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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年沪科版选修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、以下有关元素性质的说法不正确的是A.具有下列电子排布式①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4的原子中,原子半径最大的是①B.具有下列价电子排布式①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4的原子中,第一电离能最大的是③C.①Na、K、Rb②N、P、Si③Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而增大的是③D.某主族元素基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时生成的阳离子是X3+2、下列说法不正确的是A.晶体硅和石英都是通过共价键形成的原子晶体B.HCl和NaOH溶于水时破坏的化学键类型相同C.H2O比H2S稳定是因为H-O键的键能大于H-S键的键能D.硫单质和干冰均属于分子晶体3、下列描述中正确的是()A.CS2为V形的极性分子B.ClO3-的空间构型为平面三角形C.SF6中没有6对完全相同的成键电子对D.SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化4、在抗击新冠病毒肺炎中瑞德西韦是主要药物之一。瑞德西韦的结构如图所示;下列说法正确的是()
A.瑞德西韦中N、O、P元素的电负性:N>O>PB.瑞德西韦中的N—H键的键能大于O—H键的键能C.瑞德西韦中所有N都为sp3杂化D.瑞德西韦结构中存在σ键、π键和大π键5、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6、下列有说法不正确的是()A.金属的六方最密堆积和面心立方最密堆积的空间利用率最高B.B;钠晶胞结构如图;钠晶胞中每个钠原子的配位数为8
C.温度升高,金属的导电性将变小D.干冰晶体熔化时,1mol干冰要断裂2mol碳氧双键评卷人得分二、填空题(共8题,共16分)7、氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用;回答下列问题:
(1)氮元素原子的L层电子数为_______;
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为_______;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:①N2(g)+2O2(g)=N2O4(1)△H1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式_______;
(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为_______。8、碳;硅、铁、铜、铝、钛是重要的材料元素。请回答下列有关问题:
(1)上述元素中属于主族元素的是________(填写元素符号,下同),在元素周期表d区的元素是________。
(2)原子核外电子含有四个能层的元素是________,基态原子的原子轨道中未成对电子数最多的是________。
(3)基态钛原子外围电子的电子排布图为________。
(4)基态铜原子的外围电子排布式为3d104s1,由此可判断铜在元素周期表中位于第________周期________族。9、研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中;Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)Co基态原子核外电子排布式为______。元素Mn与O中,第一电离能较大的是________,基态原子核外未成对电子数较多的是________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(3)在CO2和H2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为_______,原因是_____________。
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在________。10、水是一种常见且重要的化学物质。
(1)冰中水分子间的氢键可表示为_____(填选项字母)。
a.O—H—Ob.O—H⋯Oc.H—O—H
(2)水分子能微弱电离生成H3O+和OH-。
①与OH-互为等电子体的一种分子为_____(写化学式;下同);
②与H2O互为等电子体的一种阴离子为_____。
(2)H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大的原因为______。
(3)氧与硫同主族,其中H2S比H2O更易分解的原因为_____。11、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___________________________________________。12、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)
13、硫和钙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)钙元素的焰色反应呈砖红色,其中红色对应的辐射波长为________nm(填字母)。
a.435b.500c.580d.605e.700
(2)元素S和Ca中,第一电离能较大的是________(填元素符号),其基态原子价电子排布式为________,其基态原子中电子的空间运动状态有________种。
(3)硫的最高价氧化物对应的水化物H2SO4能与肼反应生成N2H6SO4,N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4晶体内不存在________(填字母)。
a.离子键b.共价键。
c.配位键d.范德华力。
(4)基态Ca原子中,核外电子占据最高能层的符号是________,该能层为次外层时最多可以容纳的电子数为________。钙元素和锰元素属于同一周期,且核外最外层电子排布相同,但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的低,原因是________________________________________________________。14、晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单位称为晶胞。NaCl晶体结构如图所示。已知FexO晶体晶胞结构为NaCl型,由于晶体缺陷,x值小于1,测知FexO晶体密度ρ=5.71g·cm-3,晶胞边长为4.28×10-10m。
(1)FexO中x值(精确至0.01)为________。
(2)晶体中的Fe分别为Fe2+、Fe3+,在Fe2+和Fe3+的总数中,Fe2+所占分数(用小数表示,精确至0.001)为________。
(3)此晶体的化学式为________。
(4)与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-围成的空间几何形状是________。
(5)在晶体中,铁离子间最短距离为________cm。评卷人得分三、工业流程题(共1题,共2分)15、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______________。评卷人得分四、原理综合题(共1题,共8分)16、Li、Fe、As均为重要的合金材料,NA为阿伏加德罗常数的值。回答下列问题:
(1)基态Li原子核外电子占据的空间运动状态有________个,占据最高能层电子的电子云轮廓图形状为_________。
(2)Li的焰色反应为紫红色,很多金属元素能产生焰色反应的原因为_________。
(3)基态Fe3+比基态Fe2+稳定的原因为____________。
(4)KSCN和K4[Fe(CN)6]均可用于检验Fe3+。
①SCN-的立体构型为_______,碳原子的杂化方式为_____________。
②K4[Fe(CN)6]中所含元素的第一电离能由大到小的顺序为__________(用元素符号表示);1mol[Fe(CN)6]4-中含有σ键的数目为____________。
(5)H3AsO3的酸性弱于H3AsO4的原因为____________________。
(6)Li、Fe和As可组成一种新型材料,其立方晶胞结构如图所示。若晶胞参数为anm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度可表示为______g●cm-3。(列式即可)
评卷人得分五、实验题(共1题,共2分)17、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2题,共18分)18、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__。19、(1)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酯时;会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。
①此配合物中,基态铁离子的价电子排布式为________________。
②此配合物中碳原子的杂化轨道类型有________________。
③此配离子中含有的化学键有____________(填字母)。
A.离子键B.金属键C.极性键D.非极性键E.配位键F.氢键G.σ键H.π键。
④氯化铁在常温下是固体,熔点为306℃,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。据此判断氯化铁的晶体类型为_________。
(2)基态A原子的价电子排布式为3s23p5;铜与A形成化合物的晶胞如图所示(黑球代表铜原子)。
①该化合物的化学式为____________,A原子的配位数是______________。
②已知该化合物晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体中Cu原子和A原子之间的最短距离为________pm(列出计算表达式即可)。参考答案一、选择题(共6题,共12分)1、D【分析】【分析】
A;同周期自左而右原子半径减小;同主族自上而下原子半径增大;
B;同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势;ⅤA族3p能级为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素;
C;同周期自左而右电负性增大;同主族自上而下电负性减小;
D;该元素第三电离能剧增;最外层应有2个电子,表现+2价。
【详解】
A.①1s22s22p63s23p2是硅,②1s22s22p3是氮,③1s22s22p2是碳,④1s22s22p63s23p4是硫;电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大半径越小,所以原子半径最大的是硅,选项A正确;
B.①为Al元素;②为Si元素,③为P,④为S元素,同周期第IIA和第VA族元素的电离能大于同周期的相邻其它元素,所以P的第一电离能最大,即对应的第一电离能最大的是③,选项B正确;
C.同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性减小,故①Na、K、Rb电负性依次减小;②N;P、As的电负性依次减小,③O、S、Se的电负性依次减小④Na、P、Cl的电负性依次增大,选项C正确;
D.该元素第三电离能剧增,最外层应有2个电子,表现+2价,当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+;选项D不正确;
答案选D。
【点睛】
本题考查核外电子排布、微粒半径比较、电离能与电负性等,难度中等,注意理解电离能与元素化合价关系、同周期第一电离能发生突跃原理。2、B【分析】【详解】
A.晶体硅中Si原子之间以Si-Si键结合形成立体网状结构;属于原子晶体;在石英中Si原子与O原子之间以Si-O键结合形成立体网状晶体,也属于原子晶体,因此二者都是通过共价键形成的原子晶体,A正确;
B.HCl是由分子构成的物质;溶于水时破坏的化学键是共价键,而NaOH是离子化合物,溶于水时破坏的化学键是离子键,因此溶于水时破坏的化学键类型不相同,B错误;
C.H2O比H2S稳定是因为O原子半径比S原子半径小;形成的化学键H-O键的键能大于H-S键的键能,断裂消耗更多能量,C正确;
D.硫单质和干冰都是由分子通过分子间作用力构成的晶体;因此都属于分子晶体,D正确;
故合理选项是B。3、D【分析】【详解】
A.CS2中心碳原子的价层电子对数为2;无孤电子对,所以为直线形构型,分子的正负电荷中心重合,为非极性分子,故A错误;
B.ClO3-中心原子价层电子对数为=4;有一对孤电子对,所以空间构型为三角锥形,故B错误;
C.硫原子最外层有6个电子;和氟原子之间有6对完全相同的成键电子对,故C错误;
D.SiF4中心原子价层电子对数为=4,SO32-中心原子的价层电子对数为=4,所以二者均为sp3杂化;故D正确;
故答案为D。4、D【分析】【详解】
A.一般情况下非金属性越强,电负性越强,所以电负性:O>N>P;故A错误;
B.O原子半径小于N原子半径;电负性强于N,所以O-H键的键能大于N-H键键能,故B错误;
C.形成N=C键的N原子为sp2杂化;形成C≡N键的N原子为sp杂化,故C错误;
D.该分子中单键均为σ键;双键和三键中含有π键、苯环中含有大π键;故D正确;
故答案为D。5、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。6、D【分析】【分析】
A.金属的六方最密堆积空间利用率为74%;面心立方最密堆积的空间利用率是74%;
B.由图可知纳晶胞的结构是体心结构;
C.温度升高;金属离子与电子之间的碰撞加剧,金属导电性减弱;
D.分子晶体熔融时;只破坏分子间作用力,不破坏化学键。
【详解】
A.金属的六方最密堆积空间利用率为74%;面心立方最密堆积的空间利用率是74%,空间利用率相同,都是最高的,A项正确;
B.由图可知钠晶胞的结构是体心结构;每个钠原子周围距离最近的钠原子有8个,分别位于晶胞的八个顶点,配位数为8,B项正确;
C.温度升高;金属离子与电子之间的碰撞加剧,金属导电性减弱,C项正确;
D.分子晶体熔融时;只破坏分子间作用力,不破坏化学键,干冰是分子晶体,D项错误;
答案选D。二、填空题(共8题,共16分)7、略
【分析】【详解】
试题分析:(1)N原子的核外电子排布式为1s22s22p3;所以氮元素原子的L层电子数为5,故答案为5;
(2)NH3与NaClO发生氧化还原反应可得到肼(N2H4)、氯化钠和水,所以该反应的化学方程式为:2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O,故答案为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2H4反应生成N2和水蒸气,将方程式②×2-①得肼和N2H4反应的热化学方程式2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol,故答案为2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol;
(4)肼一空气燃料碱性电池中,负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2,故答案为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O。
考点:考查了热化学方程式的书写、原电池和电解池的工作原理的相关知识【解析】①.5②.2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O③.2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ/mol④.N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑8、略
【分析】【详解】
(1);C、Si是第ⅣA族元素;Al是第ⅢA族元素;Cu、Ti属于副族,Fe是第Ⅷ族元素。C、Si、Al为p区,Ti、Fe为d区,Cu为ds区;
故答案为C;Si、Al;Ti、Fe;
(2)、第四周期的Ti、Fe、Cu均有四个能层;基态Fe原子的外围电子排布式为3d64s2;d轨道中含有4个未成对电子;
故答案为Ti;Fe、Cu;Fe;
(3)、钛位于第四周期ⅣB族,外围电子排布式为3d24s2;
故答案为
(4);由外围电子排布中的4s可推知Cu为第四周期;由外围电子排布式中的电子为11个可知Cu在元素周期表中第11列,位于第ⅠB族;
故答案为四;ⅠB。【解析】①.C、Si、Al②.Ti、Fe③.Ti、Fe、Cu④.Fe⑤.⑥.四⑦.ⅠB9、略
【分析】【详解】
(1)Co为27号元素,依据电子排布的原则,其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2。元素Mn为金属,O为非金属,第一电离能较大的是O;Mn和O的基态原子核外未成对电子数分别为3、2,则基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。答案为:[Ar]3d74s2;O;Mn;
(2)CO2分子中,C原子只与两个氧原子形成共价键,且最外层无孤对电子,CH3OH分子中C原子与4个原子形成共价键,所以二者的杂化形式分别为sp和sp3。答案为:sp;sp3;
(3)CO2、H2、CH3OH、H2O四种分子中,CH3OH、H2O都能形成分子间的氢键,H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多,CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大、范德华力较大,所以沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2,答案为:H2O>CH3OH>CO2>H2;H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多,CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大;范德华力较大;
(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在Mn2+与NO3-间的离子键和NO3-内的π键。答案为:离子键和π键。
【点睛】
注意分子间的范德华力比氢键小得多,比较沸点时,还需从氢键的数目和键长寻找突破。【解析】①.[Ar]3d74s2②.O③.Mn④.sp;sp3⑤.H2O>CH3OH>CO2>H2⑥.H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多⑦.CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大、范德华力较大⑧.离子键和π键10、略
【分析】【详解】
(1)氢键可用X-H⋯Y表示。式中X和Y代表F,O,N等电负性大而原子半径较小的非金属原子,冰中水分子间的氢键可表示为O—H⋯O;
(2)①一个OH-含有10个电子,与OH-互为等电子体的一种分子为HF;
②1个水分子含有10个电子,等电子体的一种阴离子为NH
(2)H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大的原因为H2O中O原子有2对孤对电子,H3O+中O原子只有1对孤对电子,H3O+的孤对电子对成键电子的排斥力较小;
(3)氧与硫同主族,硫的非金属性弱于氧,气态氢化物的稳定性:H2S<H2O,故硫化氢更易分解。【解析】bHFNHH2O中O原子有2对孤对电子,H3O+中O原子只有1对孤对电子,H3O+的孤对电子对成键电子的排斥力较小硫的非金属性弱于氧,气态氢化物的稳定性:H2S<H2O11、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。12、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13、略
【分析】【详解】
(1);钙元素的焰色反应呈砖红色;其中红色对应的辐射波长为700nm,故选E;
(2)、S原子吸引电子的能力大于Ca原子,第一电离能较大的是S,S是16号元素,基态原子价电子排布式为3s23p4;原子核外有多少个电子就有多少种运动状态;
故答案为S;3s23p4;16;
(3)、N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体,N2H62+和SO42-之间存在离子键,N2H62+中N和H之间形成6个共价键(其中2个为配位键),N和N之间形成共价键,SO42-中S和O之间形成共价键,N2H6SO4晶体中不存在范德华力;故选d;
(4);基态Ca原子含有4个电子层;核外电子占据最高能层的符号是N,该能层为次外层时容纳的电子数不超过18个。Ca原子半径较大且价电子数较少,导致钙中金属键较弱,使得金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的低;
故答案为N;18;Ca原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱。【解析】①.E②.S③.3s23p4④.16⑤.d⑥.N⑦.18⑧.Ca原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱14、略
【分析】【详解】
(1)由氯化钠晶胞可知在此晶胞中应有4个FexO,根据密度公式可得(56x+16)×4/NA=5.71×(4.28×10-8)3;解得x≈0.92。
(2)设晶体中的Fe2+个数为y,根据化合物中电荷守恒的原则,即正电荷总数等于负电荷总数可得:2y+3×(0.92-y)=2,解得y=0.76,所以可得Fe2+所占分数=≈0.826。
(3)含Fe3+个数为0.92-0.76=0.16,此晶体的化学式为
(4)根据氯化钠的结构可知与某个Fe2+(或Fe3+)距离最近且等距离的O2-位于面心处;围成的空间几何形状是正八面体;
(5)由FexO晶体晶胞的结构及晶胞的边长可知,铁离子间最短距离为面对角线的一半,即为×4.28×10-10m≈3.03×10-10m=3.03×10-8cm。【解析】0.920.826正八面体3.03×10-8三、工业流程题(共1题,共2分)15、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+四、原理综合题(共1题,共8分)16、略
【分析】【分析】
(1)根据构造原理书写Li核外电子排布式;据此书写基态Li原子核外电子占据的空间运动状态,据此判断Li原子核外占据最高能层电子的电子云轮廓图形状;
(2)焰色反应是是电子跃迁的结果;
(3)原子核外各个轨道电子排布处于全满;半满或全空时是稳定状态;
(4)①根据价层电子对分析,在SCN-中C原子形成了共价三键;据此判断C原子杂化类型;
②元素吸引电子能力越大;其电离能就越大;根据配位体及配位原子中含有的σ键计算;
(5)根据物质中含有的非羟基O原子数目分析;
(6)先根据均摊方法计算一个晶胞中含有的各种元素的原子个数然后根据ρ=计算密度。
【详解】
(1)Li核外电子排布式是1s22s1;1个原子轨道为1个空间运动状态,基态Li原子核外电子占据的轨道有1s;2s两个,故有2个空间运动状态。占据最高能层为L层2s轨道,故电子云轮廓图形状为球形;
(2)金属元素产生焰色反应的原因为电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时;以光的形式释放多余的能量,形成焰色反应,不同金属元素的电子跃迁时释放的能量不同,因此焰色反应不同;
(3)基态Fe3+的价层电子排布式为3d5,为d轨道的半充满的稳定状态,相对稳定形强,而基态Fe2+的价层电子排布式为3d6;稳定性不如半充满状态;
(4)①SCN-中C原子的价层电子对数目为2;立体构型为直线形,其中碳原子的杂化方式为sp;
②K4[Fe(CN)6]中基态K、Fe、C、N原子吸引电子能力依次增强,第一电离能依次增大;所以四种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K;Fe2+与CN-形成配位键含6个σ键,每1个CN-中含有1个σ键,所以1mol[Fe(CN)6]4-中含有σ键的数目为12NA;
(5)H3AsO3中非羟基氧原子数是0,而H3AsO4中非羟基氧原子数是1,可见H3AsO3中非羟基氧原子数小于H3AsO4,酸分子中非羟基O原子数目越大,该酸的酸性就越强,且非羟基氧原子数少的酸分子中砷元素的正电性更小,羟基更不易电离出氢离子,故酸性弱于H3AsO4;
(6)由图可知,每个晶胞中含有4个Li、4个As、4个Fe,则该晶体的密度可表示为ρ=g/cm3。
【点睛】
本题考查了原子核外电子排布、原子的杂化方式、电离能及含氧酸的酸性比较、化学键数目的计算和晶体密度的计算等,全面考查了物质结构,掌握核外电子排布规律、价层电子对互斥理论等物质结构理论及电离能、电负性等概念是本题解答的关键,在进行晶体密度计算时,要学会用均摊法分析,题目考查了学生的分析与计算能力。【解析】2球形电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时,以光的形式释放能量基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,而基态Fe3+的价层电子排布式为3d5,为半充满状态,稳定性更强直线形spN>C>Fe>K12NAH3AsO3中非羟基氧原子数小于H3AsO4,砷元素的正电性更小,羟基更不易电离出氢离子五、实验题(共1题,共2分)17、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Ag
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