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专题4达标检测-2022版化学选择性必修2 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份专题4达标检测-2022版化学选择性必修2 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共15页。
专题4 分子空间结构与物质性质
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东潍坊高三下模拟)硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一。下列说法正确的是 ( )
A.硒的摄入量越多对人体越好
B.SeO32-空间结构为正四面体形
C.H2Se的熔、沸点比H2S高
D.H2SeO4的酸性比H2SO4强
2.(2021河北唐山玉田第一中学高二下期末)C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯,如图所示,在C60分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连,60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形,碳均为+4价。则下列有关说法中不正确的是 ( )
A.C60的熔点比石墨的熔点低
B.C60分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不完全相同
C.C60分子中只含σ键、不含π键
D.影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力
3.(2021甘肃兰州第一中学高二下月考)关于键长、键能和键角,下列说法正确的是 ( )
A.键的键能等于C—C键键能的三倍
B.N2的键非常牢固,不易断裂
C.(CN)2分子(结构式为)中键的键长大于C—C键的键长
D.白磷( P4 )分子呈正四面体结构,其键角为 109°28'
4.(2021山东莱芜第一中学高三下检测)中国科学家团队成功合成了五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,五氮阴离子(N5-)是制备全氮类物质N5+N5-的中间体。下列说法正确的是 ( )
A.键角:NH4+>H3O+
B.电负性:N>O>H
C.N5+N5-属于离子化合物
D.基态Cl-的价电子轨道表示式为
5.(2021山东烟台高二上期末)下列说法正确的是 ( )
A.σ键和π键都属于共价键,一定均有方向性
B.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
C.苯分子中每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
D.等物质的量的[Cu(H2O)4]2+与[Ag(NH3)2]+中所含的σ键数之比为3∶2
6.(2021吉林长春东北师范大学附属中学高二上期末)下列有关微粒性质的排列顺序错误的是 ( )
A.AsH3的沸点低于NH3,稳定性弱于NH3
B.共价键的极性:H2O>CO2>NO
C.键角:H2Se
A.PCl3和NF3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
B.KF是离子化合物,HF为共价化合物
C.在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键
D.CO2、SO2都是极性分子
8.(2021山东济宁高二上期末)下列说法错误的是 ( )
A.基态B原子核外电子的运动状态有5种
B.二氯乙酸的酸性强于氯乙酸
C.SCl2的价电子对分布的几何构型与分子的空间结构不一致
D.可以通过红外光谱仪来测定分子的相对分子质量
9.(2021吉林吉化第一高级中学高二下月考)下列有关物质性质、结构特点的表述均正确,且存在因果关系的是 ( )
表述 1
表述 2
A
向盛有硫酸铜溶液的试管里滴加氨水至过量,先形成难溶物,继而难溶物溶解,形成深蓝色溶液
反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后溶液中铜元素的存在形式均为Cu2+
B
水的沸点比硫化氢高
H—O键的键能比H—S 键的键能大
C
SO32-的空间结构是三角锥形
SO32-的中心原子 S 原子为 sp3杂化,且有一对孤电子对
D
P4O10、葡萄糖溶于水后均不导电
P4O10、葡萄糖均属于共价化合物
10.(2021湖南宁远第一中学高三上联考)下列说法错误的是 ( )
A.周期表中第5周期有18种元素
B.①乙炔、②水、③甲醛、④氨四种分子中,键角由大到小的顺序是①>③>④>②
C.第4周期最外层有一个单电子的元素共有3种
D.两元素的基态原子的价电子排布式分别为3s2、4s2,则一定为同一族元素
11.(2021福建龙岩武平第一中学高二下月考)下列说法错误的是 ( )
A.在NH4+和[Cu(H2O)4]2+中都存在配位键
B.中σ键和π键的数目比为11∶1
C.C22-与O22+互为等电子体,1 mol O22+中含有的π键数目为2NA
D.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键数目为1.5NA
12.(2021山东师范大学附属中学高二下学分认定考试)当地时间2020年1月30日晚,世界卫生组织(WHO)宣布,将新型冠状病毒疫情列为国际关注的突发公共卫生事件,防疫专家表示,75%的医用酒精、含氯消毒剂(如84消毒液等)可以有效杀灭病毒,同时出行佩戴口罩能有效减少感染新冠的风险。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是 ( )
A.制作口罩的原料之一丙烯分子中存在sp2-sp2σ键和sp2-sp3σ键
B.乙醇可以和水以任意比互溶只是因为两者均为极性分子,相似相溶
C.次氯酸的电子式:H··Cl······O······
D.乙醇分子中官能团为羟基,1 mol羟基含有10NA个电子,能稳定存在于水溶液中
13.(2021湖北武汉汉阳一中高二下月考)下列说法中,错误的个数为 ( )
①CH3COOH分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种
②元素Ge位于周期表第四周期ⅣA族,核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区
③非极性分子往往具有高度对称性,如BF3、PCl5、H2O2、CO2
④Na2O、Na2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶2
⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀,既能溶于硝酸,也能溶于氨水,是两性氢氧化物
⑥氨水中大部分NH3与H2O以氢键结合成NH3·H2O,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式可表示为
⑦HF的沸点高于HCl,是因为 HCl的共价键键能小于HF
⑧可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键
A.7 B.6 C.5 D.4
14.(2020山东滕州一中高二下月考)As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3被LiAlH4还原生成AsH3。下列说法正确的是 ( )
A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp2
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsCl3的空间结构为平面三角形
D.AsH3分子的空间结构为三角锥形
15.(2020河北沧州高二下月考)已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大。X元素的原子是所有元素原子中半径最小的;Y、W同主族,Z、W同周期;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质;Z是同周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是 ( )
A.原子半径:X
C.沸点:X2Y>X2W
D.W与R可形成共价化合物WR2,且WR2是极性分子
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(9分)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为 ,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外的未成对电子数为 。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为 ,羰基碳原子的杂化轨道类型为 。
(3)查文献可知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲:
反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂 个σ键,断裂 个π键(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因: 。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是 ,中心原子的杂化轨道类型分别是 。
17.(12分)(2020山东广饶一中高二下月考)A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,原子序数依次增大;A元素原子核外有3个未成对电子;B元素原子核外电子占据3个能级,其中最高能级上的电子数是其所在电子层序数的2倍;D元素与B元素同族,C元素与A元素同族;E元素原子的价电子数是其余电子数的一半。
(1)A、C、D的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示),基态E2+的电子排布式为 。
(2)B和D的氢化物中,B的氢化物沸点较高的原因是 。
(3)C形成的最高价氧化物的结构如图所示,该结构中C元素原子与O原子形成的键的键长有两种,键长较短的键为 (填“a”或“b”)。
(4)E可与CO形成羰基配合物E2(CO)8,该物质是有机合成的重要催化剂,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯,熔点为50~51 ℃,45 ℃(1.33 kPa)时升华。
①E2(CO)8为 晶体(填晶体类型)。
②E2(CO)8晶体中存在的作用力有 。
18.(10分)(2021辽宁丹东高二下期末)如表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:
(1)基态o原子的价电子轨道表示式为 ;基态p3+的最外层电子排布式为 。
(2)n的原子结构示意图为 。基态j原子的核外电子填充的最高能级符号为 。
(3)d的简单气态氢化物的空间结构为 。
(4)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序为 (用元素符号表示),第一电离能由大到小排序为 (用元素符号表示)。
19.(12分)(2021吉林长春东北师范大学附属中学高二上期末)Li、Fe、As、Zn等均为重要的合金材料,回答下列问题:
(1)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是 。
(2)KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+,SCN-的空间结构为 ,K4[Fe(CN)6]中所含元素第一电离能由大到小的顺序为 。Fe与Co既在同一周期,又在同一族,Co3+通常易形成六配位的配合物,已知CoCl3·6H2O有多种结构,若取1 mol CoCl3·6H2O溶于水后滴加足量的硝酸银溶液,能够形成2 mol沉淀,则CoCl3·6H2O中配离子为 。
(3)H3AsO3的酸性弱于H3AsO4的原因为 。含砷有机物“对氨基苯砷酸”的结构简式如图,As原子杂化轨道类型为 。
(4)锌和镉位于同族,而锌与铜相邻。现有3种铜、锌元素的相应状态,①[Ar]3d104s2、②[Ar]3d104s1、③[Ar]3d104s1。失去1个电子需要的能量由大到小排序是 (填字母)。
A.②①③ B.②③①
C.①②③ D.①③②
若Zn基态原子次外层1个d电子激发进入最外层的np能级,则该激发态原子的价电子排布式为 。
20.(12分)金(79Au)是一种非常稳定的金属,但也可以形成多种化合物,并在化合物中呈正一价或正三价。
(1)已知Au的基态原子的价电子排布式为5d106s1,则Au位于周期表 区。基态Au3+的价电子轨道表示式为 。
(2)Au可以被王水溶解,其反应的方程式为Au+HNO3+4HClH[AuCl4]+NO↑+2H2O。
①NO3-的空间结构为 ,H2O中心原子的杂化轨道类型为 。
②该反应中没有破坏的化学键有 。
a.金属键 b.离子键 c.共价键 d.氢键
e.极性键 f.非极性键 g.配位键 h.σ键
i.π键
(3)金晶体(Au)是面心立方堆积,其晶胞参数为408 pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA。写出金晶体密度的计算式: g∙cm-3(不需要计算出结果)。
答案全解全析
专题4 分子空间结构与物质性质
本专题达标检测
1.C 硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一,但并不表示摄入量越多越好,故A错误;SeO32-中心原子的价电子对数为6+2+0×32=4,有1对孤电子对,中心原子为sp3杂化,离子的空间结构为三角锥形,故B错误;H2Se和H2S结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高,则H2Se的熔、沸点比H2S高,故C正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,Se的非金属性比S弱,则H2SeO4的酸性比H2SO4弱,故D错误。
2.C C60为分子晶体,熔点低,石墨是混合型晶体,熔点高,则C60的熔点比石墨的熔点低,A项正确;C60分子中含有单键碳原子和双键碳原子,碳原子的杂化方式为sp2和sp3,甲烷分子中只含有单键碳原子,碳原子的杂化方式为sp3,两者杂化方式不完全相同,B项正确;由C60的结构可知,分子中既含σ键、又含π键,C项错误;C60为分子晶体,影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力,D项正确。
3.B 碳碳三键中两个是π键,一个是σ键,碳碳单键是σ键,键的键能小于C—C键的键能的三倍,A项错误;氮气分子中的键的键能较大,使得键非常牢固,不易断裂,B项正确;同一周期主族元素中,原子半径随着原子序数的增大而减小,原子半径越大其形成的共价键的键长越长,碳原子半径大于氮原子,所以(CN)2分子中键的键长小于键的键长,而键的键长又小于C—C键的键长,因此键的键长小于C—C键的键长,C项错误;白磷分子的结构为,白磷分子呈正四面体形,键角为60°,D项错误。
4.A NH4+和H3O+中的中心原子杂化类型均为sp3,H3O+中的中心O原子有孤电子对,对成键电子对排斥力更大,使H3O+中键角变小,A正确;同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,所以电负性O>N,B错误;全氮类物质N5+N5-只含有一种元素,是单质不是化合物,C错误;基态Cl原子得一个电子变成Cl-,最外层应该达到8电子稳定结构,D错误。
5.D s轨道是球形对称的,s轨道与s轨道形成的共价键没有方向性,A项错误;在稀有气体单质中不存在化学键,B项错误;苯分子中,每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成3个σ键,同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道,它们均有一个未成对电子,这些2p轨道相互平行,以“肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大π键,C项错误;1 mol [Cu(H2O)4]2+中含有σ键(4+2×4) mol=12 mol,1 mol [Ag(NH3)2]+中所含的σ键为(2+3×2) mol=8 mol,故等物质的量的二者所含的σ键数之比为12∶8=3∶2,D项正确。
6.D NH3分子间能形成氢键,而AsH3分子间不能形成氢键,所以AsH3的沸点低于NH3,As的非金属性比N弱,所以AsH3的稳定性弱于NH3,A项正确;形成共价键的元素的电负性相差越小,共价键的极性越小,电负性HCO2>NO,B项正确;中心原子的非金属性越强,共用电子对越偏向于中心原子,中心原子对成键电子对的排斥作用越弱,键角越大,非金属性Se
8.D 每个电子的运动状态均不相同,基态B原子的核外电子数为5,所以其运动状态为5,A项正确;Cl的电负性较大,具有很强的吸电子能力,当乙酸中甲基上的H原子被Cl替换之后,—COOH中的H+更易电离出来,B项正确;SCl2的价电子对数=6+1×22=4,为sp3杂化,价电子对分布的几何构型为四面体形,而硫原子有两对孤电子对,分子空间结构为V形,C项正确;红外光谱仪用于测分子的结构和基团,质谱仪可以测分子的相对分子质量,D项错误。
9.C A项,CuSO4与氨水反应首先生成Cu(OH)2沉淀,氨水过量后,Cu(OH)2溶解形成[Cu(NH3)4]2+,故反应后铜元素以[Cu(NH3)4]2+形式存在,表述2错误,A项错误;B项,水分子能形成分子间氢键,而H2S不能,故H2O沸点比H2S高,两种表述不存在因果关系,B项错误;C项,SO32-中心S原子为sp3杂化,说明中心S原子价电子对数为4,含1对孤电子对,SO32-的空间结构为三角锥形,两种表述正确且存在因果关系,C项正确;D项,P4O10溶于水与水反应生成H3PO4,H3PO4电离产生自由移动的离子从而导电,表述1错误,葡萄糖为非电解质,溶于水不电离,故不能导电,D项错误。
10.C 周期表中第5周期有18种元素,A项正确;①乙炔分子键角是180°,②水分子键角是104°30',③甲醛分子键角是120°,④氨分子键角是107°18',则键角由大到小的顺序是①>③>④>②,B项正确;第4周期最外层有一个单电子的元素有K、Cr、Cu、Ga、Br共5种,C项错误;两元素的基态原子的价电子排布式分别为3s2、4s2,则说明两元素分别是Mg、Ca,是同一族元素,D项正确。
11.D NH4+中氮原子提供孤电子对,氢离子提供空轨道,从而形成配位键,[Cu(H2O)4]2+中铜离子提供空轨道,氧原子提供孤电子对,所以形成配位键,A项正确;共价单键是σ键,共价双键中含有1个π键、1个σ键,中σ键和π键的数目比为11∶1,B项正确;原子数和价电子数分别相等的微粒互为等电子体,C22-与O22+互为等电子体,等电子体的结构相似,一个C22-中含有2个π键,所以一个O22+中含有2个π键,则1 mol O22+中含有的π键数目为2NA,C项正确;已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(l),该反应中有4 mol N—H键断裂,则生成1.5 mol氮气,形成π键的数目是3NA,D项错误。
12.A 丙烯的结构简式为CH3—CHCH2,分子中存在碳碳双键、碳碳单键、碳氢键,双键碳原子、饱和碳原子分别采用sp2、sp3杂化,故存在sp2-sp2σ键和sp2-sp3σ键,A项正确;乙醇可以和水以任意比互溶不仅仅是因为两者均为极性分子,相似相溶,更主要是因为乙醇和水分子间存在氢键,B项错误;次氯酸分子电子式为H··O······Cl······,C项错误;乙醇分子中官能团为羟基,1 mol羟基含有9NA个电子,D项错误。
13.B 甲基中,碳原子价电子对数为4,所以为sp3杂化,—COOH中,碳原子价电子对数为3,形成3个σ键,无孤电子对,采取sp2杂化,①正确;Ge位于第四周期ⅣA族,原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,属于p区元素,②错误;H2O2结构不对称,属于极性分子,③错误;Na2O阴、阳离子个数比为1∶2,Na2O2阴、阳离子个数比为1∶2,NaHSO4晶体中为Na+和HSO4-,阴、阳离子个数比为1∶1,④错误;Cu(OH)2属于碱,能溶于硝酸,但Cu(OH)2能溶于氨水,是因为Cu(OH)2和氨水反应生成配合物,Cu(OH)2无两性,⑤错误;氢键可表示为X…H—Y,这样NH3·H2O的结构式有两种可能:H3N…H—O—H、H2N—H…OH2,由于NH3·H2O可电离出NH4+和OH-,则前者合理,⑥正确;HF和HCl属于分子晶体,由于HF中存在分子间氢键,使得HF沸点高于HCl,⑦错误;可燃冰中水分子之间存在氢键,但甲烷和水分子之间不存在氢键,⑧错误。综上所述,共6个错误,B项正确。
14.D As2O3中每个As原子价电子对数是4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断As原子杂化方式为sp3,故A错误;只含共价键的化合物为共价化合物,含有离子键的化合物为离子化合物,该物质是由Li+和AlH4-构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形,故D正确。
15.A 已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大,X元素的原子是所有元素原子中半径最小的,则X为H元素;Z是同周期中金属性最强的元素,则Z位于ⅠA族;Y、W同主族,W的原子序数大于Y,则W位于第三周期,又Z、W同周期,则Z为Na元素;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质,G为H2O2,则W为S元素、Y为O元素;R的原子序数大于W(S),则R为Cl元素。一般电子层数越多,原子半径越大,电子层结构相同时,原子的核电荷数越大,原子半径越小,则五种元素的原子半径:XX2W,故C正确;W(S)与R(Cl)可形成共价化合物SCl2,SCl2为V形分子,属于极性分子,故D正确。
16.答案 (1)1
(2)sp2、sp3 sp2
(3)NA NA
(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
解析 (1)根据构造原理可知,氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数均为1,属于sp3杂化;剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,为sp2杂化。(3)一般,σ键比π键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中键中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H键。(4)①O、N属于同周期元素,O的非金属性大于N,原子半径O
(2)水分子间形成氢键
(3)a
(4)①分子 ②极性键、配位键、范德华力
解析 A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,原子序数依次增大,B元素原子核外电子占据3个能级,其中最高能级上的电子数是其所在电子层序数的2倍,核外电子排布式为1s22s22p4,故B为O元素;A元素原子核外有3个未成对电子,原子序数小于氧,故核外电子排布式为1s22s22p3,则A为N元素;D元素与B元素同族,C元素与A元素同族,可知C为P元素、D为S元素;E元素原子的价电子数是其余电子数的一半,E元素只能为第四周期元素,则价电子数为9,E的核电荷数为18+9=27,为Co元素,据此分析解答。(1)同主族元素自上而下第一电离能减小,同周期元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,P元素原子3p能级为半充满稳定状态,第一电离能高于硫,故第一电离能由大到小的顺序为N>P>S;E为Co元素,价电子排布式为3d74s2,基态E2+的电子排布式为[Ar]3d7。
(2)水分子间能够形成氢键,而硫化氢分子间不能形成氢键,使得水的沸点高于硫化氢。
(3)结构中黑色球与白色球数目分别为4、10,故该物质化学式为P4O10,可知a为键、b为P—O键,双键中原子轨道重叠程度更大,故键长较短的键为a。
(4)①Co2(CO)8熔点低、易升华,溶于乙醇、乙醚、苯,说明Co2(CO)8属于分子晶体。
②Co2(CO)8中Co与CO之间形成配位键,CO中含有极性键,分子之间存在范德华力。
18.答案 (1) (2) 3p
(3)三角锥形
(4)Si>Al>Mg>Na Si>Mg>Al>Na
解析 根据元素周期表知,a~p元素依次为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。(1)基态o原子为锰,核电荷数为25,电子排布式为[Ar]3d54s2,价电子轨道表示式为;基态p3+为Fe3+,最外层电子排布式为3s23p63d5。(2)n的原子为钾,核电荷数为19,原子结构示意图为;j原子为硅,电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子填充的最高能级符号为3p。(3)d的简单气态氢化物为NH3,氨气分子中价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,所以其空间结构为三角锥形。(4)g、h、i、j四种元素分别为钠、镁、铝、硅,同一周期主族元素从左到右电负性增大,因此电负性由大到小排序为Si>Al>Mg>Na;同一周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但是ⅡA族、ⅤA族元素电离能大于相邻元素的电离能,因此第一电离能由大到小排序为Si>Mg>Al>Na。
19.答案 (1)电子从较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量
(2)直线形 N>C>Fe>K [Co(H2O)5Cl]2+
(3)H3AsO3中的非羟基氧的个数少于 H3AsO4 sp3
(4)A 3d94s24p1
解析 (1)电子从高能级跃迁到低能级时,要释放能量,所以金属元素的焰色反应是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量的过程。(2)对于SCN-,其中心原子价电子对数为2,孤电子对数为0,所以SCN-为直线形;第一电离能N>C>Fe>K,取1 mol CoCl3·6H2O溶于水后滴加足量的硝酸银溶液,能够形成2 mol沉淀,说明1 mol CoCl3·6H2O中有2 mol Cl-处于外界,又因为Co3+通常易形成六配位的配合物,则CoCl3·6H2O中配离子为[Co(H2O)5Cl]2+。(3)同一元素的含氧酸中非羟基氧原子个数越多,酸性越强,与H3AsO4相比,H3AsO3中非羟基氧原子个数较少,故H3AsO3酸性弱;根据图示,As原子的价电子对数为4,杂化轨道类型为sp3。(4)锌原子的4s2为全满结构,锌原子第一电离能大于铜原子第一电离能,有①>③;锌的第二电离能大于第一电离能,有②>①,失去1个电子需要的能量由大到小排序为②①③,故选A;Zn基态原子次外层1个d电子激发进入最外层的np能级,则该激发态原子的价电子排布式为3d94s24p1。
20.答案 (1)ds (2)①平面三角形 sp3
②bfg
(3)4×197NA×(408×10-10)3
解析 (1)已知Au的基态原子的价电子排布式为5d106s1,则Au位于周期表中第六周期第ⅠB族,属于ds区;基态Au3+的价电子排布式为5d8,故其价电子轨道表示式为。(2)①硝酸根离子中N原子价电子对数是3,所以N原子杂化方式为sp2,没有孤电子对,则应为平面三角形;H2O中O价电子对数=6+2×12=4,为sp3杂化。②反应Au+HNO3+4HClH[AuCl4]+NO↑+2H2O中反应物Au存在金属键,HNO3中存在极性共价键、氢键,存在σ键 和π键,HCl存在极性键,存在σ键,故反应中破坏金属键、共价键、极性键、氢键、σ键、π键;没有破坏的化学键有离子键、非极性键、配位键。(3)金晶体(Au)是面心立方堆积,所以每个金晶胞中含有的原子个数=8×18+6×12=4,一个晶胞的质量为4×197NA g,体积为(408×10-10)3cm3,密度为4×197NA×(408×10-10)3 g·cm-3。
专题4 分子空间结构与物质性质
本专题达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2020山东潍坊高三下模拟)硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一。下列说法正确的是 ( )
A.硒的摄入量越多对人体越好
B.SeO32-空间结构为正四面体形
C.H2Se的熔、沸点比H2S高
D.H2SeO4的酸性比H2SO4强
2.(2021河北唐山玉田第一中学高二下期末)C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯,如图所示,在C60分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连,60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形,碳均为+4价。则下列有关说法中不正确的是 ( )
A.C60的熔点比石墨的熔点低
B.C60分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不完全相同
C.C60分子中只含σ键、不含π键
D.影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力
3.(2021甘肃兰州第一中学高二下月考)关于键长、键能和键角,下列说法正确的是 ( )
A.键的键能等于C—C键键能的三倍
B.N2的键非常牢固,不易断裂
C.(CN)2分子(结构式为)中键的键长大于C—C键的键长
D.白磷( P4 )分子呈正四面体结构,其键角为 109°28'
4.(2021山东莱芜第一中学高三下检测)中国科学家团队成功合成了五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl,五氮阴离子(N5-)是制备全氮类物质N5+N5-的中间体。下列说法正确的是 ( )
A.键角:NH4+>H3O+
B.电负性:N>O>H
C.N5+N5-属于离子化合物
D.基态Cl-的价电子轨道表示式为
5.(2021山东烟台高二上期末)下列说法正确的是 ( )
A.σ键和π键都属于共价键,一定均有方向性
B.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
C.苯分子中每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
D.等物质的量的[Cu(H2O)4]2+与[Ag(NH3)2]+中所含的σ键数之比为3∶2
6.(2021吉林长春东北师范大学附属中学高二上期末)下列有关微粒性质的排列顺序错误的是 ( )
A.AsH3的沸点低于NH3,稳定性弱于NH3
B.共价键的极性:H2O>CO2>NO
C.键角:H2Se
A.PCl3和NF3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
B.KF是离子化合物,HF为共价化合物
C.在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键
D.CO2、SO2都是极性分子
8.(2021山东济宁高二上期末)下列说法错误的是 ( )
A.基态B原子核外电子的运动状态有5种
B.二氯乙酸的酸性强于氯乙酸
C.SCl2的价电子对分布的几何构型与分子的空间结构不一致
D.可以通过红外光谱仪来测定分子的相对分子质量
9.(2021吉林吉化第一高级中学高二下月考)下列有关物质性质、结构特点的表述均正确,且存在因果关系的是 ( )
表述 1
表述 2
A
向盛有硫酸铜溶液的试管里滴加氨水至过量,先形成难溶物,继而难溶物溶解,形成深蓝色溶液
反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后溶液中铜元素的存在形式均为Cu2+
B
水的沸点比硫化氢高
H—O键的键能比H—S 键的键能大
C
SO32-的空间结构是三角锥形
SO32-的中心原子 S 原子为 sp3杂化,且有一对孤电子对
D
P4O10、葡萄糖溶于水后均不导电
P4O10、葡萄糖均属于共价化合物
10.(2021湖南宁远第一中学高三上联考)下列说法错误的是 ( )
A.周期表中第5周期有18种元素
B.①乙炔、②水、③甲醛、④氨四种分子中,键角由大到小的顺序是①>③>④>②
C.第4周期最外层有一个单电子的元素共有3种
D.两元素的基态原子的价电子排布式分别为3s2、4s2,则一定为同一族元素
11.(2021福建龙岩武平第一中学高二下月考)下列说法错误的是 ( )
A.在NH4+和[Cu(H2O)4]2+中都存在配位键
B.中σ键和π键的数目比为11∶1
C.C22-与O22+互为等电子体,1 mol O22+中含有的π键数目为2NA
D.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键数目为1.5NA
12.(2021山东师范大学附属中学高二下学分认定考试)当地时间2020年1月30日晚,世界卫生组织(WHO)宣布,将新型冠状病毒疫情列为国际关注的突发公共卫生事件,防疫专家表示,75%的医用酒精、含氯消毒剂(如84消毒液等)可以有效杀灭病毒,同时出行佩戴口罩能有效减少感染新冠的风险。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是 ( )
A.制作口罩的原料之一丙烯分子中存在sp2-sp2σ键和sp2-sp3σ键
B.乙醇可以和水以任意比互溶只是因为两者均为极性分子,相似相溶
C.次氯酸的电子式:H··Cl······O······
D.乙醇分子中官能团为羟基,1 mol羟基含有10NA个电子,能稳定存在于水溶液中
13.(2021湖北武汉汉阳一中高二下月考)下列说法中,错误的个数为 ( )
①CH3COOH分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种
②元素Ge位于周期表第四周期ⅣA族,核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区
③非极性分子往往具有高度对称性,如BF3、PCl5、H2O2、CO2
④Na2O、Na2O2、NaHSO4晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶2
⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀,既能溶于硝酸,也能溶于氨水,是两性氢氧化物
⑥氨水中大部分NH3与H2O以氢键结合成NH3·H2O,根据氨水的性质可知NH3·H2O的结构式可表示为
⑦HF的沸点高于HCl,是因为 HCl的共价键键能小于HF
⑧可燃冰中甲烷分子与水分子之间存在氢键
A.7 B.6 C.5 D.4
14.(2020山东滕州一中高二下月考)As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3被LiAlH4还原生成AsH3。下列说法正确的是 ( )
A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp2
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsCl3的空间结构为平面三角形
D.AsH3分子的空间结构为三角锥形
15.(2020河北沧州高二下月考)已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大。X元素的原子是所有元素原子中半径最小的;Y、W同主族,Z、W同周期;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质;Z是同周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是 ( )
A.原子半径:X
C.沸点:X2Y>X2W
D.W与R可形成共价化合物WR2,且WR2是极性分子
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(9分)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为 ,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外的未成对电子数为 。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为 ,羰基碳原子的杂化轨道类型为 。
(3)查文献可知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲:
反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂 个σ键,断裂 个π键(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因: 。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是 ,中心原子的杂化轨道类型分别是 。
17.(12分)(2020山东广饶一中高二下月考)A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,原子序数依次增大;A元素原子核外有3个未成对电子;B元素原子核外电子占据3个能级,其中最高能级上的电子数是其所在电子层序数的2倍;D元素与B元素同族,C元素与A元素同族;E元素原子的价电子数是其余电子数的一半。
(1)A、C、D的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示),基态E2+的电子排布式为 。
(2)B和D的氢化物中,B的氢化物沸点较高的原因是 。
(3)C形成的最高价氧化物的结构如图所示,该结构中C元素原子与O原子形成的键的键长有两种,键长较短的键为 (填“a”或“b”)。
(4)E可与CO形成羰基配合物E2(CO)8,该物质是有机合成的重要催化剂,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯,熔点为50~51 ℃,45 ℃(1.33 kPa)时升华。
①E2(CO)8为 晶体(填晶体类型)。
②E2(CO)8晶体中存在的作用力有 。
18.(10分)(2021辽宁丹东高二下期末)如表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:
(1)基态o原子的价电子轨道表示式为 ;基态p3+的最外层电子排布式为 。
(2)n的原子结构示意图为 。基态j原子的核外电子填充的最高能级符号为 。
(3)d的简单气态氢化物的空间结构为 。
(4)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序为 (用元素符号表示),第一电离能由大到小排序为 (用元素符号表示)。
19.(12分)(2021吉林长春东北师范大学附属中学高二上期末)Li、Fe、As、Zn等均为重要的合金材料,回答下列问题:
(1)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是 。
(2)KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+,SCN-的空间结构为 ,K4[Fe(CN)6]中所含元素第一电离能由大到小的顺序为 。Fe与Co既在同一周期,又在同一族,Co3+通常易形成六配位的配合物,已知CoCl3·6H2O有多种结构,若取1 mol CoCl3·6H2O溶于水后滴加足量的硝酸银溶液,能够形成2 mol沉淀,则CoCl3·6H2O中配离子为 。
(3)H3AsO3的酸性弱于H3AsO4的原因为 。含砷有机物“对氨基苯砷酸”的结构简式如图,As原子杂化轨道类型为 。
(4)锌和镉位于同族,而锌与铜相邻。现有3种铜、锌元素的相应状态,①[Ar]3d104s2、②[Ar]3d104s1、③[Ar]3d104s1。失去1个电子需要的能量由大到小排序是 (填字母)。
A.②①③ B.②③①
C.①②③ D.①③②
若Zn基态原子次外层1个d电子激发进入最外层的np能级,则该激发态原子的价电子排布式为 。
20.(12分)金(79Au)是一种非常稳定的金属,但也可以形成多种化合物,并在化合物中呈正一价或正三价。
(1)已知Au的基态原子的价电子排布式为5d106s1,则Au位于周期表 区。基态Au3+的价电子轨道表示式为 。
(2)Au可以被王水溶解,其反应的方程式为Au+HNO3+4HClH[AuCl4]+NO↑+2H2O。
①NO3-的空间结构为 ,H2O中心原子的杂化轨道类型为 。
②该反应中没有破坏的化学键有 。
a.金属键 b.离子键 c.共价键 d.氢键
e.极性键 f.非极性键 g.配位键 h.σ键
i.π键
(3)金晶体(Au)是面心立方堆积,其晶胞参数为408 pm。已知阿伏加德罗常数的值为NA。写出金晶体密度的计算式: g∙cm-3(不需要计算出结果)。
答案全解全析
专题4 分子空间结构与物质性质
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1.C 硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一,但并不表示摄入量越多越好,故A错误;SeO32-中心原子的价电子对数为6+2+0×32=4,有1对孤电子对,中心原子为sp3杂化,离子的空间结构为三角锥形,故B错误;H2Se和H2S结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高,则H2Se的熔、沸点比H2S高,故C正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,Se的非金属性比S弱,则H2SeO4的酸性比H2SO4弱,故D错误。
2.C C60为分子晶体,熔点低,石墨是混合型晶体,熔点高,则C60的熔点比石墨的熔点低,A项正确;C60分子中含有单键碳原子和双键碳原子,碳原子的杂化方式为sp2和sp3,甲烷分子中只含有单键碳原子,碳原子的杂化方式为sp3,两者杂化方式不完全相同,B项正确;由C60的结构可知,分子中既含σ键、又含π键,C项错误;C60为分子晶体,影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力,D项正确。
3.B 碳碳三键中两个是π键,一个是σ键,碳碳单键是σ键,键的键能小于C—C键的键能的三倍,A项错误;氮气分子中的键的键能较大,使得键非常牢固,不易断裂,B项正确;同一周期主族元素中,原子半径随着原子序数的增大而减小,原子半径越大其形成的共价键的键长越长,碳原子半径大于氮原子,所以(CN)2分子中键的键长小于键的键长,而键的键长又小于C—C键的键长,因此键的键长小于C—C键的键长,C项错误;白磷分子的结构为,白磷分子呈正四面体形,键角为60°,D项错误。
4.A NH4+和H3O+中的中心原子杂化类型均为sp3,H3O+中的中心O原子有孤电子对,对成键电子对排斥力更大,使H3O+中键角变小,A正确;同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,所以电负性O>N,B错误;全氮类物质N5+N5-只含有一种元素,是单质不是化合物,C错误;基态Cl原子得一个电子变成Cl-,最外层应该达到8电子稳定结构,D错误。
5.D s轨道是球形对称的,s轨道与s轨道形成的共价键没有方向性,A项错误;在稀有气体单质中不存在化学键,B项错误;苯分子中,每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成3个σ键,同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道,它们均有一个未成对电子,这些2p轨道相互平行,以“肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大π键,C项错误;1 mol [Cu(H2O)4]2+中含有σ键(4+2×4) mol=12 mol,1 mol [Ag(NH3)2]+中所含的σ键为(2+3×2) mol=8 mol,故等物质的量的二者所含的σ键数之比为12∶8=3∶2,D项正确。
6.D NH3分子间能形成氢键,而AsH3分子间不能形成氢键,所以AsH3的沸点低于NH3,As的非金属性比N弱,所以AsH3的稳定性弱于NH3,A项正确;形成共价键的元素的电负性相差越小,共价键的极性越小,电负性H
8.D 每个电子的运动状态均不相同,基态B原子的核外电子数为5,所以其运动状态为5,A项正确;Cl的电负性较大,具有很强的吸电子能力,当乙酸中甲基上的H原子被Cl替换之后,—COOH中的H+更易电离出来,B项正确;SCl2的价电子对数=6+1×22=4,为sp3杂化,价电子对分布的几何构型为四面体形,而硫原子有两对孤电子对,分子空间结构为V形,C项正确;红外光谱仪用于测分子的结构和基团,质谱仪可以测分子的相对分子质量,D项错误。
9.C A项,CuSO4与氨水反应首先生成Cu(OH)2沉淀,氨水过量后,Cu(OH)2溶解形成[Cu(NH3)4]2+,故反应后铜元素以[Cu(NH3)4]2+形式存在,表述2错误,A项错误;B项,水分子能形成分子间氢键,而H2S不能,故H2O沸点比H2S高,两种表述不存在因果关系,B项错误;C项,SO32-中心S原子为sp3杂化,说明中心S原子价电子对数为4,含1对孤电子对,SO32-的空间结构为三角锥形,两种表述正确且存在因果关系,C项正确;D项,P4O10溶于水与水反应生成H3PO4,H3PO4电离产生自由移动的离子从而导电,表述1错误,葡萄糖为非电解质,溶于水不电离,故不能导电,D项错误。
10.C 周期表中第5周期有18种元素,A项正确;①乙炔分子键角是180°,②水分子键角是104°30',③甲醛分子键角是120°,④氨分子键角是107°18',则键角由大到小的顺序是①>③>④>②,B项正确;第4周期最外层有一个单电子的元素有K、Cr、Cu、Ga、Br共5种,C项错误;两元素的基态原子的价电子排布式分别为3s2、4s2,则说明两元素分别是Mg、Ca,是同一族元素,D项正确。
11.D NH4+中氮原子提供孤电子对,氢离子提供空轨道,从而形成配位键,[Cu(H2O)4]2+中铜离子提供空轨道,氧原子提供孤电子对,所以形成配位键,A项正确;共价单键是σ键,共价双键中含有1个π键、1个σ键,中σ键和π键的数目比为11∶1,B项正确;原子数和价电子数分别相等的微粒互为等电子体,C22-与O22+互为等电子体,等电子体的结构相似,一个C22-中含有2个π键,所以一个O22+中含有2个π键,则1 mol O22+中含有的π键数目为2NA,C项正确;已知反应N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(l),该反应中有4 mol N—H键断裂,则生成1.5 mol氮气,形成π键的数目是3NA,D项错误。
12.A 丙烯的结构简式为CH3—CHCH2,分子中存在碳碳双键、碳碳单键、碳氢键,双键碳原子、饱和碳原子分别采用sp2、sp3杂化,故存在sp2-sp2σ键和sp2-sp3σ键,A项正确;乙醇可以和水以任意比互溶不仅仅是因为两者均为极性分子,相似相溶,更主要是因为乙醇和水分子间存在氢键,B项错误;次氯酸分子电子式为H··O······Cl······,C项错误;乙醇分子中官能团为羟基,1 mol羟基含有9NA个电子,D项错误。
13.B 甲基中,碳原子价电子对数为4,所以为sp3杂化,—COOH中,碳原子价电子对数为3,形成3个σ键,无孤电子对,采取sp2杂化,①正确;Ge位于第四周期ⅣA族,原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,属于p区元素,②错误;H2O2结构不对称,属于极性分子,③错误;Na2O阴、阳离子个数比为1∶2,Na2O2阴、阳离子个数比为1∶2,NaHSO4晶体中为Na+和HSO4-,阴、阳离子个数比为1∶1,④错误;Cu(OH)2属于碱,能溶于硝酸,但Cu(OH)2能溶于氨水,是因为Cu(OH)2和氨水反应生成配合物,Cu(OH)2无两性,⑤错误;氢键可表示为X…H—Y,这样NH3·H2O的结构式有两种可能:H3N…H—O—H、H2N—H…OH2,由于NH3·H2O可电离出NH4+和OH-,则前者合理,⑥正确;HF和HCl属于分子晶体,由于HF中存在分子间氢键,使得HF沸点高于HCl,⑦错误;可燃冰中水分子之间存在氢键,但甲烷和水分子之间不存在氢键,⑧错误。综上所述,共6个错误,B项正确。
14.D As2O3中每个As原子价电子对数是4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断As原子杂化方式为sp3,故A错误;只含共价键的化合物为共价化合物,含有离子键的化合物为离子化合物,该物质是由Li+和AlH4-构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形,故D正确。
15.A 已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大,X元素的原子是所有元素原子中半径最小的,则X为H元素;Z是同周期中金属性最强的元素,则Z位于ⅠA族;Y、W同主族,W的原子序数大于Y,则W位于第三周期,又Z、W同周期,则Z为Na元素;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质,G为H2O2,则W为S元素、Y为O元素;R的原子序数大于W(S),则R为Cl元素。一般电子层数越多,原子半径越大,电子层结构相同时,原子的核电荷数越大,原子半径越小,则五种元素的原子半径:X
16.答案 (1)1
(2)sp2、sp3 sp2
(3)NA NA
(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
解析 (1)根据构造原理可知,氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数均为1,属于sp3杂化;剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,为sp2杂化。(3)一般,σ键比π键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中键中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H键。(4)①O、N属于同周期元素,O的非金属性大于N,原子半径O
(2)水分子间形成氢键
(3)a
(4)①分子 ②极性键、配位键、范德华力
解析 A、B、C、D、E为元素周期表中前四周期元素,原子序数依次增大,B元素原子核外电子占据3个能级,其中最高能级上的电子数是其所在电子层序数的2倍,核外电子排布式为1s22s22p4,故B为O元素;A元素原子核外有3个未成对电子,原子序数小于氧,故核外电子排布式为1s22s22p3,则A为N元素;D元素与B元素同族,C元素与A元素同族,可知C为P元素、D为S元素;E元素原子的价电子数是其余电子数的一半,E元素只能为第四周期元素,则价电子数为9,E的核电荷数为18+9=27,为Co元素,据此分析解答。(1)同主族元素自上而下第一电离能减小,同周期元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,P元素原子3p能级为半充满稳定状态,第一电离能高于硫,故第一电离能由大到小的顺序为N>P>S;E为Co元素,价电子排布式为3d74s2,基态E2+的电子排布式为[Ar]3d7。
(2)水分子间能够形成氢键,而硫化氢分子间不能形成氢键,使得水的沸点高于硫化氢。
(3)结构中黑色球与白色球数目分别为4、10,故该物质化学式为P4O10,可知a为键、b为P—O键,双键中原子轨道重叠程度更大,故键长较短的键为a。
(4)①Co2(CO)8熔点低、易升华,溶于乙醇、乙醚、苯,说明Co2(CO)8属于分子晶体。
②Co2(CO)8中Co与CO之间形成配位键,CO中含有极性键,分子之间存在范德华力。
18.答案 (1) (2) 3p
(3)三角锥形
(4)Si>Al>Mg>Na Si>Mg>Al>Na
解析 根据元素周期表知,a~p元素依次为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。(1)基态o原子为锰,核电荷数为25,电子排布式为[Ar]3d54s2,价电子轨道表示式为;基态p3+为Fe3+,最外层电子排布式为3s23p63d5。(2)n的原子为钾,核电荷数为19,原子结构示意图为;j原子为硅,电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子填充的最高能级符号为3p。(3)d的简单气态氢化物为NH3,氨气分子中价电子对数=5+1×32=4,且含有一对孤电子对,所以其空间结构为三角锥形。(4)g、h、i、j四种元素分别为钠、镁、铝、硅,同一周期主族元素从左到右电负性增大,因此电负性由大到小排序为Si>Al>Mg>Na;同一周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但是ⅡA族、ⅤA族元素电离能大于相邻元素的电离能,因此第一电离能由大到小排序为Si>Mg>Al>Na。
19.答案 (1)电子从较高能级跃迁到较低能级时,以光的形式释放能量
(2)直线形 N>C>Fe>K [Co(H2O)5Cl]2+
(3)H3AsO3中的非羟基氧的个数少于 H3AsO4 sp3
(4)A 3d94s24p1
解析 (1)电子从高能级跃迁到低能级时,要释放能量,所以金属元素的焰色反应是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量的过程。(2)对于SCN-,其中心原子价电子对数为2,孤电子对数为0,所以SCN-为直线形;第一电离能N>C>Fe>K,取1 mol CoCl3·6H2O溶于水后滴加足量的硝酸银溶液,能够形成2 mol沉淀,说明1 mol CoCl3·6H2O中有2 mol Cl-处于外界,又因为Co3+通常易形成六配位的配合物,则CoCl3·6H2O中配离子为[Co(H2O)5Cl]2+。(3)同一元素的含氧酸中非羟基氧原子个数越多,酸性越强,与H3AsO4相比,H3AsO3中非羟基氧原子个数较少,故H3AsO3酸性弱;根据图示,As原子的价电子对数为4,杂化轨道类型为sp3。(4)锌原子的4s2为全满结构,锌原子第一电离能大于铜原子第一电离能,有①>③;锌的第二电离能大于第一电离能,有②>①,失去1个电子需要的能量由大到小排序为②①③,故选A;Zn基态原子次外层1个d电子激发进入最外层的np能级,则该激发态原子的价电子排布式为3d94s24p1。
20.答案 (1)ds (2)①平面三角形 sp3
②bfg
(3)4×197NA×(408×10-10)3
解析 (1)已知Au的基态原子的价电子排布式为5d106s1,则Au位于周期表中第六周期第ⅠB族,属于ds区;基态Au3+的价电子排布式为5d8,故其价电子轨道表示式为。(2)①硝酸根离子中N原子价电子对数是3,所以N原子杂化方式为sp2,没有孤电子对,则应为平面三角形;H2O中O价电子对数=6+2×12=4,为sp3杂化。②反应Au+HNO3+4HClH[AuCl4]+NO↑+2H2O中反应物Au存在金属键,HNO3中存在极性共价键、氢键,存在σ键 和π键,HCl存在极性键,存在σ键,故反应中破坏金属键、共价键、极性键、氢键、σ键、π键;没有破坏的化学键有离子键、非极性键、配位键。(3)金晶体(Au)是面心立方堆积,所以每个金晶胞中含有的原子个数=8×18+6×12=4,一个晶胞的质量为4×197NA g,体积为(408×10-10)3cm3,密度为4×197NA×(408×10-10)3 g·cm-3。
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