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2023届新高考化学一轮复习物质结构与性质 元素周期律测试题含答案
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这是一份2023届新高考化学一轮复习物质结构与性质 元素周期律测试题含答案，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律
(时间:75分钟 分值:100分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2021山东潍坊二模)科研人员研究发现SO32-、SO3、NO2-、HNO2、H2O等粒子参与雾霾颗粒中硫酸盐的生成过程。下列说法正确的是( )
A.基态硫原子核外电子有9种不同运动状态
B.SO3的空间结构是平面三角形
C.反应过程中既有非极性键的断裂也有非极性键的形成
D.HNO2中O—N—O键角为120°
2.(2021辽宁朝阳一模)氨硼烷(NH3BH3)和乙烷的结构相似,含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。下列说法错误的是( )
A.H、B、N三种元素中,电负性最大的是N
B.根据对角线规则,B、Si最高价氧化物对应的水化物均为二元酸
C.氨硼烷中N采取sp3杂化,B采取sp3杂化
D.NH3BH3属于分子晶体,晶体中存在的化学键有极性键和配位键
3.B、C、N、O是短周期主族元素。下列有关说法正确的是( )
A.CO的结构式:C≡O
B.N2H4中氮原子的轨道杂化类型:sp2
C.电负性:N>O>C
D.最高价氧化物的水化物的酸性:H3BO3>H2CO3
4.H3BO3为白色晶体,与足量的NaOH反应生成NaH2BO3,H3BO3的结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.H3BO3中形成的键长:H—O
C.白色晶体H3BO3属于分子晶体
D.H3BO3中B为+3价,属于三元弱酸
5.(2021山东日照一模)正氰酸(H—O—C≡N)与异氰酸(H—NCO)、雷酸(H—O—N≡C)互为同分异构体,均可以与氨水形成相应铵盐。下列说法错误的是( )
A.三种酸的分子均能形成分子间氢键
B.三种酸的分子中,氧原子的杂化方式相同
C.三种酸的组成元素中,碳的第一电离能最小
D.三种酸的铵盐中,只有雷酸铵的阴、阳离子均含有配位键
6.某重金属解毒剂的分子结构如图所示,其中W、X、Y、Z均为短周期主族元素,且W、X、Y的质子数之和比Z的质子数小1。下列说法错误的是( )
A.电负性:Y>Z>X>W
B.该解毒剂的沸点比丙三醇的低
C.分子结构中X、Y、Z杂化类型相同
D.重金属提供孤电子对与该解毒剂形成配位键
7.叶蜡石是一种重要的化工原料,化学式为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X的离子与ZW-含有相同的电子数,基态Y原子最高能层各能级的电子数相等。下列说法错误的是( )
A.简单离子半径:X
C.Z、W两种元素组成的化合物中,仅含极性共价键
D.X的最高价氧化物的水化物是医用胃酸中和剂的一种
8.离子液体是指由体积较大的阴、阳离子组成,并且在室温或接近室温下呈液态的盐,也称为低温熔融盐。离子液体的优点有难挥发,良好的导电性,可作溶剂、电解质、催化剂等。1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐是一种离子液体。结构简式如图,下列关于该物质的叙述正确的是( )
或
A.该新型化合物含有的C、N、P元素均为sp3杂化
B.1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐属于含共价键的离子化合物
C.有关元素的第一电离能:F>N>C>H
D.该新型化合物的组成元素全部位于元素周期表p区
9.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
10.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.已知H3BO3在水溶液中发生H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-,则H3BO3是一元弱酸
B.六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子
C.NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一,1 mol NH4BF4含有配位键的数目为NA
D.由B2O3可制备晶体硼,晶体硼的熔点为2 573 K,沸点为2 823 K,硬度大,属于共价晶体
11.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(白球代表Fe,黑球代表Mg)。储氢时,H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为a nm,NA表示阿伏加德罗常数的值。已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为(12,12,0)。则下列说法正确的是( )
A.晶胞中Fe与Mg的配位数均为4
B.位置C点的原子坐标参数为(34,14,34)
C.Mg与Fe之间的最近距离为64a nm
D.储氢后的晶体密度为416(2a×10-7)3NA g·cm-3
12.(2021福建福州第一中学高三月考)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,Z的基态原子2p轨道半充满,M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:X>Y>Z
B.原子半径:Y>Z>X
C.分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
13.我国科学家使用某种电解液提高了水系锌锰电池的性能。该电解液中阴离子结构如图所示,其中W、X、Y、Z为原子半径依次增大的短周期元素,且最外层电子数之和为23。下列说法正确的是( )
[]-
A.元素的非金属性:X>Z>Y>W
B.该离子中X都满足8电子稳定结构
C.最高价氧化物水化物的酸性Y强于Z
D.W单质不能通过置换反应生成X单质
14.(2021广东省实验中学等四校联考)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同;丁是常见的两性氧化物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小:W
C.丙中只含非极性共价键
D.乙可与X元素的最高价氧化物对应的水化物反应
15.(2021湖北襄阳枣阳二中高三月考)已知:SiCl4发生水解反应的机理如图,下列叙述正确的是( )
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体中每个Si原子可参与形成12个12元环
C.SiO2和SiCl4均属于共价晶体
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C的原子半径小
16.(2021江苏常州北郊高级中学高三月考)Cu2+与缩二脲在碱性溶液中形成的紫色配离子的结构如图所示。下列有关该配离子的说法不正确的是( )
A.Cu2+的配位数是2
B.Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9
C.与Cu2+形成的化学键具有方向性和饱和性
D.能与水分子形成氢键的原子有N、O、H
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)(2021辽宁省实验中学等五校联考)已知X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。5种元素的部分特点如下表:
元素
特点
X
其气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性
Y
基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍
Z
元素原子的价层电子排布式为nsn-1npn-1
Q
被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道
W
原子M能层为全充满状态且核外的未成对电子只有一个
(1)XF3分子中X的杂化类型为 ,该分子的空间结构为 。
(2)基态Q原子的电子排布式为 ;第一电离能:X (填“>”“<”或“=”)Y。
(3)X、Y、Z电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(4)Na在Y2中燃烧产物的电子式为 。
(5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,据此推测该化合物的晶体应属于 晶体。
(6)W元素与X元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表W原子),若该晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的体积是 cm3。
18.(14分)卤族元素是重要的非金属元素,用途广泛。回答下列问题:
(1)卤族元素位于元素周期表 区,其中电负性最大的是 (填元素符号)。
(2)基态氟原子核外有 种运动状态不同的电子,其中含有单电子的轨道形状为 。
(3)化合物I3AsF6为离子化合物,其中阳离子(I3+)中心原子的杂化方式为 。该晶体中不含有的化学键类型为 (填选项)。
a.配位键 b.金属键
c.极性键 d.非极性键
(4)由钾、氧、碘三种元素构成的晶体晶胞结构如图1所示。则该晶体的化学式为 ,晶体中位置与K+最近且等距离的O的个数为 。
(5)有“点缺陷”的NaCl晶体可导电,其结构如图2所示。有人认为:高温下有“点缺陷”的NaCl晶体能导电,是因为Na+经过一个由3个Cl-组成的最小三角形窗孔(如图3所示),迁移到另一空位而造成的。已知立方体边长a=282 pm,粒子半径r(Na+)=115 pm,r(Cl-)=167 pm,则r内为 ,该观点 (填“正确”或“错误”)。(已知:2≈1.4,3≈1.7)
19.(14分)(2021河北新高考适应考)科学工作者合成了含镁、镍、碳3种元素的超导材料,具有良好的应用前景。回答下列问题:
(1)镍元素位于元素周期表第 列,基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比为 。
(2)在CO分子中,C与O之间形成 个σ键、 个π键,在这些化学键中,O原子共提供了 个电子。
(3)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化情况如图。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是 ,原子核对外层电子的引力增大。导致I1在a点出现齿峰的原因是 。
(4)过渡金属与O形成羰基配合物时,每个CO分子向中心原子提供2个电子,最终使中心原子的电子总数与同周期的稀有气体原子相同,称为有效原子序数规则。根据此规则推断,镍与CO形成的羰基配合物Ni(CO)x中,x= 。
(5)在某种含镁、镍、碳3种元素的超导材料晶体中,镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中的两种八面体空隙,一种完全由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子共同构成,碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中,晶胞如图所示。
①该晶体的化学式为 。
②完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为 ,由镍原子和镁原子共同构成的八面体中镍原子和镁原子的数量比为 。
③若取碳原子为晶胞顶点,则镍原子位于晶胞的 位置。
20.(14分)(2021吉林长春二模)近年来,我国工程建设自主创新能力实现大跨越,尤其在新材料研究方面有重大突破,回答下列问题:
(1)钛是一种新兴的结构材料,比钢轻、比铝硬。基态钛原子的价层电子排布式为 ;与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有 种。
(2)铁能与三氮唑(结构见图甲)形成多种配合物。
①1 mol三氮唑中所含σ键的数目为 mol;碳原子杂化方式是 。
②三氮唑的沸点为260 ℃,与之结构相似且相对分子质量接近的环戊二烯(结构见图乙)的沸点为42.5 ℃,前者沸点较高的原因是 。
(3)碳化钨是耐高温耐磨材料。图丙为碳化钨晶体的部分结构,碳原子嵌入金属的晶格间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙化合物。
①在该结构中,每个钨原子周围距离其最近的碳原子有 个。
②假设该部分晶体的体积为V cm3,碳化钨的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数的值NA用上述数据可表示为 。
③金属镁的晶体结构与碳化钨相似,金属镁的晶胞可用图丁表示,已知镁原子的半径为r pm,晶胞高为h pm,求晶胞中镁原子的空间利用率 (用化简后含字母π、r和h的代数式表示)。
参考答案
章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律
1.B 解析 原子核外各个电子的运动状态均不相同,则基态硫原子核外电子有16种不同运动状态,A错误;SO3中心S原子价层电子对数为3,不含孤电子对,则分子的空间结构是平面三角形,B正确;反应过程不存在非极性键的断裂与形成,C错误;HNO2中氮原子价层电子对数为3,有1个孤电子对,由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故O—N—O键角小于120°,D错误。
2.B 解析 H、B、N三种元素中,N对电子吸引力最强,电负性最大,A正确;B、Si符合对角线规则,最高价氧化物对应的水化物酸性相近,但硼酸是一元酸,硅酸是二元酸,B错误;氨硼烷分子中,B、N的价层电子对均为4,故均采取sp3杂化,C正确;NH3BH3属于分子晶体,NH3BH3分子内N和H、B和H以极性共价键结合,N和B以配位键结合,D正确。
3.A 解析 CO分子中含两个原子,价电子总数为10,所以与N2互为等电子体,根据N2的结构式可知CO的结构式为C≡O,A正确;N2H4分子中每个氮原子与另一个氮原子共用一对电子,与两个氢原子分别共用一对电子,还有一对孤电子对,所以价层电子对数为4,采取sp3杂化,B错误;非金属性O>N>C,则电负性O>N>C,C错误;C的非金属性比B强,所以酸性H3BO3
6.D 解析 X周围均形成了4个共价键,W形成一个共价键,Z形成2个共价键,Y形成了2个共价键,说明Y、Z为同一主族元素,又W、X、Y的质子数之和比Z的小1,故可推知,Y为O元素,Z为S元素,则W和X的质子数之和为16-1-8=7,故W为H元素,X为C元素。根据同一周期主族元素从左往右元素的电负性依次增大,同一主族从上往下元素的电负性依次减小,故电负性:Y>Z>X>W,A正确;由于该解毒剂分子中只含有一个羟基,故形成的分子间氢键比丙三醇形成的分子间氢键数目少,故该解毒剂分子的沸点比丙三醇的低,B正确;分子中X周围形成了4个单键,且无孤电子对,故为sp3杂化,Y和Z均形成了2个单键,有12(6-2)=2个孤电子对,故杂化类型为sp3杂化,故杂化类型相同,C正确;由题图可知,O和S两种原子均有孤电子对,故重金属提供空轨道与该解毒剂形成配位键,D错误。
7.C 解析 短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X是Al元素;X的离子与ZW-含有相同的电子数,W是H元素、Z是O元素;基态Y原子最高能层各能级的电子数相等,Y是Si元素。电子层数相同,质子数越多半径越小,则离子半径:Al3+
9.A 解析 该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误;铜离子的配位数为4,B正确;根据铜原子的电子排布式可知,基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1,C正确;根据同一周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同一主族元素的电负性从上到下逐渐减小可知,该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,D正确。
10.C 解析 由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-可知,H3BO3是一元弱酸,A正确;金刚石晶胞是立方体,碳原子的位置在顶点、面心和体内,则金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×18+6×12+4=8,则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B,B正确;NH4BF4中,NH4+中含有氮氢配位键,BF4-中含有硼氟配位键,则1 mol NH4BF4含有配位键的数目为2NA,C错误;共价晶体具有很高的熔、沸点和很大的硬度,晶体硼的熔点为2 573 K,沸点为2 823 K,硬度大说明晶体硼属于共价晶体,D正确。
11.C 解析 根据晶胞结构示意图可知,距离镁原子最近且相等的铁原子有4个,即镁原子的配位数为4,距离Fe原子最近且相等的镁原子有8个,故Fe的配位数为8,A错误;根据题中所给信息,可以推测得知,位置C点的原子坐标参数为(34,34,34),B错误;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为a nm,该晶胞参数为2a nm,Mg与Fe之间的最近距离为体对角线的14,则Mg与Fe之间的最近距离为64a nm,C正确;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,晶胞中H2的个数为1+12×14=4,铁原子的个数为4,Mg位于体内,Mg的个数为8,储氢后的晶体化学式为FeMg2H2,根据ρ=mV,储氢后的晶体密度为424(2a×10-7)3NA g·cm-3,D错误。
12.B 解析 已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,Z的基态原子2p轨道半充满,则Z为N元素;M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,则M为S元素;4种元素组成的一种分子结构如题图,根据共价键数目可推知,则X为H元素,Y为C元素。由上述分析可知,X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,则电负性:N>C>H,A错误;H原子核外有1个电子层,而C、N原子核外均有2个电子层,通常电子层数越多,半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:C>N>H,B正确;分子中N原子均形成3个共价单键且含有1个孤电子对,为sp3杂化,C错误;C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3,H2CO3为弱酸,D错误。
13.B 解析 根据阴离子结构及题目信息可知,W为F元素,X为O元素,Y为C元素,Z为S元素,最外层电子数之和为7+6+4+6=23;同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下非金属性逐渐较弱,故元素非金属性:W>X>Z>Y,A错误;题给离子中O均满足8电子结构,B正确;Z的非金属性强于Y,故最高氧化物对应水化物酸性H2SO4>H2CO3,C错误;由于F2氧化性比氧气强,故可置换出O2:2F2+2H2O4HF+O2,D错误。
14.D 解析 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体,则乙为NH3;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同,则丙为N2H4;M、N元素的单质反应生成NH3,则M为氢气、N为氮气;丁是常见的两性氧化物,则丁为Al2O3;己受热生成Al2O3,则己为Al(OH)3;Q与P反应生成丁Al2O3,则Q、P分别为Al和O2,甲为AlN,戊为H2O。W为H元素,X为N元素,Y为O元素,Z为Al元素;甲为AlN,乙为NH3,丙为N2H4,丁为Al2O3,戊为H2O,己为Al(OH)3。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径H
16.A 解析 由题图中Cu2+与周围原子的配位键连接数量可以看出,每个Cu2+的配位数为4,描述错误,符合题意;Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,所以Cu2+核外电子排布式为[Ar]3d9,不符合题意;配位键形成原理与共价键相似,所以成键角度及成键数量都受Cu2+核外的电子轨道数量及轨道杂化类型限制,因此配位键具有方向性和饱和性,描述正确,不符合题意;水分子中H原子可与其他分子中的N、O原子之间形成氢键,水分子中O原子可与其他分子中的H原子之间形成氢键,描述正确,不符合题意。
17.答案 (1)sp3 三角锥形 (2)1s22s22p63s23p63d24s2 >
(3)O>N>Si (4)Na+[··O······O······]2-Na+
(5)共价 (6)206ρNA
解析 X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。由X的气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性可知,X为N元素;Y的基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍,最外层电子数为6,可知Y为O元素;Z的价层电子排布式为nsn-1npn-1,n-1=2,可知n=3,即价层电子排布式为3s23p2,Z为Si元素;Q被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道,则最高能级的电子排布式为3d2,Q为Ti元素;W的原子M能层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,W为Cu元素。
(1)NF3分子中氮原子上有1个孤电子对,形成3个N—F共价键,则N的杂化类型为sp3,NF3的空间结构为三角锥形。
(2)Q为Ti元素,原子序数为22,基态Q原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2;氮原子核外的2p能级半充满,为稳定结构,则第一电离能:X>Y。
(3)非金属性越强,电负性越大,则X、Y、Z电负性由大到小的顺序为O>N>Si。
(5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,由此可知其熔点高,该化合物为共价晶体。
(6)黑球代表W原子,位于棱上,个数为12×14=3,N位于顶点,个数为8×18=1,因此化合物的化学式为Cu3N,晶胞的质量为64×3+14NA g,该晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的体积为64×3+14NAgρg·cm-3=206ρNA cm3。
18.答案 (1)p F (2)9 哑铃形 (3)sp3 b (4)KIO3 12
(5)65 pm 错误
解析 (1)卤族元素位于元素周期表的p区。同主族元素从上至下非金属的非金属性逐渐减弱,则其电负性逐渐减弱,所以卤族元素中电负性最大的为F。
(2)基态氟原子核外为含9个电子,其核外电子运动状态由9种;其中2p轨道为含单电子轨道,p轨道是哑铃形。
(3)碘的价层电子对数为12(7-1×2-1)+2=4,由于中心原子只形成2个共价键,故其有2个孤电子对,则中心原子的杂化类型为sp3杂化;I3AsF6晶体中均为非金属元素,因此不含金属键,b符合题意。
(4)由图1可知,I的个数为1,O的个数为6×12=3,K+个数为8×18=1,所以该晶体的化学式为KIO3;与K+最近且等距离的氧原子个数为12。
(5)该三角形窗孔为等边三角形,三角形的边长(D)即为立方体的面对角线,其长度为2×282 pm,[r(Cl-)+r内]cos 30°=D2,r内≈65 pm,r内<115 pm,则该观点是错误的。
19.答案 (1)10 3∶1 (2)1 2 4
(3)随原子序数增大,核电荷数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大 氮元素原子的2p能级轨道半满,更稳定
(4)4 (5)①MgNi3C ②1∶3 2∶1 ③棱中点
解析 (1)Ni是28号元素,位于第四周期第Ⅷ族的第三列,则为元素周期表的第10列;其d轨道的电子排布为3d8,有3对(6个)成对电子和2个单电子,其数量比为6∶2=3∶1。
(2)在CO分子中形成碳氧三键,C与O之间形成1个σ键、2个π键,其中一个π键为氧原子提供孤电子对,碳原子提供空轨道形成的配位键,所以氧原子共提供了4个电子。
(3)I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是随原子序数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大;a点为第ⅤA族元素,即氮元素,其最高能层的p能级半满,更稳定,第一电离能大于相邻元素,所以出现齿峰。
(4)镍原子核外电子数为28,同周期的稀有气体元素为Kr,其原子序数为36,每一个CO可提供2个电子,则有x=36-282=4。
(5)①根据均摊法,碳原子位于晶胞内部,个数为1,镁原子位于顶点,个数为8×18=1,镍原子位于面心,个数为6×12=3,故其化学式为MgNi3C。②据题图可知晶胞中镍原子构成的八面体空隙数目为1,每条棱上的两个镁原子与相邻面心的镍原子构成正八面体空隙的14,所以镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙为12×14=3,则完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为1∶3;镍原子和镁原子共同构成的八面体中有2个镁原子、4个镍原子,故镍原子和镁原子的数量比2∶1;③若取碳原子为晶胞顶点,据题图可知镍原子位于两个碳原子之间,即棱中点上。
20.答案 (1)3d24s2 3
(2)①8 sp2 ②三氮唑分子间可形成氢键,而环戊二烯分子间不能形成氢键
(3)①6 ②6MdV ③4πr33h(或43πr9h)
解析 (1)钛元素的原子序数为22,位于元素周期表第四周期第ⅣB族,基态原子的价层电子排布式为3d24s2;钛原子核外有2个未成对电子,第四周期中有2个未成对电子的原子还有Ni、Ge、Se三种元素。
(2)①共价化合物中成键原子之间只能形成一个σ键,由三氮唑的结构简式可知1个分子中含有8个σ键,则1 mol三氮唑分子中所含σ键的数目为8 mol;三氮唑分子中只含有双键碳原子,则碳原子的杂化方式为sp2杂化。②三氮唑分子中含有原子半径小、非金属性强的氮原子,三氮唑分子间可形成氢键,而环戊二烯分子间不能形成氢键,则三氮唑的沸点高于环戊二烯。
(3)①由晶胞结构可知,晶胞中每个钨原子周围距离其最近的碳原子有6个。②由晶胞结构可知,晶胞中钨原子的个数为1+2×12+12×16+6×13=6,碳原子的个数为6,由质量公式可得:6×MNA=Vd,解得阿伏加德罗常数的值NA=6MdV。③由金属镁的晶胞结构可知,晶胞中镁原子的个数为1+8×18=2,则晶胞中镁原子的体积为2×4πr33 pm3;晶胞丁内虚线所连的四个原子构成正四面体关系,晶胞的边长为2r pm,由晶胞高为h pm可知,晶胞体积为(2r)2h×sin 60° pm3=23r2h,则晶胞中镁原子的空间利用率为2×4πr3323r2h=4πr33h=43πr9h。
章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律
(时间:75分钟 分值:100分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2021山东潍坊二模)科研人员研究发现SO32-、SO3、NO2-、HNO2、H2O等粒子参与雾霾颗粒中硫酸盐的生成过程。下列说法正确的是( )
A.基态硫原子核外电子有9种不同运动状态
B.SO3的空间结构是平面三角形
C.反应过程中既有非极性键的断裂也有非极性键的形成
D.HNO2中O—N—O键角为120°
2.(2021辽宁朝阳一模)氨硼烷(NH3BH3)和乙烷的结构相似,含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。下列说法错误的是( )
A.H、B、N三种元素中,电负性最大的是N
B.根据对角线规则,B、Si最高价氧化物对应的水化物均为二元酸
C.氨硼烷中N采取sp3杂化,B采取sp3杂化
D.NH3BH3属于分子晶体,晶体中存在的化学键有极性键和配位键
3.B、C、N、O是短周期主族元素。下列有关说法正确的是( )
A.CO的结构式:C≡O
B.N2H4中氮原子的轨道杂化类型:sp2
C.电负性:N>O>C
D.最高价氧化物的水化物的酸性:H3BO3>H2CO3
4.H3BO3为白色晶体,与足量的NaOH反应生成NaH2BO3,H3BO3的结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.H3BO3中形成的键长:H—O
C.白色晶体H3BO3属于分子晶体
D.H3BO3中B为+3价,属于三元弱酸
5.(2021山东日照一模)正氰酸(H—O—C≡N)与异氰酸(H—NCO)、雷酸(H—O—N≡C)互为同分异构体,均可以与氨水形成相应铵盐。下列说法错误的是( )
A.三种酸的分子均能形成分子间氢键
B.三种酸的分子中,氧原子的杂化方式相同
C.三种酸的组成元素中,碳的第一电离能最小
D.三种酸的铵盐中,只有雷酸铵的阴、阳离子均含有配位键
6.某重金属解毒剂的分子结构如图所示,其中W、X、Y、Z均为短周期主族元素,且W、X、Y的质子数之和比Z的质子数小1。下列说法错误的是( )
A.电负性:Y>Z>X>W
B.该解毒剂的沸点比丙三醇的低
C.分子结构中X、Y、Z杂化类型相同
D.重金属提供孤电子对与该解毒剂形成配位键
7.叶蜡石是一种重要的化工原料,化学式为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X的离子与ZW-含有相同的电子数,基态Y原子最高能层各能级的电子数相等。下列说法错误的是( )
A.简单离子半径:X
C.Z、W两种元素组成的化合物中,仅含极性共价键
D.X的最高价氧化物的水化物是医用胃酸中和剂的一种
8.离子液体是指由体积较大的阴、阳离子组成,并且在室温或接近室温下呈液态的盐,也称为低温熔融盐。离子液体的优点有难挥发,良好的导电性,可作溶剂、电解质、催化剂等。1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐是一种离子液体。结构简式如图,下列关于该物质的叙述正确的是( )
或
A.该新型化合物含有的C、N、P元素均为sp3杂化
B.1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐属于含共价键的离子化合物
C.有关元素的第一电离能:F>N>C>H
D.该新型化合物的组成元素全部位于元素周期表p区
9.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
10.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.已知H3BO3在水溶液中发生H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-,则H3BO3是一元弱酸
B.六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子
C.NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一,1 mol NH4BF4含有配位键的数目为NA
D.由B2O3可制备晶体硼,晶体硼的熔点为2 573 K,沸点为2 823 K,硬度大,属于共价晶体
11.铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示(白球代表Fe,黑球代表Mg)。储氢时,H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为a nm,NA表示阿伏加德罗常数的值。已知A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为(12,12,0)。则下列说法正确的是( )
A.晶胞中Fe与Mg的配位数均为4
B.位置C点的原子坐标参数为(34,14,34)
C.Mg与Fe之间的最近距离为64a nm
D.储氢后的晶体密度为416(2a×10-7)3NA g·cm-3
12.(2021福建福州第一中学高三月考)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,Z的基态原子2p轨道半充满,M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:X>Y>Z
B.原子半径:Y>Z>X
C.分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
13.我国科学家使用某种电解液提高了水系锌锰电池的性能。该电解液中阴离子结构如图所示,其中W、X、Y、Z为原子半径依次增大的短周期元素,且最外层电子数之和为23。下列说法正确的是( )
[]-
A.元素的非金属性:X>Z>Y>W
B.该离子中X都满足8电子稳定结构
C.最高价氧化物水化物的酸性Y强于Z
D.W单质不能通过置换反应生成X单质
14.(2021广东省实验中学等四校联考)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同;丁是常见的两性氧化物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小:W
C.丙中只含非极性共价键
D.乙可与X元素的最高价氧化物对应的水化物反应
15.(2021湖北襄阳枣阳二中高三月考)已知:SiCl4发生水解反应的机理如图,下列叙述正确的是( )
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体中每个Si原子可参与形成12个12元环
C.SiO2和SiCl4均属于共价晶体
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C的原子半径小
16.(2021江苏常州北郊高级中学高三月考)Cu2+与缩二脲在碱性溶液中形成的紫色配离子的结构如图所示。下列有关该配离子的说法不正确的是( )
A.Cu2+的配位数是2
B.Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9
C.与Cu2+形成的化学键具有方向性和饱和性
D.能与水分子形成氢键的原子有N、O、H
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)(2021辽宁省实验中学等五校联考)已知X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。5种元素的部分特点如下表:
元素
特点
X
其气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性
Y
基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍
Z
元素原子的价层电子排布式为nsn-1npn-1
Q
被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道
W
原子M能层为全充满状态且核外的未成对电子只有一个
(1)XF3分子中X的杂化类型为 ,该分子的空间结构为 。
(2)基态Q原子的电子排布式为 ;第一电离能:X (填“>”“<”或“=”)Y。
(3)X、Y、Z电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(4)Na在Y2中燃烧产物的电子式为 。
(5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,据此推测该化合物的晶体应属于 晶体。
(6)W元素与X元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表W原子),若该晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的体积是 cm3。
18.(14分)卤族元素是重要的非金属元素,用途广泛。回答下列问题:
(1)卤族元素位于元素周期表 区,其中电负性最大的是 (填元素符号)。
(2)基态氟原子核外有 种运动状态不同的电子,其中含有单电子的轨道形状为 。
(3)化合物I3AsF6为离子化合物,其中阳离子(I3+)中心原子的杂化方式为 。该晶体中不含有的化学键类型为 (填选项)。
a.配位键 b.金属键
c.极性键 d.非极性键
(4)由钾、氧、碘三种元素构成的晶体晶胞结构如图1所示。则该晶体的化学式为 ,晶体中位置与K+最近且等距离的O的个数为 。
(5)有“点缺陷”的NaCl晶体可导电,其结构如图2所示。有人认为:高温下有“点缺陷”的NaCl晶体能导电,是因为Na+经过一个由3个Cl-组成的最小三角形窗孔(如图3所示),迁移到另一空位而造成的。已知立方体边长a=282 pm,粒子半径r(Na+)=115 pm,r(Cl-)=167 pm,则r内为 ,该观点 (填“正确”或“错误”)。(已知:2≈1.4,3≈1.7)
19.(14分)(2021河北新高考适应考)科学工作者合成了含镁、镍、碳3种元素的超导材料,具有良好的应用前景。回答下列问题:
(1)镍元素位于元素周期表第 列,基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比为 。
(2)在CO分子中,C与O之间形成 个σ键、 个π键,在这些化学键中,O原子共提供了 个电子。
(3)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化情况如图。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是 ,原子核对外层电子的引力增大。导致I1在a点出现齿峰的原因是 。
(4)过渡金属与O形成羰基配合物时,每个CO分子向中心原子提供2个电子,最终使中心原子的电子总数与同周期的稀有气体原子相同,称为有效原子序数规则。根据此规则推断,镍与CO形成的羰基配合物Ni(CO)x中,x= 。
(5)在某种含镁、镍、碳3种元素的超导材料晶体中,镁原子和镍原子一起以立方最密堆积方式形成有序结构。结构中的两种八面体空隙,一种完全由镍原子构成,另一种由镍原子和镁原子共同构成,碳原子只填充在由镍原子构成的八面体空隙中,晶胞如图所示。
①该晶体的化学式为 。
②完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为 ,由镍原子和镁原子共同构成的八面体中镍原子和镁原子的数量比为 。
③若取碳原子为晶胞顶点,则镍原子位于晶胞的 位置。
20.(14分)(2021吉林长春二模)近年来,我国工程建设自主创新能力实现大跨越,尤其在新材料研究方面有重大突破,回答下列问题:
(1)钛是一种新兴的结构材料,比钢轻、比铝硬。基态钛原子的价层电子排布式为 ;与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有 种。
(2)铁能与三氮唑(结构见图甲)形成多种配合物。
①1 mol三氮唑中所含σ键的数目为 mol;碳原子杂化方式是 。
②三氮唑的沸点为260 ℃,与之结构相似且相对分子质量接近的环戊二烯(结构见图乙)的沸点为42.5 ℃,前者沸点较高的原因是 。
(3)碳化钨是耐高温耐磨材料。图丙为碳化钨晶体的部分结构,碳原子嵌入金属的晶格间隙,并不破坏原有金属的晶格,形成填隙化合物。
①在该结构中,每个钨原子周围距离其最近的碳原子有 个。
②假设该部分晶体的体积为V cm3,碳化钨的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数的值NA用上述数据可表示为 。
③金属镁的晶体结构与碳化钨相似,金属镁的晶胞可用图丁表示,已知镁原子的半径为r pm,晶胞高为h pm,求晶胞中镁原子的空间利用率 (用化简后含字母π、r和h的代数式表示)。
参考答案
章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律
1.B 解析 原子核外各个电子的运动状态均不相同,则基态硫原子核外电子有16种不同运动状态,A错误;SO3中心S原子价层电子对数为3,不含孤电子对,则分子的空间结构是平面三角形,B正确;反应过程不存在非极性键的断裂与形成,C错误;HNO2中氮原子价层电子对数为3,有1个孤电子对,由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故O—N—O键角小于120°,D错误。
2.B 解析 H、B、N三种元素中,N对电子吸引力最强,电负性最大,A正确;B、Si符合对角线规则,最高价氧化物对应的水化物酸性相近,但硼酸是一元酸,硅酸是二元酸,B错误;氨硼烷分子中,B、N的价层电子对均为4,故均采取sp3杂化,C正确;NH3BH3属于分子晶体,NH3BH3分子内N和H、B和H以极性共价键结合,N和B以配位键结合,D正确。
3.A 解析 CO分子中含两个原子,价电子总数为10,所以与N2互为等电子体,根据N2的结构式可知CO的结构式为C≡O,A正确;N2H4分子中每个氮原子与另一个氮原子共用一对电子,与两个氢原子分别共用一对电子,还有一对孤电子对,所以价层电子对数为4,采取sp3杂化,B错误;非金属性O>N>C,则电负性O>N>C,C错误;C的非金属性比B强,所以酸性H3BO3
6.D 解析 X周围均形成了4个共价键,W形成一个共价键,Z形成2个共价键,Y形成了2个共价键,说明Y、Z为同一主族元素,又W、X、Y的质子数之和比Z的小1,故可推知,Y为O元素,Z为S元素,则W和X的质子数之和为16-1-8=7,故W为H元素,X为C元素。根据同一周期主族元素从左往右元素的电负性依次增大,同一主族从上往下元素的电负性依次减小,故电负性:Y>Z>X>W,A正确;由于该解毒剂分子中只含有一个羟基,故形成的分子间氢键比丙三醇形成的分子间氢键数目少,故该解毒剂分子的沸点比丙三醇的低,B正确;分子中X周围形成了4个单键,且无孤电子对,故为sp3杂化,Y和Z均形成了2个单键,有12(6-2)=2个孤电子对,故杂化类型为sp3杂化,故杂化类型相同,C正确;由题图可知,O和S两种原子均有孤电子对,故重金属提供空轨道与该解毒剂形成配位键,D错误。
7.C 解析 短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,X是Al元素;X的离子与ZW-含有相同的电子数,W是H元素、Z是O元素;基态Y原子最高能层各能级的电子数相等,Y是Si元素。电子层数相同,质子数越多半径越小,则离子半径:Al3+
9.A 解析 该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误;铜离子的配位数为4,B正确;根据铜原子的电子排布式可知,基态铜原子的价层电子排布式是3d104s1,C正确;根据同一周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同一主族元素的电负性从上到下逐渐减小可知,该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,D正确。
10.C 解析 由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-可知,H3BO3是一元弱酸,A正确;金刚石晶胞是立方体,碳原子的位置在顶点、面心和体内,则金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×18+6×12+4=8,则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B,B正确;NH4BF4中,NH4+中含有氮氢配位键,BF4-中含有硼氟配位键,则1 mol NH4BF4含有配位键的数目为2NA,C错误;共价晶体具有很高的熔、沸点和很大的硬度,晶体硼的熔点为2 573 K,沸点为2 823 K,硬度大说明晶体硼属于共价晶体,D正确。
11.C 解析 根据晶胞结构示意图可知,距离镁原子最近且相等的铁原子有4个,即镁原子的配位数为4,距离Fe原子最近且相等的镁原子有8个,故Fe的配位数为8,A错误;根据题中所给信息,可以推测得知,位置C点的原子坐标参数为(34,34,34),B错误;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,且最近的两个氢分子之间的距离为a nm,该晶胞参数为2a nm,Mg与Fe之间的最近距离为体对角线的14,则Mg与Fe之间的最近距离为64a nm,C正确;氢气分子在晶胞的体心和棱的中心位置,晶胞中H2的个数为1+12×14=4,铁原子的个数为4,Mg位于体内,Mg的个数为8,储氢后的晶体化学式为FeMg2H2,根据ρ=mV,储氢后的晶体密度为424(2a×10-7)3NA g·cm-3,D错误。
12.B 解析 已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素,Z的基态原子2p轨道半充满,则Z为N元素;M的最高正价与最低负价绝对值之差为4,则M为S元素;4种元素组成的一种分子结构如题图,根据共价键数目可推知,则X为H元素,Y为C元素。由上述分析可知,X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,则电负性:N>C>H,A错误;H原子核外有1个电子层,而C、N原子核外均有2个电子层,通常电子层数越多,半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:C>N>H,B正确;分子中N原子均形成3个共价单键且含有1个孤电子对,为sp3杂化,C错误;C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3,H2CO3为弱酸,D错误。
13.B 解析 根据阴离子结构及题目信息可知,W为F元素,X为O元素,Y为C元素,Z为S元素,最外层电子数之和为7+6+4+6=23;同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下非金属性逐渐较弱,故元素非金属性:W>X>Z>Y,A错误;题给离子中O均满足8电子结构,B正确;Z的非金属性强于Y,故最高氧化物对应水化物酸性H2SO4>H2CO3,C错误;由于F2氧化性比氧气强,故可置换出O2:2F2+2H2O4HF+O2,D错误。
14.D 解析 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体,则乙为NH3;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同,则丙为N2H4;M、N元素的单质反应生成NH3,则M为氢气、N为氮气;丁是常见的两性氧化物,则丁为Al2O3;己受热生成Al2O3,则己为Al(OH)3;Q与P反应生成丁Al2O3,则Q、P分别为Al和O2,甲为AlN,戊为H2O。W为H元素,X为N元素,Y为O元素,Z为Al元素;甲为AlN,乙为NH3,丙为N2H4,丁为Al2O3,戊为H2O,己为Al(OH)3。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径H
16.A 解析 由题图中Cu2+与周围原子的配位键连接数量可以看出,每个Cu2+的配位数为4,描述错误,符合题意;Cu原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,所以Cu2+核外电子排布式为[Ar]3d9,不符合题意;配位键形成原理与共价键相似,所以成键角度及成键数量都受Cu2+核外的电子轨道数量及轨道杂化类型限制,因此配位键具有方向性和饱和性,描述正确,不符合题意;水分子中H原子可与其他分子中的N、O原子之间形成氢键,水分子中O原子可与其他分子中的H原子之间形成氢键,描述正确,不符合题意。
17.答案 (1)sp3 三角锥形 (2)1s22s22p63s23p63d24s2 >
(3)O>N>Si (4)Na+[··O······O······]2-Na+
(5)共价 (6)206ρNA
解析 X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。由X的气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性可知,X为N元素;Y的基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍,最外层电子数为6,可知Y为O元素;Z的价层电子排布式为nsn-1npn-1,n-1=2,可知n=3,即价层电子排布式为3s23p2,Z为Si元素;Q被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道,则最高能级的电子排布式为3d2,Q为Ti元素;W的原子M能层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,W为Cu元素。
(1)NF3分子中氮原子上有1个孤电子对,形成3个N—F共价键,则N的杂化类型为sp3,NF3的空间结构为三角锥形。
(2)Q为Ti元素,原子序数为22,基态Q原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2;氮原子核外的2p能级半充满,为稳定结构,则第一电离能:X>Y。
(3)非金属性越强,电负性越大,则X、Y、Z电负性由大到小的顺序为O>N>Si。
(5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,由此可知其熔点高,该化合物为共价晶体。
(6)黑球代表W原子,位于棱上,个数为12×14=3,N位于顶点,个数为8×18=1,因此化合物的化学式为Cu3N,晶胞的质量为64×3+14NA g,该晶体的密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的体积为64×3+14NAgρg·cm-3=206ρNA cm3。
18.答案 (1)p F (2)9 哑铃形 (3)sp3 b (4)KIO3 12
(5)65 pm 错误
解析 (1)卤族元素位于元素周期表的p区。同主族元素从上至下非金属的非金属性逐渐减弱,则其电负性逐渐减弱,所以卤族元素中电负性最大的为F。
(2)基态氟原子核外为含9个电子,其核外电子运动状态由9种;其中2p轨道为含单电子轨道,p轨道是哑铃形。
(3)碘的价层电子对数为12(7-1×2-1)+2=4,由于中心原子只形成2个共价键,故其有2个孤电子对,则中心原子的杂化类型为sp3杂化;I3AsF6晶体中均为非金属元素,因此不含金属键,b符合题意。
(4)由图1可知,I的个数为1,O的个数为6×12=3,K+个数为8×18=1,所以该晶体的化学式为KIO3;与K+最近且等距离的氧原子个数为12。
(5)该三角形窗孔为等边三角形,三角形的边长(D)即为立方体的面对角线,其长度为2×282 pm,[r(Cl-)+r内]cos 30°=D2,r内≈65 pm,r内<115 pm,则该观点是错误的。
19.答案 (1)10 3∶1 (2)1 2 4
(3)随原子序数增大,核电荷数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大 氮元素原子的2p能级轨道半满,更稳定
(4)4 (5)①MgNi3C ②1∶3 2∶1 ③棱中点
解析 (1)Ni是28号元素,位于第四周期第Ⅷ族的第三列,则为元素周期表的第10列;其d轨道的电子排布为3d8,有3对(6个)成对电子和2个单电子,其数量比为6∶2=3∶1。
(2)在CO分子中形成碳氧三键,C与O之间形成1个σ键、2个π键,其中一个π键为氧原子提供孤电子对,碳原子提供空轨道形成的配位键,所以氧原子共提供了4个电子。
(3)I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是随原子序数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大;a点为第ⅤA族元素,即氮元素,其最高能层的p能级半满,更稳定,第一电离能大于相邻元素,所以出现齿峰。
(4)镍原子核外电子数为28,同周期的稀有气体元素为Kr,其原子序数为36,每一个CO可提供2个电子,则有x=36-282=4。
(5)①根据均摊法,碳原子位于晶胞内部,个数为1,镁原子位于顶点,个数为8×18=1,镍原子位于面心,个数为6×12=3,故其化学式为MgNi3C。②据题图可知晶胞中镍原子构成的八面体空隙数目为1,每条棱上的两个镁原子与相邻面心的镍原子构成正八面体空隙的14,所以镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙为12×14=3,则完全由镍原子构成的八面体空隙与由镍原子和镁原子共同构成的八面体空隙的数量比为1∶3;镍原子和镁原子共同构成的八面体中有2个镁原子、4个镍原子,故镍原子和镁原子的数量比2∶1;③若取碳原子为晶胞顶点,据题图可知镍原子位于两个碳原子之间,即棱中点上。
20.答案 (1)3d24s2 3
(2)①8 sp2 ②三氮唑分子间可形成氢键,而环戊二烯分子间不能形成氢键
(3)①6 ②6MdV ③4πr33h(或43πr9h)
解析 (1)钛元素的原子序数为22,位于元素周期表第四周期第ⅣB族,基态原子的价层电子排布式为3d24s2;钛原子核外有2个未成对电子,第四周期中有2个未成对电子的原子还有Ni、Ge、Se三种元素。
(2)①共价化合物中成键原子之间只能形成一个σ键,由三氮唑的结构简式可知1个分子中含有8个σ键,则1 mol三氮唑分子中所含σ键的数目为8 mol;三氮唑分子中只含有双键碳原子,则碳原子的杂化方式为sp2杂化。②三氮唑分子中含有原子半径小、非金属性强的氮原子,三氮唑分子间可形成氢键,而环戊二烯分子间不能形成氢键,则三氮唑的沸点高于环戊二烯。
(3)①由晶胞结构可知,晶胞中每个钨原子周围距离其最近的碳原子有6个。②由晶胞结构可知,晶胞中钨原子的个数为1+2×12+12×16+6×13=6,碳原子的个数为6,由质量公式可得:6×MNA=Vd,解得阿伏加德罗常数的值NA=6MdV。③由金属镁的晶胞结构可知,晶胞中镁原子的个数为1+8×18=2,则晶胞中镁原子的体积为2×4πr33 pm3;晶胞丁内虚线所连的四个原子构成正四面体关系,晶胞的边长为2r pm,由晶胞高为h pm可知,晶胞体积为(2r)2h×sin 60° pm3=23r2h,则晶胞中镁原子的空间利用率为2×4πr3323r2h=4πr33h=43πr9h。
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