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高中化学鲁科版专题复习 专题二十四物质结构与性质测试题
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专题二十四 物质结构与性质
考点1 原子结构与元素的性质
1.(1)[4分]基态铝原子核外电子排布式为 ;铜元素在周期表中的位置是 。
(2)[2分]基态As原子核外电子排布式为[Ar] ,下列状态的铝中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是 (填标号)。
(3)[4分]①在现代化学中,常利用 上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
②钴元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上未成对的电子数为 。Co与Ca同周期且最外层电子数相同,单质钴的熔、沸点均比钙的高,其原因是 。
2.(1)[4分]基态镍原子的价电子排布式为 ,能量最高的电子所占能级的原子轨道有 个伸展方向。
(2)[2分]下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是 (填字母)。
(3)[4分]钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为 ;基态镝(Dy)原子的核外电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为 。
(4)[2分]铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是 (填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
3.(1)[3分]镓原子失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1 980、2 962、6 180,由此可推知镓元素的主要化合价为 和+3,砷的电负性比镓 (填“大”或“小”)。
(2)[4分]已知高温下可发生反应CuOCu2O+O2↑,从铜原子价层电子结构变化角度来看,能生成Cu2O的原因是 。比较铁与锰的第三电离能(I3):铁 (填“>”“=”或“<”)锰。
(3)[4分]基态Al原子的价层电子排布图为 ,Ni在元素周期表中位于第 族,属于 区元素。
(4)[2分]第三周期的元素中,第一电离能介于Mg与Cl之间的有 种。
考点2 分子结构与性质
4.(1)[6分]在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
①Cu5Zn8具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于 (填“晶体”或“非晶体”);在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,其中氮原子的杂化方式为 。
②铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸(H—NCS)两种,理论上前者沸点低于后者,其原因是 ;(SCN)2分子中σ键与π键数目之比为 。
(2)[5分]8-羟基喹啉铝(分子式为C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与(8-羟基喹啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为 ;所含元素中电负性最大的是 (填元素符号),C、N、O的杂化方式依次为 、 和 。
(3)[8分]镍易形成配合物。
①Ni(CO)4的熔点为-19.3 ℃,沸点为43 ℃ ,则其晶体类型是 ,其分子中σ键与π键数目之比为 。
②Ni的一种配合物的分子结构如图所示,该配合物中C原子的杂化轨道类型是 ,配合物分子内不含有 (填字母)。
A.共价键 B.离子键 C.配位键 D.金属键
③向FeCl3溶液中加入KSCN溶液形成红色含K3[Fe(SCN)6]的溶液。C、N两种元素的电负性大小关系为 ,与SCN-互为等电子体的分子为 (写一种即可)。
5.(1)[3分]Na3OCl是一种良好的离子导体,具有反钙钛矿晶体结构。Na3OCl可由以下两种方法制得:
方法Ⅰ Na2O + NaClNa3OCl
方法Ⅱ 2Na +2NaOH + 2NaCl 2Na3OCl+H2↑
①Na2O的电子式为 。
②在方法Ⅱ的反应中,形成的化学键有 (填标号)。
A.金属键 B.离子键 C.配位键 D.极性键 E.非极性键
(2)[2019云南昆明诊断测试,2分]Mo能与CO形成化学式为Mo(CO)6的配合物,其中Mo的化合价为 ,其配体与N2具有相似的化学结构,则该配体中σ键与π键数目之比为 。
(3)[2019河南郑州第二次质量预测,2分]有机砷是治疗昏睡病不可缺少的药物,该有机砷中存在的化学键的种类为 (填字母编号)。
a.离子键 b.σ键 c.π键 d.碳碳双键
(4)[2019湖北武汉调研测试,1分]P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子结构,则该分子中含有的共价键数目是 。
6.[15分]2018年11月《Nature Energy》报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题:
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物,NaN3中阴离子的空间构型为 ;NH4NO3中阳、阴离子中的中心原子杂化方式依次为 、 ;1个亚硝基胍分子中含 个σ键。
(2)N、P位于同一主族,NH3、PH3分子结构如图所示:
①NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长短,其主要原因是 。
②NH3和PH3中,N、P原子的杂化方式相同,但H—N—H间的夹角比H—P—H间的大,其主要原因是 。
③NH3比PH3易液化,其主要原因是 。
考点3 晶体结构与性质
7.(1)[5分]①ZnS的晶胞结构如图1所示,其中S2-的配位数为 。
图1 图2
②铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示,其晶胞边长为a nm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则该金属互化物的密度为 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
(2)[4分]GaAs的晶胞结构如图3所示,其晶胞参数为a pm。
图3
①紧邻的As原子之间的距离为x,紧邻的As、Ga原子之间的距离为y,则xy= 。
②设阿伏加德罗常数的值为NA,则GaAs的密度是 g·cm-3(列出计算表达式)。
(3)[3分]钴的一种化合物晶胞结构如图4所示。
图4
①已知a的坐标参数为(0,0,0),b的为(12,12,0),c的为(1,12,12),则d的坐标参数为 。
②已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数a= nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
8.(1)[4分]钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,已知2个Mo原子坐标是(0,0,0)及(12,12,12),且根据均摊法知每个晶胞中有2个Mo原子。根据以上信息,推断该晶体中原子的堆积方式是 。已知该晶体的密度是ρ g·cm-3,Mo的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶体中距离最近的两个Mo原子之间的距离为 pm(用代数式表示)。
(2)[2019江西八所重点中学联考,4分]某铁镁合金的晶胞结构如图所示。则该铁镁合金的化学式为 ,若晶胞参数为d nm,则该合金的密度为 g·cm-3(不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
9.[15分]镍是有机合成的重要催化剂。
(1)基态镍原子的价电子排布式为 。
(2)借助镍和苯基硼酸共催化可实现丙烯醇(CH2CH—CH2OH)的绿色高效合成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有 ;丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2CH—CH2OH)的相对分子质量相等,但丙醛比丙烯醇的沸点低得多,其主要原因是 。
(3)羰基镍[Ni(CO)4]可用于制备高纯度镍粉。羰基镍中Ni、C、O的电负性由大到小的顺序为 。
(4)Ni2+能形成多种配离子,如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(SCN)3]-等。NH3的空间构型为 ;与SCN-互为等电子体的离子有 (写出一种)。
(5)NiO晶胞如图所示:
①氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,12,12),则C的坐标参数为 。
②已知氧化镍晶胞密度为d g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Ni2+半径为 nm(用代数式表示)。
1.[15分]美国医学家证实了三价铬离子(Cr3+)是构成葡萄糖耐量因子的重要组成部分,能够增强胰岛素的作用。构成葡萄糖耐量因子和蛋白质的元素有C、H、O、N、S、Cr等。
(1)Cr的价电子排布式为 。
(2)O、N、S、Cr的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)SO2分子的VSEPR模型的名称为 ,SO32-中心原子的杂化方式为 。
(4)CO2分子立体构型的名称为 ,它的等电子体中属于分子的有 (任写一种)。
(5)实验式为CrCl3·6H2O的化合物有三种异构体,其中一种可表示为[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O,该物质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NH4+,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的键角 d.微粒的电子数
(7)由碳元素形成的某种晶体的晶胞结构如图所示,若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的棱长为
pm。
2.[15分]Pb为第ⅣA族元素,常见的化合价为+2和+4,其单质和化合物都有着广泛的用途。已知Pb2+可以和EDTA[乙二胺四乙酸(HOOCCH2)2NCH2—CH2N(CH2COOH)2]形成无色的1∶1的稳定络合物。请回答下列问题:
(1)基态Pb原子的价电子排布式为 。
(2)碳、硅与铅同主族。碳纳米管可以制成透明导电的薄膜,其结构类似于石墨晶体,则多层碳纳米管的层与层之间靠 结合在一起。四卤化硅(SiX4)的沸点按F、Cl、Br、I依次升高的原因是 。
(3)在EDTA中,碳原子的杂化方式有 、 。组成EDTA的四种元素中第一电离能最大的是 (填元素符号)。
(4)Pb(NO3)2中阴离子的立体构型是 ,写出一个与该阴离子立体构型相同的分子的化学式: 。
(5)Pb与Ti、O构成的晶体可用于制造复合电子陶瓷,该晶体的晶胞如图所示,其中Pb、Ti、 O分别位于顶角、体心和面心,该晶体的化学式为 ,若晶胞参数为a nm,则Pb与O间的最短距离为 nm,与Pb紧邻的O个数为 。
3.[15分]第23号元素钒在地壳中的含量并不低,我国四川攀枝花地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿。
(1)钒在元素周期表中的位置为 ,基态V原子电子占据的最高能级的电子云轮廓图为 。
(2)在过渡金属元素Fe、Ti、Mn、Zn、V中,基态原子核外单电子数最多的是 。
(3)过渡金属可形成许多羰基配合物,即CO作为配体形成的配合物。
①CO的等电子体有N2、CN-、 (任写一个)等。
②CO作配体时,配位原子是C而不是O,其原因是 。
(4)过渡金属配合物常满足“18电子规则”,即中心原子的价电子数与配体提供的电子数之和等于18,如[Fe(CO)5]、[Mn(CO)5]-等都满足这个规则。
①下列钒配合物中,钒原子满足“18电子规则”的是 (填标号)。
A.[V(H2O)6]2+ B.[V(CN)6]4-
C.[V(CO)6]- D.[V(O2)4]3-
②化合物的熔点为138 ℃,其晶体类型为 。
(5)VCl2(熔点为1 350 ℃)和VBr2(熔点为800 ℃)均为六方晶胞,结构如图所示。
①VCl2和VBr2熔点差异的原因是 。
②设晶体中阴、阳离子半径分别为r-和r+,该晶体的空间利用率为 (用含a、c、r+和r-的式子表示)。
4.[15分]2018年,中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展,该研究中涉及的物质有Ni-BaH2/Al2O3、Fe-K2O-Al2O3、Cs-Ru/MgO等,相关研究成果发表于《自然》上。
请回答下列问题:
(1)基态Fe原子核外电子占据最高能层的符号为 ,Ni位于周期表中的 区。
(2)元素的第一电离能:Mg (填“>”或“<”)Al。H、N、O的电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(3)NH3分子中中心原子的杂化方式为 ,与NH3互为等电子体的粒子是 (填粒子符号,任写一种)。
(4)已知MgO的熔点为2 852 ℃,CaO的熔点为2 614 ℃,二者的晶体类型为 ,MgO的熔点高于CaO的原因是 。
(5)研究发现,只含Ni、Mg和C三种元素的晶体竟然也具有超导性,该晶体的晶胞结构如图所示:
①与C原子紧邻的Ni原子有 个。
②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1,0,0),b原子的坐标参数为(12,12,0),则c原子的坐标参数为 。
③已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为 pm(用含d、NA的代数式表示)。
5.[以元素周期表与周期律为切入点考查物质结构与性质][15分]A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3;工业上电解熔融C2A3制取C的单质;B、E均除最外层只有2个电子外,其余各层全充满,E位于元素周期表的ds区。回答下列问题:
(1)B、C中第一电离能较大的是 (填元素符号),基态D原子的价电子排布图为 。
(2)DA2分子的VSEPR模型是 。
(3)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2Cl6,其球棍模型如图所示。已知C2Cl6在加热时易升华,与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)4]。
①C2Cl6属于 晶体(填晶体类型),其中C原子的杂化轨道类型为 杂化。
②[C(OH)4]-中存在的化学键有 。
(4)B、C的氟化物晶格能分别是2 957 kJ·mol-1、5 492 kJ·mol-1,二者相差很大的原因是 。
(5)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示:
①在该晶胞中,E的配位数为 。
②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。图示晶胞中,原子的坐标参数a为(0,0,0);b为(12,0,12);c为(12,12,0)。则d原子的坐标参数为 。
③已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞中两个D原子之间的最短距离为 pm(列出计算式即可)。
1.[15分]铁被称为“第一金属”,铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。
(1)铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用 摄取铁元素的原子光谱。
(2)FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。由此可知 FeCl3属于 晶体。 FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO42-的立体构型是 。
(3)铁氰化钾 K3[Fe(CN)6]是检验 Fe2+的重要试剂。
①基态N原子的轨道表达式为 。
②写出一种与铁氰化钾中配体互为等电子体的极性分子的化学式 。
③铁氰化钾中,所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
④铁氰化钾中,不存在 (填标号)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.金属键
(4)有机金属配位化合物二茂铁[(C5H5)2Fe]是汽油中的抗震剂。分子中的大π键可用符号Πmn表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π66),则中的大π键应表示为 ,其中碳原子的杂化方式为 。
(5)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含 mol 配位键。
(6)某种磁性氮化铁的结构如图所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近的铁原子个数为 ;六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁的晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。
2.[15分]镍、钴、钛、铜等常用于制备锂离子电池的正极材料或高效催化剂。NA表示阿伏加德罗常数的值,请回答下列问题。
(1)基态Co原子的电子排布式为 。
(2)镍与CO生成的配合物Ni(CO)4中,易提供孤电子对的成键原子是 (填元素名称);1 mol Ni(CO)4中含有的σ键数目为 ;写出与CO互为等电子体的一种阴离子的化学式: 。
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。BH4-的空间构型是 ,B原子的杂化方式是 。与钛同周期的第ⅡB族和第ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是 (写元素符号),原因是 。
(4)CuFeS2的晶胞如图所示,晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm;CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与 个S原子相连,晶体密度ρ= g·cm-3(列出计算表达式)。
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,如图中原子2和3的坐标分别为(0,1,12)、(12,12,0),则原子1的坐标为 。
3.[15分]新型钙钛矿型太阳能电池以其稳定、高效、便宜等优点被科学家所青睐。这种钙钛矿型太阳能电池材料为层状结构,如图1所示。
(1)基态Ti 的电子排布式为 ;同周期的基态原子与其未成对电子数相同的元素还有 种。
(2)光敏钙钛矿的晶胞结构如图2所示。
①写出与CH3NH3+互为等电子体的一种分子的化学式: ,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示),CH3NH3+中含有的化学键类型有 。
②光敏钙钛矿的化学式为 ;距离CH3NH3+最近且距离相等的Br-数目为 。
③若该光敏钙钛矿的摩尔质量为M g·mol-1,晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g·cm-3(用含M、a、NA的代数式表示)。
4.[15分]磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:
(1)基态磷原子核外电子排布式为 ;基态As原子中未成对电子数为 。
(2)PH3分子的空间构型为 ;AsO33-中As原子的杂化方式为 。
(3)AsH3与NH3在水中的溶解度较大的是 ,其原因是 。
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图1所示,该分子中存在的化学键为 (填标号)。
a.σ键 b.π键 c.离子键 d.配位键
(5)砷化铟的晶胞结构如图2所示,砷化铟晶体的化学式为 ;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为 (用含a、NA的代数式表示)。
5.[15分]据报道,复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题:
(1)铌元素(Nb)为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d45s1。下列不同Nb微粒的核外电子排布式中,失去最外层1个电子所需能量最大的是 (填标号)。
a.[Kr]4d35s15p1 b.[Kr]4d25s15p2 c.[Kr]4d4 d.[Kr]4d3 e.[Kr]4d2
(2)砷为第ⅤA族元素,砷可以与某些有机基团形成金属有机化合物,如(ClCHCH)2AsCl,其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为 ,As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的空间构型为 。
(3)已知“石墨烯”的平面结构如图所示,一定条件下,石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷。石墨烯、石墨烷中碳原子杂化类型分别是 、 。
(4)石墨烯可采用化学方法进行制备,如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸(俗名为蜜石酸)的熔点和水溶性:
物质
六氯苯
六溴苯
苯六酸
熔点/℃
231
325
287
水溶性
不溶
不溶
易溶
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是 ,苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异,原因是 。
(5)Cu与O形成的某种化合物的晶胞(黑球为Cu,白球为O)如图所示。若晶胞的边长为a pm,氧原子之间最短距离为 pm,该晶体的密度为 g·cm-3。(设阿伏加德罗常数的值为NA)
考点1 原子结构与元素的性质
1.(1)[4分]基态铝原子核外电子排布式为 ;铜元素在周期表中的位置是 。
(2)[2分]基态As原子核外电子排布式为[Ar] ,下列状态的铝中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是 (填标号)。
(3)[4分]①在现代化学中,常利用 上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
②钴元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上未成对的电子数为 。Co与Ca同周期且最外层电子数相同,单质钴的熔、沸点均比钙的高,其原因是 。
2.(1)[4分]基态镍原子的价电子排布式为 ,能量最高的电子所占能级的原子轨道有 个伸展方向。
(2)[2分]下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是 (填字母)。
(3)[4分]钪(Sc)为21号元素,其基态原子M能层电子数为 ;基态镝(Dy)原子的核外电子排布式为[Xe]4f106s2,一个基态镝原子所含的未成对电子数为 。
(4)[2分]铜或铜盐的焰色反应为绿色,该光谱是 (填“吸收光谱”或“发射光谱”)。
3.(1)[3分]镓原子失去电子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)的数值依次为577、1 980、2 962、6 180,由此可推知镓元素的主要化合价为 和+3,砷的电负性比镓 (填“大”或“小”)。
(2)[4分]已知高温下可发生反应CuOCu2O+O2↑,从铜原子价层电子结构变化角度来看,能生成Cu2O的原因是 。比较铁与锰的第三电离能(I3):铁 (填“>”“=”或“<”)锰。
(3)[4分]基态Al原子的价层电子排布图为 ,Ni在元素周期表中位于第 族,属于 区元素。
(4)[2分]第三周期的元素中,第一电离能介于Mg与Cl之间的有 种。
考点2 分子结构与性质
4.(1)[6分]在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。
①Cu5Zn8具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于 (填“晶体”或“非晶体”);在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,其中氮原子的杂化方式为 。
②铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2。(SCN)2对应的酸有硫氰酸()、异硫氰酸(H—NCS)两种,理论上前者沸点低于后者,其原因是 ;(SCN)2分子中σ键与π键数目之比为 。
(2)[5分]8-羟基喹啉铝(分子式为C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与(8-羟基喹啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为 ;所含元素中电负性最大的是 (填元素符号),C、N、O的杂化方式依次为 、 和 。
(3)[8分]镍易形成配合物。
①Ni(CO)4的熔点为-19.3 ℃,沸点为43 ℃ ,则其晶体类型是 ,其分子中σ键与π键数目之比为 。
②Ni的一种配合物的分子结构如图所示,该配合物中C原子的杂化轨道类型是 ,配合物分子内不含有 (填字母)。
A.共价键 B.离子键 C.配位键 D.金属键
③向FeCl3溶液中加入KSCN溶液形成红色含K3[Fe(SCN)6]的溶液。C、N两种元素的电负性大小关系为 ,与SCN-互为等电子体的分子为 (写一种即可)。
5.(1)[3分]Na3OCl是一种良好的离子导体,具有反钙钛矿晶体结构。Na3OCl可由以下两种方法制得:
方法Ⅰ Na2O + NaClNa3OCl
方法Ⅱ 2Na +2NaOH + 2NaCl 2Na3OCl+H2↑
①Na2O的电子式为 。
②在方法Ⅱ的反应中,形成的化学键有 (填标号)。
A.金属键 B.离子键 C.配位键 D.极性键 E.非极性键
(2)[2019云南昆明诊断测试,2分]Mo能与CO形成化学式为Mo(CO)6的配合物,其中Mo的化合价为 ,其配体与N2具有相似的化学结构,则该配体中σ键与π键数目之比为 。
(3)[2019河南郑州第二次质量预测,2分]有机砷是治疗昏睡病不可缺少的药物,该有机砷中存在的化学键的种类为 (填字母编号)。
a.离子键 b.σ键 c.π键 d.碳碳双键
(4)[2019湖北武汉调研测试,1分]P4O6的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子结构,则该分子中含有的共价键数目是 。
6.[15分]2018年11月《Nature Energy》报道了我国科学家利用催化剂通过化学链合成氨。回答下列问题:
(1)NH3可用于制备NaN3、NH4NO3、(亚硝基胍)等含氮化合物,NaN3中阴离子的空间构型为 ;NH4NO3中阳、阴离子中的中心原子杂化方式依次为 、 ;1个亚硝基胍分子中含 个σ键。
(2)N、P位于同一主族,NH3、PH3分子结构如图所示:
①NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长短,其主要原因是 。
②NH3和PH3中,N、P原子的杂化方式相同,但H—N—H间的夹角比H—P—H间的大,其主要原因是 。
③NH3比PH3易液化,其主要原因是 。
考点3 晶体结构与性质
7.(1)[5分]①ZnS的晶胞结构如图1所示,其中S2-的配位数为 。
图1 图2
②铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示,其晶胞边长为a nm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则该金属互化物的密度为 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
(2)[4分]GaAs的晶胞结构如图3所示,其晶胞参数为a pm。
图3
①紧邻的As原子之间的距离为x,紧邻的As、Ga原子之间的距离为y,则xy= 。
②设阿伏加德罗常数的值为NA,则GaAs的密度是 g·cm-3(列出计算表达式)。
(3)[3分]钴的一种化合物晶胞结构如图4所示。
图4
①已知a的坐标参数为(0,0,0),b的为(12,12,0),c的为(1,12,12),则d的坐标参数为 。
②已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数a= nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
8.(1)[4分]钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,已知2个Mo原子坐标是(0,0,0)及(12,12,12),且根据均摊法知每个晶胞中有2个Mo原子。根据以上信息,推断该晶体中原子的堆积方式是 。已知该晶体的密度是ρ g·cm-3,Mo的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶体中距离最近的两个Mo原子之间的距离为 pm(用代数式表示)。
(2)[2019江西八所重点中学联考,4分]某铁镁合金的晶胞结构如图所示。则该铁镁合金的化学式为 ,若晶胞参数为d nm,则该合金的密度为 g·cm-3(不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
9.[15分]镍是有机合成的重要催化剂。
(1)基态镍原子的价电子排布式为 。
(2)借助镍和苯基硼酸共催化可实现丙烯醇(CH2CH—CH2OH)的绿色高效合成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有 ;丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2CH—CH2OH)的相对分子质量相等,但丙醛比丙烯醇的沸点低得多,其主要原因是 。
(3)羰基镍[Ni(CO)4]可用于制备高纯度镍粉。羰基镍中Ni、C、O的电负性由大到小的顺序为 。
(4)Ni2+能形成多种配离子,如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(SCN)3]-等。NH3的空间构型为 ;与SCN-互为等电子体的离子有 (写出一种)。
(5)NiO晶胞如图所示:
①氧化镍晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,12,12),则C的坐标参数为 。
②已知氧化镍晶胞密度为d g·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Ni2+半径为 nm(用代数式表示)。
1.[15分]美国医学家证实了三价铬离子(Cr3+)是构成葡萄糖耐量因子的重要组成部分,能够增强胰岛素的作用。构成葡萄糖耐量因子和蛋白质的元素有C、H、O、N、S、Cr等。
(1)Cr的价电子排布式为 。
(2)O、N、S、Cr的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)SO2分子的VSEPR模型的名称为 ,SO32-中心原子的杂化方式为 。
(4)CO2分子立体构型的名称为 ,它的等电子体中属于分子的有 (任写一种)。
(5)实验式为CrCl3·6H2O的化合物有三种异构体,其中一种可表示为[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O,该物质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NH4+,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的键角 d.微粒的电子数
(7)由碳元素形成的某种晶体的晶胞结构如图所示,若阿伏加德罗常数的值为NA,晶体密度为ρ g·cm-3,则该晶胞的棱长为
pm。
2.[15分]Pb为第ⅣA族元素,常见的化合价为+2和+4,其单质和化合物都有着广泛的用途。已知Pb2+可以和EDTA[乙二胺四乙酸(HOOCCH2)2NCH2—CH2N(CH2COOH)2]形成无色的1∶1的稳定络合物。请回答下列问题:
(1)基态Pb原子的价电子排布式为 。
(2)碳、硅与铅同主族。碳纳米管可以制成透明导电的薄膜,其结构类似于石墨晶体,则多层碳纳米管的层与层之间靠 结合在一起。四卤化硅(SiX4)的沸点按F、Cl、Br、I依次升高的原因是 。
(3)在EDTA中,碳原子的杂化方式有 、 。组成EDTA的四种元素中第一电离能最大的是 (填元素符号)。
(4)Pb(NO3)2中阴离子的立体构型是 ,写出一个与该阴离子立体构型相同的分子的化学式: 。
(5)Pb与Ti、O构成的晶体可用于制造复合电子陶瓷,该晶体的晶胞如图所示,其中Pb、Ti、 O分别位于顶角、体心和面心,该晶体的化学式为 ,若晶胞参数为a nm,则Pb与O间的最短距离为 nm,与Pb紧邻的O个数为 。
3.[15分]第23号元素钒在地壳中的含量并不低,我国四川攀枝花地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿。
(1)钒在元素周期表中的位置为 ,基态V原子电子占据的最高能级的电子云轮廓图为 。
(2)在过渡金属元素Fe、Ti、Mn、Zn、V中,基态原子核外单电子数最多的是 。
(3)过渡金属可形成许多羰基配合物,即CO作为配体形成的配合物。
①CO的等电子体有N2、CN-、 (任写一个)等。
②CO作配体时,配位原子是C而不是O,其原因是 。
(4)过渡金属配合物常满足“18电子规则”,即中心原子的价电子数与配体提供的电子数之和等于18,如[Fe(CO)5]、[Mn(CO)5]-等都满足这个规则。
①下列钒配合物中,钒原子满足“18电子规则”的是 (填标号)。
A.[V(H2O)6]2+ B.[V(CN)6]4-
C.[V(CO)6]- D.[V(O2)4]3-
②化合物的熔点为138 ℃,其晶体类型为 。
(5)VCl2(熔点为1 350 ℃)和VBr2(熔点为800 ℃)均为六方晶胞,结构如图所示。
①VCl2和VBr2熔点差异的原因是 。
②设晶体中阴、阳离子半径分别为r-和r+,该晶体的空间利用率为 (用含a、c、r+和r-的式子表示)。
4.[15分]2018年,中科院大连化物所化学研究团队在化学链合成NH3研究方面取得新进展,该研究中涉及的物质有Ni-BaH2/Al2O3、Fe-K2O-Al2O3、Cs-Ru/MgO等,相关研究成果发表于《自然》上。
请回答下列问题:
(1)基态Fe原子核外电子占据最高能层的符号为 ,Ni位于周期表中的 区。
(2)元素的第一电离能:Mg (填“>”或“<”)Al。H、N、O的电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(3)NH3分子中中心原子的杂化方式为 ,与NH3互为等电子体的粒子是 (填粒子符号,任写一种)。
(4)已知MgO的熔点为2 852 ℃,CaO的熔点为2 614 ℃,二者的晶体类型为 ,MgO的熔点高于CaO的原因是 。
(5)研究发现,只含Ni、Mg和C三种元素的晶体竟然也具有超导性,该晶体的晶胞结构如图所示:
①与C原子紧邻的Ni原子有 个。
②已知该晶胞中a原子的坐标参数为(1,0,0),b原子的坐标参数为(12,12,0),则c原子的坐标参数为 。
③已知该晶体的密度为d g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中Ni原子、Mg原子之间的最短距离为 pm(用含d、NA的代数式表示)。
5.[以元素周期表与周期律为切入点考查物质结构与性质][15分]A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3;工业上电解熔融C2A3制取C的单质;B、E均除最外层只有2个电子外,其余各层全充满,E位于元素周期表的ds区。回答下列问题:
(1)B、C中第一电离能较大的是 (填元素符号),基态D原子的价电子排布图为 。
(2)DA2分子的VSEPR模型是 。
(3)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2Cl6,其球棍模型如图所示。已知C2Cl6在加热时易升华,与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)4]。
①C2Cl6属于 晶体(填晶体类型),其中C原子的杂化轨道类型为 杂化。
②[C(OH)4]-中存在的化学键有 。
(4)B、C的氟化物晶格能分别是2 957 kJ·mol-1、5 492 kJ·mol-1,二者相差很大的原因是 。
(5)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示:
①在该晶胞中,E的配位数为 。
②原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。图示晶胞中,原子的坐标参数a为(0,0,0);b为(12,0,12);c为(12,12,0)。则d原子的坐标参数为 。
③已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,则晶胞中两个D原子之间的最短距离为 pm(列出计算式即可)。
1.[15分]铁被称为“第一金属”,铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。
(1)铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用 摄取铁元素的原子光谱。
(2)FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃。由此可知 FeCl3属于 晶体。 FeSO4常作净水剂和补铁剂,SO42-的立体构型是 。
(3)铁氰化钾 K3[Fe(CN)6]是检验 Fe2+的重要试剂。
①基态N原子的轨道表达式为 。
②写出一种与铁氰化钾中配体互为等电子体的极性分子的化学式 。
③铁氰化钾中,所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
④铁氰化钾中,不存在 (填标号)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 E.金属键
(4)有机金属配位化合物二茂铁[(C5H5)2Fe]是汽油中的抗震剂。分子中的大π键可用符号Πmn表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π66),则中的大π键应表示为 ,其中碳原子的杂化方式为 。
(5)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1 mol Fe(CO)5分子中含 mol 配位键。
(6)某种磁性氮化铁的结构如图所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。其中铁原子周围距离最近的铁原子个数为 ;六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁的晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。
2.[15分]镍、钴、钛、铜等常用于制备锂离子电池的正极材料或高效催化剂。NA表示阿伏加德罗常数的值,请回答下列问题。
(1)基态Co原子的电子排布式为 。
(2)镍与CO生成的配合物Ni(CO)4中,易提供孤电子对的成键原子是 (填元素名称);1 mol Ni(CO)4中含有的σ键数目为 ;写出与CO互为等电子体的一种阴离子的化学式: 。
(3)Ti(BH4)2是一种储氢材料。BH4-的空间构型是 ,B原子的杂化方式是 。与钛同周期的第ⅡB族和第ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是 (写元素符号),原因是 。
(4)CuFeS2的晶胞如图所示,晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm;CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与 个S原子相连,晶体密度ρ= g·cm-3(列出计算表达式)。
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,如图中原子2和3的坐标分别为(0,1,12)、(12,12,0),则原子1的坐标为 。
3.[15分]新型钙钛矿型太阳能电池以其稳定、高效、便宜等优点被科学家所青睐。这种钙钛矿型太阳能电池材料为层状结构,如图1所示。
(1)基态Ti 的电子排布式为 ;同周期的基态原子与其未成对电子数相同的元素还有 种。
(2)光敏钙钛矿的晶胞结构如图2所示。
①写出与CH3NH3+互为等电子体的一种分子的化学式: ,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示),CH3NH3+中含有的化学键类型有 。
②光敏钙钛矿的化学式为 ;距离CH3NH3+最近且距离相等的Br-数目为 。
③若该光敏钙钛矿的摩尔质量为M g·mol-1,晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为 g·cm-3(用含M、a、NA的代数式表示)。
4.[15分]磷化铟和砷化铟纳米晶具备独特的光学和电学特性,广泛应用于生物医学、通信、太阳能电池等领域。回答下列问题:
(1)基态磷原子核外电子排布式为 ;基态As原子中未成对电子数为 。
(2)PH3分子的空间构型为 ;AsO33-中As原子的杂化方式为 。
(3)AsH3与NH3在水中的溶解度较大的是 ,其原因是 。
(4)酞菁铟是有机分子酞菁与金属铟形成的复杂分子,结构简式如图1所示,该分子中存在的化学键为 (填标号)。
a.σ键 b.π键 c.离子键 d.配位键
(5)砷化铟的晶胞结构如图2所示,砷化铟晶体的化学式为 ;该晶胞的棱长为a cm,则砷化铟晶体的密度为 (用含a、NA的代数式表示)。
5.[15分]据报道,复旦大学修发贤教授课题组成功制备出砷化铌纳米带,并观测到其表面态具有百倍于金属铜薄膜和千倍于石墨烯的导电性。相关研究论文已在线发表于权威科学期刊《自然》。回答下列问题:
(1)铌元素(Nb)为一种金属元素,其基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d45s1。下列不同Nb微粒的核外电子排布式中,失去最外层1个电子所需能量最大的是 (填标号)。
a.[Kr]4d35s15p1 b.[Kr]4d25s15p2 c.[Kr]4d4 d.[Kr]4d3 e.[Kr]4d2
(2)砷为第ⅤA族元素,砷可以与某些有机基团形成金属有机化合物,如(ClCHCH)2AsCl,其中As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的VSEPR模型为 ,As原子与2个C原子、1个Cl原子形成的空间构型为 。
(3)已知“石墨烯”的平面结构如图所示,一定条件下,石墨烯与H2发生加成反应生成石墨烷。石墨烯、石墨烷中碳原子杂化类型分别是 、 。
(4)石墨烯可采用化学方法进行制备,如采用六氯苯、六溴苯作为原料可制备石墨烯。下表给出了六氯苯、六溴苯、苯六酸(俗名为蜜石酸)的熔点和水溶性:
物质
六氯苯
六溴苯
苯六酸
熔点/℃
231
325
287
水溶性
不溶
不溶
易溶
六溴苯的熔点比六氯苯高的原因是 ,苯六酸与六溴苯、六氯苯的水溶性存在明显的差异,原因是 。
(5)Cu与O形成的某种化合物的晶胞(黑球为Cu,白球为O)如图所示。若晶胞的边长为a pm,氧原子之间最短距离为 pm,该晶体的密度为 g·cm-3。(设阿伏加德罗常数的值为NA)
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