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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A版选修3化学下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6题,共12分)1、若将15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23px23py1,它违背了()A.能量守恒原理B.泡利不相容原理C.能量最低原理D.洪特规则2、由短周期前10号元素组成的物质T和X;有如图所示的转化。X不稳定,易分解。下列有关说法正确的是。
A.T转化为X的过程中,断裂和形成的共价键类型相同B.等物质的量的T、X分子中含有π键的数目均为NAC.X分子中含有的σ键个数是T分子中含有的σ键个数的2倍D.T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键3、下列现象与氢键有关的是()
①HF的熔;沸点比第ⅦA族其他元素氢化物的熔、沸点高。
②小分子的醇;羧酸可以和水以任意比互溶。
③冰的密度比液态水的密度小。
④尿素的溶;沸点比醋酸的高。
⑤邻羟基苯甲醛的熔;沸点比对羟基苯甲醛的低。
⑥水分子在较高温度下也很稳定A.①②③④⑤⑥B.仅①②③④⑤C.仅①②③④D.仅①②③4、已知HCl的沸点为-85℃,则HI的沸点可能为()A.-167℃B.-87℃C.-35℃D.50℃5、下列说法错误的是()A.在CaF2晶体中,Ca2+的配位数是8B.1mol金刚石晶体中,平均含有2molC—C键C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性从左到右依次减弱D.D;某气态团簇分子结构如图所示;该气态团簇分子的分子式为EF或FE
6、共价键、离子键和范德华力是微粒之间的三种作用力。下列晶体中含有两种作用力的是A.ArB.SiO2C.Na2O2D.金刚石评卷人得分二、多选题(共5题,共10分)7、研究表明,氮氧化物在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列有关各元素原子的说法正确的是()
A.接近沸点的水蒸气中存在“缔合分子”,“缔合分子”内存在氢键B.基态O2-的价电子排布式为1s22s22p6C.中N的杂化方式为sp3,与SO3互为等电子体D.的空间构型为正四面体,4个N-H共价键的键长相等8、通过反应“P4(s)+3NaOH(aq)+3H2O(l)=3NaH2PO2(aq)+PH3(g)ΔH>0”,能制得用于化学镀镍的NaH2PO2。P4的结构如图所示;则下列说法正确的是。
A.白磷中各P原子通过共价键相连接形成共价晶体B.H2O分子的立体构型为V形C.该反应能自发进行,则ΔS<0D.反应产物PH3中磷原子的杂化方式为sp3杂化9、有下列两组命题。A组B组Ⅰ.H2O分子间存在氢键,H2S则无①H2O比H2S稳定Ⅱ.晶格能NaI比NaCl小②NaCl比NaI熔点高Ⅲ.晶体类型不同③N2分子比磷的单质稳定Ⅳ.元素第一电离能大小与原子外围电子排布有关,不一定像电负性随原子序数递增而增大④同周期元素第一电离能大的,电负性不一定大
B组中命题正确,且能用A组命题加以正确解释的是A.Ⅰ①B.Ⅱ②C.Ⅲ③D.Ⅳ④10、硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示。下列说法正确的是()
A.m=2B.在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型相同C.1、2原子间和4、5原子间的化学键可能是配位键D.若382g硼砂晶体中含2molNa+,则硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O11、叠氮化钠用于汽车的安全气囊中,当发生车祸时迅速分解放出氮气,使安全气囊充气,其与酸反应可生成氢叠氮酸(HN3),常用于引爆剂,氢叠氮酸还可由肼(N2H4)制得。下列叙述错误的是A.CO2、N2O与N3-互为等电子体B.氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键C.NaN3的晶格能小于KN3的晶格能D.HN3和N2H4都是由极性键和非极性键构成的非极性分子评卷人得分三、填空题(共9题,共18分)12、某离子晶体晶胞结构如图所示;x位于立方体的顶点,Y位于立方体中心。试分析:
(1)晶体中每个Y同时吸引着___个X,每个x同时吸引着__个Y,该晶体的化学式为___;
(2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有___个;
(3)晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数为__。
(4)下列分子中含有sp和sp3杂化方式的是___。
A.B.CH4C.CH2=CHCH3D.CH3CH2C≡CHE.CH3CH313、请回答以下问题:
(1)第四周期的某主族元素,其第一至五电离能数据如下图1所示,则该元素对应原子的M层电子排布式为___________。
(2)如下图2所示,每条折线表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是___________。简述你的判断依据___________。
(3)CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图3所示。该晶体的类型属于___________(选填“分子”“原子”“离子”或“金属”)晶体,该晶体中碳原子轨道的杂化类型为___________。
(4)在离子晶体中正、负离子间力求尽可能多的接触,以降低体系的能量,使晶体稳定存在。已知Na+半径是Cl-的a倍,Cs+半径是Cl-的b倍,请回顾课本上NaCl和CsCl的晶胞,其晶胞边长比为___________。
(5)Fe的一种晶体如甲、乙所示,若按甲虚线方向切乙得到的A-D图中正确的是___________。铁原子的配位数是___________,假设铁原子的半径是rcm,该晶体的密度是pg/cm3,则铁的相对原子质量为___________(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
14、Cr电子排布式从3d54s1→3d6是__________能量(填“吸收”或“放出”);Co3+核外电子有_____个未成对电子数,Zn2+的价电子轨道表示式为_______________;V原子结构示意图为:_____________。15、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。16、黑磷是磷的一种稳定的同素异形体,黑磷具有正交晶系的晶体结构(图A),晶胞参数a=3.310A,b=4.380A;c=10.500A。黑磷烯是二维的单层黑磷(图B),黑磷烯与石墨烯结构相似,P的配位数为3。与石墨烯相比,黑磷烯具有半导体性质,更适合于制作电子器件。已知黑磷结构中只有一种等效的三配位P,所有P原子的成键环境一样,图A中编号为①的P原子的晶胞内坐标为(0.50,0.090,0.598)。请回答下列问题:
(1)写出P原子的价电子排布:___。
(2)P和F的电负性大小顺序是X(P)___X(F)。(填“<”“=”或“>”)P和F形成的分子PF3和PF5,它们的几何构型分别为__、__。
(3)①黑磷中P原子杂化类型是__。黑磷中不存在__(选填字母序号)。
A.共价键B.σ键C.π键D.范德华力。
②红磷、白磷与黑磷熔点从高到低的顺序为__,原因是__。
(4)图A中编号为②的P原子的晶胞内坐标为__,黑磷的晶胞中含有__个P原子。17、(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___。18、有下列粒子:①CH4②CH2=CH2③CH≡CH④NH3⑤NH4+⑥BF3⑦H2O。填写下列空白(填序号):
(1)呈正四面体的是__________
(2)中心原子轨道为sp3杂化的是__________,为sp2杂化的是__________,为sp杂化的是__________
(3)所有原子共平面的是__________
(4)粒子存在配位键的是__________
(5)含有极性键的极性分子的是__________19、元素的单质有多种形式,下图依次是C60;石墨和金刚石的结构图:
回答下列问题:
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为__________。
(2)C60属于_________晶体,石墨属于________晶体。
(3)石墨晶体中,层内C-C键的键长为142pm,而金刚石中C-C键的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的_____共价键(填σ或π,下同),而石墨层内的C—C间不仅存在____共价键,还有____键。
(4)金刚石晶胞含有_______个碳原子。20、(1)镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时原子释放能量,由基态转化成激发态____。
(2)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素______。
(3)凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键______。
(4)24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2______。
(5)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______。
(6)氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的Na+共有12个______。
(7)金刚石为网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子______。
(8)所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同______。
(9)干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子______。
(10)模型中的小黑点表示电子在原子核外出现的概率密度的形象描述______。评卷人得分四、计算题(共4题,共28分)21、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______。22、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)。
23、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。____________24、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)评卷人得分五、实验题(共1题,共5分)25、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_____________________________。评卷人得分六、工业流程题(共1题,共7分)26、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6题,共12分)1、D【分析】【详解】
P原子的3p能级上有3个轨道,3p能级上有3个电子,3个电子应该排在3个不同的轨道上,且自旋方向相同。本题的电子排布违背了洪特规则。洪特规则是在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同,据此可知,该电子排布式违背了洪特规则,应排布为1s22s22p63s23px13py13pz1。
故选D。
【点睛】
泡利不相容原理:每个轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子;洪特规则:在相同能量的轨道上,电子在排布的时候优先进入空轨道,每个轨道中的单电子取得相同自旋;能量最低原理:在不违反泡利原理的条件下,电子优先占据能量较低的原子轨道,使整个原子体系能量处于最低,这样的状态是原子的基态。2、A【分析】【分析】
由球棍模型可知,黑球为C,大白球为O,小白球为H,则T为HCHO,X不稳定,易分解,则X为H2CO3;则Y为氧化剂,据此分析解答。
【详解】
A.T转化为X的过程中;断裂的是C-H键,形成的是C-O键和O-H键,断裂和形成的共价键类型相同,故A正确;
B.HCHO、H2CO3分子中都含有1个C=O,因此等物质的量的HCHO、H2CO3分子中含有π键的数目相等,但物质的量未定,故不一定为NA;故B错误;
C.X分子中含有的σ键个数为5;T分子中含有的σ键个数为3,不是2倍的关系,故C错误;
D.X为H2CO3;只含有极性键,故D错误;
故选A。3、B【分析】【详解】
试题分析:①因第ⅤIIA族中;F的非金属性最强,HF中分子之间存在氢键,则HF的熔;沸点比VIIA族其他元素氢化物的高,故①正确;②C原子个数小于4的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,则可以和水以任意比互溶,故②正确;③冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,故③正确;④尿素分子间可以形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多,尿素的熔、沸点比醋酸的高,故④正确;⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,故⑤正确;⑥水分子高温下也很稳定,其稳定性与化学键有关,而与氢键无关,故⑥错误;故选B。
考点:氢键的形成及对物质性质的影响4、C【分析】【详解】
氯化氢;碘化氢为结构相似的分子晶体;分子晶体熔沸点高低与分子间作用力有关,而分子间作用力与相对分子质量成正比,碘化氢的相对分子质量大于氯化氢,所以分子间作用力强于氯化氢,熔沸点高于氯化氢熔沸点,排除A、B,常温下碘化氢为气体,所以沸点低于0℃,排除D,C项正确;
答案选C。5、D【分析】【分析】
A.CaF2晶体中;氟离子的配位数为4,离子的配位数之比与离子数目成反比;
B.金刚石中;1molC形成2molC-C键;
C.同主族从上到下;非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱;
D.团簇分子中含有4个E;4个F;
【详解】
A.CaF2晶体中;氟离子的配位数为4,钙离子的配位数为4×2=8,A项正确;
B.金刚石中;1molC形成2molC-C键,B项正确;
C.同主族从上到下,非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱,则有HF、HCl、HBr;HI的热稳定性从左到右依次减弱;
D.团簇分子中含有4个E、4个F,分子式为E4F4或者F4E4;D项错误;
答案选D。
【点睛】
本题的易错点是对团簇分子利用均摊法判断分子式,需要注意的是团簇分子不与其他分子或颗粒共用,其实就是独立的分子,不能使用均摊法。6、C【分析】【详解】
A、Ar中只存在范德华力;A不选;
B、SiO2中只存在共价键;B不选;
C、Na2O2中既含有离子键;又有共价键,C选;
D;金刚石中只有共价键;D不选;
答案选C。二、多选题(共5题,共10分)7、AD【分析】【详解】
A.接近沸点的水蒸气中存在“缔合分子”;水分子内存在O-H共价键,“缔合分子”内水分子间存在氢键,A正确;
B.基态O2-的价电子排布式为2s22p6;B不正确;
C.中N的价层电子对数为3,杂化方式为sp2,与SO3互为等电子体;C不正确;
D.中N原子的价层电子对数为4;其空间构型为正四面体,4个N-H共价键的键长;键能都相等,D正确;
故选AD。8、BD【分析】【详解】
A.白磷中4个P原子通过共价键相连接形成P4分子;属于分子晶体,故A错误;
B.H2O分子的立体构型为V形;故B正确;
C.该反应能自发进行则ΔH-TΔS<0;ΔH>0,则ΔS>0,故C错误;
D.PH3中磷原子的杂化方式为sp3杂化;故D正确;
答案选BD。
【点睛】
该反应能自发进行则ΔH-TΔS<0;PH3中磷原子于氢原子共用三个电子对,含有一对孤电子对,故杂化方式为sp3杂化。9、BD【分析】【详解】
试题分析:A、水分子比H2S稳定与共价键强弱有关系;与二者是否能形成氢键没有关系,错误;Ⅱ;碘化钠和氯化钠形成的均是离子晶体,晶格能NaI比NaCl小,因此NaCl比NaI熔点高,B正确;C、氮气和磷形成的晶体均是分子晶体,C错误;D、元素第一电离能大小与原子外围电子排布有关,不一定像电负性随原子序数递增而增大,同周期元素第一电离能大的,电负性不一定大,例如电负性氧元素大于氮元素,但氮元素的第一电离能大于氧元素,D正确,答案选BD。
考点:考查氢键、分子稳定性、晶体类型和性质及电离能和电负性判断10、AD【分析】【分析】
由图示可以看出该结构可以表示为[H4B4O9]m-,其中B为+3价,O为-2价,H为+1价,根据化合价判断m值求解Xm-的化学式;根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数,1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,2号B形成3个键,则B原子为sp2杂化,4号B形成4个键,则B原子为sp3杂化;阴离子中含配位键,不含离子键,以此来解答。
【详解】
A.观察模型,可知Xm-是(H4B4O9)m-;依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,故A正确;
B.2,4代表B原子,2号B形成3个键,则B原子为SP2杂化,4号B形成4个键,则B原子为SP3杂化,所以在Xm-中;硼原子轨道的杂化类型有不同,故B错误;
C.2号B一般是形成3个键;4号B形成4个键,其中1个键很可能就是配位键,所以配位键存在4号与5号之间,故C错误;
D.若硼砂的化学式为Na2B4O7•10H2O,则382g硼砂晶体中含×2=2molNa+;故D正确;
答案选AD。11、CD【分析】【详解】
A.N3-含3个原子、16个价电子,因此与CO2、N2O互为等电子体;故A正确;
B.HN3的分子结构为HN3和水能够形成分子间氢键;故B正确;
C.由于钾离子半径大于钠离子半径,所以NaN3的晶格能大于KN3的晶格能;故C错误;
D.HN3和N2H4都是极性分子;故D错误;
答案选CD。三、填空题(共9题,共18分)12、略
【分析】【分析】
⑴晶体中以中心的Y分析Y同时吸引X的个数;再以顶点的X分析X同时吸引Y的个数,计算晶体中有X和Y个数。
⑵晶体中以顶点X分析;X与面对角线的X来分析。
⑶晶体中X与Y形成正四面体结构。
⑷A.中苯环上的碳价层电子对数为3,是sp2杂化;B.CH4中碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化;C.CH2=CHCH3中第1个和第2个碳原子价层电子对数为3,是sp2杂化;D.CH3CH2C≡CH中第3个和第4个碳原子价层电子对数为2,是sp杂化,第1个和第2个碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化;E.CH3CH3中第1个和第2个碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化。
【详解】
⑴晶体中以中心的Y分析,每个Y同时吸引着4个X,以顶点的X分析,每个X同时吸引着8个Y,该晶体中有X为个,Y为1个,因此化学式为XY2;故答案为:4;8;XY2。
⑵晶体中以顶点X分析;X与面对角线的X来分析,每个面有4个,共3个面,因此在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有12个;故答案为:12。
⑶晶体中X与Y形成正四面体结构;因此距离最近的2个X与1个Y形成的夹角∠XYX的度数为109°28′;故答案为:109°28′。
⑷A.中苯环上的碳价层电子对数为3,是sp2杂化,故A不符合题意;B.CH4中碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化,故B不符合题意;C.CH2=CHCH3中第1个和第2个碳原子价层电子对数为3,是sp2杂化,故C不符合题意;D.CH3CH2C≡CH中第3个和第4个碳原子价层电子对数为2,是sp杂化,第1个和第2个碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化,故D符合题意;E.CH3CH3中第1个和第2个碳原子价层电子对数为4,是sp3杂化,故E符合题意;综上所述,答案为D。【解析】①.4②.8③.XY2④.12⑤.109°28′⑥.D13、略
【分析】【详解】
试题分析:(1)该元素第三电离能远远大于第二电离能,说明该元素的原子价电子数为2,为Ca,M层电子排布式为:3s23p6
(2)在ⅣA~ⅦA中的氢化物里,NH3、H2O、HF因分子间存在氢键,故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点,只有ⅣA族元素氢化物不存在反常现象,第ⅣA族形成的氢化物分之间为范德华力,组成与结构相似,相对分子量越大,范德华力越大,沸点越高,所以a点所在折线对应的是气态氢化物SiH4。
(3)由CO2在高温高压下所形成的晶体图可以看出,其晶体结构为空间物质结构,每个C原子周围通过共价键连接4个O原子,所以该晶体为原子晶体,碳原子轨道的杂化类型为sp3杂化。
(4)设Cl‾半径为r,则Na+半径为ar,Cs+半径为br,NaCl晶胞边长为x,因为NaCl晶胞为面心立方结构,所以2x2=(2r+2ar)2,得r=(1+a)r;CsCl晶胞为体心李立方结构,所以y2+2y2=(2r+2br)2,可得y=2/(1+b)r,x:y=(1+b):(1+a)
(5)甲中Fe位于顶点和体心,乙由8个甲组成,按甲虚线方向切乙形成的纵截面边长不相等,则排除B、D,由于每个小晶胞中的体心含有1个Fe原子,则应为A;由图甲可以看出,位于体心的铁原子周围距离最近的铁原子有8个,所以铁原子的配位数是8;设图甲晶胞的边长为acm,则a2+2a2=(4r)2,得a=4/3r,图甲晶胞的体积V=a3=64/9r3,根据均摊发可知甲中晶胞含Fe原子:8×1/8+1=2,设Fe的相对原子质量为M,则64/9r3•ρ="2M/"NA,M=
考点:考查物质结构与性质、晶体知识等内容。【解析】①.3s23p6②.SiH4③.在ⅣA~ⅦA中的氢化物里,NH3、H2O、HF因分子间存在氢键,故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点,只有ⅣA族元素氢化物不存在反常现象;组成与结构相似,相对分子量越大,分子间作用力越大,沸点越高,a点所在折线对应的是气态氢化物SiH4④.原子⑤.sp3杂化⑥.(1+b):(1+a)⑦.A⑧.8⑨.14、略
【分析】【详解】
Cr电子排布式从3d54s1→3d6是由基态转化为激发态,吸收能量;Co3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,核外电子有4个未成对电子数,Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,价电子轨道表示式为V原子的质子数是23,原子结构示意图为【解析】①.吸收②.4③.④.15、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.<16、略
【分析】【分析】
根据P最外层5个电子,写出价电子排布图;根据电负性递变规律,以N元素为中间,判断P与F的电负性大小,以VSEPR理论,判断PF3和PF5的空间构型;根据黑磷烯与石墨烯结构相似;P的配位数为3,判断P原子杂化类型和熔点高低;根据题中图示和所给信息,判断P原子的坐标及晶胞中P原子个数。
【详解】
(1)P为15号元素,其核外价电子排布为3s23p3,价电子排布图为:答案为:
(2)同一周期元素,元素的电负性随着原子序数的增大而呈增大,N、F同一周期,电负性x(N)<x(F),同一主族,从上到下,电负性依次减弱,N、P属于同主族,电负性x(N)>x(P),P和F的电负性大小顺序是x(P)<x(F);PF3的价层电子对数3+=4,有一对孤电子对,所以空间构型为三角锥形,PF5的价层电子对数5+=5;无孤电子对,所以空间构型为三角双锥形;答案为<,三角锥,三角双锥。
(3)①黑磷烯与石墨烯结构相似,P的配位数为3,有一对孤电子对,黑磷中P原子杂化类型是sp3,黑鳞中,P与P形成共价键,即有σ键,黑磷烯与石墨烯结构相似,层与层之间有分子间作用力,即范德华力,故不存在π键;答案为sp3;C。
②黑磷相当于石墨;属混合晶体,红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高,所以熔点高低顺序为黑磷>红磷>白磷;答案为黑磷>红磷>白磷,黑磷相当于石墨,属混合晶体,红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高。
(4)结合图B可知,图A中编号为②的P原子位于同一坐标轴a,关于坐标轴b对称,且位于坐标轴c的值为1-0.598=0.402,该P原子在晶胞内的坐标为(0.500,-0.090,0.402);该晶胞中第一层含有P原子1+1=2个,第二层含有P原子1+1+1+1=4个,第三层含有P原子1+1=2个,共8个P原子;答案为(0.500,-0.090,0.402),8。【解析】①.②.<③.三角锥④.三角双锥⑤.sp3⑥.C⑦.黑磷>红磷>白磷⑧.黑磷相当于石墨,属于混合晶体;红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,分子量越大,范德华力越大,熔沸点越高;所以熔点高低顺序为黑磷>红磷>白磷⑨.(0.500,-0.090,0.402)⑩.817、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.sp18、略
【分析】【分析】
(1)根据杂化轨道数判断杂化类型判断微粒的构型来解答,①CH4是正四面体结构,②C2H4是平面形分子③C2H2是直线形分子④NH3是三角锥形分子,⑤NH4+是正四面体结构,⑥BF3是平面三角形分子⑦H2O是V形分子;
(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,据此判断杂质类型;
(3)①CH4是正四面体结构,②C2H4是平面形分子③C2H2是直线形分子④NH3是三角锥形分子,⑤NH4+是正四面体结构,⑥BF3是平面三角形分子⑦H2O是V形分子;
(4)判断分子中能否有提供孤电子对和空轨道的粒子;以此来解答;
(5)不同原子间形成极性键;同种原子间形成非极性键;结构不对称;正负电荷中心重叠的分子为极性分子。
【详解】
(1)①CH4中C原子采取sp3杂化,空间构型为正四面体结构,②C2H4中C原子采取sp2杂化,空间构型为平面形分子,③C2H2中C原子采取sp杂化,空间构型为直线形分子④NH3中氮原子采取sp3杂化,空间构型为三角锥形分子,⑤NH4+中氮原子采取sp3杂化,空间构型为正四面体结构,⑥BF3中硼原子采取sp2杂化,空间构型为平面三角形分子⑦H2O中O原子采取sp3杂化;空间构型为V形分子,呈正四面体的是:①⑤;
(2)①CH4中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化;
②C2H4中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
③C2H2中C原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+0=2;所以采取sp杂化;
④NH3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+1=4,所以采取sp3杂化;
⑤NH4+中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化;
⑥BF3中B原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
⑦H2O中O原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化;
所以中心原子轨道为sp3杂化的是①④⑤⑦,中心原子轨道为sp2杂化的是②⑥;为sp杂化的是③;
(3)①CH4是正四面体结构;所有原子不共面也不共线;
②C2H4是平面形分子;所有原子共平面而不共线;
③CH≡CH是直线形分子;所有原子共平面也共线;
④NH3是三角锥形分子;所有原子不共面也不共线;
⑤NH4+是正四面体结构;所有原子不共面也不共线;
⑥BF3是平面三角形分子;所有原子共平面而不共线;
⑦H2O是V形分子;所有原子共平面而不共线;
所有原子共平面的是:②③⑥;
(4)①CH4中无孤对电子;
②CH2═CH2中上无孤对电子;
③CH≡CH中无孤对电子;
④NH3中N上有1对孤对电子;无空轨道;
⑤NH4+中N提供孤电子对,H+提供空轨道;二者都能形成配位键;
⑥BF3中无孤对电子;
⑦H2O中O上有2对孤对电子;无空轨道;
粒子存在配位键的是⑤;
(5)①CH4中C上无孤对电子;形成4个σ键,为正四面体结构,只含C−H极性键,结构对称,为非极性分子;
②CH2═CH2中C上无孤对电子;每个C形成3个σ键,为平面结构,含C=C;C−H键,为非极性分子;
③CH≡CH中C上无孤对电子;每个C形成2个σ键,为直线结构,含C≡C;C−H键,为非极性分子;
④NH3中N上有1对孤对电子;N形成3个σ键,为三角锥型,只含N−H键,为极性分子;
⑤NH4+中N上无孤对电子;N形成4个σ键,为正四面体结构,只含N−H键,为非极性分子;
⑥BF3中B上无孤对电子;形成3个σ键,为平面三角形,只含B−F键,为非极性分子;
⑦H2O中O上有2对孤对电子;O形成2个σ键,为V型,含O−H极性键,为极性分子;
含有极性键的极性分子的是:④⑦。【解析】①.①⑤②.①④⑤⑦③.②⑥④.③⑤.②③⑥⑥.⑤⑦.④⑦19、略
【分析】【分析】
(1)金刚石、石墨、C60;碳纳米管等都是含有碳元素的不同单质;据此判断;
(2)根据组成的微粒类型和微粒间作用力类型判断晶体类型;
(3)根据两种物质中存在的共价键类型分析解答;
(4)利用均摊法结合晶胞结构图分析计算。
【详解】
(1)由同种元素组成的不同单质互称同素异形体,金刚石、石墨、C60;碳纳米管等都是碳元素的单质;属于同素异形体,故答案为:同素异形体;
(2)C60的构成微粒是分子;属于分子晶体;石墨的构成微粒是原子,且层与层之间存在分子间作用力,所以石墨属于混合型晶体,故答案为:分子;混合型;
(3)共价单键为σ键;共价双键中含有σ键和π键,金刚石中碳原子之间只存在σ键,石墨中碳原子之间存在σ键和π键,故答案为:σ;σ;π;
(4)晶胞中顶点微粒数为:8×=1,面心微粒数为:6×=3;体内微粒数为4,共含有8个碳原子,故答案为:8。
【点睛】
本题的易错点为(3),要注意金刚石结构中中存在单键,而石墨晶体中存在单键和双键;难点为(4),要注意均摊法的理解和应用。【解析】①.同素异形体②.分子③.混合型④.σ⑤.σ⑥.π⑦.820、略
【分析】【详解】
(1)基态Mg原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2,1s22s22p63p2属于激发态的镁原子的电子排布式;由基态变为激发态需要吸收能量,(1)错误;
(2)基态原子价电子排布式为5s25p1的元素是In元素;位于周期表的第五周期ⅢA,属于p区元素,(2)错误;
(3)BF3是AB3型共价化合物,B原子形成3个价层电子对,采用的是sp2杂化方式;(3)错误;
(4)基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1;采取这种方式,可以使3d轨道和4s轨道呈现半充满的状态,原子处于更稳定的状态,(4)错误;
(5)金属铜属于面心立方最密堆积;金属镁属于六方最密堆积,(5)错误;
(6)如果去除NaCl的晶胞中的Cl-,那么Na+在晶胞中的排列类似于面心立方的堆积形式你,因此每个Na+周围最近的Na+有12个;(6)正确;
(7)金刚石是由C原子通过共价键形成的原子晶体;每个碳原子均与4个碳原子形成共价键,在金刚石的结构中,最小环是六元环,由6个碳原子构成,(7)正确;
(8)s电子的电子云轮廓图都是球形的;能层数越大,对应的半径就越大,(8)正确;
(9)干冰的晶胞中CO2的堆积方式类似于面心立方最密堆积,其出现在晶胞的顶点和各个面心上,因此一个CO2周围最近有12个CO2;(9)正确;
(10)电子云即概率密度的形象化描述,小黑点的疏密程度即表示电子在核外空间各处的概率密度,(10)正确;【解析】①.×②.×③.×④.×⑤.×⑥.√⑦.√⑧.√⑨.√⑩.√四、计算题(共4题,共28分)21、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22、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)23、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%24、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4
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