高中化学第2章 化学键 化学反应规律本章综合与测试习题
展开1.下列描述中正确的是( )
A. CO32-的空间构型为平面三角形 B. CH4和SO3的中心原子均为sp2杂化
C. CS2为V形的极性分子 D. 1mlP4中有4NA成键电子对
2.下列微粒:①CH4②NH3③CH3COO -④NH4+⑤H2O+ 中含有配位键的是( )
A. ①② B. ①③ C. ④⑤ D. ②④
3.波士顿大学的研究学者用HCOOH、H2S、NH3、CO2、H2O、NH4HCO3、N2等物质,借助计算机模拟原始的新陈代谢,以支持“现代生物源自矿物地球化学”这一观点。下列说法正确的是( )
A. H2S沸点比H2O高 B. NH3和CO2均属于弱电解质
C. NH3(l)气化为NH3(g)放出热量 D. HCOOH能与NH4HCO3反应放出CO2
4.已知信息:[Cu(NH3)4]SO4的电离方程式为:[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2++SO42-。 具有6个配体的C3+的配合物CClm·n NH3 , 若1 ml此配合物与足量的AgNO3溶液反应只生成1 ml AgCl沉淀,则m、n的值分别是( )
A. m=1,n=5 B. m=3,n=4
C. m=5,n=1 D. m=3,n=3
5.氨气分子空间构型是三角锥形,而甲烷是正四面体形,这是因为 ( )
A. 两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3是sp2型杂化,而CH4是sp3型杂化
B. NH3分子中有一对未成键的孤对电子,它对成键电子的排斥作用较强
C. NH3分子中N原子形成三个杂化轨道,CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
D. 氨气分子是极性分子,而甲烷是非极性分子
6.a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a与d最外层电子数之和为12,b2-与c+的电子层结构与氖相同,c、d同周期。下列叙述正确的是( )
A. a的原子半径是这些元素中最小的 B. b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物‘
C. c与b形成的二元化合物一定只存在离子键 D. d与b、c三种元素形成的化合物的水溶液一定呈碱性
7.下列分子中,碳原子有sp3和sp2两种杂化轨道的是( )
A. 苯甲醛 B. 邻羟基苯甲酸 C. 乙二酸二乙酯 D. 1, 3-丁二烯
8.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体.人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是( )
A. CH4和NH4+是等电子体,键角均为60°
B. B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
C. H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D. NO3﹣和CO32﹣是等电子体,均为平面正三角形结构
9.下列现象与氢键有关的是( ) ①NH3的熔、沸点比VA族其他元素氢化物的高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、沸点比醋酸的高
⑤液态氟化氢的化学式有时可以写成(HF)n 的形式
⑥H2O比H2S稳定.
A. ①②③④⑤⑥ B. ①②③④⑤ C. ①②③④ D. ①②③
10.原子间以共价单键相连的非金属单质中,一个原子与相邻原子的成键数为8﹣N,N为该非金属元素的族序数,化学家把这一现象称为8﹣N规则.某非金属单质的结构如图所示,则构成该单质的元素位于( )
A. ⅢA B. ⅣA C. ⅤA D. ⅥA
11.下列关于乙烯(CH2=CH2)的说法不正确的( )
A. 乙烯分子中2个碳原子都是sp2杂化 B. 乙烯分子存在非极性键
C. 乙烯分子中4个H原子在同一平面上 D. 乙烯分子有6个σ键
12.所谓手性分子是指在分子中,当一个碳原子上连有彼此互不相同的四个原子或原子团时,称此分子为手性分子,中心碳原子为手性碳原子.凡是有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性.例如,有机化合物( )有光学活性.则该有机化合物分别发生如下反应后,生成的有机物仍有光学活性的是( )
A. 与乙酸发生酯化反应 B. 与NaOH水溶液共热
C. 与银氨溶液作用 D. 在催化剂存在下与氢气作用
13.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液.下列对此现象说法正确的是( )
A. 在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+给出孤对电子,NH3提供空轨道
B. 沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+
C. 反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变
D. 向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化
14.下列推论正确的( )
A. H2Se的沸点高于H2S,可推测PH3的沸点高于NH3
B. NH4+为正四面体结构,可推测出PH4+也为正四面体结构
C. 在乙烯分子中,存在一个sp2﹣sp2σ键和四个s﹣sp2σ键及一个p﹣pπ键,推测乙烷分子也一样
D. C2H6是碳链为直线形的非极性分子,可推测C4H10也一定是碳链为直线形的非极性分子
15.某同学在所收到的信封上发现有收藏价值的邮票,便将邮票剪下来浸入水中,以去掉邮票背面的黏合剂.根据“相似相溶”原理,该黏合剂的成分可能是( )
A. B. C. D.
二、实验探究题
16.阅读下列信息:
Ⅰ.表中①~⑥为短周期元素主要化合价及最简单氢化物沸点的数据:
A,B,C均为上表中的元素;
Ⅱ.A与B可形成化合物AB、AB2 , AB2与水反应生成强酸甲;
Ⅲ.C与B可形成化合物CB2、CB3 , CB3与水反应生成强酸乙。
请回答:
(1)表中两种同族元素的氢化物所含电子数相同,这两种氢化物之间能发生氧化还原反应生成一种单质和一种化合物,写出该反应的化学方程式________。
(2)测定元素③的氢化物的相对分子质量时常常偏大,原因是________。为了尽可能减小偏差,通常选择________温度________压强条件(选填“高”、“低”)。
(3)甲、乙分别与元素①的氢化物反应生成丙、丁、戊三种盐。0.1 ml/L的甲、乙、丙、丁、戊五种溶液,pH由小到大排列的顺序是(填写化学式)________。
(4)一种断路器的气体绝缘介质是③、⑤两种元素的原子形成的正八面体分子,⑤原子位于中心,其分子式为________,该分子属于________(选填“极性”、“非极性”)分子,该气体不能燃烧,原因是(指出两种元素的化合价并做简单分析)________。
17.有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30).A的基态原子2p轨道有3个未成对电子;C的基态原子2p轨道有1个未成对电子;E原子最外层有1个未成对电子,其次外层有3种原子轨道且均排满电子,;D与E同周期,价电子数为2.则:
(1)写出基态E原子的电子排布式________.
(2)1ml A的单质分子中π键的个数为________.
(3)A、B、C 三种元素的氢化物稳定性由强到弱的顺序为________ (用化学式表示).
(4)A的简单氢化物分子的空间构型为________,其中A原子的杂化类型是________.
(5)C和D形成的化合物的晶胞结构如图,已知晶胞边长a cm,阿伏加德罗常数为NA , 求晶体的密度为ρ=________g/cm3 . (用含a、NA的计算式表示)
18.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如铜用来制电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂.
(1)将一块缺角的硫酸铜晶体置于饱和硫酸铜溶液中会慢慢变成了完整晶体,这一现象体现了晶体的________性,若不考虑溶剂挥发,硫酸铜溶液的质量________.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子,已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是________.
(3)[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl﹣取代,能得到两种结构不同的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为________.(填“正四面体形”或“正四边形”)
(4)胆矾CuSO4•5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4•H2O,其结构示意如图1:
下列有关胆矾的说法不正确的是 .
A.游泳池的池水中往往定期加一些胆矾,是因为铜离子有一定的杀菌作用
B.胆矾中氧原子存在配位键和氢键两种化学键
C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去
(5)《X射线金相学》中记载了关于铜与金可形成的两种有序的金属互化物,其晶胞如图2.则图中Ⅰ、Ⅱ对应物质的化学式分别为________、________.设图Ⅰ晶胞的边长为α cm,对应金属互化物的密度为ρ g•cm﹣3 , 则阿伏加德罗常数NA的值可表示为________.(只要求列出算式).
三、综合题
19.A、B、C、D四种常见元素的结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
(1)写出基态B原子的电子排布式:________。
(2)向CSO4的溶液中逐滴加入过量X的水溶液,可生成的配合物的化学式为 ________,该物质中不存在的作用类型为________(填字母)。
a.离子键 b.配位键 c.极性键 d.氢键
(3)下列几种氢化物分子:
① AH3 ②D2H2③H2B ④DH4
中心原子采用sp3杂化形成化学键的是 ________ (填序号);在②的分子中有 ________ 个σ键,该分子中电子运动状态共有 ________种。
20.(1)氨气分子构型 ________;比较结合H*能力的相对强弱:H2O________NH3(填“>”、“<”或“=”) ,用一个离子方程式说明H3O+和NH4+给出H+能力的相对强弱________。
(2)某钾盐X(摩尔质量介于200g*ml-1~300g*ml-1之间) 具有强氧化性,由三种常见的元素组成,有如下转化关系:
请回答下列问题:
X中除钾元素外还含有元素________、________。(填元素名称)
(3)请写出产生白色沉淀的离子反应方程式________。
(4)X与水在一定条件下发生反应,生成两种物质,一种为酸式盐,另一种具有漂白性,请写出X与水反应的化学方程式:________。
21.已知元素N、S、 Cl 可形成多种物质,在工业生产上有着广泛的应用。请回答下列问题:
(1)Se与S是同族元素,请写出基态Se原子的电子排布式:________。N与S是不同族元素,请解释NH3在水中的溶解度比H2S大的原因:________。
(2)有一种由1~9号元素中的部分元素组成,且与SCl2互为等电子体的共价化合物,它的分子式为________。借助等电子体原理可以分析出SCN-中σ键和π键的个数比为________。
(3)已知 S4O62- 的结构为 其中S原子的杂化方式是________。
(4)N、P可分别形成多种三角锥形分子,已知NH3的键角大于PH3 , 原因是________。
(5)离子晶体中阳离子和阴离子的半径比不同可形成不同的晶胞结构,见下表:
已知某离子晶体RA,其阴阳离子半径分别为184pm和74pm,摩尔质量为Mg/ml,则阳离子配位数为________,晶体的密度为________ g/cm3(列出计算式,无需化简,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
22. (1)根据要求回答下列问题:
①干冰与 CO2;②白磷与红磷;③3517Cl 与3717Cl;④液氯与氯水;⑤ 与 。 在上述各组物质中:
互为同位素的是________;
互为同素异形体的是________;
互为同分异构体的是________;
属于同种物质的是________。(填序号,下同)
(2)现有以下六种物质形成的晶体:a.NH4Cl;b.SiO2;c.Na2O2;d.干冰;e.C60;f.Ne 请用相应字母填空:
属于分子晶体的是________; 属于共价化合物的是________;属于离子化合物的是________;熔化时只需要破坏共价键的是________; 既含有离子键又含有非极性共价键的是________; 不存在化学键的是________。
23.亚硝酸盐与钴(Ⅲ)形成的一种配合物1C(NH3)5NO2]Cl2的制备流程如下:
(1)C2+基态核外电子排布式为________。
(2)配合物1C(NH3)5Cl]Cl2中与C3+形成配位键的原子为________(填元素符号);配离子 1C(NH3)5NO2]2+的配体中氮原子的杂化轨道类型为________。
(3)与NO2-互为等电子体的单质分子为________(写化学式)。
(4)H2O2与H2O可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为________。
(5)亚硝酸盐在水体中可转化为强致癌物亚硝胺,亚硝胺NDMA的结构简式如图所示,1mlNDMA分子中含有 键的数目为________ml。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】A.碳酸根离子中价层电子对个数=3+(4+2-3×2)/2=3,且没有孤电子对,所以是平面三角形,A符合题意;
B. CH4中含有4个σ键且不含孤电子对,其中心原子均为sp3杂化,SO3中含有3个σ键且没有孤电子对,所以其中心原子为sp2杂化,B不符合题意;
C.二硫化碳分子中碳原子含有两个σ键且不含孤电子对,所以是直线型分子,C不符合题意;
D.白磷是正四面体结构,所以lmlP4中有6NA成键电子对,D不符合题意;
故答案为:A。
2.【答案】 C
【解析】①甲烷中碳原子满足8电子稳定结构,氢原子满足2电子稳定结构,无空轨道,无孤电子对,CH4不含有配位键;②氨气分子中氮原子含有孤电子对,但氢原子不含空轨道,所以不能形成配位键;③CH3COO-中碳和氧最外层有8个电子达到稳定结构,氢满足2电子稳定结构,无空轨道,无孤电子对,不含有配位键;④氨气分子中氮原子含有孤电子对,氢离子提供空轨道,可以形成配位键,NH4+含有配位键;⑤H3O+中O提供孤电子对,H+提供空轨道,二者形成配位键,H3O+含有配位键;
故答案为:C。
3.【答案】 D
【解析】A. 水分子间存在氢键,H2S沸点比H2O低,A不符合题意;
B. NH3和CO2均不能自身电离,属于非电解质,B不符合题意;
C. NH3(l)气化为NH3(g)吸收热量,C不符合题意;
D. HCOOH含有羧基,能与NH4HCO3反应放出CO2 , D符合题意,
故答案为:D。
4.【答案】 B
【解析】1 ml此配合物与足量的AgNO3溶液反应只生成1 ml AgCl沉淀,这说明分子中有1个氯离子不是配体。又因为钴元素是+3价的,所以m=3。由于配位数是6,则n=4,
故答案为:B。
5.【答案】 B
【解析】A. NH3中N原子成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3型杂化,CH4分子中C原子连接4个相同的原子,C-H之间的键角相等,采取sp3型杂化,两种分子的中心原子杂化轨道类型相同,故A不符合题意;
B. NH3中N原子成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,采取sp3型杂化杂化,孤对电子对成键电子的排斥作用较强,故B符合题意;
C. NH3中N原子成3个σ键,有一对未成键的孤对电子,杂化轨道数为4,故C不符合题意;
D. 氨气分子空间构型是三角锥形不是因为氨气分子是极性分子,甲烷是正四面体形也不是因为甲烷是非极性分子,因果关系不符合题意,故D不符合题意;
故答案为:B。
6.【答案】 B
【解析】b2-与c+的电子层结构与氖相同,则b为O,c为Na, a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素且a与d最外层电子数之和为12,c,d,同周期可知a为N,d为Cl。
A.原子半径O
C. c与b形成的二元化合物中Na2O2 , 既有离子键,也有共价键 ,C不符合题意;
D. d与b、c三种元素形成的化合物(如NaClO4)的水溶呈中性,D不符合题意;
故答案为:B
7.【答案】 C
【解析】A. 苯甲醛分子中碳原子不是饱和碳原子,均是sp2杂化,A不符合题意;
B. 邻羟基苯甲酸分子中碳原子不是饱和碳原子,均是sp2杂化,B不符合题意;
C. 乙二酸二乙酯分子中碳原子有饱和碳原子,是sp3杂化,形成碳氧双键的碳原子是sp2杂化,C符合题意;
D. 1,3-丁二烯分子中碳原子均是不饱和碳原子,均是sp2杂化,D不符合题意,
故答案为:C。
8.【答案】D
【解析】解:A.CH4和NH4+原子总数为5,价电子总数都为8,是等电子体,为正四面体结构,键角为109°28′,故A错误; B.B3N3H6和苯原子总数为12,平面三角形,价电子总数都为30,是等电子体,B3N3H6分子中有双键即有π键,π键是以“肩并肩”式重叠形式构成的,所以B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道,故B错误;
C.H3O+和PCl3原子总数为4,H3O+价电子总数为8,PCl3价电子总数为26,不是等电子体,但二者都为三角锥型结构,故C错误;
D.NO3﹣和CO32﹣原子总数为4,价电子总数都为24,是等电子体,NO3﹣成3个σ键,C原子不含孤对电子,采取sp2杂化,为平面正三角形,等电子体的空间结构相同,故CO32﹣也为平面正三角形,故D正确;
故选D.
9.【答案】B
【解析】解:①因第ⅤA族中,N的非金属性最强,NH3中分子之间存在氢键,则NH3的熔、沸点比VA族其他元素氢化物的高,故①正确;②小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键,则可以和水以任意比互溶,故②正确;③冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,故③正确; ④尿素分子间可以形成的氢键比醋酸分子间形成的氢键多,尿素的熔、沸点比醋酸的高,故④正确;
⑤HF分子之间能形成氢键,HF分子可缔合在一起,则液态氟化氢的化学式有时可以写成(HF)n的形式,故⑤正确;
⑥H2O比H2S稳定,其稳定性与化学键有关,而与氢键无关,故⑥错误;
故选:B.
10.【答案】C
【解析】解:观察分子结构图,不难发现该分子中,一个原子与另外3个原子成键,形成3个共价键,再根据“8﹣N”规则,一个原子与相邻原子的成键数为8﹣N,有8﹣N=3,则N=5,即该元素位于第VA族. 故选C.
11.【答案】D
【解析】解:A.乙烯分子中2个碳原子的价层电子对数为3,所以碳碳双键两端的碳原子采用sp2杂化,故A正确; B.同种非金属元素之间存在非极性共价键,不同非金属元素之间存在极性共价键,所以分子存在非极性键,故B正确;
C.乙烯分子的空间结构为平面方形,所以4个H原子在同一平面上,故C正确;
D.共价单键是σ 键,共价双键中一个是σ 键一个是π键,所以乙烯中有5个σ 键,1个π 键,故D错误;
故选D.
12.【答案】C
【解析】解:A. 与乙酸发生酯化反应,反应后生成的物质中C原子上连接两个相同的CH3COOCH2﹣原子团,不具有光学活性,故A错误;
B. 与NaOH溶液共热发生水解,反应后生成的物质中C原子上连接两个相同的﹣CH2OH原子团,不具有光学活性,故B错误;
C. 与银氨溶液作用被氧化,﹣CHO生成﹣COOH,C原子仍连接4个不同的原子或原子团,具有光学活性,故C正确;
D. 在催化剂存在下与H2作用,﹣CHO生成﹣CH2OH,反应后生成的物质中C原子上连接两个相同的﹣CH2OH原子团,不具有光学活性,故D错误;
故选C.
13.【答案】B
【解析】解:A.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,故A错误; B.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,故B正确;
C.硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清,所以溶液中铜离子浓度减小,故C错误;
D.[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体,故D错误;
故选B.
14.【答案】B
【解析】解:A、H2Se与H2S分子中没有氢键,相对分子质量越大,则熔沸点越高,所以H2Se的沸点高于H2S,NH3分子间能形成氢键,则NH3的沸点高于PH3 , 故A错误; B、NH4+中N原子有4个σ键电子对属于sp3杂化,空间结构为正四面体,PH4+中P原子有4个σ键电子对属于sp3杂化,空间结构为正四面体,故B正确;
C、在乙烯分子中,存在C=C,所以乙烯分子含有一个sp2﹣sp2σ键和四个s﹣sp2σ键及一个p﹣pπ键,由于乙烷分子中没C=C,即没有π键,故C错误;
D、C2H6是碳链为直线形的非极性分子,多原子直链饱和烷烃的碳链是锯齿形的,所以C4H10的碳链不是直线形的,故D错误;
故选B.
15.【答案】 B
【解析】解:根据选项中物质的结构可以知道,四种物质的中只有 中含有亲水基团羟基﹣OH,故与水相溶.
故选B.
二、实验探究题
16.【答案】 (1)H2O2+H2S = S↓ + 2H2O
(2)HF分子间通过氢键形成缔合分子;高;低
(3)H2SO4、NH4HSO4、HNO3、(NH4)2SO4、NH4NO3
(4)SF6;非极性;SF6中S+6价,为S的最高化合价,不可能再被氧化,F是最活泼的非金属,-1价F不可被O2氧化
【解析】解:Ⅰ.表中①的主要化合价都是+5、-3,则二者都是第ⅤA族元素,应该为氮和磷元素,氢化物为氨气和磷化氢,由于氨气分子之间存在氢键,则氨气的沸点较高,故①为氮元素,④为磷元素,③⑥都有-1价,为卤素,⑥有+7价,,且③的氢化物沸点较高,所以③为氟,⑥为氯,②只有-2价,氢化物沸点为100℃,则②为氧元素,⑤的主要化合价为-2和+6,则⑤为硫元素。
(1) 表中两种同族元素的氢化物所含电子数相同,这两种氢化物之间能发生氧化还原反应生成一种单质和一种化合物,方程式为H2O2+H2S = S↓+2H2O;
(2) 测定元素③的氢化物的相对分子质量时常常偏大,因为HF分子间通过氢键形成缔合分子,所以为了减少误差,尽量使平衡逆向移动,则选择温度高,压强低的条件。
(3) A、B、C均为上表中的元素,A与B可形成化合物AB、AB2 , AB2与水反应生成强酸甲,说明A为氮元素,B为氧元素,AB为一氧化氮,AB2为二氧化氮,甲为硝酸,C与B可形成化合物CB2、CB3 , 则C为硫,则CB2为二氧化硫,CB3为三氧化硫,CB3与水反应生成强酸乙,为硫酸。甲、乙分别与元素①的氢化物反应生成丙、丁、戊三种盐,为硝酸铵,硫酸铵,硫酸氢铵,五种物质,pH由小到大排列的顺序是:H2SO4、NH4HSO4、HNO3、(NH4)2SO4、NH4NO3 ;
(4) 一种断路器的气体绝缘介质是③、⑤两种元素的原子形成的正八面体分子,⑤原子位于中心,其分子式为SF6;该分子有对称性,是非极性分子,其中SF6中S+6价,为S的最高化合价,不可能再被氧化,F是最活泼的非金属,-1价F不可被O2氧化,所以该物质不能燃烧。
17.【答案】 (1)[Ar]3d104s1
(2)2NA
(3)HF>H2O>NH3
(4)三角锥形;sp3
(5)312a3NA
【解析】解:有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30),A的基态原子2p能级有3个单电子,原子核外电子排布为1s22s22p3 , 则A是N元素;C的基态原子2p能级有1个单电子,且C的原子序数大于A,其原子核外电子排布为1s22s22p5 , 所以C是F元素,结合原子序数可推知B是O元素;E原子核外有成单电子,其次外层有3个能级且均排满电子,且原子序数小于30,则E处于第四周期,其基态原子的价电子排布式[Ar]3d104s1 , 则E是Cu元素;D与E同周期,价电子数为2,则D是Ca元素,(1)E是铜元素,根据构造原理知,其基态原子的价电子排布式[Ar]3d104s1 ,
故答案为:[Ar]3d104s1;(2)氮气的结构式为:N≡N,所以氮气分子中含有一个σ键两个π键,因此1ml氮气中含有2mlπ键,即为2NA个π键,
故答案为:2NA;(3)非金属性F>O>N,非金属性越强,其气态氢化物越稳定,因此气态氢化物的稳定性HF>H2O>NH3 ,
故答案为:HF>H2O>NH3;(4)N元素的简单氢化物是氨气,NH3分子中氮原子价层电子对=3+ 5−1×32 =4,且含有一个孤电子对,所以分子空间构型是三角锥形,N原子采取sp3杂化,
故答案为:三角锥形;sp3;(5)F和Ca形成的化合物为CaF2 , 由晶胞结构可知,晶胞中白色球数目=8、黑色球数目=8× 18 +6× 12 =4,白色球为F、黑色球为Ca,则晶胞质量=4× 78gNA = 312NA g,晶胞的体积为a3cm3 , 晶体的密度为ρ= 312NAga3cm3 = 312a3NA g/cm3 ,
故答案为: 312a3NA .
18.【答案】 (1)自范;不变
(2)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F原子,偏离N原子,使得氮原子上的孤电子对难与Cu2+形成配位键
(3)正四边形
(4)B,C
(5)CuAu;CuAu3;2×(64+197)ρ×a3
【解析】解:(1)将一块缺角的硫酸铜晶体置于饱和硫酸铜溶液中会慢慢变成了完整晶体,这一现象体现了晶体的 自范性,若不考虑溶剂挥发,硫酸铜晶体不再吸水,而硫酸铜溶液为饱和溶液,则溶液质量不变,故答案为:自范;不变;(2)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F原子,偏离N原子,使得氮原子上的孤电子对难与Cu2+形成配位键,故答案为:N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F原子,偏离N原子,使得氮原子上的孤电子对难与Cu2+形成配位键;(3)[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl﹣取代,能得到两种结构不同的产物,说明其不是四面体结构,应是平面正四边形结构,故答案为:正四边形;(4)A.硫酸铜溶解于水能产生重金属离子﹣﹣铜离子,能破坏蛋白质的结构,使之失去生理功能,细菌和病毒主要生命活性物质是蛋白质,故少量的硫酸铜可以消毒游泳池,故A正确;B.氧原子与铜离子之间形成配位键,水分子中O原子与H原子之间形成共价键,硫酸根离子中氧原子与氯原子之间形成共价键,水分子之间O原子与氢原子之间存在氢键,但氢键不是化学键,故B错误;C.Cu是29号元素,Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 , 失去4s、3d能级上各一个电子生成铜离子,故铜离子价电子电子排布式3d9 , 故C错误;D.由于胆矾晶体中水两类,一类是形成配体的水分子,一类是形成氢键的水分子,结合上有着不同,因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物,故D正确;故答案为:BC.(5)晶胞I中Cu原子数目为8× 18 +2× 12 =2、Au原子数目为4× 12 =2,则化学式为CuAu,晶胞Ⅱ中Cu原子数目为8× 18 =1、Au原子数目为6× 12 =3,故化学式为CuAu3 , 晶胞I的质量为2× 64+197NA g,
则2× 64+197NA g=(α cm)3×ρ g•cm﹣3 , 则NA= 2×(64+197)ρ×a3 ,
故答案为:CuAu; CuAu3; 2×(64+197)ρ×a3 .
三、综合题
19.【答案】 (1)1s22s22p63s23p4
(2)[Cu(NH3)4]SO4;d
(3)①③④;3;14
【解析】(1)B是S元素,S原子核外有16个电子,S的电子排布式是1s22s22p63s23p4;(2)C是Cu元素,向CuSO4的溶液中逐滴加入过量氨水,可生成硫酸四氨合铜,化学式为[Cu(NH3)4]SO4 , 该物质中存在离子键、配位键、极性键,不存在氢键,选d;(3)① NH3中N原子的杂化轨道数是 5+32=4 ,N原子采用sp3杂化;②C2H2中C原子的孤电子对数是 4-42=0 ,1个碳原子形成2个σ键,C原子采用sp杂化;③H2S中S原子的杂化轨道数是 6+22=4 ,S原子采用sp3杂化;④CH4中C原子的杂化轨道数是 4+42=4 ,C原子采用sp3杂化;中心原子采用sp3杂化形成化学键的是①③④;C2H2的结构式是 H−C≡C−H ,分子中有3个σ键,该分子中核外电子数是14,电子运动状态共14种;
20.【答案】 (1)三角锥形;<;NH3+H3O+=NH4++H2O
(2)硫;氧
(3)SO3+Ba²++H2O=BaSO4+2H+
(4)K2S2O8+2H2O=2KHSO4+H2O2
【解析】(1)氨气中N原子为sp3杂化,且有一对孤对电子,空间构型为三角锥形,H3O+又能够与氨气反应生成NH4+ , 因此结合H+能力的相对强弱:H2O<NH3 , 反应的离子方程式为:H3O++NH3=NH4++H2O;
(2)由转化中混合气体B与氯化钡反应生成白色沉淀,且气体单质C可使带火星的木条复燃,C为O2 , 可知混合气体B中含O2、SO3 , 气体B的物质的量为,白色沉淀为硫酸钡,结合S原子守恒可知n(SO3)=4.66g233g/ml=0.02ml,氧气的物质的量为,,5.40gX中含钾的物质的量为5.4g-0.02ml×80g/ml-0.01×32g/ml39g/ml=0.02ml,则X中含K、S、O的原子个数比为0.02ml:0.02ml:(0.02ml×3+0.01ml×2)=1:1:4,X的摩尔质量介于200g•ml-1~300 g•ml-1之间,则设化学式为(KSO4)x , 200<(39+32+16×4)×x<300,x只能为2,则X为K2S2O8 , A为常见的强酸盐,A为K2SO4 , 由上述分析可知,X中除钾元素外还含有元素为硫、氧;
(3)产生白色沉淀的离子反应方程式为SO3+Ba2++H2O=BaSO4+2H+;
(4)X与水在一定条件下发生反应,生成两种物质,一种为酸式盐,另一种具有漂白性,X与水反应的化学方程式为K2S2O8+2H2O=2KHSO4+H2O2。
21.【答案】 (1)[Ar]3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4;NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键,而H2S分子不能与H2O分子之间形成氢键
(2)OF2;1:1
(3)sp3杂化
(4)由于电负性N>P>H,且氮原子半径小于磷原子半径,NH3分子中成键电子对彼此相距更近,斥力更大,所以键角NH3>PH3
(5)4;4MNA×[(74+184)×43]3×10-30
【解析】(1)元素Se处于第四周期VIA族,原子序数为34,基态电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p4;N的电负性很大,使得NH3中N-H键极性非常强,N原子带有明显的负电荷,H2O强极性O-H中的H几乎成为裸露的质子,NH3分子与H2O分子间形成了O-H…N氢键,使NH3在水有很大的溶解度。H2S中S所带负电荷不足以使H2S与H2O形成氢键,所以H2S在水中溶解度较小,故答案为:[Ar]3d104s24p4或1s22s22p63s23p63d104s24p4;NH3分子与H2O分子之间可以形成氢键,而H2S分子不能与H2O分子之间形成氢键;(2)等电子体是指原子数目相等,价电子数目相等的粒子,由1~9号元素中的部分元素组成的物质中,与SCl2互为等电子体的共价化合物,只有OF2;SCN-与CO2互为等电子体,CO2的分子结构为O=C=O,其中σ键和π键的个数比为2:2=1:1,所以SCN-中σ键和π键的个数比为也1:1,故答案为:OF2;1:1;(3) S4O62- 的结构中两边的S原子均形成4个σ键且无孤对电子,所以均为sp3杂化,中间的两个S原子均形成两个单键,且均有两对孤对电子,所以均为sp3杂化,故答案为:sp3杂化;(4)NH3和PH3均是三角锥形结构,都有一对孤对电子的斥力影响,由于电负性N>P>H,且N原子半径小于P原子半径,NH3中成键电子对彼此相离更近,斥力更大,所以键角NH3>PH3 , 故答案为:由于电负性N>P>H,且氮原子半径小于磷原子半径,NH3分子中成键电子对彼此相距更近,斥力更大,所以键角NH3>PH3;(5)根据74÷184≈0.402,离子晶体RA的晶胞为立方ZnS型,晶胞中可以看出阴离子的配位数为4,由于阴阳离子个数比为1:1,所以阳离子的配位数为4。1个晶胞含有4个“RA”,晶胞中微粒总质量= 4MNAg ,阴阳离子半径之和为体对角线的 14 ,且体对角线为晶胞边长的 3 倍,则晶体密度= 4MNAg÷[4×(184+74)×10−10cm÷3]3=4MNA×[(74+184)×43]3×10-30g/cm3 ,故答案为:4; 4MNA×[(74+184)×43]3×10-30 。
22.【答案】 (1)③;②;⑤;①
(2)def;bd;ac;b;c;f
【解析】(1)①干冰与CO2是同种物质;②白磷与红磷是同素异形体;③3517Cl 与3717Cl;互为同位素;④液氯是纯净物,氯水为氯气的水溶液; ⑤ 与 分子式相同,结构不同为同分异构体;
所以互为同位素的是③;互为同素异形体的是②;互为同分异构体的是⑤;属于同种物质的是①;
故答案为:③;②;⑤;①;
(2)a中含有离子键和共价键,属于离子晶体;b是由原子构成的,为原子晶体,只含共价键;c中含有离子键和共价键,为离子晶体;d中只含共价键,为分子晶体,属于共价化合物;e是由分子构成的,为分子晶体,属于单质;f是单原子分子,属于分子晶体,不存在化学键;
所以属于分子晶体的是def;属于共价化合物的是bd; 属于离子化合物的是ac;熔化时只需要破坏共价键的是b; 既含有离子键又含有非极性共价键的是 c;不存在化学键的是f,
故答案为:def;bd;b;ac;f。
23.【答案】 (1)1Ar]3d7或1s22s22p63s23p63d7
(2)N和Cl;sp2和sp3
(3)O3
(4)H2O2与H2O之间可以形成氢键
(5)10
【解析】(1)C2+核外有25个电子,基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7;
(2)氮原子与氯离子提供孤电子对与C3+形成配位键;C(NH3)5NO2]2+的配体中氮原子的杂化轨道sp3;而NO2-中氮原子的杂化轨道类型为sp2;
(3)NO2-的电子数为24,气等电子体为O3;
(4)H2O2与H2O可以形成氢键,溶解度增大,导致二者之间互溶;
(5)双键中一个∏键,一个σ键;1mlNDMA分子中有6mlC-H;2mlC-N;1mlN-N;1mlN-Oσ键,共10摩尔;
元素性质
元素编号
①
②
③
④
⑤
⑥
氢化物沸点(℃)
-33.4
100
19.54
-87.7
-60.7
-84.9
主要化合价
+5
-3
-2
-1
+5
-3
+6
-2
+7
-1
元素
A
B
C
D
性质结构信息
最常见氢化物X为三角锥分子且能与 HCl发生化合反应生成盐
原子的 M 层上电子数比L层电子数少2个
ds区元素,N 层上有一个电子
原子的s电子数是p电子数的2倍
半径比
0.225~0.414
0.414~0.732
0.732~1
典型化学式
立方ZnS
NaCl
CsCl
晶胞
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