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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年粤人版选修3化学上册月考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、现有四种元素。其中两种元素的基态原子的电子排布式为:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;另两种元素的特征电子构型为③2s22p3;④2s22p5。则下列有关比较中正确的是A.第一电离能:④>③>①>②B.原子半径:②>①>③>④C.电负性:③>④>①>②D.最高正化合价:④>①>③=②2、根据价层电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的空间构型是平面三角形的是()A.CO2B.H3O+C.BF3D.PO43﹣3、下列叙述正确的是()A.是极性分子,分子中氮原子是在3个氢原子所构成的三角形的中心B.是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所构成的正方形的中心C.是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中间D.是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中间4、SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图,O原子略去。),Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度,则SiA与SiB的距离是。
A.dB.dC.dD.d5、下列叙述不正确的是A.在干冰晶体中,每一个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子紧密相邻B.金刚石网状结构中,由共价键构成的碳原子环中,最小的环上有4个碳原子C.熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅D.在12g金刚石晶体中,含共价键为2NA6、如图是从NaCl或CaF2晶体结构图中分割出来的部分结构图,其中属于从CaF2晶体中分割出来的结构图是
A.图和图B.图和图C.只有图D.只有图评卷人得分二、填空题(共6题,共12分)7、铜是第四周期重要的过渡元素之一;其单质及化合物具有广泛用途。
请回答下列有关问题:
⑴铜原子的基态电子排布式是____________。比较第一电离能Cu______Zn(填“>”、“=”、“<”),说明理由___________________。
⑵氮和铜形成某种化合物的晶胞结构如图所示,则其化学式为_______。(每个球均表示1个原子)
⑶铜可以形成多种多样的配合物。
①NH3可以和很多过渡金属形成配合物。NH3分子中心原子的杂化类型为____杂化,与NH3互为等电子体的粒子有___。(只写其中一种)
②向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。试用离子方程式表示其原因____、___。
⑷在绿色植物标本的制作过程中,将植物材料洗净后浸入5%的硫酸铜溶液中,叶绿素(如图1)中心离子Mg2+被置换成Cu2+(如图2),叶片则永保绿色,请在图2中用箭头表示出配位键。8、第一电离能是指处于基态的气态原子失去一个电子,生成+1价气态阳离子所需要的能量。如图是部分元素的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。
请回答下列问题:
(1)分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,将Na~Ar之间1~6号元素用短线连接起来,构成完整的图象___。
(2)根据图分析可知,同主族元素的第一电离能的变化规律是___。
(3)图中5号元素在元素周期表中的位置是___。9、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_____________。10、氮元素可以形成多种化合物.请回答以下问题:
⑴基态氮原子的价电子排布式是____________。
⑵肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物.
①请用价电子层对互斥理论推测NH3分子的空间构型是__________________,其中H—N—H的键角为___________________,请根据价层电子对互斥理论解释其键角小于109°28′的原因:_______。
②肼可用作火箭燃料;燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2N2H4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1038.7kJ·mol﹣1
若该反应中有4molN—H键断裂,则形成π键的数目为__________。
⑶比较氮的简单氢化物与同族第三、四周期元素所形成氢化物的沸点高低并说明理由___________________________________________。11、2019年的化学诺贝尔奖颁给了为锂电池研究作出贡献的三位科学家。有两种常见锂电池:一种是采用镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2或镍钴铝酸锂为正极的“三元材料锂电池”;另一种是采用磷酸铁锂为正极的磷酸铁锂电池。请回答下列问题:
(1)基态钴原子的价电子排布式为____,Mn位于元素周期表的____区(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)。
(2)磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3,这四种酸中酸性最强的是___。PO43-的空间构型是___,中心原子的杂化方式是____。
(3)CoO、MnO两种氧化物的熔点由高到低的顺序是___,原因是___。
(4)PH3是____分子(填“极性”或“非极性”),其在水中的溶解性比NH3小,原因是_____
(5)硫化锂Li2S(摩尔质量Mg∙mol-1)的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料,硫化锂的晶体为反萤石结构,其晶胞结构如图。若硫化锂晶体的密度为ag.cm-3,则距离最近的两个S2-的距离是___nm。(用含a、M、NA的计算式表示)
12、(1)立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成,其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料,因此它与金刚石统称为超硬材料。BN的晶体结构与金刚石相似,其中B原子的杂化方式为__________,微粒间存在的作用力是__________。
(2)用“>”;“<”或“=”填写下列空格:
①沸点:H2S_______H2O②酸性:H2SO4_______H2SeO4
③原子的核外电子排布中,未成对电子数:24Cr_______25Mn
④A、B元素的电子构型分别为ns2np3、ns2np4,第一电离能:A________B
(3)SiO2晶体结构片断如下图所示。SiO2晶体中:
Si原子数目和Si-O键数目的比例为_____________。
通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。化学键Si-OSi-SiO=O键能/KJ·mol-1460176498
Si(s)+O2(g)SiO2(s),该反应的反应热△H=___________评卷人得分三、元素或物质推断题(共5题,共10分)13、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____________。14、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____。15、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________。16、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:____________________。17、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__________。评卷人得分四、计算题(共1题,共5分)18、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)。
评卷人得分五、实验题(共1题,共3分)19、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、结构与性质(共4题,共12分)20、碳元素以C—C键构成了有机界,硅元素以键构成了整个矿物界;锗元素是重要的国家战略资源。碳族元素组成了有机界;无机界和当代工业。回答下列问题:
(1)基态锗()原子的核外电子排布式为_____;分子空间构型是__________。
(2)发生水解的机理如图:
不能按照上述机理发生水解反应,原因是____________________。
(3)金刚石熔点为4440℃,晶体硅熔点为1410℃,金刚石熔点比晶体硅高的原因是_______。
(4)C和经常形成原子晶体,原子晶体的配位数普遍低于离子晶体,原因是_____。
(5)在硅酸盐中,四面体[如图(a)和(b)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(c)为片层状结构的多硅酸根,其中原子的杂化方式为______,化学式为_______。
(6)铝硅酸盐分子筛在化工领域有重要的应用。铝硅酸盐结构中价铝部分地置换四面体结构中价的硅。从结构角度分析价铝能够置换价硅的原因是_________。
(7)石墨采取六方最密堆积方式,晶胞结构如图。晶胞参数为底边长高阿伏加德罗常数为则石墨晶体的密度为_______
21、(一)Na;Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素.
(1)Na位于元素周期表第__周期第__族;S的基态原子核外有__个未成对电子;
Si的基态原子核外电子排布式为__.
(2)用“>”或“<”填空:
。第一电离能离子半径熔点酸性Si______SO2-______Na+NaCl______SiH2SO4__________HClO4
(3)ClO2常用于水的净化,工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取。写出该反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目___
(二).某元素的原子序数为33;请回答:
(1)该元素原子核外有_______个电子层,______个能级,______个原子轨道。
(2)它的最外层电子排布式为____________,它的电子排布式为________,轨道表示式为_______________。22、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。23、在分析化学的电位法中,甘汞电极常做参比电极,它是由金属汞及其难溶盐Hg2Cl2和KCl溶液组成的电极。Hg2Cl2(甘汞)毒性较小,而HgCl2(升汞)有剧毒。
(1)K元素的基态原子的电子填充于_____个不同的能级。
(2)Hg的价层电子排布式为5d106s2,Hg元素位于元素周期表的_______区。
(3)Hg2Cl2在400~500℃时升华,由此推测Hg2Cl2的晶体类型为____。
(4)KCl和NaCl相比,____的熔点更高,原因是________。
(5)把NH4Cl和HgCl2按一定比例混合,在密封管中加热时,生成某种晶体,其晶胞如图所示。用X-射线衍射法测得该晶体的晶胞为长方体(晶胞参数a=b=419pm、c=794pm),每个NH4+可视为被8个Cl-围绕,距离为335pm,Cl-与Cl-尽可能远离。
①该晶体的化学式为________。
②晶体中Cl-的空间环境_____________(填“相同”或“不相同”)。用题中数据说明理由_______________
③设阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为_______g/cm3(列出计算表达式)。参考答案一、选择题(共6题,共12分)1、B【分析】【分析】
由电子排布式①1s22s22p63s23p4,②1s22s22p63s23p3;特征电子构型为③2s22p3,④2s22p5;可确定四种元素分别为:①—硫(S),②—磷(P),③—氮(N),④—氟(F)。
【详解】
A.总的来说,非金属性越强,第一电离能越大,但P的3p轨道半充满,电子的能量低于硫的3p轨道,第一电离能出现反常,所以第一电离能:④>③>②>①;A不正确;
B.一般,电子层数越多,半径越大,同一周期元素,原子序数越大,半径越小,所以原子半径:②>①>③>④;B正确;
C.非金属性越强,电负性越大,所以电负性:④>③>①>②;C不正确;
D.一般,最高正价等于原子的最外层电子数,但氟不显正价,所以最高正化合价:①>③=②>④;D不正确;
故选B。2、C【分析】【分析】
根据价层电子对互斥理论确定其空间构型,价层电子对数=σ键个数+(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;据此分析解答。
【详解】
A、二氧化碳分子中,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+(4-2×2)=2;所以碳原子采取sp杂化,故空间结构为直线形,故A错误;
B、H2O中O原子有两对孤对电子,H3O+中O原子有一对孤对电子,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-1-3×1)=4,所以H3O+中氧原子采取sp3杂化。空间构型为三角锥形;故B错误;
C、BF3分子中,中心B原子成3个σ键、没有孤对电子,价层电子对个数=3+×(3-3×1)=3,故杂化轨道数为3,采取sp2杂化;空间结构为平面正三角形,故C正确;
D、PO43-中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+(5+3-4×2)=4,所以PO43-中磷原子采取sp3杂化;空间构型为四面体,故D错误。
答案选C。
【点睛】
本题考查了粒子空间构型的判断,根据价层电子对互斥理论来分析解答即可,该知识点为考试热点,要熟练掌握方法、技巧,难点是孤电子对个数的计算方法。3、C【分析】【详解】
A.N与3个H形成3个键,孤电子对数为为三角锥形结构;极性分子,故A项错误;
B.中C与4个形成4个键;孤电子对数为0,为正四面体形结构;非极性分子,故B项错误;
C.中O与2个H形成2个键,孤电子对数为为角形结构;极性分子,故C项正确;
D.中C与2个O形成2个键,孤电子对数为为直线形结构;非极性分子,故D项错误;
故选C。4、B【分析】【详解】
SiO2是一种空间网状的原子晶体,共价键结合较为牢固,SiA与SiB在x轴方向上的距离为d,在y轴方向上的距离为d,所以SiA与SiB之间的距离为故答案为B。5、B【分析】【详解】
A.采用X;Y、Z切割面的方法确定每个二氧化碳分子周围有多少个二氧化碳分子紧密相邻;每个切割面上有4个二氧化碳分子,所以与每个二氧化碳分子紧密相邻的二氧化碳分子个数=4×3=12,故A正确;
B.金刚石晶体中;最小的碳环上有6个碳原子,每个碳原子形成4个共价键,从而构成了空间网状结构,故B错误;
C.共价键的键长越短;作用力越强,破坏之需要较高的能量;金刚石;碳化硅、晶体硅都是原子晶体,原子间键长大小顺序是硅硅键>碳硅键>碳碳键,所以这三种晶体熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅,故C正确;
D.每个碳原子占有2个共价键,12g金刚石含有的原子个数=×NA=NA,所以12g金刚石晶体中,含共价键为2NA;故D正确;
故选B。
【点睛】
本题考查了晶体熔点高低的判断、晶体中含有的化学键个数等知识点,易错选项是D,金刚石中,每个碳原子能形成4个共价键,但每个共价键被2个碳原子共有,所以相当于每个碳原子单独占有2个共价键。6、A【分析】【详解】
由于在CaF2晶体中,每个Ca2+周围同时吸引着最近的等距离的8个F-,即钙离子的配位数为8,每个F-周围同时吸引着最近的等距离的4个Ca2+;即氟离子的配位数为4,图(1)中符合条件离子的配位数为4,图(3)中离子的配位数为8,也符合条件,故选A。
【点睛】
根据CaF2晶体中钙离子或氟离子的配位数判断其结构图是否正确,钙离子的配位数是8,氟离子的配位数都是4。二、填空题(共6题,共12分)7、略
【分析】【分析】
(1)铜的原子序数是29;同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大;
(2)根据晶胞中微粒个数的分配方法计算化学式;
(3)①NH3分子中N原子呈3个N-H键;N原子还原1对孤对电子对,杂化轨道数为4,据此判断杂化方式;原子数和电子数目相同的微粒为等电子体;②氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,当氨水过量时,氨水和氢氧化铜反应生成可溶性的铜氨络合物,所以难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液;
(4)配位键是化学键的一种;两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态。
【详解】
(1)铜原子的基态电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1;Cu失去1个电子后内层电子达到全充满的稳定状态;铜的第一电离能小于锌;
答案:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;<;Cu失去1个电子后内层电子达到全充满的稳定状态;
(2)根据晶胞中微粒个数的分配方法计算,晶胞中含有N原子的数目为8×=1,Cu原子的数目为:12×=3,故化学式为Cu3N;
答案:Cu3N;
(3)①NH3分子中N原子呈3个N-H键,N原子还原1对孤对电子对,杂化轨道数为4,N原子采取sp3杂化;NH3的等电子体H3O+;
答案:sp3;H3O+;
②氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,当氨水过量时,氨水和氢氧化铜反应生成可溶性的铜氨络合物,所以难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+;Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-;
答案:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+;Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-;
(4)配位键是指成键双方一方提供空轨道一方提供孤对电子.N元素最外层有5个电子通过3个共用电子对就可以形成8电子稳定结构.所以Cu与4个氮形成共价健的氮原子中;有2条是配位键,氮原子提供电子,Cu提供空轨道;
答案:【解析】①.1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1②.<③.Cu失去1个电子后内层电子达到全充满的稳定状态④.Cu3N⑤.SP3⑥.H3O+⑦.Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+⑧.Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42++2OH-8、略
【分析】【分析】
(1)同周期元素的第一电离能随核电荷数的增大而增大;当最外层电子排布处于,全满;半满、全空时比相邻元素的电离能大;
(2)根据图分析可知;同主族元素的第一电离能的变化规律随核电荷数增大而减小;
(3)图中5号元素为磷元素。
【详解】
(1)同周期元素的第一电离能随核电荷数的增大而增大,当最外层电子排布处于,全满、半满、全空时比相邻元素的电离能大,镁元素最外层电子排布式为3s2,处于全满稳定状态,第一电离比相邻的元素大,磷元素最外层电子排布式为3s23p3,处于半充满状态,第一电离能比相邻的元素大,则Na~Ar之间1~6号元素用短线连接起来,构成完整的图象为
(2)根据图分析可知;同主族元素的第一电离能的变化规律随核电荷数增大而减小,故变化规律为,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小;
(3)图中5号元素为磷元素,原子结构示意图为位于元素周期表第三周期,第ⅤA族。【解析】①.②.从上到下第一电离能逐渐减小③.第三周期第ⅤA族9、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+310、略
【分析】【分析】
⑴N基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,基态氮原子价电子排布式是2s22p3;故答案为:2s22p3。
⑵①先计算NH3分子中氮原子价层电子对数,根据孤电子对影响键角进行分析;②有4molN—H键断裂即1molN2H4反应;生成1.5mol氮气进行分析。
⑶NH3、AsH3、PH3是分子晶体,NH3可形成分子间氢键,AsH3、PH3根据相对分子质量越大;范德华力越大,熔沸点越高进行分析。
【详解】
⑴N核外有7个电子,其基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,基态氮原子价电子排布式是2s22p3;故答案为:2s22p3。
⑵①NH3分子中氮原子价层电子对数为推测出NH3分子的空间构型是三角锥形,其中H—N—H的键角为107°18′,请根据价层电子对互斥理论解释其键角小于109°28′的原因是NH3分子含有1个孤电子对,孤电子对影响键角;故答案为:三角锥形;NH3分子含有1个孤电子对;孤电子对影响键角。
②若该反应中有4molN—H键断裂即1molN2H4反应,生成1.5mol氮气,因此形成π键的数目为3NA;故答案为:3NA。
⑶比较氮的简单氢化物与同族第三、四周期元素所形成氢化物的沸点高低并说明理由,NH3可形成分子间氢键,沸点最高,AsH3、PH3是分子晶体,根据相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高分析得到AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3比PH3沸点高;故答案为:NH3>AsH3>PH3,NH3可形成分子间氢键,沸点最高,AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3比PH3沸点高。
【点睛】
物质结构是常考题型,主要考查电子排布式、分子构型,共价键分类,键角分析、熔沸点分析。【解析】①.2s22p3;②.三角锥形③.107°18′④.NH3分子含有1个孤电子对,孤电子对影响键角⑤.3NA⑥.NH3>AsH3>PH3,NH3可形成分子间氢键,沸点最高,AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3比PH3沸点高。11、略
【分析】【详解】
(1)钴(Co)的核电荷数为27,基态钴原子的价电子排布式为为3d74s2,Mn位于元素周期表的第四周期第ⅦB族,属于d区,故答案为:3d74s2;d。
(2)磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3,偏磷酸的酸性最强,次,亚,正依次减弱,PO43-的中P原子的价层电子对数为4,且不含孤对电子,所以空间构型是正四面体,中心原子的杂化方式是sp3,故答案为:HPO3;正四面体;sp3。
(3)CoO和MnO都属于离子晶体,离子半径:r(Mn2+)>r(Co2+),CoO的晶格能大于MnO的晶格能,熔点:CoO>MnO;故答案为:
CoO>MnO;CoO和MnO都属于离子晶体,离子半径:r(Mn2+)>r(Co2+);CoO的晶格能大于MnO的晶格能。
(4)PH3分子中磷原子形成了3个σ键,1个孤电子对,其价层电子对的总数是4,空间结构为三角锥形,是极性分子,NH3能与水分子形成氢键,所以在水中的溶解性NH3大于PH3,故答案为:极性;NH3能与水分子形成氢键,而PH3不能,所以在水中的溶解性PH3小。
(5)由晶胞结构可知,X原子个数为:Y原子个数为:8,所以X为S2-,Y为Li+,设晶胞的边长为bcm,cm,距离最近的两个S2-的是面对角线的一般,面对角线为则距离最近的两个S2-的距离为nm,故答案为:【解析】3d74s2dHPO3正四面体sp3CoO>MnOCoO和MnO都属于离子晶体,离子半径:r(Mn2+)>r(Co2+),CoO的晶格能大于MnO的晶格能极性NH3能与水分子形成氢键,而PH3不能,所以在水中的溶解性PH3小12、略
【分析】【详解】
(1)BN的硬度较大,所以BN是原子晶体,根据金刚石的结构知BN中B原子的杂化方式为sp3,原子晶体中只含有共价键,故答案为sp3;共价键;
(2)①水分子间能够形成氢键,沸点:H2S<H2O;②非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强,酸性:H2SO4>H2SeO4;③24Cr核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1,未成对电子数为6,25Mn核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s2,未成对电子数为5,所以未成对电子数:24Cr>25Mn;④元素的电子构型为ns2np3,为第ⅤA族,电子排布为半满状态,较稳定,不易失去电子,所以第一电离能较大,B元素的电子构型为ns2np4;为第ⅥA族,所以第一电离能:A>B;故答案为<;>;>;>;
(3)二氧化硅晶体中每个Si原子形成4个Si-O键,1mol二氧化硅晶体中含有4molSi-O键,则SiO2晶体中Si和Si-O键的比例为1:4;
因晶体硅中每个Si原子与周围的4个硅原子形成正四面体,向空间延伸的立体网状结构,每Si原子与周围的4个Si原子形成4个Si-Si键,每个Si-Si键为1个Si原子提供个Si-Si键,所以1mol晶体硅中含有1mol×4×=2molSi-Si键;
反应热△H=反应物总键能-生成物总键能,所以Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中;△H=176kJ/mol×2mol+498kJ/mol-460kJ/mol×4=-990kJ/mol,故答案为1:4;-990kJ/mol。
点睛:本题考查氢键、元素周期律、电子排布式、第一电离能,键能与反应热的关系等。本题的易错点是(3)中反应热的计算,确定1mol晶体硅中Si-Si键、1mol二氧化硅晶体中Si-O键的物质的量是解题关键。【解析】sp3共价键<>>>1∶4-990kJ/mol三、元素或物质推断题(共5题,共10分)13、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+3H2O14、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15、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=O3d104s116、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+2H2O17、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,价层电子排布为[Ar]3d54s1;
(2)素③与①形成的水果催熟剂气体化合物为CH2=CH2,C原子成3个δ键、没有孤电子对,杂化轨道数目为3,C原子采取sp2杂化;
元素⑦与⑧形成的化合物MgCl2是由镁离子和氯离子形成的离子化合物;晶体类型是离子晶体;
(3)④是N元素,⑤是O元素,同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势,能量相同的原子轨道在全满、半满、全空时体系能量最低,原子较稳定,因此价电子排布处于半满的轨道的元素,其第一电离能比临近原子的第一电离能大,所以元素④的第一电离能>元素⑤的第一电离能;元素④与元素①形成的是NH3分子,三角锥形;原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体,N2的电子数为14,与之为等电子体的分子为CO,离子为CN-;
(4)④是N元素,最高价氧化物对应的水化物稀溶液为稀硝酸,与Mg单质反应,Mg是还原剂,被氧化为Mg(NO3)2,稀硝酸起氧化剂、酸的作用,反应的方程式为:4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O;
(5)白色球为氧原子,所以一个晶胞中所包含的氧原子数目为1+8×=2。【解析】①.[Ar]3d54s1②.sp2③.离子晶体④.>⑤.三角锥形⑥.CO、CN-⑦.4Mg+10HNO3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O⑧.2四、计算题(共1题,共5分)18、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)五、实验题(共1题,共3分)19、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]Cl2六、结构与性质(共4题,共12分)20、略
【分析】【详解】
(1)锗和硅是同一主族元素,均为最外层电子数为4的主族元素,故基态锗()原子的核外电子排布式为利用等电子体原理可知和CCl4互为等电子体,故分子空间构型是正四面体,故答案为:正四面体;
(2)根据发生水解的机理图可知,过程中由于Si原子上的3d空轨道中接受了H2O中O原子上的孤对电子;从而发生水解反应,而C原子只有两个电子层,L层上没有d轨道,故不能接受孤对电子,无法水解,故答案为:C没有d轨道;
(3)金刚石和晶体硅均为原子晶体;其熔点高低主要取决于其中共价键的键能大小,由于C原子半径比Si原子的小,故C-C的键长小于Si-Si的键长,一般共价键的键长越短,键能越大,故金刚石熔点比晶体硅高的原因是结构相似,C原子半径小,C—C键能大,故答案为:结构相似,C原子半径小,C—C键能大;
(4)C和经常形成原子晶体;原子晶体是通过共价键结合的,由于共价键有方向性和饱和性,决定了原子晶体周围的原子个数受到一定的限制,离子晶体则是通过阴;阳离子之间的离子键结合的,离子键没有方向性和饱和性,使得离子晶体的配位数增多,故答案为:共价键有方向性和饱和性;
(5)硅酸盐中的硅酸根()为正四面体结构,所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式;图(c)为一种无限长层状结构的多硅酸根,图(b)中一个四面体结构单元中其中有3个氧原子的贡献率为四面体结构单元含有1个硅、氧原子数目=1+3×=2.5,Si、O原子数目之比为1:2.5=2:5,故化学式为或者故答案为:sp3或者
(6)铝硅酸盐结构中价铝部分地置换四面体结构中价的硅,首先考虑原子的大小,原子大小相差太大,根本放不进去,而Al的半径虽然比Si的半径大一些,但还是很接近的,故价铝能够置换价硅的原因是Al和Si的粒子大小相近;故答案为:Al和Si的粒子大小相近;
(7)由晶胞结构图可知,1个晶胞中含有的C原子数目为个,晶胞参数为底边长高由于晶胞的底面是一个棱形,故一个晶胞的体积为:V=a2bcm3,阿伏加德罗常数为则石墨晶体的密度为或者进一步化简为:或故答案为:或或【解析】正四面体C没有d轨道结构相似,C原子半径小,C—C键能大共价键有方向性和饱和性杂化或Al和Si的粒子大小相近或或21、略
【分析】【详解】
(一);
(1)Na元素位于元素周期表第三周期第IA族;S的基态
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