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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年北师大版选修3化学下册月考试卷883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、已知某元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,该元素在周期表中属于()A.ⅤB族B.ⅡB族C.Ⅷ族D.ⅡA族2、下列叙述正确的是()A.钾原子的2s轨道的能量比3p轨道的高B.锂原子的1s与2s轨道皆为球形C.p能级的原子轨道呈哑铃形,随着电子层序数的增加,p能级的原子轨道数增多D.第4电子层最多可容纳16个电子3、如下图所示的分子;下面两空依次填入正确的是()
则,此分子中有____个σ键,_____个π键。A.13,2B.10,2C.10,3D.9,34、下列分子中,中心原子是sp杂化的是A.BeCl2B.H2OC.CH4D.BF35、共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。现有下列晶体:①Na2O2②SiO2③石墨④金刚石⑤NaCl⑥白磷,晶体中含有两种作用力的是A.①②③B.①②③⑥C.②④⑥D.①③⑥6、下列关于σ键和π键的理解不正确的是A.σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成B.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转C.HCl分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的D.气体单质中一定存在σ键,可能存在π键评卷人得分二、多选题(共9题,共18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、下面是s能级和p能级的原子轨道图;下列说法正确的是()
A.s电子的原子轨道呈球形,P轨道电子沿轴呈“8”字形运动B.s能级电子能量低于p能级C.每个p能级有3个原子轨道,在空间伸展方向是不同的D.任一电子层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该电子层序数9、下列关于粒子结构的描述不正确的是A.H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子,且H2S分子的键角较大B.HS﹣和HCl均是含一个极性键的18电子微粒C.CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子D.1molD216O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数的值)10、下表中各粒子对应的立体构型及杂化方式均正确的是。选项粒子立体构型杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp2杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化CCO32-三角锥形C原子采取sp2杂化DBeCl2直线性Be原子采取sp杂化
A.AB.BC.CD.D11、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12、近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。下列说法正确的是A.元素As与N同族,可预测AsH3分子中As-H键的键角小于NH3中N-H键的键角B.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子C.配合物Fe(CO)n可用作催化剂,Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=5D.每个H2O分子最多可与两个H2O分子形成两个氢键13、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•10H2O14、有关晶体的叙述正确的是()A.在24g石墨中,含C-C共价键键数为3molB.在12g金刚石中,含C-C共价键键数为4molC.在60g二氧化硅中,含Si-O共价键键数为4molD.在NaCl晶体中,与Na+最近且距离相等的Na+有6个15、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)16、如图是s能级和p能级的原子轨道示意图;试回答下列问题:
(1)若元素X的原子最外层电子排布式为原子中能量最高的是____________电子,其电子云在空间内有____________个互相垂直的伸展方向;元素X的名称是____________,它的简单氢化物的电子式是____________。
(2)若元素X的原子最外层电子排布式为那么X的元素符号为____________,原子的轨道表示式为____________。17、下表给出了14种元素的电负性:
运用元素周期律知识完成下列各题。
(1)同一周期中,从左到右,主族元素的电负性________;同一主族中,从上到下,元素的电负性________。所以主族元素的电负性随原子序数递增呈____________变化。
(2)短周期元素中,电负性最大的元素与氢元素形成的化合物属于________化合物,用电子式表示该化合物的形成过程__________________________。
(3)已知:两成键元素间的电负性差值大于1.7时,通常形成离子键,两成键元素间的电负性差值小于1.7时,通常形成共价键。则Mg3N2、BeCl2、AlCl3、SiC中为离子化合物的是________,为共价化合物的是________。18、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___________________________________________。19、中国古代四大发明之一——黑火药,它在爆炸时发生的化学反应为2KNO3+3C+S=A+N2↑+3CO2↑(已配平)
(1)①除S外,上列元素的电负性从大到小依次为__________。
②在生成物中,A的晶体类型为_______,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为_____。
③已知CN-与N2互为等电子体,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为_____。
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布为______,Q2+的未成对电子数是_______。
(3)若某金属单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。则晶胞中该原子的配位数为________,该单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的________。
20、镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂。请回答下列问题:
(1)基态镍原子的价电子排布式为___________,排布时最高能层的电子所占的原子轨道有__________个伸展方向。
(2)镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+等。下列说法不正确的有_________。
A.CO与CN-互为等电子体;其中CO分子内σ键和π键个数之比为1:2
B.NH3的空间构型为平面三角形。
C.Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6
D.Ni(CO)4中,镍元素是sp3杂化。
(3)丁二酮肟常用于检验Ni2+:在稀氨水中,丁二酮肟与Ni2+反应生成鲜红色沉淀,其结构如图所示。该结构中,除共价键外还存在配位键和氢键,请在图中用“•••”表示出氢键。_____
(4)NiO的晶体结构类型与氯化钠的相同;相关离子半径如下表:
NiO晶胞中Ni2+的配位数为_______,NiO熔点比NaCl高的原因是_______________________。
(5)研究发现镧镍合金LaNix是一种良好的储氢材料。合金LaNix晶体属六方晶系如图a所示,其晶胞如图a中实线所示,如图b所示(其中小圆圈代表La,小黑点代表Ni)。储氢位置有两种,分别是八面体空隙(“”)和四面体空隙(“”),见图c、d,这些就是氢原子存储处。
①LaNix合金中x的值为_____;
②LaNix晶胞的密度是________g/cm-3(阿伏伽德罗常数用NA表示,LaNix的摩尔质量用M表示)
③晶胞中和“”同类的八面体空隙有______个。21、(1)回答下列问题:
①处于基态的Ca和Fe原子,下列参数前者小于后者的是_________;
a.最外层电子数b.未成对电子数c.第一电离能d.原子半径。
②有文献表明,迄今为止(至2016年)除氦外,所有其他稀有气体元素都能形成化合物。试简要说明未能制得氦的化合物的理由_______________________。
(2)H和N可以形成多种化合物。
①已知联氨(N2H4)的物理性质与水接近,其原因是_____________________;
②计算表明:N4H62+的一种结构如图所示,氢原子只有一种化学环境,氮原子有两种环境,其中的大π键可表示为_________________。
(3)晶体X只含钠;镁、铅三种元素。在不同的温度和压力下;晶体X呈现不同的晶相。
①γ-X是立方晶系的晶体。铅为立方最密堆积,其余两种原子有选择的填充铅原子构成的四面体空隙和八面体空隙。在不同的条件下,γ-X也呈现不同的结构,其晶胞如图所示。X的化学式为_____________;在(b)型晶胞中,边长为apm,距离Pb最短的Na有_______个,长度为_______pm(用a表示);Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为________和八面体空隙的百分比为________。已知(a)型晶胞的边长为770pm,则该型晶体的密度为_________g·cm-3。(只列出计算式)
②α-X是一种六方晶系的晶体,而在α-X中,镁和铅按1:1的比例形成类似于石墨的层状结构,钠填在层间。试画出一层α-X的结构__________。22、现有四种金属晶体:Na;Zn、Po、Au;如图所示为金属原子的四种基本堆积模型。请回答以下问题:
(1)堆积方式的空间利用率最低的基本堆积模型是___(填编号);符合该堆积模型的金属晶体是______(填化学符号)。
(2)金属原子在二维平面里放置得到密置层和非密置层;其中非密置层的配位数是_____,由非密置层互相错位堆积而成的基本堆积模型是_____(填编号),符合该堆积模型的金属晶体是_____(填化学符号)。
(3)按ABCABCABC方式堆积的基本堆积模型是____(填编号),符合该堆积模型的金属晶体是______(填化学符号)。评卷人得分四、结构与性质(共2题,共14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、乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生反应:5C2H5OH+4MnO4-+12H++13H2O=5CH3COOH+4[Mn(H2O)6]2+。
(1)H、C、O中.原子半轻最大的是______(填元素符号,下同).电负性最大的是___________。
(2)[Mn(H2O)6]2+中Mn-O化学键称为_______键,其电子对________由提供。H2O与H+结合生成H3O+,与H3O+所含原子总数相等的等电子体是________(填分子式,写一种)。
(3)在上述反应中C2H5OH转化为CH3COOH,C原子的杂化轨道类型由____变为________。
(4)CH3COOH能与H2O任意比混溶的原因,除它们都是极性分子外还因为____________。
(5)第一电离能I1(O)___(填”>”“<”或”=“)I1(S),其原因是___________________。
(6)β-MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积,晶胞结构如图所示。若距离最近的两个锰原子之间的距离为bpm,阿伏加德罗常数的值为NA.则β-MnSe的密度=____(列出表达式)g·cm-3。
评卷人得分五、工业流程题(共1题,共7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______________。评卷人得分六、实验题(共1题,共5分)26、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_____________________________。参考答案一、选择题(共6题,共12分)1、D【分析】【详解】
某元素的基态电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,价电子为4s2;因此该元素在周期表中属于ⅡA族,故D正确。
综上所述,答案为D。2、B【分析】【详解】
A.钾原子的2s轨道的能量比3p轨道的低;故A错误;
B.s轨道都为球形;故B正确;
C.p能级的原子轨道都是3个;故C错误;
D.每个电子层最多容纳的电子数为所以第4电子层最多可容纳32个电子,故D错误;
选B。3、C【分析】【详解】
分子中有6个C—H键、2个C—C键、1个C=C键、1个C≡C键,单键全是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,叁键中有1个σ键和2个π键,故该分子中共有10个σ键和3个π键,故选C。4、A【分析】【分析】
根据价层电子对互斥理论确定其杂化方式;如果价层电子对数为2,则中心原子以sp杂化轨道成键。
【详解】
A项;氯化铍分子中铍原子的价层电子对数是2;则中心原子以sp杂化轨道成键,故A正确;
B项、水分子中氧原子的价层电子对数是4,则中心原子以sp3杂化轨道成键;故B错误;
C项、甲烷分子中碳原子的价层电子对数是4,则中心原子以sp3杂化轨道成键;故C错误;
D项、三氟化硼分子中硼原子的价层电子对数是3,则中心原子以sp2杂化轨道成键;故D错误;
故选A。
【点睛】
本题考查杂化类型的判断,注意掌握依据价层电子对数确定中心原子的杂化轨道类型的方法是解答关键。5、D【分析】【详解】
①过氧化钠是离子化合物;钠离子与过氧根之间存在离子键,过氧根中的两个氧原子之间存在共价键;
②SiO2属于原子晶体;只存在共价键;
③石墨属于混合型晶体;同一层内的碳原子之间有共价键,层与层之间存在范德华力;
④金刚石属于原子晶体;只含有共价键;
⑤氯化钠属于离子晶体;只含有离子键;
⑥白磷属于分子晶体;分子内含有共价键,分子之间存在分子间作用力。
故符合题意的是①③⑥,故选D。6、D【分析】【详解】
A.σ键能单独形成;可以旋转,而π键一定不能单独形成,A正确;
B.σ键可以绕键轴旋转;π键一定不能绕键轴旋转,B正确;
C.HCl分子中的σ键是由H原子的s轨道和Cl原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的,可以绕键轴旋转;C正确;
D.若气体是单原子分子;则在单质中不定存在任何化学键,D错误;
故答案选D。二、多选题(共9题,共18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、CD【分析】【详解】
A.s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道是“8”字形的,但是电子是做无规则运动,轨迹是不确定的,故A错误;
B.根据构造原理;各能级能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f,所以s能级的能量不一定小于p能级的能量,如4s>3p,故B错误;
C.不同能级的电子云有不同的空间伸展方向;p轨道有3个相互垂直的呈纺锤形的不同伸展方向的轨道,故C正确;
D.多电子原子中;同一能层的电子,能量可能不同,还可以把它们分成能级,任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数,故D正确;
故选CD。
【点睛】
能层含有的能级数等于能层序数,即第n能层含有n个能级,每一能层总是从s能级开始,同一能层中能级ns、np、nd、nf的能量依次增大,在不违反泡利原理和洪特规则的条件下,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,所以任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数。9、AC【分析】【详解】
A、H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子,NH3的键角约为107°,而H2S的键角比H2O的小(104.5°),接近90°,故H2S分子的键角较小;A错误;
B、HS﹣和HCl均是含一个极性键的18电子微粒;B正确;
C、CH2Cl2和CCl4均是四面体构型;前者是极性分子,后者是非极性分子,C错误;
D、1个D216O分子含10个质子,10个中子,10个电子,则1molD216O中含中子、质子、电子各10mol,即10NA;D正确;
故选AC。10、AD【分析】【详解】
A.SO3分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)=3,所以硫原子采用sp2杂化;为平面三角形结构,故A正确;
B.SO2的价层电子对个数=2+(6-2×2)=3,硫原子采取sp2杂化;该分子为V形结构,故B错误;
C.碳酸根离子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(4+2-3×2)=3,所以原子杂化方式是sp2;为平面三角形结构,故C错误;
D.BeCl2分子中每个Be原子含有2个σ键;价层电子对个数是2,没有孤电子对,为sp杂化,为直线型,故D正确;
故选AD。11、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。12、AC【分析】【详解】
A选项,元素As与N同族,N的电负性大于As,使成键电子离N原子更近,两个N—H键间的排斥力增大,NH3中键角更大,因此AsH3分子中As-H键的键角小于NH3中N-H键的键角;故A正确;
B选项;Fe成为阳离子时首先失去4s轨道电子,故B错误;
C选项,配合物Fe(CO)n可用作催化剂,Fe的价电子为3d64s2,价电子数为8,一个配体CO提供2个电子,因此Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18;8+2×n=18,则n=5,故C正确;
D选项,冰中每个H2O分子与周围四个水分子形成氢键形成四面体结构;即一个水分子可以形成四个氢键,故D错误。
综上所述;答案为AC。
【点睛】
冰的密度比水小的原因是冰中水与周围四个水分子以氢键形成四面体结构,中间有空隙,因此密度比水小。13、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。14、AC【分析】【详解】
A.在石墨中,每个C原子与相邻的3个C原子形成共价键,每个共价键为相邻2个C原子所共有,所以每个C原子形成的共价键数目为3×=24g石墨含有的C原子的物质的量是2mol,因此其中含有的C-C共价键的物质的量为2mol×=3mol;A正确;
B.在金刚石晶体中每个碳原子与相邻的4个C原子形成4个共价键,每个共价键为相邻两个C原子形成,所以其含有的C-C数目为4×=2个;则在12g金刚石含有的C原子的物质的量是1mol,故含C-C共价键键数为2mol,B错误;
C.二氧化硅晶体中;每个硅原子含有4个Si-O共价键,所以在60g二氧化硅的物质的量是1mol,则其中含Si-O共价键键数为4mol,C正确;
D.在NaCl晶体中,每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+有12个;D错误;
故合理选项是AC。15、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)16、略
【分析】【详解】
(1)元素X的原子最外层电子排布式为则n=2,所以X为N元素,根据电子排布的能量最低原理,原子中能量最高的是2p电子;2p轨道上有三个未成对的电子,因而其电子云在空间内有3个互相垂直的伸展方向;元素X的名称是氮;它的简单氢化物为NH3,电子式为
(2)元素X的原子最外层电子排布式为则n=3,所以X为硫元素,那么X的元素符号为S;原子的轨道表示式为【解析】2p3氮S17、略
【分析】【分析】
根据表格电负性大小关系得出同一周期;同一主族的电负性变化规律;短周期元素中,电负性最大的元素为F根据电负性差值来判断离子化合物还是共价化合物。
【详解】
(1)同一周期中;从左到右,主族元素的电负性逐渐增大;同一主族中,从上到下,元素的电负性逐渐减小。所以主族元素的电负性随原子序数递增呈周期性变化;故答案为:逐渐增大;逐渐减小;周期性。
(2)短周期元素中,电负性最大的元素为F,与氢元素形成的化合物(HF)属于共价化合物,用电子式表示该化合物的形成过程+故答案为:共价;+
(3)Mg3N2:两者电负性之差3.0-1.2=1.8>1.7,是离子化合物;BeCl2:两者电负性之差3.0-1.5=1.5<1.7,是共价化合物;AlCl3:两者电负性之差3.0-1.5=1.5<1.7,是共价化合物;SiC:两者电负性之差2.5-1.8=0.7<1.7,是共价化合物;因此为离子化合物的是Mg3N2,为共价化合物的是BeCl2、AlCl3、SiC;故答案为:Mg3N2;BeCl2、AlCl3;SiC。
【点睛】
根据电负性的大小差值判断化合物类型。【解析】逐渐增大逐渐减小周期性共价+Mg3N2BeCl2、AlCl3、SiC18、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。19、略
【分析】【分析】
(1)①金属性越强电负性越小;非金属性越强,电负性越大,据此解答;
②由原子守恒确定物质A为K2S;含极性共价键的分子为CO2;分子中C原子形成2个C=O键,分子构型为直线型,不含孤对电子,杂化轨道sp杂化;
③根据CN-与N2结构相似;C原子与N原子之间形成三键进行分析;
(2)原子序数小于36的元素Q和T;在周期表中既处于同一周期又位于同一族,则Q;T处于第Ⅷ族,且原子序数T比Q多2,则Q为Fe元素,T为Ni元素,再经过核外电子排布规律解答;
(3)由晶胞结构图可知;以顶点原子为研究对象,与之最近的原子处于面心上,每个顶点原子为12个面共用,故晶胞中该原子的配位数为12,该单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积。
【详解】
(1)①同周期自左而右电负性增大;金属性越强电负性越小,故电负性O>N>C>K;
答案:O>N>C>K
②由原子守恒可知,物质A为K2S,属于离子化合物,由钾离子与硫离子构成;含极性共价键的分子为CO2;分子中C原子形成2个C=O键,分子构型为直线型,不含孤对电子,杂化轨道数目为2,为sp杂化方式;
答案:离子晶体sp杂化。
③CN-与N2结构相似;C原子与N原子之间形成三键,则HCN分子结构式为H-C≡N,三键中含有1个σ键;2个π键,单键属于σ键,故HCN分子中σ键与π键数目之比为1:1;
答案:1:1
(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,则Q、T处于第Ⅷ族,且原子序数T比Q多2,则Q为Fe元素,T为Ni元素,Ni元素是28号元素,Ni原子价电子排布式为3d84s2,Fe2+的核外电子排布式为1s24s22p63s23d6;3d能级有4个单电子;
答案:3d84s24
(3)由晶胞结构图可知;以顶点原子为研究对象,与之最近的原子处于面心上,每个顶点原子为12个面共用,故晶胞中该原子的配位数为12,该单质晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积;
答案:12面心立方最密堆积【解析】①.O>N>C>K②.离子晶体③.sp杂化④.1∶1⑤.3d84s2⑥.4⑦.12⑧.面心立方最密堆积20、略
【分析】【分析】
(1)Ni元素原子序数是28;其3d;4s电子为其价电子,3d、4s能级上电子数分别是8、2,据此书写其价电子排布式,找到最高能层,为N层,能级为4s,判断它的空间伸展方向;
(2)A.CO与CN-互为等电子体;则一氧化碳中含有碳氧三键,其中σ键个数为1;π键个数为2;故σ键和π键个数之比为1:2;
B.NH3的中心原子为N;价层电子岁数为4对,有一对孤对电子,sp3杂化,空间构型为三角锥形;
C.根据题干信息,镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6;
D.Ni(CO)4中;镍元素成键电子对数为4,孤电子对数为0,则价电子对数为4;
(3)中心原子提供空轨道配体提供孤电子对形成配位键;氢键存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的H与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间,则氢键表示为
(4)因为NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同;而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位数也均为6;根据表格数据,氧离子和镍离子的半径小于钠离子和氯离子,则NiO的键长小于NaCl,离子半径越小,键长越短,键能越大,熔点越高,所以氧化镍熔点高于氯化钠熔点;
(5)①由图b可知,La的个数为8×=1,Ni的个数为8×+1=5;La与Ni的个数比1:5,则x=5;
②由图a可得晶胞的体积V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度=进行计算;
③六个球形成的空隙为八面体空隙,显然图c中的八面体空隙都是由2个La原子和4个Ni原子所形成,这样的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,共有8×+2×=3个;
【详解】
(1)Ni元素原子序数是28,其3d、4s电子为其价电子,3d、4s能级上电子数分别是8、2,其价电子排布式为3d84s2;最高能层的电子为N,分别占据的原子轨道为4s,原子轨道为球形,所以有一种空间伸展方向;
答案为:3d84s2;1;
(2)A.CO与CN-互为等电子体;则一氧化碳中含有碳氧三键,其中σ键个数为1;π键个数为2;故σ键和π键个数之比为1:2,故A正确;
B.NH3的中心原子为N;价层电子岁数为4对,有一对孤对电子,sp3杂化,空间构型为三角锥形,故B错误;
C.根据题干信息,镍能形成多种配合物如正四面体形的Ni(CO)4和正方形的[Ni(CN)4]2-、正八面体形的[Ni(NH3)6]2+,因此Ni2+在形成配合物时;其配位数可能为是4或6,故C正确;
D.Ni(CO)4中,镍元素成键电子对数为4,孤电子对数为0,则价电子对数为4,是sp3杂化;故D正确;
答案选B。
(3)中心原子提供空轨道配体提供孤电子对形成配位键;氢键存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的H与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间,则氢键表示为
故答案为:
(4)因为NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同;而氯化钠中阴阳离子的配位数均为6,所以NiO晶胞中Ni和O的配位数也均为6;根据表格数据,氧离子和镍离子的半径小于钠离子和氯离子,则NiO的键长小于NaCl,二者都属于离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高,所以氧化镍熔点高于氯化钠熔点;
答案为:6;离子半径越小;离子所带电荷越多,键长越短,键能越大,熔点越高;
(5)①由图b可知,La的个数为8×=1,Ni的个数为8×+1=5;La与Ni的个数比1:5,则x=5;
答案为:5;
②由图a可得晶胞的体积V=5×10-8cm×5×10-8cm×4×10-8cm=1×10-21cm3,密度==g/cm-3;
答案为:
③六个球形成的空隙为八面体空隙,显然图c中的八面体空隙都是由2个La原子和4个Ni原子所形成,这样的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,共有8×+2×=3个;
答案为:3。
【点睛】
考查同学们的空间立体结构的思维能力,难度较大。该题的难点和易错点在(5)的③,与“”同类的八面体空隙位于晶胞的,上底和下底的棱边和面心处,且空隙与其他晶胞共用,计算数目时也要注意使用平均法进行计算。【解析】3d84s21B6离子半径越小,离子所带电荷越多,键长越短,键能越大,熔点越高5321、略
【分析】【分析】
(1)①根据基态的Ca和Fe原子核外电子排布式分析判断;
②根据基态氦原子核外电子排布结构分析判断;
(2)①联氨(N2H4)的分子中的氮原子可与氢原子形成氢键;
②根据N4H62+的结构示意图;四个氮原子形成六电子的大π键;
(3)①结合原子在晶胞中的位置关系,利用均摊法计算书写分子式;在(b)型晶胞中,体对角线处的Na距离Pb最短据此计算距离;在(b)型晶胞中,Na填充了晶胞中铅原子构成的四面体有8个,其中只有4个四面体中填充了Na,铅原子构成八面体只有一个,且Na原子在八面体的体心;根据晶胞密度计算公式ρ=进行解答;
②α-X是一种六方晶系的晶体;而在α-X中,镁和铅按1:1的比例形成类似于石墨的层状结构,钠填在层间,则层内只有镁和铅。
【详解】
(1)①基态的Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,基态Fe原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2;
a.二者最外层电子数相等,故a不符合题意;
b.Ca原子没有未成对电子,Fe原子有4个未成对的电子,故b符合题意;
c.Ca与Fe同周期,同周期元素第一电离能从左至右呈增大的趋势,Ca原子核外电子排布处于全充满稳定状态,第一电离能比相邻元素大,但铁原子与钙不相邻,则第一电离能Ca<Fe,故c符合题意;
d.Ca与Fe同周期;电子层数相同,核电荷数越大,原子半径越小,则原子半径:Ca>Fe,故d不符合题意;
答案选bc;
②基态氦原子核外电子排布式为1s2;基态氦原子具有唯一全充满的1s电子层,半径较小,具有较高的第一电离能,所以难以形成化合物;
(2)①联氨(N2H4)的分子中的氮原子可与氢原子形成氢键,并且分子间氢键数目较多,水分子间氧原子与氢原子也能形成氢键,则联氨(N2H4)的物理性质与水接近;
②根据N4H62+的结构示意图,四个氮原子形成六电子的大π键,可表示为
(3)①结合原子在晶胞中的位置关系,利用均摊法,在(a)型晶胞中,Pb位于晶胞的顶点和面心,数目为8×+6×=4,Na位于晶胞的体内,数目为8,Mg原子位于晶胞的棱上和体心,数目为12×+1=4,X的化学式为Na2MgPb;在(b)型晶胞中,体对角线处的Na距离Pb最短,共有4个,棱长为apm,面对角线长为apm,则体对角线的长度为apm,距离Pb最短的Na的长度为体对角线长度的则长度为apm;在(b)型晶胞中,Na填充了晶胞中铅原子构成的四面体有8个,其中只有4个四面体中填充了Na,Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为50%;铅原子构成八面体只有一个,且Na原子在八面体的体心,Na填充了晶胞中铅原子构成四面体空隙的百分比为100%;(a)型晶胞的边长为770pm,则晶胞的体积V=(770pm)3=(7.70×10-8)3cm3,在(a)型晶胞中,Pb位于晶胞的顶点和面心,数目为8×+6×=4,Na位于晶胞的体内,数目为8,Mg原子位于晶胞的棱上和体心,数目为12×+1=4,则一个晶胞中含有4个Na2MgPb;根据晶胞密度计算公式ρ==
②α-X是一种六方晶系的晶体,而在α-X中,镁和铅按1:1的比例形成类似于石墨的层状结构,钠填在层间,则层内只有镁和铅,层内α-X的结构为【解析】bc基态氦原子具有唯一全充满的1s电子层,半径较小,具有较高的第一电离能,所以难以形成化合物联氨分子间能形成较多氢键Na2MgPb4a50%100%22、略
【分析】【分析】
(1)根据金属晶体的四种堆积方式分析判断;
(2)金属晶体中的原子在二维空间有2种放置方式,可形成密置层(如)和非密置层(如);据此分析判断;
(3)面心立方最密堆积;晶体中原子按“ABCABCABC”的方式堆积而成,据此分析解答。
【详解】
(1)简单立方堆积(Po型)空间利用率为52%;空间利用率最低,而体心立方堆积,属于钾;钠和铁型,空间利用率68%;六方最密堆积,属于镁、锌、钛型,空间利用率为74%,面心立方最密堆积(Cu型)空间利用率为74%,故答案为:①;Po;
(2)金属晶体中的原子在二维空间有2种放置方式,可形成密置层(如)和非密置层(如);密置层的配位数为6,非密置层的配位数为4,由非密置层互相错位堆积而成的基本堆积模型是体心立方,符合该堆积模型的金属晶体是钠;钾等,故答案为:4;②;Na;
(3)Cu;Au的晶体为面心立方最密堆积;晶体中原子按“ABCABCABC”的方式堆积而成,故答案为:④;Au。
【点睛】
解答本题需要掌握金属晶体的堆积方式和典型实例。本题的易错点为(2),正确画出图示是解题的关键。【解析】①Po4②Na④Au四、结构与性质(共2题,共14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.CCl4或SiF4等⑥.均为分子晶体,而氨气分子间有氢键,H2S分子间没有氢键⑦.N>O>S⑧.16NA⑨.Ti4CN3⑩.顶点和前后左右面心24、略
【分析】【详解】
(1)电子层数越多;原子半径越大,同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,因此H;C、O中,原子半轻最大的是C;周期表从左到右,元素的电负性逐渐变大,从上到下,元素的电负性逐渐减小,因此H、C、O中,电负性最大的是O,答案:C;O;
(2)[Mn(H2O)6]2+中Mn—O键为配位键,其电子对由O提供,H3O+的原子数为3,价电子数为10,与H3O+所含原子总数相等的等电子体有NH3等,答案:配位;O;NH3;
(3)C2H5OH分子中的两个碳原子均为sp3杂化,CH3COO
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