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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年人民版选修3化学上册月考试卷699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、下列叙述正确的是A.铬原子的电子排布式:ls22s22p63s23p63d44s2B.Na、Mg、Al的第一电离能逐渐增大C.碳原子的电子排布图:D.N、O、F的电负性逐渐增大2、在多电子原子中;轨道能量是由以下哪些因素决定。
①电子层②电子亚层③电子云的伸展方向④电子自旋状态A.①②B.①④C.②③D.③④3、下列说法错误的是A.附着在试管内壁上的AgOH固体可用氨水溶解而洗去B.可用氨水鉴别AlCl3、AgNO3和CuSO4三种溶液C.向氨水中滴加CuSO4溶液至过量,先产生蓝色沉淀,然后沉淀溶解并得到深蓝色溶液D.加热碘单质,产生紫色蒸气,这个过程克服了范德华力4、下列说法正确的是()A.CO2分子的比例模型可表示为B.p—pσ键电子云模型为C.HF分子间氢键可表示为F—HHD.氢原子的电子云示意图为5、下列说法正确的是()A.稳定性:HFB.沸点:H2O>HF>NH3C.熔点:晶体Si>金刚石>SiCl4D.阴离子的配位数:CsCl26、下列说法正确的是()A.H2O、H2S、H2Se由于相对分子质量依次增大,所以熔沸点依次升高B.NaF、NaCl、NaBr三种晶体的晶格能依次减小,熔点逐渐降低C.CO2和SO2都属于酸性氧化物,都是非极性分子D.干冰和石英晶体中的化学键类型相同,熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同评卷人得分二、填空题(共8题,共16分)7、(1)基态碳原子的核外电子排布式为______。
(2)基态铬原子外围电子轨道表示式为___。
(3)卤族元素F、Cl的电负性由小到大的顺序是______。
(4)比较晶格能:MgO___MgS(用“>”;“<”)
(5)CO分子内σ键与π键个数之比为________。
(6)比较第一电离能:Mg___Al(用“>”;“<”)
(7)乙炔是________(填“非极性”或“极性”)分子。
(8)丙烯(CH3CH=CH2)分子中碳原子的杂化方式为________和________。
(9)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。8、钒及其化合物在科学研究中和工业生产中具有许多用途。
(1)基态钒原子的核外价电子排布式为________。
(2)钒有+2、+3、+4、+5等几种化合价。这几种价态中,最稳定的是______。
(3)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4)。例举与VO43-空间构型相同的一种阳离子__________(填化学式)。
(4)钒(Ⅱ)的配离子有[V(CN)6]4-、[V(H2O)6]2+等。
①CN-与N2互为等电子体,CN-中σ键和Π键数目比为________。
②对H2O与V2+形成[V(H2O)6]2+过程的描述不合理的是______________。
a.氧原子的杂化类型发生了变化。
b.微粒的化学性质发生了改变。
c.微粒中氢氧键(H-O)的夹角发生了改变。
d.H2O与V2+之间通过范德华力相结合。
③在[V(H2O)6]2+中存在的化学键有___________。
a.金属键b.配位键c.σ键d.Π键f.氢键。
(5)已知单质钒的晶胞如图,则V原子的配位数是_______,假设晶胞的边长为dnm,密度ρg·cm-3,则钒的相对原子质量为_______________。(设阿伏伽德罗常数为NA)
9、三价铬离子(Cr3+)是葡萄糖耐量因子(GTF)的重要组成成分,GTF能够协助胰岛素发挥作用。构成葡萄糖耐量因子和蛋白质的元素有C、H、O、N、S、Cr等;回答下列问题:
(l)Cr的价电子排布式为______;
(2)O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为______;
(3)SO2分子的VSEPR模型为______,其中心原子的杂化方式为______;
(4)CO和N2互为等电子体,两种物质相比沸点较高的是______,其原因是______;
(5)化学式为CrCl3•6H2O的化合物有多种结构,其中一种可表示为[CrCl2(H2O)4]Cl•2H2O,该物质的配离子中提供孤电子对的原子为______,配位数为______;
(6)NH3分子可以与H+结合生成这个过程发生改变的是______(填序号)
A.微粒的空间构型B.N原子的杂化类型C.H-N-H键角D.微粒的电子数。
(7)由碳元素形成的某种晶体的晶体结构如图所示,若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为ρg•cm-3,则该晶胞的棱长为______pm。
10、根据有关知识;回答下列问题。
(1)化学元素(0族和放射性元素除外)中,第一电离能最小的元素是___(填元素符号,下同),第一电离能最大的元素是___,电负性最大的元素是___。
(2)铜的原子序数是29,其价电子排布式为___。
(3)元素的电负性越大,则在形成化合物时此元素___越强。
(4)Be的第一电离能大于B的第一电离能,这是因为___。11、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________。12、二甘氨酸合铜(II)是最早被发现的电中性内配盐;它的结构如图:
(1)基态Cu2+的最外层电子排布式为__。
(2)二甘氨酸合铜(II)中;第一电离能最大的元素与电负性最小的非金属元素可形成多种微粒,其中一种是5核10电子的微粒,该微粒的空间构型是__。
(3)lmol二甘氨酸合铜(II)含有的π键数目是__。
(4)二甘氨酸合铜(II)结构中,与铜形成的化学键中一定属于配位键的是__(填写编号)。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、卤素单质可以参与很多化学反应,如:NF3气体可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到;反应①:2NH3+3F2NF3+3NH4F,Ta(钽)是一种过渡元素,利用“化学蒸气转移法”可以制备TaS2晶体;反应②:TaI4(g)+S2(g)TaS2(s)+2I2(g)+QkJ;Q>0
(1)反应①中:非金属性最强的元素原子核外有____种不同运动状态的电子;该反应中的某元素的单质可作粮食保护气,则该元素最外层的电子有___种自旋方向。
(2)反应①中:物质所属的晶体类型有____;并写出所有原子符合8电子稳定结构的化合物的电子式____。
(3)反应②中:平衡常数表达式:K=___,若反应达到平衡后,保持其他条件不变,降低温度,重新达到平衡时____。
a.平衡常数K增大b.S2的浓度减小c.I2的质量减小d.V(TaI4)逆增大。
(4)反应②在一定温度下进行,若反应容器的容积为2L,3min后达到平衡,测得蒸气的质量减少了2.45g,则I2的平均反应速率为___。
(5)某同学对反应②又进行研究,他查阅资料,发现硫单质有多种同素异形体,可表示Sx(x为偶数),且在一定条件下可以相互转化,他认为仅增大压强对平衡是有影响的,则TaI4的平衡转化率会____(填增大或减小),其原因是___。评卷人得分三、计算题(共6题,共12分)15、(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_______。16、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______。17、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。____________18、NaCl是重要的化工原料。回答下列问题。
(1)元素Na的焰色反应呈_______色。价电子被激发到相邻高能级后形成的激发态Na原子,其价电子轨道表示式为_______。
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构,但其熔点比NaCl低,原因是________________。
(3)NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Cl2反应;可以形成一种晶体,其立方晶胞如图所示(大球为Cl,小球为Na)。
①若A的原子坐标为(0,0,0),B的原子坐标为(0,),则C的原子坐标为_______。
②晶体中,Cl构成的多面体包含______个三角形的面,与Cl紧邻的Na个数为_______。
③已知晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为_________g·cm-3(列出计算式)。19、NaCl晶体中Na+与Cl-都是等距离交错排列,若食盐的密度是2.2g·cm-3,阿伏加德罗常数6.02×1023mol-1,食盐的摩尔质量为58.5g·mol-1。则食盐晶体中两个距离最近的钠离子中心间的距离是多少?_______20、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)评卷人得分四、原理综合题(共4题,共24分)21、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)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_________。元素Ca和S相比,第一电离能较大的是______(填元素符号)。
(2)钙元素的焰色反应呈砖红色,其中红色对应的辐射与钾元素的焰色反应对应颜色的辐射波长,较短的是_______(填元素符号)。
(3)H2S和H2O分子构型都为V形,中心原子的杂化形式都是______,但H2O分子键角大于H2S分子,原因是________________________________________________________。
(4)钙元素和锰元素属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰低,原因是______________________________________。
(5)Ca;Mn、Mg的氧化物和硫化物都是NaCl型结构的离子晶体;其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得它们的晶胞参数如下表:
。氧化物晶体。
MgO
MnO
CaO
a/nm
0.421
0.444
0.480
硫化物晶体。
MgS
MnS
CaS
a/nm
0.520
0.520
0.568
由表可知:r(S2-)_______r(O2-)(填“>”或“<”),r(Mg2+)、r(Ca2+)、r(Mn2+)由大到小的的顺序是____________________________,r(S2-)为_____nm,r(Ca2+)为_____nm。22、铁及其化合物在生产;生活中有广泛应用。
(1)铁原子核外有__________种运动状态不同的电子,Fe3+基态核外电子排布式为_______________。
(2)实验室常用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,[Fe(CN)6]3-中三种元素电负性由大到小的顺序为________(用元素符号表示),CN-中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=__________;HCN中C原子轨道的杂化类型为__________。HCN的沸点为25.7℃,既远大于N2的沸点(-195.8℃)也大于HCl的沸点(-85℃)的原因是__________。
(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子(Fe2Cl6)存在;该双聚分子的结构式为________,其中Fe的配位数为_____________。
(4)铁氮化合物(Fe4N)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景,其晶胞如上图所示。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图中b位置Fe原子的坐标为(0,)、(0,)和(0),则a位置Fe原子和N原子的坐标分别为__________、__________。N与Fe原子之间最短距离apm。设阿伏加德罗常数的值为NA,则该铁氮化合物的密度是__________g·cm-3(列出计算表达式)。23、硫及其化合物有许多用途。请回答下列问题。
(1)基态硫离子价层电子的轨道表达式为___________,其电子填充的最高能级的轨道数为___________。
(2)常见含硫的物质有单质硫(S8)、SO2、Na2S、K2S等,四种物质的熔点由高到低的顺序依次为___________,原因是___________。
(3)方铅矿(即硫化铅)是一种比较常见的矿物,酸溶反应为:PbS+4HCl(浓)=H2[PbCl4]+H2S↑,则H2[PbCl4]中配位原子是_________,第一电离能I1(Cl)___________I1(S)(填“>”、“<”或¨=”),H2S中硫的杂化方式为_______,下列分子空间的构型与H2S相同的有___________。
A.H2OB.SO3C.O3D.CH4
(4)方铅矿的立方晶胞如图所示,硫离子采取面心立方堆积,铅离子填在由硫离子形成的___________空隙中。已知晶体密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为___________nm。
24、氢;氮、氧、硫、镁、铁、铜、锌等元素及其化合物在人们的日常生活中有着广泛的用途。回答下列问题:
(1)某同学根据已学知识,推断Mg基态原子的核外电子排布为,该同学所画的电子排布图违背了____
(2)Cu位于____族____区,Cu+价电子排布式为____。
(3)MgCO3的分解温度____BaCO3(填“>”或、“<”)
(4)Ge、As、Se元素的第一电离能由大到小的顺序为____
(5)已知H3BO3是一元酸,1molH3BO3在水中完全电离得到的阴离子中含有σ键的数目为____
(6)下列有关说法不正确的是____。
A.热稳定性:NH3>PH3,原因是NH3分子间存在氢键,而PH3分子间存在范德华力。
B.SO2与CO2的化学性质有些类似;但空间结构与杂化方式不同。
C.熔、沸点:SiF4<SiCl4<SiBr44;原因是分子中共价键键能逐渐增大。
D.熔点:CaO>KCl>KBr;原因是晶格能逐渐减小。
(7)晶体Cu的堆积方式如图所示,其中Cu原子在二维平面里放置时的配位数为_________,设Cu原子半径为a,晶体的空间利用率为______。(用含π;a;的式子表示,不必化简)
评卷人得分五、元素或物质推断题(共5题,共10分)25、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____________。26、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____。27、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________。28、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:____________________。29、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__________。参考答案一、选择题(共6题,共12分)1、D【分析】【详解】
A.铬的原子序数为24,电子排布式:ls22s22p63s23p63d54s1,故A错误;
B.Mg的外围电子排布为3s2,s轨道处于全充满状态,第一电离能相对较高,故Na;Mg、Al的第一电离能最大的是Mg,故B错误;
C.2p轨道上的两个电子应分占两个不同的轨道,故C错误;
D.同一周期,主族元素的电负性从左到右逐渐增大,故N;O、F的电负性逐渐增大,故D正确;
故选D。2、A【分析】【详解】
在多电子原子中;轨道能量是由主量子数和角量子数决定,n代表主量子数,主要是决定原子的电子占据哪个电子层。主量子数越大则电子占据更高的电子层,原子的能量越高;主量子数越小则电子占据更低的电子层,原子的能量越低;
l代表角量子数;主要决定原子的电子占据同一个电子层的哪个亚电子层。主量子数相同时,电子都处在同一个电子层。此时,角量子数越大,则电子占据更高的亚电子层,原子的能量越高;角量子数越小,则电子占据更低的亚电子层,原子的能量越低;
所以轨道能量由电子层和电子亚层决定;
故选A。3、C【分析】【详解】
试题分析:A.AgCl固体可与氨水反应生成络离子,则附着在试管内壁上的AgCl固体可用氨水溶解而洗去,故A正确;B.氨水与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀,与硝酸银反应先产生沉淀后沉淀溶解,与硫酸铜反应生成蓝色沉淀,三者现象不同,可以用氨水区别,故B正确;C.向CuSO4溶液滴加氨水至过量;先产生蓝色沉淀,然后沉淀溶解并得到深蓝色溶液,故C错误;D.碘的升华破坏了分子间作用力,即范德华力,故D正确;故选C。
考点:考查了物质的性质的相关知识。4、D【分析】【详解】
A.二氧化碳为直线型结构,其比例模型为故A错误;
B.p-p原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大即电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称,图示是键电子云模型;故B错误;
C.氢键比化学键弱,通常用“”,HF分子间的氢键正确表示为:故C错误;
D.电子云图反映电子在核外无规则运动时在某点出现的概率,氢原子核外含有1个电子,氢原子的电子云示意图为:故D正确;
故选D。5、B【分析】【详解】
A.元素的非金属性越强,气态氢化物越稳定,则HF、HCl、HBr;HI的热稳定性依次减弱;故A错误;
B.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF在同主族氢化氢中的沸点反常,但常温下水为液体,沸点高低顺序为H2O>HF>NH3;故B正确;
C.四氯化硅为分子晶体;晶体硅和金刚石为原子晶体,四氯化硅的熔点最低,原子晶体的熔点取决于共价键的强弱,共价键越弱,熔点越低,因原子半径C<Si,则键长C-C<Si-Si,共价键键长越长,键能越小,共价键越弱,则金刚石的熔点高于单晶硅,故C错误;
D.CsCl为立方体心结构,Cl-的配位数是8;在CaF2晶胞中每个F-连接4个钙离子,配位数为4;NaCl为立方面心结构,Cl-的配位数是6,则阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2;故D错误;
故选B。
【点睛】
NaCl、CsCl、CaF2的晶胞结构分别为:结合图可知,CsCl为立方体心结构,Cl-的配位数是8;在CaF2晶胞中每个Ca2+连接4个氟离子,但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子,所以其配位数为8,在CaF2晶胞中每个F-连接4个钙离子,所以其配位数为4;NaCl为立方面向结构,钠离子的配位数为6,Cl-的配位数是6。6、B【分析】【详解】
A.H2O分子间存在氢键,所以熔沸点最高,H2S和H2Se随相对分子质量的增大熔沸点依次升高,因此熔沸点:H2O>H2Se>H2S;A选项错误;
B.电荷相同,离子半径:F--
-,则晶格能:NaF>NaCl>NaBr,熔点:NaF>NaCl>NaBr;B选项正确;
C.CO2分子为直线形对称结构,分子中正负电中心重合,属于非极性分子,SO2分子为V形结构;分子中正负电中心不重合,属于极性分子,C选项错误;
D.干冰是分子晶体;熔化时需克服的作用力是范德华力,石英晶体是原子晶体,熔化时需克服的作用力是共价键,D选项错误;
答案选B。
【点睛】
C选项为易错点,解答时要掌握由极性键构成的分子,若结构对称,正负电中心重合,则为非极性分子这一知识点。二、填空题(共8题,共16分)7、略
【分析】【详解】
(1)C位于周期表的第二周期ⅣA,属于p区元素,其基态原子电子排布式为1s22s22p2;
(2)基态铬原子的外围电子排布式为3d54s1,相应的电子轨道表示式即电子排布图为
(3)周期表中同一主族的元素;从上至下,元素的电负性逐渐减小,因此电负性Cl<F;
(4)由于S2-的半径大于O2-,所以Mg2+和S2-的离子键较弱;所以MgS的晶格能较小;
(5)CO分子内C和O原子之间形成的是三键;三键中包含1个σ键和2个π键,因此比例是1:2;
(6)同周期元素;第一电离能从左至右呈现增大趋势;由于Mg的3s轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,因此其第一电离能大于Al的;
(7)乙炔分子是直线型分子;分子中的正电荷中心和负电荷中心重叠,因此属于非极性分子;
(8)丙烯分子中甲基中的C原子采用sp3的杂化方式,形成碳碳双键的C原子采用sp2的杂化方式;
(9)由晶胞结构可知,Cu原子位于晶胞的面心处,因此一个晶胞中Cu原子的个数为个;Ni原子位于晶胞的顶点上,因此一个晶胞中Ni原子的个数为个;因此晶胞中Cu原子和Ni原子的个数比为3:1。【解析】1s22s22p2Cl<F>1:2>非极性sp3sp23:18、略
【分析】【详解】
(1)钒是23号元素,基态钒原子的核外价电子排布式为3d34s2,故答案为3d34s2;
(2)根据钒原子的核外价电子排布式为3d34s2可知;+5的钒最外层为8电子稳定结构,最稳定,故答案为+5;
(3)VO43-空间构型为正四面体,与之具有相同结构的一种阳离子是NH4+,故答案为NH4+;
(4)①CN-中含有C≡N三键;σ键和Π键数目比为1:2,故答案为1:2;
②a.水中氧的杂化为sp3,[V(H2O)6]2+中氧的杂化为sp3,则氧原子的杂化类型没有改变,故a错误;b.H2O与V2+形成[V(H2O)6]2+微粒的结构发生了变化,则化学性质发生改变,故b正确;c.水分子中的孤对电子与V2+形成了配位键,使得水分子中氢氧键(H-O)的夹角发生了改变,故c正确;d.H2O与V2+之间通过配位键相结合;配位键属于化学键,不属于分子间作用力,故d错误;故选ad;
③在[V(H2O)6]2+中存在的化学键有H2O与V2+间的配位键、水分子中的H-Oσ键,故选bc;
(5)单质钒的晶胞为体心立方,V原子的配位数为8;1个晶胞中含有2个V原子,1mol晶胞的质量为2Mg,1mol晶胞的体积为(d×10-7cm)3NA,则ρ=g·cm-3,解得M=5NAρd3×10-22,故答案为8;5NAρd3×10-22。【解析】3d34s2+5NH4+1:2adbc85NAρd3×10-229、略
【分析】【分析】
根据Cr的原子序数和在周期表的位置,写出价电子排布;根据第一电离能递变规律判断第一电离能大小;根据VSEPR理论判断SO2的VSEPR模型和中心原子的杂化形式;根据等电子体,分子量相同,由分子的极性判断熔沸点高低;根据配位体的结构判断配体提供孤电子对和配位数;根据VSEPR理论判断NH3变为NH4+时引起的变化;根据均摊法计算晶胞中C原子个数;由密度,质量计算晶胞的棱长;据此解答。
【详解】
(1)Cr是24号元素,在元素周期表中位于第四周期第VIB,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,基态原子价电子排布为3d54s1;答案为:3d54s1。
(2)非金属性越强;第一电离能越大,N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,O,S属于同主族元素,从上往下,非金属性减弱,O的原子序数比S小,则非金属性O>S,第一电离能O>S,则O;N、S的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S;答案为N>O>S。
(3)SO2分子的价层电子对数=2+=3,VSEPR模型的名称为平面三角形,S原子采取sp2杂化;答案为平面三角形,sp2。
(4)CO和N2互为等电子体,且CO和N2分子量相同,由于CO是极性分子,N2是非极性分子,分子的极性越强分子间作用力越强熔沸点越高,所以熔沸点CO大于N2;答案为CO,CO和N2分子量相同,由于CO是极性分子,N2是非极性分子;极性分子与极性分子之间的范德华力较强,故CO沸点较高。
(5)由[CrCl2(H2O)4]Cl•2H2O结构可知,中心原子Cr3+提供空轨道;配体Cl;O提供孤电子对,配位数为2+4=6;答案为Cl、O,6。
(6)NH3分子可以与H+结合生成NH4+,NH3分子中N原子价层电子对数=3+=3+1=4,采取sp3杂化,有一个孤电子对,空间构型为三角锥形,NH4+中N原子价层电子对数=4+=4+0=4,采取sp3杂化;无孤电子对,空间构型为正四面体,二者中N原子价层电子对数均是4,N原子孤电子对数由1对变为0,N原子杂化方式不变,电子数数目不变,空间构型由三角锥形变为正四面体,键角减小;答案为A;C。
(7)晶胞中碳原子数目=4+8×+6×=8,设晶胞棱长为apm,则8×=ρg/cm3×(a×10-10cm)3,解得a=×1010pm;答案为×1010。【解析】①.3d54S1②.N>O>S③.平面三角形④.sp2杂化⑤.CO⑥.CO为极性分子,N2为非极性分子,极性分子与极性分子之间的范德华力较强,故CO沸点较高⑦.O、Cl⑧.6⑨.AC⑩.×101010、略
【分析】【分析】
(1)元素的金属性越强其第一电离能越小;元素非金属性越强第一电离能越大;元素的非金属性越强;其电负性越大;
(2)铜是29号元素;根据核外电子排布规律书写;
(3)元素电负性越大;非金属性就越强,因此吸引电子的能力也越强;
(4)Be有2s2全满结构,而B失去一个电子后有2s22p0的稳定结构。
【详解】
(1)元素的金属性越强其第一电离能越小;Cs的金属性最强,所以第一电离能最小的元素是Cs;元素非金属性越强第一电离能越大,氟元素的非金属性最强,所以第一电离能最大的元素是F;元素的非金属性越强,其电负性越大,所以氟元素电负性最大;
(2)铜是29号元素,质子数为29,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,所以铜的价电子排布式为3d104s1;
(3)元素电负性越大;非金属性就越强,因此吸引电子的能力也越强,所以元素的电负性越大,则在分子中此元素吸引成键电子的能力越强;
(4)Be有2s2全满结构,而B失去一个电子后有2s22p0的稳定结构;所以B的第一电离能比Be的小。
【点睛】
铜的价电子排布式是易错点,3d轨道为全充满状态,比较稳定。【解析】①.Cs②.F③.F④.3d104s1⑤.吸引成键电子的能力⑥.Be的2s能级为全满状态,较稳定,而B失去一个电子后变为2s能级全满的稳定结构,所以B的第一电离能比Be的小11、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12、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,铜原子失去4s及3d上各一个电子形成Cu2+,故Cu2+离子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9,基态Cu2+的最外层电子排布式为3d9;
(2)已知二甘氨酸合铜(Ⅱ)的结构图,其中第一电离能最大的为N元素,元素的非金属最小的非金属为H元素,二者形成的5核10电子的微粒为NH4+;该微粒的空间构型是正四面体;
(3)已知双键中含有1个π键,由二甘氨酸合铜(Ⅱ)的结构图可知,1mol二甘氨酸合铜(Ⅱ)含有2molC=O,则含有的π键数目是2NA或1.204×1024;
(4)Cu原子含有空轨道能与其它原子形成配位键;由于O原子在化合物中能形成2个共价键,所以O与Cu形成共价键,N与Cu形成配位键,即属于配位键的是1和4。
【点睛】
注意区分最外层电子排布式(外围电子排布式)和核外电子排布式的区别。【解析】3d9正四面体形2NA或1.204×10241和413、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】【分析】
(1)反应①中:非金属性最强的元素是F;原子中没有运动状态相同的电子,核外有几个电子就有几种不同运动状态的电子;氮气可作粮食保护气,最外层有5个电子,电子的自旋方向有2种;
(2)根据共价物质的组成分析晶体的类型;对于ABn的共价化合物;各元素满足|化合价|+元素原子的最外层电子数=8,原子都满足最外层8电子结构;,然后书写电子式;
(3)平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值;该反应为放热反应;降低温度,平衡正向移动;
(4)反应容器的容积为2L,3min后达到平衡,测得蒸气的质量减少了2.45g,依据化学方程式的气体质量变化计算反应I2物质的量;依据化学反应速率概念计算;
(5)根据S2会转变成S4、S6、S8;反应物气体的物质的量偏小。
【详解】
(1)反应①中:非金属性最强的元素是F;F原子中有9个电子,就有9种不同运动状态的电子;氮气可作粮食保护气,最外层有5个电子,电子的自旋方向有2种;
(2)NH3、F2、NF3属于分子晶体,NH4F属于离子晶体,Cu属于金属晶体;NF3中N元素化合价为+3,N原子最外层电子数为5,所以3+5=8,分子中N原子满足8电子结构;F元素化合价为-1,F原子最外层电子数为7,所以|-1|+7=8,分子中F原子满足8电子结构,电子是为:
(3)反应TaI4(g)+S2(g)TaS2(s)+2I2(g)体系中,平衡常数为产物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值,K=该反应为放热反应;降低温度,平衡正向移动;
a.降低温度;平衡正向移动,平衡常数K增大,故a正确;
b.平衡正向移动,S2的浓度减小,故b正确;
c.平衡正向移动,I2的质量增大;故c错误;
d.温度降低,V(TaI4)逆减小;故d错误;
故答案为ab;
(4)若反应容器的容积为2L;3min后达到平衡,测得蒸气的质量减少了2.45g,则。
TaI4(g)+S2(g)TaS2(s)+2I2(g)△m2mol245g0.02mol2.45g
生成的I2为0.02mol,则I2的平均反应速率==0.00333mol/(L•min);
(5)S2会转变成S4或S6或S8,反应物气体的物质的量偏小,所以增大压强,平衡逆向移动,TaI4的平衡转化率减小。【解析】92分子晶体、金属晶体、离子晶体[I2]2/[TaI4][S2]ab0.00333mol/(L•min)或1/300mol/(L•min)平衡转化率会减小原因是在S2可以转化为S4或S6或S8+,2TaI4(g)+S4(g)2TaS2(s)+4I2(g)加压使平衡向逆反应方向进行三、计算题(共6题,共12分)15、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】232:3MgB216、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17、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%18、略
【分析】【详解】
(1)元素Na的焰色反应呈黄色;激发态Na原子,价电子由3s能级激发到3p能级,其价电了轨道表示式为答案:黄;
(2)KBr具有NaCl型的晶体结构,都属于离子晶体。但其熔点比NaCl低,原因是K+半径Na+大,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低,所以KBr熔点比NaCl低。答案:K+的半径大于Na+,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低。
(3)①根据晶胞的结构及A;B两点的坐标可知;C的原子坐标为(1,0.75,0.5);答案:(1,0.75,0.5)。
②根据晶胞结构可知,晶体中Cl构成的多面体包含20个三角形的面;与Cl紧邻的Na个数为4;答案:20;4。
③根据均摊法可知,该晶体中含有2个Na和6个Cl,ρ=m/V=[(232+635.5)/NA]/(a10-10)3=259/(NAa310-30)【解析】黄K+的半径大于Na+,Br-半径大于Cl-,KBr中离子键较弱,晶格能较低。(1,0.75,0.5)204259/(NAa310-30)19、略
【分析】【分析】
从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体,如图中所示:其中a代表其边长,d代表两个距离最近的Na+中心间的距离,利用“均摊法”计算小立方体中Na+、Cl-的数目,进而计算小立方体的质量,根据公式密度计算出小立方体的边长;进而计算两个距离最近的钠离子中心间的距离。
【详解】
从上述NaCl晶体结构模型中分割出一个小立方体,如图中所示:其中a代表其边长,d代表两个Na+中心间的距离。由此不难想象出小立方体顶点上的每个离子均为8个小立方体所共有。因此小立方体含Na+:4×1/8=1/2,含Cl-:4×1/8=1/2,即每个小立方体含有1/2个(Na+-Cl-)离子对;
每个小立方体的质量
解得:a≈2.81×10-8cm,两个距离最近的Na+中心间的距离d=a≈4.0×10-8cm;
故答案为两个距离最近的Na+中心间的距离为4.0×10-8cm。【解析】两个距离最近的Na+中心间的距离d=a=4.0×10-8cm。20、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4mol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,晶胞的密度则a=nm=nm。
【点睛】
均摊法确定立方晶胞中粒子数目的方法是:①顶点:每个顶点的原子被8个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;②棱:每条棱的原子被4个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;③面上:每个面的原子被2个晶胞共有,所以晶胞对顶点原子只占份额;④内部:内部原子不与其他晶胞分享,完全属于该晶胞。【解析】1244离子键4四、原理综合题(共4题,共24分)21、略
【分析】【详解】
(1)Ca是20号元素;核外有4个电子层,核外电子占据最高能层的符号是N,根据核外电子排布的规律,次外层不超过18个电子;第一电离能S>Mg>Ca,第一电离能较大的是S,故答案为N;18;S;
(2)钙元素的焰色反应呈砖红色;钾元素的焰色反应为紫色,紫色的辐射波长比红色短,故答案为K;
(3)H2S和H2O分子构型都为V形,中心原子的杂化轨道数目都是4,都采用sp3杂化;O元素电负性大于S元素,分子中O-H键电子对的电子云更偏向中心O原子,使斥力增大,键角增大,导致H2O分子键角大于H2S分子,故答案为sp3杂化;O元素电负性大于S元素;分子中O-H键电子对的电子云更偏向中心O原子,使斥力增大,键角增大;
(4)钙的原子半径较大且价电子数较少;金属键较弱,使得金属钙的熔点;沸点等都比金属锰低,故答案为钙的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱;
(5)由表可知,相同金属的晶胞参数中,氧化物的都小于硫化物的,因此r(S2-)>r(O2-);根据不同金属氧化物的晶胞参数,r(Mg2+)、r(Ca2+)、r(Mn2+)由大到小的的顺序为r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+);因为S2-是面心立方最密堆积方式,面对角线是S2-半径的4倍,即4r=×0.520,解得r=×0.520nm=0.184nm;CaS也属于NaCl型结构,根据晶胞的结构,晶胞参数=2r(S2-)+2r(Ca2+),则r(Ca2+)==0.100nm;故答案为>;r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+);0.184;0.100。【解析】N18SKsp3杂化O元素电负性大于S元素,分子中O-H键电子对的电子云更偏向中心O原子,使斥力增大,键角增大钙的原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱>r(Ca2+)>r(Mn2+)>r(Mg2+)0.1840.10022、略
【分析】【分析】
(1)原子核外有多少电子,就存在多少不同运动状态的电子;根据Fe原子失去最外层2个电子再失去次外层1个电子就得到Fe3+,根据构造原理书写其核外电子排布式;
(2)非金属元素的电负性大于金属元素,元素的非金属性越强,其电负性就越大;共价三键中含有1个σ键与2个π键;根据HCN中C原子形成的价层电子对数目判断C原子杂化轨道类型;根据分子的极性及分子间氢键的存在与否和分子间作用力大小判断物质熔沸点的高低;
(3)根据Fe原子具有空轨道而Cl原子具有孤电子对,可形成配位键分析;
(4)根据原子的相对位置及已知点的坐标,可确定坐标原点,从而可确定a位置Fe原子和N原子的坐标,利用均摊法计算一个晶胞中含有的各种元素的原子个数利用ρ=计算其密度。
【详解】
(1)Fe是26号元素,由于在一个原子中不存在运动状态完全相同的电子,所以Fe原子核外有26种运动状态不同的电子。根据构造原理,可得基态Fe原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2,Fe原子失去最外层2个4s电子后再失去次外层3d上的1个电子就得到Fe3+,则基态Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或简写为[Ar]3d5;
(2)在[Fe(CN)6]3-中存在Fe、C、N三种元素,由于元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属元素的电负性大于金属元素,故这三种元素的电负性由大到小的顺序是N>C>Fe;CN-中C、N原子形成三个共价键,其中含有1个σ键和2个π键,故CN-中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=1:2;在HCN中C原子的价层电子对数为2,且C原子上没有孤对电子,所以C原子杂化类型为sp杂化;HCN为极性分子,分子间作用力大于非极性分子的分子间作用力,且HCN分子间还存在氢键,也使分子之间的作用力增强,而N2为非极性分子,分子间作用力比极性分子的分子间作用力较小;HCl是极性分子,但分子间只有分子间作用力而无氢键,其分子间作用力比N2的大,故HCN、N2、HCl三种物质的熔沸点由高到低的顺序为:HCN>HCl>N2;
(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,说明Fe、Cl原子间化学键为共价键,而其蒸汽状态下以双聚分子(Fe2Cl6)存在,这是由于Fe原子具有空轨道而Cl原子具有孤电子对,Fe与Cl原子之间又形成了配位键,Fe2Cl6的结构式为:由于配位键也属于共价键,可知Fe原子的配位数是4;
(4)根据b位置Fe原子的坐标可知是以立方体的8个顶点为坐标原点,则处于a物质的Fe原子恰好处于晶胞的顶点上,故其坐标为(0,0,0);N原子处于晶胞的几何中心,所以其位置用坐标表示为();在该晶胞中含有Fe原子的数目为8×+6×=4,含有N原子数目为1,则在一个晶胞中含有4个Fe原子和1个N原子,由于N与Fe原子之间最短距离apm,N与面心上的Fe原子距离最近,可知晶胞边长为2apm,所以该晶胞的密度ρ=g/cm3=×1030g/cm3。
【点睛】
本题考查了原子核外电子排布、元素电负性及物质熔沸点比较、化学键类型的判断与数目的计算和晶胞的有关计算。掌握原子核外电子排布规律及形成化学键的特点,学会根据均摊方法分析计算,题目考查了学生对物质结构知识的掌握与应用和观察与分析应用和计算能力。【解析】26[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5N>C>Fe1:2sp杂化HCN为极性分子且分子间存在氢键,而N2为非极性分子,HCl分子间无氢键4(0,0,0)()×103023、略
【分析】【分析】
(1)硫为16号元素;硫离子核外有18个电子,据此书写基态硫离子价层电子的轨道表达式,并判断最高能级的原子轨道数;
(2)Na2S、K2S均为离子晶体,S8、SO2均为分子晶体;根据熔沸点的判断方法分析解答;
(3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl,中心原子是Pb;同一周期;从左到右,第一电离能呈现增大的趋势;根据价层电子对数的计算公式计算判断;
(4)根据方铅矿的立方晶胞图,计算出一个晶胞中含有的铅离子和硫离子的数目,计算出晶胞的质量,从而计算晶胞的棱长,晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为晶胞体对角线的据此解答。
【详解】
(1)硫为16号元素,硫离子核外有18个电子,基态硫离子价层电子的轨道表达式为其电子填充的最高能级为3p,含有3个相互垂直的原子轨道,故答案为3;
(2)Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高,因此四种物质的熔点由高到低的顺序依次为Na2S>K2S>S8>SO2,故答案为Na2S>K2S>S8>SO2;Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高;
(3)H2[PbCl4]中配位原子是Cl,中心原子是Pb;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,I1(Cl)>I1(S);H2S中硫的价层电子对数=2+=4,采用sp3杂化,为V形分子;A.H2O中O的价层电子对数=2+=4,采用sp3杂化,为V形分子;B.SO3中硫的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化,为平面三角形分子;C.O3中O的价层电子对数=2+=3,采用sp2杂化,为V形分子;D.CH4中C的价层电子对数=4+=4,采用sp3杂化,为正四面体形分子;空间的构型与H2S相同的有AC,故答案为Cl;>;sp3;AC;
(4)根据方铅矿的立方晶胞图,硫离子采取面心立方堆积,铅离子填在由硫离子形成的四面体空隙中。一个晶胞中含有4个铅离子,硫离子的数目=8×+6×=4,晶胞的质量=g=g,则晶胞的棱长=cm,晶胞中硫离子与铅离子最近的距离为晶胞体对角线的=×cm=××107nm,故答案为四面体;××107。【解析】3Na2S>K2S>S8>SO2Na2S、K2S均为离子晶体,熔点较高,Na+半径比K+半径小,故Na2S熔点高;S8、SO2均为分子晶体,熔点较低,因S8的相对分子质量比SO2大,故S8熔点比SO2高Cl>sp3AC四面体××10724、略
【分析】【分析】
(1)Mg的3s轨道上的两个电子自旋方向相同;
(2)基态Cu的价电子排布式为3d104s1;
(3)分解生成的MgO;BaO均为离子晶体;离子所带电荷相同,离子半径越小,晶格能越大,越稳定,反应越容易进行;
(4)第一电离能在主族元素中同周期从左到右呈上升趋势;
(5)H3AO3为一元弱酸,与水形成配位键,电离出[A(OH)4]-与氢离子;
(7)晶体Cu的堆积方式为面心立方最密堆积。
【详解】
(1)电子排布图中3s能级;2个电子自旋方向相同,违背泡利原理;
(2)基态Cu的价电子排布式为3d104s1,Cu位于第四周期的IB族ds区,Cu+价电子排布式为3d10;
(3)MgO、BaO均为离子晶体,离子所带电荷相同,Mg2+、Ba2+的半径依次增大,MgO的晶格能大于BaO的晶格能,导致MgCO3的分解温度小于BaCO3的分解温度;
(4)Ge;As、Se为同周期主族元素;核电荷数依次递增,第一电离能呈增大趋势,但As的4p转道为半充满结构相对稳定,第一电离能比Se大,则Ge、As、Se元素的第一电离能由大到小的顺序为:As>Se>Ge;
(5)H3AO3为一元弱酸,与水形成配位键,电离出[A(OH)4]-与氢离子,[A(OH)4]-的结构式为单键均为σ键,则1mol[A(OH)4]-中含有σ键的数目为8NA(或8×6.02×1023);
(6)A.N的非金属性比P强,则热稳定性:NH3>PH3,稳定性的差异与NH3分子间存在氢键无关;故A错误;
B.SiO2与CO2都是酸性氧化物,所以化学性质相似;SiO2是正四面体结构,采用sp3杂化,CO2是直线结构,采用sp2杂化;故B正确;
C.SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4都是分子晶体;结构相似,影响它们熔;沸点高低的主要因素是分子间作用力,不是化学键强弱,故C错误;
D.CaO、KCl、KBr都是离子晶体,影响熔、沸点高低的主要因素离子键,离子键强弱用晶格能来衡量,离子键越强晶格能越大。CaO的阴阳离子半径小、所带电荷多,所以离子键最强,晶格能最大;KBr的阴阳离子半径大;所带电荷少;所以离子键最弱,晶格能最小,故D正确;
故答案为AC;
(7)晶体Cu的堆积方式为面心立方最密堆积,与Cu原子接触的硬球有3层,每层有4个与之等径且最近,因此晶体中Cu的配位数为4×3=12;对于面心立方最密堆积的晶胞而言,一个晶胞中含有的粒子个数为8×+6×=4,Cu原子半径为a,则晶胞内硬球的体积总和为V球=4×πa3,根据面心立方最密堆积的硬球接触模型,设晶胞参数为b,根据立体几何知识,存在关系:b=4a,则b=2a,因此晶胞的体积为V晶胞=(2a)3,所以,晶胞的空间利用率=×100%=【解析】泡利原理IBds3d10<As>Se>Ge8NA(或8×6.02×1023)AC12五、元素或物质推断题(共5题,共10分)25、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AC
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