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文档简介
…………○…………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年人教新课标选修3化学下册阶段测试试卷261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总分得分评卷人得分一、选择题(共6题,共12分)1、下列元素中,属于主族元素的是A.CuB.NaC.NeD.Zn2、下列关于价电子构型3s23p4的描述正确的是()A.它的元素符号为OB.可以与H2化合生成液态化合物C.其电子排布图D.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p43、已知几种共价键的键能如下:。化学键H—NN≡NCl—ClH—Cl键能/kJ·mol-1391946328431
下列说法错误的是()A.键能:N≡N>N==N>N—NB.H(g)+Cl(g)=HCl(g)ΔH=-431kJ·mol-1C.H—N键能小于H—Cl键能,所以NH3的沸点高于HClD.2NH3(g)+3Cl2(g)=N2(g)+6HCl(g)ΔH=-202kJ·mol-14、氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN;如图所示。下列叙述错误的是()
A.H3BO3在水溶液中发生H3BO3+H2OH++[B(OH4)]−,可知H3BO3是一元弱酸B.六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子C.NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一,lmolNH4BF4含有配位键的数目为NAD.由B2O3可制备晶体硼,晶体硼的熔点2573K,沸点2823K,硬度大,属于共价晶体5、下列说法不正确的是()A.离子晶体的晶格能越大离子键越强B.阳离子的半径越大则可同时吸引的阴离子越多C.通常阴、阳离子的半径越小、所带电荷数越多,该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大D.拆开1mol离子键所需的能量为该离子晶体的晶格能6、有一种蓝色晶体可表示为经研究发现,它的结构特征是和互相占据立方体互不相邻的顶点,而位于立方体的棱上。其晶体中阴离子的最小结构单元如图所示。下列说法不正确的是。
A.该晶胞中与离子个数比为1:1B.该晶体的化学式为C.该晶体属于离子晶体,M呈+2价D.晶体中与距离最近且相等的为6个评卷人得分二、多选题(共7题,共14分)7、下列各式中各能级能量高低的排列顺序正确的是()A.B.C.D.8、已知X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素,X是周期表中的原子半径最小的元素,Y元素的最高正价与最低负价的绝对值相等,Z的核电荷数是Y的2倍,W的最外层电子数是其最内层电子数的3倍。下列说法不正确的是A.原子半径:Z>W>RB.W、R对应的简单氢化物的稳定性前者大于后者C.W与X、W与Z形成的化合物的化学键类型完全相同D.电负性R>Y、X9、短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大,X、Y、W形成的一种阴离子常用于检验Fe3+,R的单质常用于制造路灯,其发出的黄色光透雾能力强,Z是地壳中含量最高的元素。下列叙述正确的是A.W的氧化物的水化物一定是强酸B.XW2的结构式为:W=X=WC.WZ3分子中所有原子处于同一平面D.Z与R形成的化合物中只含有离子键10、干冰汽化时,下列所述内容发生变化的是()A.分子内共价键B.分子间作用力C.分子间的距离D.分子内共价键的键长11、肼(N2H4)为二元弱碱,在水中的电离方式与NH3相似。25℃时,水合肼(N2H4·H2O)的电离常数K1、K2依次为9.55×10-7、1.26×10-15。下列推测或叙述一定错误的是A.N2H4易溶于水和乙醇B.N2H4分子中所有原子处于同一平面C.N2H6Cl2溶液中:2c(N2H)+c(N2H)>c(Cl-)+c(OH-)D.25°C时,反应H++N2H4⇌N2H的平衡常数K=9.55×10712、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•10H2O13、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7题,共14分)14、我国是世界稀土资源大国,稀土元素是镧系、钪钇种元素的总称;它们位于元素周期表中同一副族。
原子的价层电子排布式为______,第一电离能Sc______Y填“大于”或“小于”
是生产铈的中间化合物,它可由氟碳酸铈精矿制得:
中,Ce的化合价为______。
氧化焙烧生成二氧化铈其在酸浸时发生反应的离子方程式为______。
离子的立体构型的名称为______,中心原子的杂化方式为______,分子或离子中的大键可用符号表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数如苯分子中的大键可表示为则中的大键应表示为______。
常温、常压下是铈最稳定的化合物,广泛用于玻璃、原子能、电子管等工业。晶胞是立方萤石型,则铈离子的配位数为______,如图中离子坐标参数0,若将B选为晶胞顶点坐标参数0,则D离子处于______位置,坐标参数为______。已知该晶胞的棱长其密度为______列出计算式即可
15、新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向.
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得.
①基态Cl原子中,电子占据的最高能层符号为_____,该能层具有的原子轨道数为_____.
②LiBH4由Li+和BH4﹣构成,BH4﹣的立体结构是_____,B原子的杂化轨道类型是_____.
Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为_____.
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料.
①LiH中,离子半径Li+_____H﹣(填“>”、“=”或“<”).②某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物.M的部分电离能如表所示:。I1/kJ•mol﹣1
I2/kJ•mol﹣1
I3/kJ•mol﹣1
I4/kJ•mol﹣1
I5/kJ•mol﹣1
738
1451
7733
10540
13630
M是_____(填元素符号).
(3)NaH具有NaCl型晶体结构,已知NaH晶体的晶胞参数a=488pm(棱长),Na+半径为102pm,H﹣的半径为_____,NaH的理论密度是___________g•cm﹣3(只列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数为NA)16、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。17、已知钼(Mo)的晶胞如图所示,钼原子半径为apm,相对原子质量为M,以NA表示阿伏加德罗常数的值。
(1)钼晶体的堆积方式为__。
(2)钼原子的配位数为__。
(3)构成钼晶体的粒子是__。
(4)金属钼的密度为__g·cm-3。18、A;B、C、D为四种晶体;性质如下:
A.固态时能导电;能溶于盐酸。
B.能溶于CS2;不溶于水。
C.固态时不导电;液态时能导电,可溶于水。
D.固态;液态时均不导电;熔点为3500℃
试推断它们的晶体类型:A._____;B._______;C._______;D._________。19、在工业上;通过含锌矿石制取应用广泛的锌及其化合物。
(1)Zn在元素周期表中位于_____区,其基态原子价电子排布式为________。
(2)[Zn(CN)4]2-常用于电镀工业中,其中配位原子基态时核外电子的轨道表示式为_____,与CN-互为等电子体的粒子有_____、________(写出两种)。
(3)[Zn(CN)4]2-在水溶液中与甲醛(HCHO)溶液反应可制得HOCH2CN。甲醛分子的立体构型为________.中心原子杂化方式为________;HOCH2CN中元素电负性由大到小的顺序_______,1molHOCH2CN分子中,含有σ键的数为_________。
(4)ZnS和HgS晶体在岩浆中先晶出的是________,其原因是___________。
(5)ZnO的一种晶体结构与金刚石类似,4个锌原子占据金刚石中晶胞内四个碳原子的位置,则该氧化物的密度为______g/cm3(设晶胞参数为apm,NA表示阿伏伽德罗常数)20、磷存在于人体所有细胞中;是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题:
(1)基态P原子的价电子排布式为___。
(2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的空间构型为___,其键角为__,推测其在CS2中的溶解度___(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。
(3)膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°和107°,试用价层电子对互斥理论分析PH3的键角小于NH3的原因:___。
(4)常温下PCl5是一种白色晶体,其立方晶系晶体结构模型如图所示,由A、B两种微粒构成。将其加热至148℃熔化,形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体,则A、B的化学式分别为___、__,A的中心原子杂化轨道类型为___。
(5)第三周期主族元素中,按第一电离能大小排序,第一电离能在磷和铝之间的元素是__(填元素符号)。
(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石,熔点如下表所示。试从结构的角度分析它们熔点不同的原因:__。物质BNAlNGaN熔点/℃300022001700评卷人得分四、计算题(共4题,共28分)21、(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_______。22、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______。23、SiC有两种晶态变体:α—SiC和β—SiC。其中β—SiC为立方晶胞;结构与金刚石相似,晶胞参数为434pm。针对β—SiC回答下列问题:
⑴C的配位数为__________。
⑵C和Si的最短距离为___________pm。
⑶假设C的原子半径为r,列式并计算金刚石晶体中原子的空间利用率_______。(π=3.14)24、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。____________评卷人得分五、工业流程题(共1题,共2分)25、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、B【分析】【分析】由元素的位置结合元素周期表的结构来判断元素所属的周期和族;主族元素为IA~ⅤⅡA,共7个主族,以此来解答。
【详解】A.Cu位于第四周期第IB族;选项A不选;B.Na位于第三周期第IA族,选项B选;C.Ne位于第二周期的0族,不属于主族元素,选项C不选;D.Zn位于ⅡB族,选项D不选;答案选B。
【名师点睛】本题考查元素周期表的结构及应用,为高频考点,把握元素的位置及主族、副族、第ⅤⅢ族、0族的位置为解答的关键,注意整体把握周期表的结构,题目难度不大。2、D【分析】【详解】
价电子构型3s23p4的元素是硫。
A.氧元素符号为O;它的原子核外只有2个电子层,A不合题意;
B.硫与H2化合生成硫化氢;是气态化合物,B不合题意;
C.电子排布图违反洪特规则;C不正确;
D.硫为16号元素,它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4;D正确。
故选D。3、C【分析】【详解】
A项;同种元素形成的共价键中;三键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:N≡N>N==N>N—N,故A正确;
B项、H(g)+Cl(g)=HCl(g)的焓变为H—Cl键能的相反数,则ΔH=-431kJ·mol-1;故B正确;
C项、NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键;而HCl不能,故C错误;
D项、根据ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和,则反应ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E(N≡N)-6E(H—Cl)=-202kJ·mol-1;故D正确;
故选C。
【点睛】
键能越大,键长越短,分子越稳定,但分子的溶沸点与分子间作用力或氢键有关,与键能和键长无关。4、C【分析】【详解】
A.由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3+H2OH++[B(OH4)]−可知,H3BO3是一元弱酸;故A正确;
B.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞,金刚石晶胞是立方体,其中8个顶点有8个碳原子,6个面各有6个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×+6×+4=8;则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子,故B正确;
C.NH4BF4中,NH4+中含有氮氢配位键,BF4—中含有硼氟配位键,则lmolNH4BF4含有配位键的数目为2NA;个C错误;
D.共价晶体具有很高的熔沸点和很大的硬度;晶体硼的熔点2573K,沸点2823K,硬度大说明晶体硼属于共价晶体,故D正确;
故选C。5、D【分析】【详解】
A.离子晶体的晶格能越大离子键越强;故A正确;
B.阳离子的半径越大;其表面积越大,与阴离子接触面积越大,吸引的阴离子越多,故B正确;
C.离子晶体的晶格能与离子半径成反比与离子所带电荷数成正比;故C正确;
D.晶格能是指1mol离子晶体中阴;阳离子完全气化而远离所吸收的能量;不是拆开1mol离子键所需的能量,故D错误;
故答案选:D。
【点睛】
通常阴、阳离子的半径越小、所带电荷数越多,该阴、阳离子组成的离子化合物的晶格能越大。6、C【分析】【分析】
由阴离子的晶胞结构可知,和位于顶点,位于棱上,所以晶胞中的个数为4×=的的个数为4×=的个数为12×=3,则阴离子为[Fe2(CN)6]—,根据化合价代数和为0得,MxFey(CN)6只能为MFe2(CN)6;其中M为+1价;据此分析。
【详解】
A.由分析可知,晶胞中和离子个数比为故A正确;
B.由分析可知,该晶体的化学式为MFe2(CN)6;故B正确;
C.由分析可知,该晶体是由M+和[Fe2(CN)6]—形成的离子晶体;其中M为+1价,故C错误;
D.由阴离子的晶胞结构可知,位于顶点的铁离子与位于棱上的距离最近,与每个铁离子距离最近且相等的为6个;故D正确;
故答案选C。二、多选题(共7题,共14分)7、BC【分析】【详解】
A.不同能层不同能级的电子能量:E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);故A错误;
B.不同能层不同能级的电子能量:E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s);故B正确;
C.不同能层不同能级的电子能量:E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s);故C正确;
D.不同能层不同能级的电子能量:E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);故D错误;
故选:BC。
【点睛】
根据构造原理,各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:ns<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n-2)f<(n-1)d8、BC【分析】【分析】
已知X;Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素;X是周期表中原子半径最小的元素,所以X是H;Y元素的最高正价与最低负价的绝对值相等,这说明Y是第ⅣA族元素;Z的核电荷数是Y的2倍,且是短周期元素,因此Y是C,Z是Mg;W的最外层电子数是其最内层电子数的3倍,且原子序数大于Mg的,因此W是第三周期的S;R的原子序数最大,所以R是Cl元素,据此解答。
【详解】
根据以上分析可知X是H;Y是C,Z是Mg,W是S,R是Cl。
A.同周期自左向右原子半径逐渐减小;则原子半径:Z>W>R,故A正确;
B.W是S;R是Cl,非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,非金属性:Cl>S,则对应的简单氢化物的稳定性前者小于后者,故B错误;
C.X是H,Z是Mg,W是S,H2S含有的化学键是极性共价键;MgS含有的化学键是离子键,因此W与X;W与Z形成的化合物的化学键类型完全不相同,故C错误;
D.X是H;Y是C,R是Cl,非金属性越强,其电负性越强,三种元素中Cl的非金属性最强,则电负性R>Y;X,故D正确;
答案选BC。9、BC【分析】【分析】
短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大,X、Y、W形成的一种阴离子常用于检验Fe3+,则该离子为SCN-;则X为C元素,Y为N元素,W为S元素;R的单质常用于制造路灯,其发出的黄色光透雾能力强,R为Na;Z是地壳中含量最高的元素,则Z为O元素,据此分析解答。
【详解】
A.W为S元素;其氧化物的水化物形成的为硫酸和亚硫酸,亚硫酸为弱酸,故A错误;
B.X为C元素,W为S元素,XW2为CS2,CS2与CO2互为等电子体,互为等电子体的微粒具有相似的结构,CO2的结构式为O=C=O,则CS2的结构式为S=C=S;即:W=X=W,故B正确;
C.W为S元素,Z为O元素,WZ3为SO3,分子中中心原子S原子的价层电子对数=3+=3,S采取sp2杂化;结构为平面三角形,则分子中所有原子处于同一平面,故C正确;
D.Z为O元素,R为Na,Z与R形成的化合物为Na2O或Na2O2,二者均为离子化合物,Na2O中只含有离子键,Na2O2中含有离子键和共价键;故D错误;
答案选BC。10、BC【分析】【详解】
汽化是液态变气态的过程;是物理变化,二氧化碳分子没有改变,只是分子间的距离发生了变化,因此分子内的共价键没有任何变化;共价键的键长自然而然也不变,由于分子间距离增大,分子间的作用力被减弱,答案选BC。
【点睛】
A容易错,同学经常错误地以为,分子晶体熔化、汽化等变化时共价键断裂了。11、BC【分析】【详解】
A.N2H4是极性分子;且能与水分子和乙醇分子形成氢键,因此其易溶于水和乙醇,故A正确;
B.N2H4分子中N原子采用sp3杂化;为四面体结构,因此所有原子不可能共平面,故B错误;
C.N2H6Cl2溶液中存在电荷守恒:2c(N2H)+c(N2H)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则2c(N2H)+c(N2H)-)+c(OH-);故C错误;
D.反应H++N2H4⇌N2H的平衡常数K==故D正确;
故选:BC。12、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。13、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7题,共14分)14、略
【分析】【分析】
(1)Sc位于周期表中第4周期第ⅢA族,则其价电子排布式为V位于周期表中第4周期第ⅤA族,则其价电子排布式为Sc与Y同族,第一电离能Sc大于Y;
(2)①根据CeFCO3呈电中性,F为价,CO32-为价,则Ce为价;
②氧化焙烧生成二氧化铈(CeO2),酸浸时,加入稀硫酸和H2O2,Ce(Ⅳ),Ce(Ⅳ)转化为,Ce(Ⅲ),H2O2被氧化生成O2;
③对于CO32-,根据VSEPR理论,价电子对数为根据杂化轨道理论,中心C原子的杂化方式为其空间构型为平面三角形,CO32-中,C为杂化,形成3根共价键,一个s电子跃迁到轨道,每个O还留有一个轨道上的一个单电子,整个CO32-形成4中心6电子的离域大键,所以记为
(3)根据晶胞结构分析,O2-做四面体填隙,Ce4+做面心立方最密堆积,从上底面面心的Ce4+看,Ce4+连接两个晶胞,一个晶胞内与之等距且最近的数目为4,所以铈离子的配位数为8,如图中离子坐标参数A(0,0,0);C处于底心,B处于处,若将B选为晶胞顶点坐标参数B(0,0,0),相当于对A进行(0,0,0)则D的坐标应变为则D变为体心,坐标参数为一个晶胞中含有Ce4+数目为个,含有O2-的数目为8个,则1mol晶胞的质量为1个晶胞的体积为则晶体密度为
【详解】
(1)Sc位于周期表中第4周期第ⅢA族,则其价电子排布式为V位于周期表中第4周期第ⅤA族,则其价电子排布式为Sc与Y同族,第一电离能Sc大于Y;
故答案为:大于;
(2)①根据CeFCO3呈电中性,F为价,CO32-为价,则Ce为价;
故答案为:
②氧化焙烧生成二氧化铈(CeO2),酸浸时,加入稀硫酸和H2O2,Ce(Ⅳ),Ce(Ⅳ)转化为,Ce(Ⅲ),H2O2被氧化生成O2,所以发生的化学反应为:
故答案为:
③对于CO32-,根据VSEPR理论,价电子对数为根据杂化轨道理论,中心C原子的杂化方式为其空间构型为平面三角形,CO32-中,C为杂化,形成3根共价键,一个s电子跃迁到轨道,每个O还留有一个轨道上的一个单电子,整个CO32-形成4中心6电子的离域大键,所以记为
故答案为:
(3)根据晶胞结构分析,O2-做四面体填隙,Ce4+做面心立方最密堆积,从上底面面心的Ce4+看,Ce4+连接两个晶胞,一个晶胞内与之等距且最近的数目为4,所以铈离子的配位数为8,如图中离子坐标参数A(0,0,0);C处于底心,B处于处,若将B选为晶胞顶点坐标参数B(0,0,0),相当于对A进行(0,0,0)则D的坐标应变为则D变为体心,坐标参数为该晶胞的棱长取1mol这样的晶胞,一个晶胞中含有Ce4+数目为个,含有O2-的数目为8个,则1mol晶胞的质量为1个晶胞的体积为则晶体密度为
故答案为:8;体心;【解析】大于平面三角形8体心15、略
【分析】【分析】
(1)①Cl原子核外电子数为17,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5;据此解答;
②根据价层电子对互斥理论确定离子空间构型;B原子的杂化轨道类型;元素的非金属性越强;其电负性越大;
(2)①核外电子排布相同的离子;核电荷数越大,离子半径越小;
②该元素的第III电离能剧增;则该元素属于第IIA族;
(3)NaH具有NaCl型晶体结构,食盐晶体里Na+和Cl﹣的间距为棱长的一半;据此分析解答。
【详解】
(1)①基态Cl原子中电子占据的最高能层为第3能层;符号M,该能层有1个s轨道;3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道;
故答案为M;9;
②BH4﹣中B原子价层电子数=4+=4,B原子的杂化轨道类型是sp3杂化;且不含孤电子对,所以是正四面体构型,非金属的非金属性越强其电负性越大,非金属性最强的是H元素,其次是B元素,最小的是Li元素,所以Li;B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H>B>Li;
故答案为正四面体;sp3;H>B>Li;
(2)①核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,锂的质子数为3,氢的质子数为1,Li+、H﹣核外电子数都为2,所以半径Li+<H﹣;
故答案为<;
②该元素的第III电离能剧增;则该元素属于第IIA族,为Mg元素;
故答案为Mg;
(3)NaH具有NaCl型晶体结构,NaH晶体的晶胞参数a=488pm(棱长),Na+半径为102pm,H﹣的半径为=142pm,该晶胞中钠离子个数=8×+6×=4,氢离子个数=12×+1=4,NaH的理论密度是ρ=
;
故答案为142pm;【解析】①.M②.9③.正四面体④.sp3⑤.H>B>Li⑥.<⑦.Mg⑧.142pm⑨.16、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17、略
【分析】【详解】
(1)由晶胞结构可知;钼晶体的堆积方式为面心立方最密堆积,答案为:面心立方最密堆积;
(2)由晶胞结构可知;一个钼原子的周围有12个钼原子,则钼原子的配位数为12,答案为:12;
(3)金属晶体的成键粒子为金属离子和自由电子;故构成钼晶体的粒子是金属离子和自由电子,答案为:金属离子;自由电子;
(4)由晶胞结构可知,8个钼原子位于顶点,6个钼原子位于面上,利用均摊法,每个晶胞中钼原子的个数为则1mol晶胞质量为:钼原子间紧密接触,则可知晶胞中正方形的对角线为4apm,则正方形的边长为即晶胞的边长为故根据答案为:
【点睛】
金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a,原子半径为r):
(1)面对角线长=
(2)体对角线长=
(3)体心立方堆积
(4)面心立方堆积【解析】①.面心立方最密堆积②.12③.金属离子、自由电子④.18、略
【分析】【分析】
根据常见晶体的物理性质分析判断。
【详解】
A.固态时能导电;能溶于盐酸,说明该晶体属于金属晶体,故答案为:金属晶体;
B.能溶于CS2;不溶于水,属于分子晶体,故答案为:分子晶体;
C.固态时不导电;液态时能导电,可溶于水,属于离子晶体,故答案为:离子晶体;
D.固态;液态时均不导电;熔点为3500℃,属于原子晶体,故答案为:原子晶体。
【点睛】
本题的易错点为金属晶体和离子晶体的判断,要注意金属一般具有良好的导电性,而离子晶体固态时不能导电。【解析】①.金属晶体②.分子晶体③.离子晶体④.原子晶体19、略
【分析】【详解】
(1)Zn为30号元素,价电子排布式为3d104s2,在元素周期表中位于ds区,故答案为ds;3d104s2;
(2)[Zn(CN)4]2-常用于电镀工业中,其中配位原子为C原子,基态时核外电子的轨道表示式为与CN-互为等电子体的粒子有CO和N2,故答案为CO和N2;
(3)甲醛分子中的C原子是sp2杂化,立体构型为平面三角形,根据电负性的变化规律,同一周期从左到右,电负性逐渐增大,同一主族,从上到下,电负性逐渐减小,HOCH2CN中元素电负性由大到小的顺序为O>N>C>H,HOCH2CN的结构简式为HOCH2C≡N,1molHOCH2CN分子中,含有σ键6mol,故答案为平面三角形;sp2;O>N>C>H;6NA;
(4)Zn2+半径小于Hg2+半径,ZnS晶格能大于HgS的晶格能,ZnS和HgS晶体在岩浆中先晶出ZnS,故答案为ZnS;Zn2+半径小于Hg2+半径;ZnS晶格能大于HgS的晶格能;
(5)ZnO的一种晶体结构与金刚石类似,4个锌原子占据金刚石中晶胞内四个碳原子的位置,根据晶胞结构可知,1mol晶胞中含有4molO原子和4molZn原子,1mol晶胞的质量为324g,则该氧化物的密度为=×1030g/cm3,故答案为×1030。
点睛:本题考查了物质结构和性质,明确构造原理、杂化方式的判断、晶胞计算的方法是解题的关键。本题的难点是(5),要熟悉金刚石的晶胞结构。【解析】ds3d104s2CON2平面三角形sp2O>N>C>H6NAZnSZn2+半径小于Hg2+半径,ZnS晶格能大于HgS的晶格能×103020、略
【分析】【分析】
(1)基态P原子的核电荷数为15;根据核外电子排布规律来写价电子排布式;
(2)白磷分子是正四面体结构;四个P原子位于正四面体顶点上,物质溶解性遵循相似相溶原理;
(3)NH3中N原子成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3型杂化杂化;孤对电子对成键电子的排斥作用较强,氨气分子空间构型是三角锥形,电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小;
(4)PCl5是一种白色晶体,在恒容密闭容器中加热可在148℃液化,形成一种能导电的熔体,说明生成自由移动的阴阳离子,一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-,即发生反应为:2PCl5=PCl4++PCl6-;
(5)同周期随原子序数增大元素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的;
(6)氮化硼;氮化铝、氮化镓都是原子晶体;键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质熔点越高。
【详解】
(1)P原子核外有15个电子,核外电子排布式为:1s22s22p63s23p3,则基态P原子的价电子排布式为3s23p3;
(2)白磷分子是正四面体结构,四个P原子位于正四面体顶点上,所以键角是60°,为非极性分子,相似相容原理可知,易溶于非极性溶剂中,二硫化碳为非极性溶剂,所以白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度;
(3)NH3中N原子成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3型杂化杂化,孤对电子对成键电子的排斥作用较强,N-H之间的键角小于109°28′,所以氨气分子空间构型是三角锥形,电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小,成键电子对之间的排斥力增大,键角变大,PH3的键角小于NH3的键角;
(4)PCl5是一种白色晶体,在恒容密闭容器中加热可在148℃液化,形成一种能导电的熔体,说明生成自由移动的阴阳离子,一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-,即发生反应为:2PCl5=PCl4++PCl6-,已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体,则A为:PCl4+,PCl4+中P没有孤电子对。含四个σ键,所以原子杂化方式是sp3,B为:PCl6-;
(5)同周期随原子序数增大元素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的,第三周期主族元素中,第一电离能在磷和铝之间的元素有:S、Si、Mg;
(6)氮化硼、氮化铝、氮化镓它们熔点的不同,其主要原因是氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,硼、铝、镓的原子半径逐渐增大,键长增长,键能减小,熔点降低。【解析】①.3s23p3②.正四面体③.60°④.大于⑤.电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小,成键电子对之间的排斥力增大,键角变大⑥.PCl4+⑦.PCl6-⑧.sp3⑨.Mg、Si、S⑩.氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,硼、铝、镓的原子半径逐渐增大,键长增长,键能减小,熔点降低四、计算题(共4题,共28分)21、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】232:3MgB222、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
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