锂原子与四面体间隙中的锂原子之间的最短距离为【解析】①.②.3③.sp3④.正四面体⑤.小于⑥.Mn、Al失去的第4个电子分别是3d4、2p6上的电子,2p6为全满稳定结构⑦.Li3Bi(或BiLi3)⑧.(1,)⑨.⑩.五、元素或物质推断题(共5题,共30分)15、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+3H2O16、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17、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=O3d104s118、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,磷的第一电离能大于硫元素的第一电离能;元素②为铍元素,元素④为镁元素,同一主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,则铍元素的电负性大于镁元素的电负性,故答案:>;>;
(5)根据元素周期表可知:元素⑨为铜元素,位于第四周期IB族,所以铜元素的基态原子核外价电子排布式是3d104s1,故答案:3d104s1;
(5)根据元素周期表可知:元素⑧为氯元素,元素④为镁元素,形成的化合物为MgCl2,其电子式为故答案:
(6)根据元素周期表可知:元素⑩为锌元素,元素⑤为铝元素,铝能与NaOH溶液反应,所以锌也能与NaOH溶液反应,其反应的化学方程式为:Zn(OH)2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O,故答案:Zn(OH)2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O。【解析】ds正四面体结构极性>>3d104s1Zn(OH)2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O19、略
【分析】【详解】
由元素在周期表中的位置可知,①为H,②为Be,③为C,④为N,⑤为O,⑥为F,⑦为Mg,⑧为Cl,⑨为Cr;⑩为Cu。
(1)⑨为Cr元素,原子核外电子数为24,价层电子
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