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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年人教新起点选修3化学下册阶段测试试卷244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、科学家预测原子序数为114的元素具有相当稳定的同位素,它的位置是在第七周期、第ⅣA族,称为“类铅”,关于它的性质的预测错误的是A.它的原子最外层有4个电子B.它具有+2、+4价C.金属铜能从114号元素的硝酸盐溶液中置换出该元素的单质D.它的金属性比铅强2、下表为原子序数依次增大的短周期元素A~F的第一到第五电离能数据,表中的金属元素是。电离能I(ev)ABCDEFI15.27.66.011.313.614.5I249.315.018.824.435.129.6I371.680.128.447.954.947.4I498.9109.2112.064.577.477.5I5138.3141.3153.7392.1113.997.9
A.ABCB.BCDC.CDED.DEF3、玻尔理论、量子力学理论及原子轨道是结构化学的重要理论,请根据这些理论来判断下列说法正确的是()A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其几何构型都是正四面体B.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同C.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道D.原子轨道和电子云都可用来形象地描述电子运动状态4、在通常条件下,下列各组物质的性质排列正确的是A.熔点:B.水溶性:C.键角:D.键能:5、近年来,科学家合成了一系列具有独特化学特性的(AlH3)n氢铝化合物。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图;下列有关说法肯定错误的是()
A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水D.Al2H6中Al原子采取sp2杂化6、下面有关晶体的叙述中,正确的是A.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子B.熔点由高到低的顺序:KCl>NaCl>MgCl2>MgOC.金属铜属于六方最密堆积结构,金属镁属于面心立方最密堆积结构D.若某晶体中含有非极性键,该晶体不可能是离子晶体7、CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2+、O2-、Ti4+分别位于立方体的体心;面心和顶角;下列关于晶体的说法,一定正确的是()。
A.分子晶体中都存在共价键B.如上图,CaTiO3晶体中每个Ti4+和12个O2-相紧邻C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高评卷人得分二、填空题(共7题,共14分)8、钒及其化合物在科学研究中和工业生产中具有许多用途。
(1)基态钒原子的核外价电子排布式为________。
(2)钒有+2、+3、+4、+5等几种化合价。这几种价态中,最稳定的是______。
(3)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4)。例举与VO43-空间构型相同的一种阳离子__________(填化学式)。
(4)钒(Ⅱ)的配离子有[V(CN)6]4-、[V(H2O)6]2+等。
①CN-与N2互为等电子体,CN-中σ键和Π键数目比为________。
②对H2O与V2+形成[V(H2O)6]2+过程的描述不合理的是______________。
a.氧原子的杂化类型发生了变化。
b.微粒的化学性质发生了改变。
c.微粒中氢氧键(H-O)的夹角发生了改变。
d.H2O与V2+之间通过范德华力相结合。
③在[V(H2O)6]2+中存在的化学键有___________。
a.金属键b.配位键c.σ键d.Π键f.氢键。
(5)已知单质钒的晶胞如图,则V原子的配位数是_______,假设晶胞的边长为dnm,密度ρg·cm-3,则钒的相对原子质量为_______________。(设阿伏伽德罗常数为NA)
9、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。10、根据下列5种元素的电离能数据(单位:kJ.mol-1)回答下列小题。
。元素符号。
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
V
420
3100
4400
5900
1.它们的氯化物的化学式,最可能正确的是______
A.QCl2B.RClC.SCl3D.TCl
2.利用表中的数据判断,V元素最有可能是下列元素中的_____
A.HB.LiC.NaD.K11、CuCl和CuCl2都是重要的化工原料;常用作催化剂;颜料、防腐剂和消毒剂等。
已知:①CuCl可以由CuCl2用适当的还原剂如SO2,SnCl2等还原制得:
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++SO42-
2CuCl2+SnCl2=2CuCl↓+SnCl4
②CuCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子:
请回答下列问题:
(1)基态Cu原子的核外电子排布式为_________;H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是_____________
(2)SO2分子的空间构型为_____________
(3)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为_________乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是_____________
(4)②中所形成的配离子中含有的化学键类型有______(填字母)。
A.配位键B.极性键C.离子键D.非极性键12、铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途;如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)Cu位于元素周期表第IB族。Cu2+的核外电子排布式为__________。
(2)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,可确定该晶胞中阴离子的个数为_____。
(3)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是_______________。
(4)Cu2O的熔点比Cu2S的_________(填“高”或“低”)。13、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
14、干冰、石墨、C60;氟化钙和金刚石的结构模型如下(石墨仅表示其中的一层结构):
回答下列问题:
(1)干冰晶胞中,每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子。
(2)由金刚石晶胞可知,每个金刚石晶胞占有________个碳原子。
(3)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
(4)在CaF2晶体中,Ca2+的配位数是________,F-的配位数是________。
(5)固态时,C60属于________(填“共价”或“分子”)晶体。评卷人得分三、计算题(共6题,共12分)15、(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_______。16、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______。17、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)。_______18、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。____________19、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)。20、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10分)21、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、工业流程题(共1题,共8分)22、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______________。评卷人得分六、结构与性质(共4题,共36分)23、硫酸铵[(NH4)2SO4]一种优良的氮肥(俗称肥田粉);适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作基肥;追肥和种肥,与氢氧化钙在加热的条件下可以生成氨气。根据所学知识回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子排布式为____________,能量最高的电子所处的能层的符号为_________。
(2)SO42-空间构型为__________,中心原子的轨道杂化方式是________,写出一个与SO42-互为等电子体的分子的化学式__________。
(3)氨气的沸点(-33.5℃)高于硫化氢的沸点(-60.4℃)的主要原因是:_____________________________。
(4)O、N、S的第一电离能从大到小的顺序是___________________。
(5)硫酸铜溶液中通入过量的氨气会生成[Cu(NH3)4]SO4,1mol的[Cu(NH3)4]2+中σ键的个数为________。
(6)以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料,可以生成碳氮化钛化合物。其结构如下图所示,这种碳氮化钛化合物的化学式为________。若将该晶体的晶胞重新切割,使碳原子位于新晶胞的上下面心,则氮原子在新晶胞中的位置是__________________________________。
24、已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前四周期元素,其元素性质或原子结构如图:。A原子核外电子分占3个不同能级,且每个能级上排布的电子数相同B原子最高能级的不同轨道都有电子,且自旋方向相同C在周期表所有元素中电负性最大D位于周期表中第4纵列E基态原子M层全充满,N层只有一个电子
(1)A的最高价氧化物是___________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)B与其同周期相邻元素第一电离能由大到小的顺序为___________(请填元素符号);其一种气态氢化物分子的空间结构呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化轨道类型为___________。
(3)C的气态氢化物沸点是同族元素氢化物沸点中最高的,其原因是___________。
(4)A、B、C三种元素的原子半径由大到小的顺序:___________(请填元素符号)。
(5)D属于___________区的元素,其基态原子的价电子排布图为___________。
(6)E的基态原子电子排布式为___________。25、铬云母是一些玉石、彩石的重要组成和着色矿物。理想的组分是含Al的八面体片,化学式为KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,其中的Al也可少量地被Fe、Mg、Mn、Cr;V等替换。
(1)基态Cr原子的核外电子排布式为__。
(2)基态锰原子核外电子排布中能量最高的能级符号为___。
(3)O、F、Si三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___。
(4)O、F、Si与H形成的氢化物有H2O2、H2O、HF、SiH4、Si2H6等。
①SiH4中Si原子的杂化方式为__。
②H2O、HF、SiH4三种物质中沸点最高的是__。
③等物质的量的H2O2与Si2H6所含σ键数目之比为__。26、钾和碘的相关化合物在化工;医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是_____,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_____。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是_____。
(2)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为____________,中心原子的杂化类型为_______________。
(3)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为_____nm,与K紧邻的O个数为_____。
(4)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于_____________位置,O处于_____位置。参考答案一、选择题(共7题,共14分)1、C【分析】【详解】
试题分析:原子序数为114的元素位于第七周期ⅣA族,与C、Si等元素位于同一主族,根据同主族元素性质的相似性和递变性判断元素对应单质、化合物的性质。则A.第ⅣA族最外层有4个电子,A正确;B.根据Pb元素有+2、+4价,则114号元素具有+2、+4价,B正确;C.Pb比铜活泼,则114号元素比Pb活泼;比铜更活泼,铜不能置换出114号元素的单质,C错误;D.同主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强,则114号元素的金属性比铅强,D正确;答案选C。
考点:考查同主族元素性质的递变规律2、A【分析】【详解】
原子越容易失电子;则其电离能越小,金属元素都易失去第一个电子,第一电离能比较小,通过表格可以看出A;B、C的第一电离能比较小,所以A、B、C为金属。
答案选A。3、D【分析】【详解】
A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,不一定是正四面体,如H2O是V形,NH3是三角锥形;A错误;
B.p能级有三个轨道,同一能层上的p轨道能量相同,故3px、3py、3pz能量相同;它们的区别是延伸方向不同,B错误;
C.AB3型的共价化合物A不一定是sp3杂化,如SO3是sp2杂化;C错误;
D.原子轨道和电子云都用来描述电子运动状态;而不是表示电子运动轨迹,D正确;
故选D。4、D【分析】【详解】
晶体的熔点一般为原子晶体离子晶体金属晶体分子晶体,则熔点为故错误;
B.烃类均不溶于水,氯化氢极易溶于水,所以水溶性:故B错误;
C.三分子中心原子都是杂化,轨道构型为正四面体,键角相等,中没有孤电子对,中存在1对孤电子对,中存在2对孤电子对,孤对子对数越多,键角越小,所以键角:故C错误;
D.原子半径越大,共价键键长越大,键能越小,原子半径:则共价键的键长:键能:故D正确;
故选:D。
【点睛】
掌握元素周期表和元素周期律的应用,把握元素的位置、性质的变化规律为解答的关键,注意不同晶体类型熔沸点高低规律、键能键角的分析判断。5、D【分析】【详解】
A.Al2H6的熔点为150℃,熔点较低,在固态时所形成的晶体是分子晶体,故A正确;
B.燃烧时放出大量的热量,并且能与H原子形成共价键,可成为未来的储氢材料和火箭燃料,故B正确;
C.根据元素组成可知Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水,故C正确。
D.据图可知一个铝原子与4个氢原子形成4个σ键,价层电子对数为4,所以Al原子采取sp3杂化,故D错误;
故选:D。6、A【分析】【详解】
A.二氧化碳晶体属于面心立方;每个二氧化碳分子周围紧邻二氧化碳分子个数=3×8÷2=12,故A正确;
B.离子晶体的晶格能大小取决于离子半径的电荷的因素,离子半径越小,电荷越多,晶格能越大,离子晶体的熔点越高,则有KCl<NaCl<MgCl2<MgO;故B错误;
C.金属镁为六方最密堆积,堆积方式为:金属铜是面心立方最密堆积,堆积方式为:故C错误;
D.金刚石为原子晶体;晶体中含有非极性共价键C-C键,故D错误;
故答案为A。
【点睛】
一般相同同非金属元素之间形成非极性键,已知某晶体中含有非极性键,若该晶体为化合物,可能是离子化合物、共价化合物,若为单质,可能为分子晶体,也可能为原子晶体。7、B【分析】【分析】
稀有气体不含化学键;根据晶胞结构图分析CaTiO3晶体中每个Ti4+周围的O2-数;在SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子结合;金属汞常温下是液体。
【详解】
稀有气体属于分子晶体,但稀有气体不含化学键,故A错误;在题目所给晶体结构模型中每个Ti4+周围有3个O2-与之相邻,用均摊法不难求得晶体中每个Ti4+离子周围共有:个O2-,故B正确;在SiO2晶体中Si、O以单键相结合,因此每个硅原子与4个氧原子结合,C错误;金属汞的熔点比I2;蔗糖等的熔点都低;D错误。
【点睛】
本题考查了晶体类型,本题要掌握的是SiO2是原子晶体,晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合,是四个氧原子,而不是两个。二、填空题(共7题,共14分)8、略
【分析】【详解】
(1)钒是23号元素,基态钒原子的核外价电子排布式为3d34s2,故答案为3d34s2;
(2)根据钒原子的核外价电子排布式为3d34s2可知;+5的钒最外层为8电子稳定结构,最稳定,故答案为+5;
(3)VO43-空间构型为正四面体,与之具有相同结构的一种阳离子是NH4+,故答案为NH4+;
(4)①CN-中含有C≡N三键;σ键和Π键数目比为1:2,故答案为1:2;
②a.水中氧的杂化为sp3,[V(H2O)6]2+中氧的杂化为sp3,则氧原子的杂化类型没有改变,故a错误;b.H2O与V2+形成[V(H2O)6]2+微粒的结构发生了变化,则化学性质发生改变,故b正确;c.水分子中的孤对电子与V2+形成了配位键,使得水分子中氢氧键(H-O)的夹角发生了改变,故c正确;d.H2O与V2+之间通过配位键相结合;配位键属于化学键,不属于分子间作用力,故d错误;故选ad;
③在[V(H2O)6]2+中存在的化学键有H2O与V2+间的配位键、水分子中的H-Oσ键,故选bc;
(5)单质钒的晶胞为体心立方,V原子的配位数为8;1个晶胞中含有2个V原子,1mol晶胞的质量为2Mg,1mol晶胞的体积为(d×10-7cm)3NA,则ρ=g·cm-3,解得M=5NAρd3×10-22,故答案为8;5NAρd3×10-22。【解析】3d34s2+5NH4+1:2adbc85NAρd3×10-229、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.<10、B:D【分析】【分析】
根据元素电离能知;Q元素第一电离能到第四电离能之间相差不大,且其第一电离能较大,所以Q是稀有气体元素;
R第一电离能和第二电离能相差较大;则R为第IA族元素;
S元素第二电离能和第三电离能相差较大;则S为第IIA族元素;
T元素第三电离能和第四电离能相差较大;则T元素为第IIIA族元素;
V元素的第一电离能和第二电离能相差较大;V为第IA族元素,由此分析解答。
【详解】
1.A.稀有气体元素;不易形成化合物,A错误;
B.R为第IA族元素;在氯化物中的化合价是+1,B正确;
C.S为第IIA族元素;在氯化物中的化合价是+2,C错误;
D.T为第IIIA族元素;在氯化物中的化合价是+3价,D错误;
故答案为:B;
2.由上分析可知:R和V为第IA族元素,且R的第一电离能大于V的第一电离能,都有第四电离能,核外电子数应该都超过4个,同一主族,从上到下,第一电离能逐渐减小,故V在Na和K中最有可能是K,D符合,故答案为:D。11、略
【分析】【分析】
(1)根据铜的原子序数为29;结合能量最低原理书写基态原子的电子排布式,根据电负性的变化规律比较电负性大小;
(2)根据判断SO2分子含有的σ键以及孤电子对数判断空间构型;
(3)根据价层电子对数判断乙二胺分子中氮原子的杂化类型;根据是否含有氢键分析二者熔沸点高低不同的原因;
(4)根据成键原子的特点判断化学键类型。
【详解】
(1)铜的原子序数为29,根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;在元素周期表中同一周期从左到右元素的电负性逐渐增强,同一主族从上到下元素的电负性逐渐减弱,可知电负性强弱顺序为O>N>H;
(2)SO2分子中含有2个σ键,孤电子对数==1;所以分子为V形;
(3)乙二胺分子中氮原子形成4个σ键,价层电子对数为4,氮原子为sp3杂化;乙二胺分子间可以形成氢键,物质的熔沸点较高,而三甲胺分子间不能形成氢键,熔沸点较低;
(4)②中所形成的配离子中含有的化学键中N与Cu之间为配位键,C-C键为非极性键,C-N、N-H、C-H键为极性键,不含离子键,故答案为:ABD;【解析】①.1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1②.O>N>H③.V形④.sp3杂化⑤.乙二胺分子间能形成氢键而三甲胺分子之间不能形成氢键⑥.ABD12、略
【分析】【详解】
(1)Cu电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,在形成Cu2+的过程中,参与反应的电子是最外层的4s及3d上各一个电子,故Cu2+离子的电子排布式是为:1s22s22p63s23p63d9;本题正确答案是:1s22s22p63s23p63d9。
(2)从图中可以看出阴离子在晶胞有四类:顶点(8个)、棱上(4个)、面上(2个)、体心(1个),根据立方体的分摊法,可以知道该晶胞中阴离子数目为:,8+4+1=4,本题正确答案是:4;
(3)因为N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,所以N-F成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配位键。答案:F电负性比N大,N-F成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配位键。
(4)因为氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所带电荷数又相同,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高.因此,本题正确答案是:高。【解析】1s22s22p63s23p63d94F电负性比N大,N-F成键电子对向F偏移,导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配位键高13、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14、略
【分析】【详解】
(1)根据CO2晶胞结构图可知,以顶点上的CO2分子为例,距离其最近的CO2分子分布在经过这个顶点的各个面的面心上,一个顶点被8个晶胞共用,所以这样的面共有=12个,所以一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻;
(2)根据均摊法,每个金刚石晶胞中碳原子的个数为=8;
(3)每个正六边形上有6个碳原子,每个碳原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子个数为=2;
(4)在CaF2晶胞中每个Ca2+连接4个氟离子,但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子,所以其配位数为8,在CaF2晶胞中每个F-连接4个钙离子;所以其配位数为4;
(5)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体。【解析】①.12②.8③.2④.8⑤.4⑥.分子三、计算题(共6题,共12分)15、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】232:3MgB216、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17、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4.2×10-22g63.21127.26pm18、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%19、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)20、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10分)21、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、工业流程题(共1题,共8分)22、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+六、结构与性质(共4题,共36分)23、略
【分析】【分析】
(1)基态S原子最外层有6个电子;排布在3s;3p能级上;离原子核越远能量越高;
(2)根据价电子对数判断S原子轨道杂化方式;根据价电子理论判断SO42-空间构型;等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子;
(3)氨气分子间有氢键;
(4)N原子2p轨道为半充满状态;所以第一电离能大于相邻的O原子;同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,所以第一电离能O大于S原子;
(5)Cu和N之间是配位键;N和H之间是共价键;单键都是σ键;(6)根据均摊法计算化学式;根据晶胞结构分析氮原子在新晶胞中的位置。
【详解】
(1)基态S原子最外层有6个电子,排布在3s、3p能级上,所以基态S原子的价电子排布式为3s23p4;离原子核越远能量越高;能量最高的电子所处的能层是第三层,符号为M;
(2)S原子的价电子对数是孤对电子为0,所以SO42-空间构型正四面体;S原子轨道杂化方式为sp3;等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子,所以与SO42-互为等电子体的分子的化学式是CCl4或SiF4;
(3)氨气分子间有氢键,H2S分子间没有氢键;所以氨气的沸点高于硫化氢的沸点;
(4)N原子2p轨道为半充满状态,所以第一电离能大于相邻的O原子,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,所以第一电离能O大于S原子,所以O、N、S的第一电离能从大到小的顺序是N>O>S;
(5)Cu和N之间是配位键、N和H之间是共价键,单键都是σ键,所以1mol的[Cu(NH3)4]2+中σ键的个数为16NA;
(6)原子数是N原子数是C原子数是化学式是Ti4CN3;根据晶胞结构;若碳原子位于新晶胞的上下面心,则氮原子在新晶胞中的位置是顶点和前后左右面心。
【点睛】
根据均摊原则,晶胞顶点的原子被8个晶胞占用,每个晶胞占用晶胞面心的原子被2个晶胞占用,每个晶胞占用晶胞楞上的原子被4个晶胞占用,每个晶胞占用【解析】①.3s23p4②.M③.正四面体④.sp3⑤.CCl
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