2022-2023学年山东省淄博市第四中学高二下学期4月月考化学试题解析版
展开 淄博四中高2021级高二下学期阶段性考试
化学·试卷
注意事项:
1.答题前,务必将本人班级、姓名、考号、考场、座号用正楷字体填写在答题卡相应位置。
2.答第I卷时,必须使用2B铅笔填涂答题卡上相应题目的答案涂黑,修改时,要用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,写在试卷上的答案无效。
3.答第II卷时,必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写,作图时,可用2B铅笔,要求字体工整,笔迹清晰。务必在题号所指示的答题区域内作答,写在试卷及草稿纸上的答案无效。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 N-14 P-31 S-32 Cd-112 Te-128
第I卷(共48分)
一、选择题:本题共14小题,每小题2分,共28分。每小题有一个选项符合题目要求。
1. 化学用语具有简便表达化学知识与化学思维的特点。下列化学用语使用正确的是
A. Ti的原子结构示意图:
B. O3分子的球棍模型:
C. 铍原子最外层原子轨道的电子云图:
D. SO的VSEPR模型:
【答案】D
【解析】
【详解】A.Ti为22号元素,其原子结构示意图为: ,故A错误;
B.O3分子的构型为角形,球棍模型为: ,故B错误;
C.铍原子最外层的能级为2s能级,2s能级的原子轨道为球形轨道,不是哑铃型,故C错误;
D.SO价层电子对数为,孤电子对数为1,其VSEPR模型: ,故D正确;
故选D。
2. 华法林是香豆素类抗凝剂的一种,主要用于防止血栓栓塞性疾病。下列有关华法林的说法不正确的是
A. 化学式中氢原子数是16
B. 该有机物含有C、H、O三种元素,属于烃的衍生物
C. 含有羰基、酯基、苯环、羟基四种官能团
D. 该有机物属于环状化合物、芳香族化合物
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据该有机物的结构简式得到化学式中氢原子数是16,故A正确;
B.该有机物含有C、H、O三种元素,属于烃的衍生物,故B正确;
C.根据该有机物的结构简式得到该有机物含有羰基、酯基、碳碳双键、羟基四种官能团,故C错误;
D.该有机物属于环状化合物,含有苯环,属于芳香族化合物,故D正确。
综上所述,答案为C。
3. 立方氮化硼硬度高,耐磨性好,在机械加工行业有广泛应用。制备立方氮化硼的一种方法为BCl3(g)+NH3(g)=BN(s)+3HCl(g),下列说法正确的是
A. 该反应涉及的物质中BN的熔点最高,NH3的沸点最低
B. 该反应涉及的物质均为分子晶体
C. BCl3和NH3中各原子均为8电子稳定结构
D. 形成BCl3时B原子先激发后杂化,其激发态价电子轨道表示式为:
【答案】D
【解析】
【详解】A.立方氮化硼硬度高,耐磨性好,则BN为原子晶体,由于氨气存在分子间氢键,因此HCl的沸点最低,故A错误;
B.立方氮化硼硬度高,耐磨性好,则BN为原子晶体,故B错误;
C.BCl3中B,NH3中H不满足8电子稳定结构,故C错误;
D.形成BCl3时B原子先激发即2s中一个电子跃迁到2p上,激发态价电子轨道表示式为:,激发后进行2p2杂化,故D正确。
综上所述,答案为D。
4. 铁铝铅榴石主要成分为Fe3Al2Pb3(SiO4)5,其组成也可写成氧化物的形式:Fe3Ox•Al2O3•3PbO•5SiO2。下列说法正确的是
A. 基态铝原子核外电子有7种不同的空间运动状态
B. 组成元素均位于元素周期表的p区
C. 水晶二氧化硅和干冰二氧化碳都是非极性分子
D. Fe3Ox中Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的个数比为2∶1
【答案】A
【解析】
【详解】A.已知铝为13号元素,则基态铝原子核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p等能级上7个轨道,即基态铝原子核外电子有7种不同的空间运动状态,A正确;
B.根据元素核外电子最后进入的能级将元素周期表分为s、p、d、f、ds五个区,组成元素中O、Al、Si、Pb均位于元素周期表的p区,而Fe位于d区,B错误;
C.水晶二氧化硅是共价晶体,没有单个的二氧化硅分子,干冰二氧化碳为分子晶体,其分子正、负电荷中心重合,是非极性分子,C错误;
D.铁铝铅榴石主要成分为Fe3Al2Pb3(SiO4)5,其组成也可写成氧化物的形式:Fe3Ox•Al2O3•3PbO•5SiO2,根据原子守恒可知,x=4,则Fe3Ox即Fe3O4中假设Fe(Ⅱ)个数为m个,则Fe(Ⅲ)为(3-m)个,根据化学式化合价代数和为0可得,2m+3(3-m)+4×(-2)=0,解得m=1,故Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的个数比为1∶2,D错误;
故答案为:A。
5. 下列有关物质的结构与性质说法正确的是
A. CH3CHO分子间能形成氢键,故CH3CHO的沸点高于CH3CH2CH3
B. 常温下,滴加AgNO3溶液可定性鉴别[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2
C. 酸性:CF3COOH>CH3COOH,则碱性(即结合H+能力):CF3CH2NH2>CH3CH2NH2
D. 固态PCl5中含有[PCl4]+[PCl6]-,而PBr5中含有[PBr4]+Br-,存在差异的原因是Br-的半径较大
【答案】D
【解析】
【详解】A.CH3CHO分子间不能形成氢键,因其分子中羰基的极性较大,使其沸点高于丙烷,故A错误;
B.由结构可知两种配合物外界均有氯离子,都能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀,不能用硝酸银定性鉴别,故B错误;
C.酸性:CF3COOH>CH3COOH,是因F的电负性强于H,使得羧基中O-H键极性增大,更易电离,由此可知 CF3CH2NH2结合H+能力比CH3CH2NH2弱,则碱性CH3CH2NH2强,故C错误;
D.由于溴离子半径与P原子半径的比值较氯离子半径与P原子半径的比值大, 作为配位原子与P作用的配位数较少,不能形成[PBr6]-,故D正确;
故选:D。
6. 有关下列有机物的说法错误的是
A. 氯化1-乙基-3-甲基咪唑( )中只有共价键
B. 的同分异构体中,有醇类和酚类物质
C. 青蒿素分子式为C15H22O5,结构如图,该分子中包含7个手性碳原子
D. 中∠1<∠2
【答案】A
【解析】
【详解】A.氯化1-乙基-3-甲基咪唑中氯离子和阳离子之间为离子键,阳离子内部存在共价键,A错误;
B.分子含有1个甲基、1个氧,故其同分异构体中可以有-CH2OH或-OH官能团,故有醇类和酚类物质,B正确;
C.手性碳原子是指碳原子周围相连的4个原子或原子团都不相同。根据青蒿素的结构简式图,知该分子中包含 7 个手性碳原子(如图星号所示) ,C正确;
D.角的大小只与开口大小有关,根据两者开口程度,∠1<∠2,D正确;
故选A。
7. 下列叙述中正确的个数是
①s−s σ键与s−p σ键的电子云形状相同
②CHCl=CH2分子中,C−Cl键采用的成键轨道是sp2−p
③基态C原子的电子排布图:
④若将基态15P原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s23p3p,则违背了洪特规则
⑤处于最低能量状态原子叫基态原子,1s22s22p→1s22s22p形成的是吸收光谱
⑥冠醚可识别碱金属离子,冠醚与碱金属离子之间形成的配位键属于离子键
⑦含2.4g碳原子的金刚石晶体中共价键个数为0.4NA
⑧31g白磷中含有的孤电子对数为NA
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
【答案】B
【解析】
【详解】①s−s σ键与s−p σ键的电子云形状不相同,电子云对称性相同,故①错误;②CHCl=CH2分子中,碳原子采用sp2杂化,C−Cl键采用的成键轨道是sp2−p σ键,故②正确;③基态C原子的电子排布图:,故③错误;④洪特规则是优先单独占据一个原子轨道且自旋方向相同,若将基态15P原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s23p3p,则违背了洪特规则,故④正确;⑤处于最低能量状态原子叫基态原子,1s22s22p→1s22s22p能量都是相同的,不能形成吸收光谱,故⑤错误;⑥冠醚可识别碱金属离子,冠醚与碱金属离子之间形成的配位键,配位键属于共价键,故⑥错误;⑦1mol金刚石含有2mol碳碳键,含2.4g碳原子的金刚石晶体(物质的量为0.2mol)中共价键个数为0.4NA,故⑦正确;⑧1mol白磷还有4mol孤对电子,31g白磷(物质的量为0.125mol)中含有的孤电子对数为NA,故⑧正确;因此②④⑦⑧正确,故B正确。
8. 下列分离混合物的实验方法或操作不正确的是
A. 分离乙酸(沸点77.1℃)与某种液态有机物(沸点120℃)的混合物:蒸馏
B. 从含有少量NaCl的KNO3溶液中提取KNO3:热水溶解、降温结晶、过滤
C. 苯甲酸重结晶时要趁热过滤:为了防止苯甲酸结晶,可先将漏斗进行预热
D. 将溴水中的溴转移到有机溶剂中:加入乙醇萃取
【答案】D
【解析】
【详解】A.两种有机物互溶且沸点相差较大,则选择蒸馏法分离,A正确;
B.NaCl和KNO3的溶解度受温度影响变化程度不同,则从含有少量NaCl的KNO3溶液中提取KNO3可采取热水溶解、蒸发浓缩、降温结晶、过滤的方法,B正确;
C.苯甲酸重结晶时,为了防止苯甲酸因温度降低而结晶,可将漏斗预热后使用,C正确;
D.乙醇与水互溶,则乙醇不能萃取溴水中的溴,D错误;
故选D。
9. 下列说法正确的是
A. CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质
B. 酚酞的结构如图所示,其结构中含有-OH,故酚酞属于醇
C. 质谱法无法鉴别 和 ,核磁共振氢谱法可以
D. 酚酞一氯取代反应只能生成3种沸点不同的有机物
【答案】C
【解析】
【详解】A.CH3COOH为乙酸,CH3OOCH为甲酸甲酯,不是同一种物质,故A错误;
B.酚酞的-OH直接连接苯环,故酚酞属于酚,故B错误;
C. 和 的相对分子质量相同,质谱法无法鉴别,但是二者等效氢原子的数目不同,分别为4和5,核磁共振氢谱法可以鉴别,故C正确;
D.酚酞有机物有6种等效氢原子:,一氯取代反应能生成6种沸点不同的有机物,故D错误;
故选C
10. 如表是元素周期表前五周期的一部分,X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号,其中J为0族元素。下列说法正确的是
X
Y
Z
R
W
J
A. X的中心原子孤电子对数为2
B. Y、R氢化物分子的极性前者大于后者
C. Z、W氢化物的热稳定性和沸点均为Z>W,且均和氢键有关
D. 与R同周期的元素中,第一电离能比R大的有2种
【答案】B
【解析】
【分析】由元素在周期表中的位置关系可知X、Y、Z为第二周期元素,R为第三周期,W为第四周期,J为第五周期,J为0族元素,则J为Xe,W为Br,R为S,X为N,Y为O,Z为F,据此分析。
【详解】A.N中心N原子的,孤电子对数为0,故A错误;
B.O的电负性强于S,因此H2O极性大于H2S,故B正确;
C.F的非金属性大于Br,非金属性越强,形成氢化物越稳定,因此稳定性:HF>HBr,与氢键无关,故C错误;
D.同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势,但IIA和IIIA族、及VA和VIIA异常,与S同周期的元素中,第一电离能比S大的有P、Cl、Ar3种,故D错误;
故选:B。
11. 我国科研工作者利用冷冻透射电子显微镜同步辐射等技术,在还原氧化石墨烯膜上直接观察到了自然环境下生成的某二维晶体,其结构如图所示。下列说法正确的是
A. 该二维晶体的化学式为CaCl2 B. Ca−Cl−Ca的键角为60°
C. Can+和Cl-的配位数均为6 D. Mg2+也可能形成类似的晶体
【答案】D
【解析】
【详解】A.依据俯视图知,每个Can+周围有3个Cl-,每个Cl-周围有3个Can+,它们之比为1:1,该二维晶体的化学式为CaCl,故A错误;
B.结合侧视图知,Ca−Cl−Ca形成的平面为非平面正六边形,Ca−Cl−Ca的键角不是60°,故B错误;
C.每个Can+周围有3个Cl-,每个Cl-周围有3个Can+,因此Can+和Cl-的配位数均为3,故C错误;
D.Mg和Ca是同主族元素,因此Cl-与Mg2+也可能形成类似的晶体,故D正确。
综上所述,答案为D。
12. 四乙基锡的熔点:-1120℃,沸点:183.1℃;氯化三乙基锡常温下为无色液体,熔点15.5℃,沸点为206℃。氯化三乙基锡的合成路线如图所示,下列说法中正确的是
A. 四乙基锡和氯化三乙基锡中化学环境不同的氢原子均为2种
B. 氯化三乙基锡和四乙基锡的熔沸点不同是因其晶体类型不同造成的
C. 上述反应中,所有分子内中心原子的杂化类型相同,反应前后分子内σ键总数不同
D. 氯化三乙基锡中所有原子可能共平面
【答案】A
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,四乙基锡和氯化三乙基锡中都含有2类氢原子,化学环境不同的氢原子均为2种,故A正确;
B.由熔沸点可知,四乙基锡和氯化三乙基锡都是分子晶体,四乙基锡是非极性分子,三乙基锡是极性分子,分子间作用力大于四乙基锡,熔沸点高于四乙基锡,故B错误;
C.由结构简式可知,该反应是取代反应,反应中,所有分子内中心原子的杂化类型相同,都是sp3杂化,反应前后分子内σ键总数相同,故C错误;
D.由结构简式可知,氯化三乙基锡中锡原子和饱和碳原子都是sp3杂化,原子的空间构型都是四面体形,所以分子中所有原子不可能共平面,故D错误;
故选A。
13. FeCl3易升华,常用于蚀刻电路板。硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O]常用于治疗缺铁性贫血,向硫酸亚铁铵溶液中加入几滴碘水,振荡后再向其中滴加几滴KSCN溶液,溶液呈红色,该红色物质为[Fe(SCN)n(H2O)6−n]3−n。下列说法不正确的是
A. FeCl3为分子晶体
B. 1molSCN-中含有σ键的数目为2NA
C. NH与SO均可作为配合物的配体
D. [Fe(SCN)n(H2O)6−n]3−n中心离子的配位数为6
【答案】C
【解析】
【详解】A.FeCl3易升华,说明FeCl3为分子晶体,故A正确;
B.SCN-与CO2互为等电子体,则1molSCN-中含有σ键的数目为2NA,故B正确;
C.NH中没有孤对电子,因此不能作为配合物的配体,故C错误;
D.[Fe(SCN)n(H2O)6−n]3−n中心离子的配体有SCN-、H2O,其配位数为6,故D正确。
综上所述,答案为C。
14. 钙钛矿类杂化材料甲胺铅碘[(CH3NH3)PbI3]是新型太阳能电池的敏化剂;其晶胞结构如图1所示。已知(CH3NH3)PbI3的摩尔质量为M g∙mol−1,下列说法中错误的是
A. 若B代表Pb2+,则C代表I-
B. 距离A最近且等距离的C有3个
C. NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 g∙cm−3
D. 若沿z轴向xy平面投影,则其投影图如图2所示
【答案】B
【解析】
【详解】A.若B代表Pb2+,C位于面心,有个,则C代表I-,故A正确;
B.距离A最近且等距离的C在面心,一个横截面有4个,三个横截面,因此共有12个,故B错误;
C.根据图中信息该晶胞有1个(CH3NH3)PbI3,根据NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为g∙cm−3,故C正确;
D.若沿z轴向xy平面投影,晶胞的八个顶点在图2的四边形四个角,晶胞的上面、下面面心在图2的中心,晶胞的四个侧面面心在图2的四个边的重点,因此其投影图如图2所示,故D正确。
综上所述,答案为B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
15. 下列关于同分异构体的说法不正确的是
A. 立方烷()的二溴代物可能的结构有2种
B. 和互为同分异构体
C. 与具有相同官能团的同分异构体的结构简式为CH2=CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOH
D. 兴奋剂乙基雌烯醇()可能有属于芳香族的同分异构体
【答案】AB
【解析】
【详解】A.立方烷()的二溴代物中一个溴原子在顶点,另外一个溴原子在面对角线、棱上、体对角线,则可能的结构有3种,故A错误;
B.和是同种物质,故B错误;
C.与具有相同官能团即含有羧基和碳碳双键,其同分异构体的结构简式为CH2=CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOH,故C正确;
D.兴奋剂乙基雌烯醇()的不饱和度为5,不饱和度大于4且碳原子数多于6的有机物可能有属于芳香族的同分异构体,故D正确。
综上所述,答案为AB。
16. 某离子液体的部分结构如下。短周期主族元素R、X、Y、Z、W中Y的原子半径最小,X、Z同主族,且Z的电子数等于Y、W电子数之和,X与R、W形成的二原子化合物均为常见的城市空气污染物。以下说法正确的是
A. 做配体时,W提供孤电子对
B. 、、分子中的键角依次减小
C. 第一电离能:Y>W>X>R
D. 氢化物的熔沸点大小顺序一定为:R<Z<W
【答案】C
【解析】
【分析】短周期主族元素R、X、Y、Z、W,X、Z同主族,结合图示可知,X形成2个共价键,Z形成6个共价键,则X为O,Z为S;X与R、W形成的二原子化合物均为常见的城市空气污染物,应该为CO和NO,则R为C,W为N;Y形成1个共价键,Z的电子数等于Y、W电子数之和,Y的电子数为16-7=9,则Y为F,四种元素中Y(F)的原子半径最小,以此分析解答。
【详解】根据分析可知,R为C,X为O,Y为F,Z为S,W为N,
A.RW-为CN-,CN-做配体时,应该是C(R)提供孤电子对,故A错误;
B.RZ2、WY3、RY4分别为CS2、NF3、CF4,CS2为直线形,其键角最大,NF3、CF4的VSEPR模型均为四面体,但NF3的中心原子N含有1个孤电子对,CF4的中心原子C没有孤电子对,孤电子对越多键角越小,则CF4的键角较大,所以键角大小为:CS2>CF4>NF3,故B错误;
C.主族元素同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,N的2p能级处于半满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:Y>W>X>R,故C正确;
D.R的氢化物为烃,碳原子数较多的烃常温下为固态,其沸点大于氨气、硫化氢、肼,故D错误;
故选:C。
17. 根据如图所示,下列说法错误的是
A. 第三周期某元素的前5个电子的电离能如图1所示,该元素是Mg
B. 铝镁合金是优质储钠材料,原子位于面心和顶点,其晶胞如图2所示。1个铝原子周围有12个镁原子最近且等距离
C. 某气态团簇分子结构如图3所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
D. 图4所示是[Zn(NH3)6]2+的部分结构,其中H-N-H键的键角比NH3的键角大,与NH3中N原子的孤电子对在该配离子中转化为成键电子对有关
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知该元素I2、I3差距较大,可知最外层只有两个电子,处于第三周期,则为Mg,故A正确;
B.由晶胞结构可知Al位于面心,Mg位于顶点,。1个铝原子周围有4个镁原子最近且等距离,故B错误;
C.该气态团簇分子由4个E和4个F组成,分子式为E4F4或F4E4,故C错误;
D.由图可知该配离子中N原子采用sp3杂化,无孤电子对,而NH3中N原子有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力大于成键电子对之间的排斥作用,使得键角变小,故D正确;
故选:BC。
18. 氧化铈(CeO2)是一种重要的光催化材料,光催化过程立方晶胞的组成变化如图所示。假设CeO2晶胞边长为apm,下列说法不正确的是
A. 基态O原子的价层电子所占的原子轨道有4种伸展方向
B. CeO2晶体结构中与Ce4+相邻且最近的Ce4+有12个
C. CeO2晶胞中Ce4+与最近O2-的核间距为apm
D. 每个CeO2-x晶胞中Ce4+个数为1-2x
【答案】D
【解析】
【详解】A.O原子核外有6个价层电子,分别位于2s、2p轨道, 2s、2p轨道数是1、3,原子轨道有4种伸展方向,A正确;
B.由图2可知,以任一顶点的Ce4+为例,距离其最近的Ce4+位于该顶点所在的三个面的面心,一个顶点被8个晶胞共用,则距离最近的Ce4+的个数为=12,B正确;
C.CeO2晶胞中Ce4+与最近O2−的核间距为晶胞对角线长度的,即apm,C正确;
D.假设CeO2−x中的Ce4+和Ce3+的个数分别为m和n,则m+n=1,由化合价代数和为0可得4m+3n=4−2x,解得m=1−2x,由晶胞结构可知,位于顶点和面心的Ce4+或Ce3+个数为8×+6×=4,所以每个晶胞中Ce4+的个数为4−8x,D错误;
故选:D。
19. Al−Mn−Cu合金的晶胞如图1所示,该晶胞可视为Mn、Al位于Cu形成的立方体体心位置。下列说法正确的是
A. Al原子周围等距且最近的Al原子有12个
B. 若A原子的分数坐标为(0,0,0),则B原子的分数坐标为(,,)
C. Al−Mn−Cu合金化学式可表示AlMnCu4
D. 沿晶胞对角面的切面图为图2
【答案】AD
【解析】
【详解】A.Al原子周围等距且最近的Al原子在里面平面的面对角线上,每个平面有4个,三个横截面,共有12个,故A正确;
B.若A原子的分数坐标为(0,0,0),则B原子在右后面的面心上,其分数坐标为(,,),故B错误;
C.根据Al−Mn−Cu晶胞结构得到Al有4个,Mn有4个,Cu有,则Al−Mn−Cu合金化学式可表示为AlMnCu2,故C错误;
D.沿晶胞对角面进行切面,刚好经过上面的2个Al和下面的2个Mn,所以切面图为图2,故D正确。
综上所述,答案为AD。
第II卷(共52分)
20. 按要求填空。
(1)烃A的密度是同温同压下H2密度的35倍,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢,则A的结构简式为_____。
(2)分子式为C6H14O且含有“-CH2OH”的同分异构体有_____种(不考虑立体异构),其中氢原子种类最少的结构简式为______。
(3)中的官能团名称是_____、_____。
(4)某研究性学习小组为了解有机物A的性质,对A的结构进行了如图实验。
①实验一:质谱分析仪分析,由图1可知有机物A的相对分子质量是______。
②实验二:红外光谱分析,图2中不同吸收峰峰谷代表不同基团,图中有机物A中含氧官能团名称为羟基和_____。
③实验三:取0.9g有机物A完全燃烧,测得生成物为1.32gCO2和0.54gH2O,有机物A的分子式为_____。
④实验四:经核磁共振检测发现有机物A的谱图(图③)中H原子峰值比为_____,有机物A的结构简式为______。
【答案】(1) (2) ①. 8 ②. (CH3)3CCH2CH2OH
(3) ①. 醚键 ②. 醛基
(4) ①. 90 ②. 羧基 ③. C3H6O3 ④. 3:1:1:1 ⑤.
【解析】
【小问1详解】
烃A的密度是同温同压下H2密度的35倍,该烃的相对分子质量为氢气的35倍,为70;则可知该分子式为:C5H10,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢,符合的结构简式为:,故答案为:;
【小问2详解】
分子式为C6H14O且含有“-CH2OH”的同分异构体可视为C5H11-CH2OH,C5H11-有8种,则C5H11-CH2OH有8种结构,其中氢原子种类最少的结构简式为(CH3)3CCH2CH2OH,故答案为:8;(CH3)3CCH2CH2OH;
【小问3详解】
由结构简式可知其所含官能团为醛基和醚键,故答案为:醚键、醛基;
【小问4详解】
①由质谱图可知该有机物A的相对分子质量是90,故答案为:90;
②由红外光谱图可知该结构中含有羟基和羧基,故答案为:羧基;
③0.9g有机物A的物质的量为0.01mol,完全燃烧生成物为1.32gCO2(0.03mol)和0.54g(0.03mol)H2O,则1molA中含3molC和6molH,结合摩尔质量90g/mol,则可得1molA中含O的物质的量为3mol,A的分子式为:C3H6O3,故答案为:C3H6O3;
④由以上分析已知A中含有羧基和羟基,由核磁共振氢谱可知A中有4种氢,个数比为3:1:1:1,则除羧基和羟基外还有一个甲基,符合的结构简式为:,故答案为:3:1:1:1;。
21. 我国科学家利用Cs2CO3、XO2(X=Si、Ge)和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。回答下列问题:
(1)基态Ge原子的核外电子排布式[Ar]_____;SiO2、GeO2具有类似的晶体结构,其中熔点较高的是_____,原因是______。
(2)Cs2CO3中阴离子的空间构型为_____,Cs2CO3中组成元素的电负性由大到小的顺序_____(用元素符号作答)。
(3)和Ge同主族的碳可以形成含有大π键的茂环阴离子(C5H),其大π键可表示为_____,该茂环阴离子(C5H)可以与Ni2+、Fe2+形成如图所示的配离子,茂环阴离子(C5H)作为配体以π电子参与配位,则配离子中铁周围的价电子数共有_____个。
(4)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状、骨架状等多种结构形式,图(a)为一种无限长单链状结构的多硼酸根,其化学式为_____;图(b)为硼砂晶体中的阴离子,其中硼原子采取的杂化类型为_____。
(5)CsSiB3O7属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为apm、bpm、cpm。如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为_____。CsSiB3O7的摩尔质量为Mg•mol-1,设NA为阿伏加德罗常数的值,则CsSiB3O7晶体的密度为______g•cm-3(用代数式表示)。
【答案】(1) ①. 3d104s24p2 ②. SiO2 ③. 二者均为共价晶体,由于Si的原子半径小于Ge,故Si-O键的键长比Ge-O键的键长短,Si-O键键能大,故SiO2熔点高
(2) ①. 平面正三角形 ②. O>C>Cs
(3) ①. π ②. 18
(4) ①. [BO2]或BO ②. sp2、sp3
(5) ①. 4 ②. ×1030
【解析】
【小问1详解】
Ge为32号元素,位于第4周期IVA族,基态Ge原子的核外电子排布式[Ar] 3d104s24p2,SiO2、GeO2具有类似的晶体结构均为共价晶体,由于Si的原子半径小于Ge,故Si-O键的键长比Ge-O键的键长短,Si-O键键能大,故SiO2熔点高,故答案为:3d104s24p2;二者均为共价晶体,由于Si的原子半径小于Ge,故Si-O键的键长比Ge-O键的键长短,Si-O键键能大,故SiO2熔点高;
【小问2详解】
Cs2CO3中阴离子为,中心碳原子的价层电子对数=,无孤电子对,为平面正三角形结构;Cs2CO3中Cs为活泼金属电负性最小,C、O为同周期元素,电负性O>C,则电负性:O>C>Cs;故答案为:平面正三角形;O>C>Cs;
小问3详解】
由茂环阴离子的结构可知每个C原子与两个C原子和1个H原子形成共价键,每个C还有一个单电子,再加得到的1个电子形成大π,则大π键可表示为π;Fe2+的价电子排布为:,由结构可知Fe与两个S和1个CO以及1个C5H形成配位键,1个S提供2个电子,1个CO提供2个电子,1个C5H提供6个电子,则铁周围的价电子数共有6+2+2+2+6=18,故答案为:π;18;
【小问4详解】
结合结构式,根据均摊法可知该离子可表示为[BO2]或BO,硼砂晶体中的阴离子的结构可知B原子部分形成4个共价键采用sp3杂化,部分形成3个共价键采用sp2杂化,故答案为:[BO2]或BO;sp2、sp3;
【小问5详解】
原子分数坐标为(0.5,0.2,0.5)的Cs原子位于晶胞体内,原子分数坐标为(0,0.3,0.5)及(1.0,0.3,0.5)的Cs原子位于晶胞的yz面上,原子分数坐标为(0.5,0.8,1.0)及(0.5,0.8,0)的Cs原子位于晶胞xy面上,原子分数坐标为(0,0.7,1.0)及(1.0,0.7,1.0)、(0,0.7,0)及(1.0,0.7,0)的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上,利用均摊法可计算该晶胞中共含Cs原子4个;代入晶胞密度求算公式可得:=×1030 g•cm-3。
22. 含铜物质在生产生活中有着广泛应用。回答下列问题:
(1)Cu在周期表中的位置_____,同周期元素中,基态原子未成对电子数和Cu相同的元素有_____种,基态Cu+较基态Cu2+稳定的原因是______。
(2)CuSO4稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+,[Cu(H2O)6]2+的空间构型为______。下列对[Cu(H2O)6]2+中Cu2+杂化方式推断合理的是______(填标号)。
A.sp3 B.sp3d C.sp3d2 D.dsp2
(3)Cu2+可形成[Cu(en)2NH3](BF4)2、其中en代表H2N-CH2-CH2-NH2,属于多齿配体(含有多个配位原子配体),则en中提供孤电子对的原子是______,1mol[Cu(en)2NH3](BF4)2中的的配位键的数目是_____。
(4)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°、晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中,则四面体空隙的占有率为_____,该晶体的化学式为_____。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,称为原子的分数坐标,如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、(,,),则C点原子的分数坐标为_____;晶胞中C、D间距离d=_____pm。
【答案】(1) ①. 第四周期第IB族 ②. 4 ③. Cu+的3d轨道全满达到稳定状态
(2) ①. 正八面体形 ②. C
(3) ①. N ②. 7NA
(4) ①. 50% ②. CuInTe2 ③. (,,) ④.
【解析】
【小问1详解】
Cu位于第四周期ⅠB族;Cu的价电子排布式为3d104s1,未成对电子数为1,同周期中未成对电子数为1的元素有K、Sc、Cu、Ga、Br,除Cu元素外还有4种元素;铜原子失去1个电子形成Cu+,价电子排布式为3d10,3d轨道为稳定的全充满结构,不易失去电子,因此Cu+比Cu2+稳定;故答案为第四周期ⅠB族;4;Cu+的3d轨道全满达到稳定状态;
【小问2详解】
[Cu(H2O)6]2+中中心离子是Cu2+,配位数为6,价层电子对数等于杂化轨道数,因此Cu2+杂化类型为sp3d2,空间构型为正八面体;故答案为正八面体;C;
【小问3详解】
en中含有孤电子对的是N,因此提供孤电子对的是N;配体为en、NH3,en中两个N原子都提供孤电子对与Cu2+形成配位键,BF中B最外层有3个电子,因此B与1个F-形成配位键,即1mol该物质中配位键的数目为(2×2+1+2×1)NA=7NA,故答案为N;7NA;
【小问4详解】
由晶胞结构可知,1个晶胞中Cu、In围成的四面体空隙有16个,Te原子填充的四面体空隙有8个,则四面体空隙占有率为=50%;Cu原子位于顶点、面心和体内,个数为=4,In位于面上、棱上,个数为=4,Te位于体内,个数为8,则化学式为CuInTe2;A点坐标(0,0,0),B点坐标(,,)可知,晶胞边长为1,则位于体对角线的处,面对角线处的C原子的分数坐标为(,,);由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为pm、pm,C、D间的距离为d=pm;故答案为50%;CuInTe2;(,,);。
23. 碲化镉(CdTe)等太阳能电池适合光电转换,可以直接把光能转化成电能。回答下列问题:
(1)元素Cd与Zn是同一副族的相邻元素,Cd的价层电子排布式为_____,属于元素周期表的_____区。
(2)和Te同主族的硒(Se)是人体内必需的微量元素之一。H2Se易溶于水的原因_____;H2Se的键角_____(填“大于”或“小于”)H2Te的键角,原因______。
(3)CdTe的晶胞属立方晶系,晶胞参数如图1所示。
①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,称作原子的分数坐标。如原子M的坐标为(0,0,0),则原子N的坐标为_____。与Cd最近的Te原子构成的立体结构为_____;若CdTe的晶体密度为ρg•cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA。则晶胞中Cd和Te的最近距离为_____pm(列计算式,可能用到相对原子质量:Cd-112,Te-128)。
②该晶胞沿其面对角线方向上的投影如图2所示,则代表Te原子的位置是_____(填序号),晶胞中原子6和11之间的距离为_____pm(用含a的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 4d105s2 ②. ds
(2) ①. H2Se和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理,H2Se易溶于水 ②. 大于 ③. Se的电负性大于Te,成键电子对偏向Se,斥力大,键角大
(3) ①. (,,) ②. 正四面体形 ③. ×1010 ④. 7,8,11 ⑤. a
【解析】
【小问1详解】
Cd为48号元素,其价层电子排布式为4d105s2,与Zn均为IIB族,位于ds区,故答案为:4d105s2;ds;
【小问2详解】
Se与O同主族,H2Se和H2O结构相似均为极性分子,根据相似相溶原理,H2Se易溶于水;Se和Te为同主族元素,同主族从上到下电负性减弱,故Se的电负性大于Te,成键电子对偏向Se,斥力大,键角大。故答案为:H2Se和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理,H2Se易溶于水;大于;Se的电负性大于Te,成键电子对偏向Se,斥力大,键角大;
【小问3详解】
①由晶胞结构,若M的坐标为(0,0,0),则原子N的坐标为(,,),与Cd最近的Te原子有4个,构成正四面体结构;由晶胞结构可知:Cd有8个位于顶点,6个位于面心,个数为:,Te有4个在体内,则晶胞的质量=,晶胞密度为ρg•cm-3,则晶胞的体积为:,晶胞中Cd和Te的最近距离为体对角线的四分之一,即为cm=×1010pm,故答案为:(,,);正四面体形;×1010;根据图2,可知代表Te原子的位置是7、8、11,如图所示
,,A为6球位置,AB的长度为6和11球的距离,C为B(11球)在底面的投影,落在面对角线的的位置,BC的长度为边长的,为,CD的长度为面对角线长的,为,AD的长为面对角线的,为,AC的长度为,AB的长度为。故答案为:7,8,11;a。
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