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全书综合测评-2022版化学选择性必修2 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份全书综合测评-2022版化学选择性必修2 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共19页。
全书综合测评
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021吉林长春二十九中高二月考)下列各组元素性质的递变情况错误的是 ( )
A.Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.N、O、F第一电离能依次增大
D.Na、K、Rb电负性逐渐减小
2.(2020山东济宁高三3月线上自我检测)下列化学用语的表达正确的是 ( )
A.氨气分子的空间填充模型:
B.铍原子最外层电子的电子云图:
C.价电子排布式分别为2s22p2和3s23p5的原子能形成共价化合物
D.基态Cu原子的价电子排布图:
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
↑
3d
↑↓
4s
3.(2021山东济南西城实验中学高三下月考)三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体,下面对于NCl3的描述不正确的是 ( )
A.NCl3为三角锥形
B.NCl3是一种极性分子
C.它还能再以配位键与Cl-结合
D.NCl3的挥发性比PBr3要大
4.(2021山东烟台高三期末)下列说法正确的是 ( )
A.CO2、SO2均是非极性分子
B.羊毛织品水洗后会变形、DNA双螺旋结构均与氢键有关
C.金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的
D.SiO2晶体中,原子未排列成紧密堆积结构的原因是共价键具有饱和性
5.(2021山东济南高三上期末)吡啶又称为氮苯,与苯相似,都有大π键。吡啶可以看作苯分子中的一个(CH)被N取代的化合物,其广泛用于药物工业原料。一种由糠醛制备吡啶的原理如下:
糠醛 糠醇 吡啶
下列说法正确的是 ( )
A.糠醛、糠醇、吡啶分子中所有原子均可能共平面
B.糠醛、糠醇、吡啶分子中所有碳原子的杂化方式相同
C.吡啶与苯分子的熔点高低主要取决于所含化学键的键能
D.吡啶与苯分子中参与形成大π键的各原子所提供的电子数相同
6.(2021山东省实验中学高三1月模拟)设NA是阿伏加德罗常数的值,如图所示的盐可用于处理黑磷纳米材料,从而保护和控制其性质。下列说法错误的是 ( )
A.盐中碳原子的杂化轨道类型为sp3、sp2
B.BF4-中含有配位键,配位体为F-
C.第一电离能:C
7.(2020山东等级考模拟)利用反应CCl4+4Na C(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法错误的是 ( )
A.C(金刚石)属于共价晶体
B.该反应利用了Na的强还原性
C.CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式相同
D.NaCl晶体中每个Cl-周围有8个Na+
8.(2020山东烟台高二上期末)下列说法正确的是 ( )
A.分子晶体的熔点一定比金属晶体的熔点低
B.晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂
C.DNA呈双螺旋结构是由于两条链间形成了氢键
D.根据价电子对互斥理论可以分析出NH3、PH3、AsH3、SbH3分子的键角依次变大
9.(2021山东青岛高三上期末)偶氮苯(一种分子机器)作为光开关,可对外部刺激(例如光或热)作出响应。其结构简式如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.分子中C和N原子均采取sp2杂化方式
B.分子中所有原子一定处于同一平面上
C.1 mol偶氮苯中含有7 mol π键
D.该物质所形成的晶体为分子晶体,其熔点主要取决于所含化学键的键能
10.(2020四川乐山高二上期末)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如表。下列说法不正确的是 ( )
元素
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23、中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
A.W是Fe元素
B.X的电负性比Y的大
C.Z2Y2中阴离子和阳离子个数比为1∶2
D.XY2是一种直线形分子
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意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)11.(2020山东济宁高二上期末)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe、Sm、As、F、O元素组成的化合物。下列有关说法正确的是 ( )
A.F-的半径比O2-的大
B.AsH3的沸点比NH3的低
C.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子
D.配合物Fe(CO)n可作催化剂,当Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18时,n=5
12.下列说法错误的是 ( )
注:氧原子分别位于晶胞的上下底面和内部图1
图2
图3
图4
A.金红石晶体的晶胞如图1所示,推知其化学式为TiO2
B.配合物(如图2)分子中含有分子内氢键
C.某手性分子(如图3)可通过酯化反应让其失去手性
D.图4可以表示氯化钠晶体,是氯化钠的晶胞
13.在TiCl3的溶液中通入一定量HCl,如果加入乙醚生成绿色晶体;如果不加入乙醚,得到的是紫色晶体;已知两种晶体化学式均为TiCl3·6H2O,两种晶体均为配位数是6的配合物;分别取0.01 mol两种晶体,在水溶液中用过量AgNO3处理,绿色晶体得到的白色沉淀的质量为紫色晶体得到的白色沉淀质量的23,则下列有关说法不正确的是 ( )
A.该绿色晶体的配体是氯离子和水,它们物质的量之比为1∶5
B.紫色晶体配合物可用[Ti(H2O)6Cl]Cl2表示
C.上述两种晶体的化学式相同,但结构不同,所以性质不同
D.0.01 mol紫色晶体在水溶液中与过量AgNO3作用最多可得到2.78 g沉淀
14.(2021山东青岛十七中高三阶段检测)X、Y、Z、W四种元素原子的质子数依次增多,W是原子序数最大的短周期主族元素,X与Y形成的化合物M为沼气的主要成分,雷雨天气时可形成一种具有杀菌作用的Z单质。下列说法正确的是 ( )
A.基态Y、Z、W原子的最高能级上的电子具有的能量相同
B.M与W的单质光照时生成的四种有机物均为极性分子
C.M与X2Z两种分子中心原子杂化类型相同
D.酸性:XWZ3>X2YZ3,所以非金属性:W>Y
15.(2020山东潍坊高三上月考)如图是Na、Cu、Si、H、C(金刚石)、N元素单质的熔点高低的顺序,其中c、d单质均是热和电的良导体。下列判断不正确的是 ( )
A.e、f单质熔化时破坏的是共价键
B.d单质对应元素基态原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p2
C.b单质对应元素形成的最高价含氧酸易与水分子之间形成氢键
D.单质a、b、f对应的元素以原子个数比1∶1∶1形成的分子中含2个σ键,2个π键
三、非选择题(本题5小题,共60分)
16.(8分)Al和Si在元素周期表金属和非金属分界线附近,其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。请回答下列问题:
(1)AlCl3是化工生产中的常用催化剂,熔点为192.6 ℃,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,其中铝原子与氯原子形成的化学键类型是 。
(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似,每个Al原子与 个N原子相连,与同一个Al原子相连的N原子构成的空间构型为 。AlN属于 晶体。
(3)Si和C同主族,Si、C和O成键情况如下:
C—O
CO
Si—O
键能/kJ·mol-1
360
803
464
640
C和O之间可以通过双键形成CO2分子,而Si和O则不能像碳那样形成稳定分子的原因是 。
17.(12分)2015年10月,我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新型药物青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,成为首位获得诺贝尔科学奖的中国女科学家。青蒿素(C15H22O5)的结构如图甲所示。请回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)组成青蒿素的三种元素电负性由大到小的顺序是 ;画出基态N原子价电子的轨道表示式: ;在基态O原子中,核外存在 对自旋状态不同的电子。
(2)下列关于青蒿素的说法正确的是 (填字母)。
A.青蒿素分子中既存在极性键又存在非极性键
B.在青蒿素分子中,所有碳原子均处于同一平面
C.图中数字标记的五个碳原子均只以σ键与其他原子成键
D.1个青蒿素分子中含有7个手性碳原子
(3)在确定青蒿素结构的过程中,可采用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂,其制备原理为4NaH+B(OCH3)3 NaBH4+3CH3ONa。
①NaH为 晶体,图乙是NaH晶体的晶胞结构,若晶胞棱长为a nm,则Na原子间最小核间距为 nm。
②B(OCH3)3中B原子采用的杂化方式是 。写出一种与B(OCH3)3具有相同空间构型的分子或离子: 。
③NaBH4结构如图丙所示,NaBH4中存在的作用力有 。NaBH4是有机化学中的一种常用还原剂,其在热水中水解生成四羟基合硼酸钠和氢气,该反应的化学方程式为 。
18.(16分)第Ⅷ族元素Fe、Co、Ni性质相似,称为铁系元素,主要用于制造合金。回答下列问题:
(1)基态Ni原子核外能量最高的电子位于 能级,同周期元素中,基态原子未成对电子数与Ni相同的元素名称为 。
(2)Fe3+与酚类物质的显色反应常用于离子检验,已知Fe3+遇邻苯二酚()和对苯二酚()均显绿色。邻苯二酚的熔、沸点比对苯二酚 (填“高”或“低”),原因是 。
(3)历史记载的第一个配合物是Fe4[Fe(CN)6]3,该配合物的内界为 。下表为Co2+、Ni2+不同配位数时对应的晶体场稳定化能(可衡量形成配合物时总能量的降低)。由表可知,Ni2+比较稳定的配离子配位数是 (填“4”或“6”)。Co3+性质活泼,易被还原,但[Co(NH3)6]3+很稳定,可能的原因是 。
离子
配位数
晶体场稳定化能(Dq)
Co2+
6
-8Dq+2p
4
-5.34Dq+2p
Ni2+
6
-12Dq+3p
4
-3.56Dq+3p
(4)NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6,则晶胞的俯视图可能是 (填选项字母)。若晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则NiO晶体的密度是 g·cm-3。
19.(12分)(2021河北石家庄二中高三期末)2019年科学家在锂电池领域做出了巨大贡献。回答下列问题:
(1)LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为 。
(2)锂离子电池的电解液有LiBF4等,碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。LiBF4中阴离子的空间构型为 。
(3)已知Fe2+的半径为61 pm,Co2+的半径为65 pm,由此推断在隔绝空气条件下分别加热FeCO3、CoCO3,其中 的分解温度低。
(4)形成化学键的π电子不局限于两个原子的区域,而是在参加成键的多个原子的分子骨架中运动,这种由多个原子形成的π型化学键称作离域π键。一般来说,其形成需要满足下列条件:①原子共面,每个原子提供一个方向相同的p轨道或合适的d轨道;②π电子数小于参加成键的轨道数的二倍。芳香化合物及许多其他体系存在离域π键。离域π键可用Πmn表示,n为参与形成离域π键原子数,m为参与形成离域π键电子数,例如苯为Π66,已知萘中存在1个离域π键,可表示为 。
(5)Li2S是目前研发的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体,晶胞参数为d nm,晶胞截面图如下所示。
每个晶胞中含有的S2-数目为 。
20.(12分)(2021河北唐山高三二模)砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。回答下列问题:
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为 。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是 。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,则另一种产物为 。雌黄中As的杂化方式为 。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测AsO33-的空间构型为 。其酸性弱于砷酸(H3AsO4)的原因是 。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池材料。其晶胞结构如图一所示,若沿体对角线方向进行投影则得到如图二,请在图二中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为 ,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为 pm。
图一 图二
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1.C Na、Mg、Al原子最外层电子数分别为1、2、3,逐渐增多,选项A正确;P、S、Cl最外层电子数分别为5、6、7,最高正化合价分别为+5、+6、+7,选项B正确; N元素的第一电离能大于O元素,选项C错误;Na、K、Rb位于同一主族,电子层数依次增多,电负性逐渐减小,选项D正确。
2.C 氨气分子的空间构型为三角锥形,故A不正确;铍原子最外层电子在2s轨道,电子云图为球形,故B不正确;价电子排布式为2s22p2和3s23p5的原子分别为C、Cl,能形成CCl4等共价化合物,故C正确;基态铜原子的价电子排布式为3d104s1,价电子排布图为
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↑↓
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↑↓
↑↓
3d
↑
4s,故D不正确。
3.C NCl3的中心原子N上的孤电子对数=12×(5-3×1)=1,价层电子对数=1+3=4,所以该分子呈三角锥形,A正确;NCl3分子呈三角锥形,分子中正、负电荷重心不重合,该分子为极性分子,B正确;NCl3中的N、Cl的最外层均无空轨道,所以NCl3无法再与Cl-形成配位键,C不正确;NCl3和PBr3都属于分子晶体,相对分子质量M(NCl3)
5.D 糠醇分子中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A项错误;糠醇分子中含有饱和碳原子,碳原子的杂化方式为sp2和sp3,与糠醛、吡啶分子中碳原子的杂化方式不相同,B项错误;吡啶与苯分子都是分子晶体,熔点高低主要取决于分子间作用力的大小,与所含化学键的键能无关,C项错误;吡啶分子中的大π键由6个原子和6个电子形成,苯分子中的大π键由6个原子和6个电子形成,参与形成大π键的各原子所提供的电子数相同,D项正确。
6.D 甲基中的碳原子的杂化轨道类型为sp3,苯环中的碳原子的杂化轨道类型为sp2,A项正确;BF4-中B提供空轨道,F-提供孤电子对而形成配位键,配位体为F-,B项正确;第一电离能在同一周期随原子序数的增加而呈增大趋势,故第一电离能:C
8.C 分子晶体熔点可能比金属晶体熔点高,有的金属晶体熔点较低,如汞常温下为液态,故A错误;分子晶体受热熔化只破坏分子间作用力,不破坏化学键,故B错误;DNA分子双螺旋结构中间为碱基对,碱基之间形成氢键,从而维持了双螺旋结构的稳定,故C正确;NH3、PH3、AsH3、SbH3分子的键角依次减小,故D错误。
9.A 该分子中苯环上的C原子均形成3个σ键,且无孤电子对,则C采取sp2杂化,N原子形成2个σ键,且有1对孤电子对,则价层电子对数为3,也采取sp2杂化,A正确;苯环上的原子以及与苯环直接相连的原子是在同一平面上的,但是单键可以旋转,则分子中所有原子不一定处于同一平面上,B错误;苯环不含有碳碳双键,而是每个苯环上含有1个大π键,则1 mol偶氮苯中含有3 mol π键,C错误;该物质所形成的晶体为分子晶体,其熔点主要取决于分子间作用力,D错误。
10.B X的基态原子L层电子数是K层的2倍,则L层电子数为4,X为C元素;Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,n只能为2,所以电子排布式为1s22s22p4,Y为O元素;质量数为23,中子数为12,所以该核素的质子数为11,Z为Na元素;W的白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,则W为Fe元素。由上述分析可知,W为Fe元素,A正确;非金属性O强于C,所以X的电负性比Y的小,B不正确;Z2Y2为Na2O2,其中阴离子为过氧根离子,阳离子为钠离子,二者个数比为1∶2,C正确;XY2的结构式为OCO,空间结构为直线形,故D正确。
11.BD 核外电子排布相同的简单离子,原子序数越小,离子半径越大,所以F-的半径比O2-的小,A错误;氨分子间存在氢键,而AsH3分子间不存在氢键,所以AsH3的沸点比NH3的低,B正确;Fe失去电子生成阳离子时先失去4s轨道电子,C错误;中心原子是铁原子,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2n=18,n=5,D正确。
12.D 由金红石晶体的晶胞结构可知,该晶胞含有的Ti原子数为8×18+1=2,O原子数为4×12+2=4,推知其化学式为TiO2,故A正确;题给配合物分子可形成分子内氢键,如图,故B正确;题给手性分子可通过与CH3COOH发生酯化反应失去手性,故C正确;图4不是氯化钠的晶胞,故D错误。
13.BD 配合物中内界氯离子不能与Ag+反应,外界氯离子可以与银离子结合生成氯化银白色沉淀,通过沉淀的质量可以推断出外界氯离子的含量。由题给信息绿色晶体的水溶液与AgNO3反应得到的白色沉淀的质量为紫色晶体的水溶液与AgNO3反应得到的沉淀质量的23,两种晶体的化学式皆为TiCl3·6H2O,且两种晶体均为配位数是6的配合物,则绿色晶体的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,紫色晶体的化学式为[Ti(H2O)6]Cl3。由以上分析可知,绿色晶体的配体是氯离子和水,它们物质的量之比为1∶5,A正确;紫色晶体配合物可用[Ti(H2O)6]Cl3表示,B错误;两种晶体化学式均为TiCl3·6H2O,因其结构不同,所以性质不同,C正确;0.01 mol紫色晶体在水溶液中与过量AgNO3作用最多可得到0.03 mol沉淀,沉淀质量为0.03 mol×143.5 g·mol-1=4.305 g,故D错误。
14.C W是原子序数最大的短周期主族元素,则W为Cl;X与Y形成的化合物M为沼气的主要成分,则M为CH4,X为H,Y为C;雷雨天气时可形成一种具有杀菌作用的Z单质,则该单质为O3,Z为O。Y为C、Z为O、W为Cl,在元素周期表中,基态C、O、N原子的最高能级上的电子分别为2p电子、2p电子、3p电子,2p能级电子的能量小于3p能级电子的能量,则具有的能量不相同,故A错误;CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应可生成一氯甲烷(CH3Cl)、二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯甲烷(CHCl3)、四氯甲烷(CCl4)四种有机物,其中四氯甲烷(CCl4)为非极性分子,其他均为极性分子,故B错误;M为CH4,其中心原子C价层电子对数=4+4-4×12=4,C原子采取sp3杂化,X为H,Z为O,X2Z为H2O,其中心原子O原子价层电子对数=2+6-2×12=4,O原子采取sp3杂化,即两种分子中心原子杂化类型相同,故C正确;XWZ3为HClO3,X2YZ3为H2CO3,元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性越强,HClO3不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物,故D错误。
15.B Na、Cu、Si、H、C、N元素单质中,Na、Cu为金属晶体,二者均是热和电的良导体,金刚石、Si的单质为共价晶体,且金刚石的熔点大于Si单质的熔点,H、N对应的单质为分子晶体,其中氢气的熔点最低,由题图熔点的高低顺序及c、d均是热和电的良导体可知a为H2,b为N2,c为Na,d为Cu,e为Si,f为金刚石。晶体硅与金刚石为共价晶体,熔化时破坏的是共价键,故A正确;基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故B不正确;N元素形成的最高价含氧酸中含有O—H键,易与水分子之间形成氢键,故C正确;H、N、C以原子个数比1∶1∶1形成的分子为HCN,结构式为,每个分子中含2个σ键,2个π键,故D正确。
16.答案 (1)共价键(或σ键)
(2)4 正四面体 共价
(3)键的键能大于2倍的C—O键的键能,键的键能小于2倍的键的键能,所以Si和O成单键,而C和O以双键形成稳定分子
解析 (1)AlCl3是化工生产中常用的催化剂,熔点为192.6 ℃,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,可以推出其分子为共价化合物,因此原子间形成的化学键为共价键或σ键。(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似,可以知道AlN为共价晶体,因此每个Al原子周围有4个N原子,且与同1个Al原子相连的4个N原子构成正四面体结构。
17.答案 (1)O>C>H
↑↓
2s
↑
↑
↑
2p 3 (2)AD (3)①离子 2a2 ②sp2 SO3(合理即可) ③离子键、配位键、共价键 NaBH4+4H2O Na[B(OH)4]+4H2↑
解析 (1)组成青蒿素的元素为H、C、O,元素的非金属性越强,电负性越大,元素的非金属性:O>C>H,所以电负性由大到小的顺序是O>C>H;基态N原子的价电子排布式为2s22p3,则价电子的轨道表示式为
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2s
↑
↑
↑
2p;基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4,其中有3个轨道有成对电子,即核外存在3对自旋状态不同的电子。
(2)青蒿素分子中的O—O键、C—C键为非极性键,C—O、C—H键为极性键,A正确;1号C原子呈sp3杂化,并且连接了3个碳,所以所有碳原子不可能处于同一平面,B错误;CO键中含有π键,C错误;手性碳原子周围连有四个不同的原子或原子团,根据青蒿素的结构可知,1个青蒿素分子中含有7个手性碳原子,D正确。
(3)①NaH是由Na+、H-构成的,为离子晶体,NaH晶体中晶胞的棱长为a nm,则Na原子间最小核间距为2a2 nm。②B(OCH3)3中每个B原子与3个O原子成键,没有孤电子对,B原子的杂化方式为sp2。B(OCH3)3的空间构型为平面三角形,与B(OCH3)3具有相同空间构型的分子或离子有SO3、CO32-等。③B原子最外层有3个电子,每个B原子与3个H原子通过共价键结合与1个H+通过配位键相结合形成BH4-,Na+与BH4-通过离子键相结合,所以NaBH4中存在的作用力有离子键、配位键和共价键。NaBH4在热水中水解生成四羟基合硼酸钠和氢气,反应的化学方程式为NaBH4+4H2O Na[B(OH)4]+4H2↑。
18.答案 (1)3d 钛、锗、硒
(2)低 邻苯二酚形成分子内氢键,对苯二酚形成分子间氢键
(3)[Fe(CN)6]4- 6 形成配位键后,三价钴离子的氧化性减弱,性质变得稳定
(4)CD 3×1032a3·NA
解析 (1)Ni为28号元素,基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2,核外能量最高的电子位于3d能级;根据基态Ni原子的电子排布式可知,其3d能级上未成对电子数为2,同周期中,未成对电子数为2的还有:Ti 22号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d24s2;Ge 32号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d104s24p2;Se 34号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
(2)邻苯二酚形成分子内氢键,对苯二酚形成分子间氢键,后者分子间作用力较大,故邻苯二酚的熔、沸点比对苯二酚低。
(3)配合物Fe4[Fe(CN)6]3中内界为[Fe(CN)6]4-;由题表数据可知,配位数为6的Ni2+晶体场稳定化能为-12Dq+3p,其能量降低的更多,能量越低越稳定;Co3+性质活泼,但[Co(NH3)6]3+很稳定,说明形成配位键后,三价钴离子的氧化性减弱,性质变得稳定。
(4)NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6,晶胞的俯视图应类似于NaCl晶胞,故选CD;根据均摊法,1个晶胞中含Ni2+个数为8×18+6×12=4,含O2-个数为12×14+1=4,NiO的摩尔质量为75 g·mol-1,1个晶胞的质量为75×4NA g,晶胞的体积为(a×10-10 cm)3,则晶体的密度为75×4NAg(a×10-10cm)3=3×1032a3·NA g·cm-3。
19.答案 (1)M (2)正四面体形 (3)FeCO3 (4)Π1010 (5)4
解析 (1)磷元素位于元素周期表中第三周期第ⅤA族,单质占据最高能层为第三能层,能层符号为M。
(2)LiBF4中阴离子为BF4-,中心B原子的孤电子对数为3+1-1×42=0,价层电子对数=4+0=4,阴离子的空间构型与VSEPR模型相同为正四面体形。
(3)r(Fe2+)小于r(Co2+),Fe2+结合O2-的能力更强,FeCO3容易分解,所以FeCO3分解温度较低。
(4)萘中10个碳原子的杂化方式相同,为sp2杂化,每个C原子都提供一个与杂化轨道垂直的p轨道,且含有一个电子,所以形成10中心10电子的离域π键,可以表示为Π1010。
(5)由晶胞截面图中y参数可知,S2-处于晶胞的顶角、面心位置,Li+ 填充在18晶胞的体心位置,每个晶胞中含有的S2-数目为8×18+6×12=4。
20.答案 (1)2∶3 As的4p轨道呈半充满状态,较稳定,I1较大
(2)SO2 sp3 (3)三角锥形 H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有,非羟基氧原子越多,酸性越强
(4)或 12 263(r1+r2)
解析 (1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3; As的4p轨道为半充满状态,较稳定。
(2)1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,即1 mol As4S4与7 mol O2反应,根据质量守恒可知,该反应方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2;由题图可知,雌黄中As与周围的3个S原子形成了3个σ键,孤电子对数为12[5-3×(2-1)]=1,故其价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3)AsO33-中As与周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为12×(5+3-3×2)=1,故其价层电子对数为3+1=4,故推测AsO33-的空间构型为三角锥形;H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有,非羟基氧原子越多,酸性越强,故H3AsO3的酸性弱于砷酸(H3AsO4)。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则晶胞的边长为a=4(r1+r2)3 pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线长的一半,故为22a=22×4(r1+r2)3 pm=263(r1+r2) pm。
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(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021吉林长春二十九中高二月考)下列各组元素性质的递变情况错误的是 ( )
A.Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.N、O、F第一电离能依次增大
D.Na、K、Rb电负性逐渐减小
2.(2020山东济宁高三3月线上自我检测)下列化学用语的表达正确的是 ( )
A.氨气分子的空间填充模型:
B.铍原子最外层电子的电子云图:
C.价电子排布式分别为2s22p2和3s23p5的原子能形成共价化合物
D.基态Cu原子的价电子排布图:
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↑↓
↑↓
↑↓
↑
3d
↑↓
4s
3.(2021山东济南西城实验中学高三下月考)三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体,下面对于NCl3的描述不正确的是 ( )
A.NCl3为三角锥形
B.NCl3是一种极性分子
C.它还能再以配位键与Cl-结合
D.NCl3的挥发性比PBr3要大
4.(2021山东烟台高三期末)下列说法正确的是 ( )
A.CO2、SO2均是非极性分子
B.羊毛织品水洗后会变形、DNA双螺旋结构均与氢键有关
C.金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的
D.SiO2晶体中,原子未排列成紧密堆积结构的原因是共价键具有饱和性
5.(2021山东济南高三上期末)吡啶又称为氮苯,与苯相似,都有大π键。吡啶可以看作苯分子中的一个(CH)被N取代的化合物,其广泛用于药物工业原料。一种由糠醛制备吡啶的原理如下:
糠醛 糠醇 吡啶
下列说法正确的是 ( )
A.糠醛、糠醇、吡啶分子中所有原子均可能共平面
B.糠醛、糠醇、吡啶分子中所有碳原子的杂化方式相同
C.吡啶与苯分子的熔点高低主要取决于所含化学键的键能
D.吡啶与苯分子中参与形成大π键的各原子所提供的电子数相同
6.(2021山东省实验中学高三1月模拟)设NA是阿伏加德罗常数的值,如图所示的盐可用于处理黑磷纳米材料,从而保护和控制其性质。下列说法错误的是 ( )
A.盐中碳原子的杂化轨道类型为sp3、sp2
B.BF4-中含有配位键,配位体为F-
C.第一电离能:C
7.(2020山东等级考模拟)利用反应CCl4+4Na C(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法错误的是 ( )
A.C(金刚石)属于共价晶体
B.该反应利用了Na的强还原性
C.CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式相同
D.NaCl晶体中每个Cl-周围有8个Na+
8.(2020山东烟台高二上期末)下列说法正确的是 ( )
A.分子晶体的熔点一定比金属晶体的熔点低
B.晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂
C.DNA呈双螺旋结构是由于两条链间形成了氢键
D.根据价电子对互斥理论可以分析出NH3、PH3、AsH3、SbH3分子的键角依次变大
9.(2021山东青岛高三上期末)偶氮苯(一种分子机器)作为光开关,可对外部刺激(例如光或热)作出响应。其结构简式如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.分子中C和N原子均采取sp2杂化方式
B.分子中所有原子一定处于同一平面上
C.1 mol偶氮苯中含有7 mol π键
D.该物质所形成的晶体为分子晶体,其熔点主要取决于所含化学键的键能
10.(2020四川乐山高二上期末)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如表。下列说法不正确的是 ( )
元素
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23、中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
A.W是Fe元素
B.X的电负性比Y的大
C.Z2Y2中阴离子和阳离子个数比为1∶2
D.XY2是一种直线形分子
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意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)11.(2020山东济宁高二上期末)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe、Sm、As、F、O元素组成的化合物。下列有关说法正确的是 ( )
A.F-的半径比O2-的大
B.AsH3的沸点比NH3的低
C.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子
D.配合物Fe(CO)n可作催化剂,当Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18时,n=5
12.下列说法错误的是 ( )
注:氧原子分别位于晶胞的上下底面和内部图1
图2
图3
图4
A.金红石晶体的晶胞如图1所示,推知其化学式为TiO2
B.配合物(如图2)分子中含有分子内氢键
C.某手性分子(如图3)可通过酯化反应让其失去手性
D.图4可以表示氯化钠晶体,是氯化钠的晶胞
13.在TiCl3的溶液中通入一定量HCl,如果加入乙醚生成绿色晶体;如果不加入乙醚,得到的是紫色晶体;已知两种晶体化学式均为TiCl3·6H2O,两种晶体均为配位数是6的配合物;分别取0.01 mol两种晶体,在水溶液中用过量AgNO3处理,绿色晶体得到的白色沉淀的质量为紫色晶体得到的白色沉淀质量的23,则下列有关说法不正确的是 ( )
A.该绿色晶体的配体是氯离子和水,它们物质的量之比为1∶5
B.紫色晶体配合物可用[Ti(H2O)6Cl]Cl2表示
C.上述两种晶体的化学式相同,但结构不同,所以性质不同
D.0.01 mol紫色晶体在水溶液中与过量AgNO3作用最多可得到2.78 g沉淀
14.(2021山东青岛十七中高三阶段检测)X、Y、Z、W四种元素原子的质子数依次增多,W是原子序数最大的短周期主族元素,X与Y形成的化合物M为沼气的主要成分,雷雨天气时可形成一种具有杀菌作用的Z单质。下列说法正确的是 ( )
A.基态Y、Z、W原子的最高能级上的电子具有的能量相同
B.M与W的单质光照时生成的四种有机物均为极性分子
C.M与X2Z两种分子中心原子杂化类型相同
D.酸性:XWZ3>X2YZ3,所以非金属性:W>Y
15.(2020山东潍坊高三上月考)如图是Na、Cu、Si、H、C(金刚石)、N元素单质的熔点高低的顺序,其中c、d单质均是热和电的良导体。下列判断不正确的是 ( )
A.e、f单质熔化时破坏的是共价键
B.d单质对应元素基态原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p2
C.b单质对应元素形成的最高价含氧酸易与水分子之间形成氢键
D.单质a、b、f对应的元素以原子个数比1∶1∶1形成的分子中含2个σ键,2个π键
三、非选择题(本题5小题,共60分)
16.(8分)Al和Si在元素周期表金属和非金属分界线附近,其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。请回答下列问题:
(1)AlCl3是化工生产中的常用催化剂,熔点为192.6 ℃,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,其中铝原子与氯原子形成的化学键类型是 。
(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似,每个Al原子与 个N原子相连,与同一个Al原子相连的N原子构成的空间构型为 。AlN属于 晶体。
(3)Si和C同主族,Si、C和O成键情况如下:
C—O
CO
Si—O
键能/kJ·mol-1
360
803
464
640
C和O之间可以通过双键形成CO2分子,而Si和O则不能像碳那样形成稳定分子的原因是 。
17.(12分)2015年10月,我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新型药物青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,成为首位获得诺贝尔科学奖的中国女科学家。青蒿素(C15H22O5)的结构如图甲所示。请回答下列问题:
甲
乙
丙
(1)组成青蒿素的三种元素电负性由大到小的顺序是 ;画出基态N原子价电子的轨道表示式: ;在基态O原子中,核外存在 对自旋状态不同的电子。
(2)下列关于青蒿素的说法正确的是 (填字母)。
A.青蒿素分子中既存在极性键又存在非极性键
B.在青蒿素分子中,所有碳原子均处于同一平面
C.图中数字标记的五个碳原子均只以σ键与其他原子成键
D.1个青蒿素分子中含有7个手性碳原子
(3)在确定青蒿素结构的过程中,可采用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂,其制备原理为4NaH+B(OCH3)3 NaBH4+3CH3ONa。
①NaH为 晶体,图乙是NaH晶体的晶胞结构,若晶胞棱长为a nm,则Na原子间最小核间距为 nm。
②B(OCH3)3中B原子采用的杂化方式是 。写出一种与B(OCH3)3具有相同空间构型的分子或离子: 。
③NaBH4结构如图丙所示,NaBH4中存在的作用力有 。NaBH4是有机化学中的一种常用还原剂,其在热水中水解生成四羟基合硼酸钠和氢气,该反应的化学方程式为 。
18.(16分)第Ⅷ族元素Fe、Co、Ni性质相似,称为铁系元素,主要用于制造合金。回答下列问题:
(1)基态Ni原子核外能量最高的电子位于 能级,同周期元素中,基态原子未成对电子数与Ni相同的元素名称为 。
(2)Fe3+与酚类物质的显色反应常用于离子检验,已知Fe3+遇邻苯二酚()和对苯二酚()均显绿色。邻苯二酚的熔、沸点比对苯二酚 (填“高”或“低”),原因是 。
(3)历史记载的第一个配合物是Fe4[Fe(CN)6]3,该配合物的内界为 。下表为Co2+、Ni2+不同配位数时对应的晶体场稳定化能(可衡量形成配合物时总能量的降低)。由表可知,Ni2+比较稳定的配离子配位数是 (填“4”或“6”)。Co3+性质活泼,易被还原,但[Co(NH3)6]3+很稳定,可能的原因是 。
离子
配位数
晶体场稳定化能(Dq)
Co2+
6
-8Dq+2p
4
-5.34Dq+2p
Ni2+
6
-12Dq+3p
4
-3.56Dq+3p
(4)NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6,则晶胞的俯视图可能是 (填选项字母)。若晶胞参数为a pm,阿伏加德罗常数的值为NA,则NiO晶体的密度是 g·cm-3。
19.(12分)(2021河北石家庄二中高三期末)2019年科学家在锂电池领域做出了巨大贡献。回答下列问题:
(1)LiCoO2、LiFePO4常用作锂离子电池的正极材料。基态磷原子中,电子占据的最高能层符号为 。
(2)锂离子电池的电解液有LiBF4等,碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。LiBF4中阴离子的空间构型为 。
(3)已知Fe2+的半径为61 pm,Co2+的半径为65 pm,由此推断在隔绝空气条件下分别加热FeCO3、CoCO3,其中 的分解温度低。
(4)形成化学键的π电子不局限于两个原子的区域,而是在参加成键的多个原子的分子骨架中运动,这种由多个原子形成的π型化学键称作离域π键。一般来说,其形成需要满足下列条件:①原子共面,每个原子提供一个方向相同的p轨道或合适的d轨道;②π电子数小于参加成键的轨道数的二倍。芳香化合物及许多其他体系存在离域π键。离域π键可用Πmn表示,n为参与形成离域π键原子数,m为参与形成离域π键电子数,例如苯为Π66,已知萘中存在1个离域π键,可表示为 。
(5)Li2S是目前研发的锂离子电池的新型固体电解质,为立方晶系晶体,晶胞参数为d nm,晶胞截面图如下所示。
每个晶胞中含有的S2-数目为 。
20.(12分)(2021河北唐山高三二模)砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。回答下列问题:
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为 。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是 。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,则另一种产物为 。雌黄中As的杂化方式为 。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测AsO33-的空间构型为 。其酸性弱于砷酸(H3AsO4)的原因是 。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池材料。其晶胞结构如图一所示,若沿体对角线方向进行投影则得到如图二,请在图二中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为 ,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为 pm。
图一 图二
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1.C Na、Mg、Al原子最外层电子数分别为1、2、3,逐渐增多,选项A正确;P、S、Cl最外层电子数分别为5、6、7,最高正化合价分别为+5、+6、+7,选项B正确; N元素的第一电离能大于O元素,选项C错误;Na、K、Rb位于同一主族,电子层数依次增多,电负性逐渐减小,选项D正确。
2.C 氨气分子的空间构型为三角锥形,故A不正确;铍原子最外层电子在2s轨道,电子云图为球形,故B不正确;价电子排布式为2s22p2和3s23p5的原子分别为C、Cl,能形成CCl4等共价化合物,故C正确;基态铜原子的价电子排布式为3d104s1,价电子排布图为
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↑↓
3d
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4s,故D不正确。
3.C NCl3的中心原子N上的孤电子对数=12×(5-3×1)=1,价层电子对数=1+3=4,所以该分子呈三角锥形,A正确;NCl3分子呈三角锥形,分子中正、负电荷重心不重合,该分子为极性分子,B正确;NCl3中的N、Cl的最外层均无空轨道,所以NCl3无法再与Cl-形成配位键,C不正确;NCl3和PBr3都属于分子晶体,相对分子质量M(NCl3)
5.D 糠醇分子中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A项错误;糠醇分子中含有饱和碳原子,碳原子的杂化方式为sp2和sp3,与糠醛、吡啶分子中碳原子的杂化方式不相同,B项错误;吡啶与苯分子都是分子晶体,熔点高低主要取决于分子间作用力的大小,与所含化学键的键能无关,C项错误;吡啶分子中的大π键由6个原子和6个电子形成,苯分子中的大π键由6个原子和6个电子形成,参与形成大π键的各原子所提供的电子数相同,D项正确。
6.D 甲基中的碳原子的杂化轨道类型为sp3,苯环中的碳原子的杂化轨道类型为sp2,A项正确;BF4-中B提供空轨道,F-提供孤电子对而形成配位键,配位体为F-,B项正确;第一电离能在同一周期随原子序数的增加而呈增大趋势,故第一电离能:C
8.C 分子晶体熔点可能比金属晶体熔点高,有的金属晶体熔点较低,如汞常温下为液态,故A错误;分子晶体受热熔化只破坏分子间作用力,不破坏化学键,故B错误;DNA分子双螺旋结构中间为碱基对,碱基之间形成氢键,从而维持了双螺旋结构的稳定,故C正确;NH3、PH3、AsH3、SbH3分子的键角依次减小,故D错误。
9.A 该分子中苯环上的C原子均形成3个σ键,且无孤电子对,则C采取sp2杂化,N原子形成2个σ键,且有1对孤电子对,则价层电子对数为3,也采取sp2杂化,A正确;苯环上的原子以及与苯环直接相连的原子是在同一平面上的,但是单键可以旋转,则分子中所有原子不一定处于同一平面上,B错误;苯环不含有碳碳双键,而是每个苯环上含有1个大π键,则1 mol偶氮苯中含有3 mol π键,C错误;该物质所形成的晶体为分子晶体,其熔点主要取决于分子间作用力,D错误。
10.B X的基态原子L层电子数是K层的2倍,则L层电子数为4,X为C元素;Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,n只能为2,所以电子排布式为1s22s22p4,Y为O元素;质量数为23,中子数为12,所以该核素的质子数为11,Z为Na元素;W的白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,则W为Fe元素。由上述分析可知,W为Fe元素,A正确;非金属性O强于C,所以X的电负性比Y的小,B不正确;Z2Y2为Na2O2,其中阴离子为过氧根离子,阳离子为钠离子,二者个数比为1∶2,C正确;XY2的结构式为OCO,空间结构为直线形,故D正确。
11.BD 核外电子排布相同的简单离子,原子序数越小,离子半径越大,所以F-的半径比O2-的小,A错误;氨分子间存在氢键,而AsH3分子间不存在氢键,所以AsH3的沸点比NH3的低,B正确;Fe失去电子生成阳离子时先失去4s轨道电子,C错误;中心原子是铁原子,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2n=18,n=5,D正确。
12.D 由金红石晶体的晶胞结构可知,该晶胞含有的Ti原子数为8×18+1=2,O原子数为4×12+2=4,推知其化学式为TiO2,故A正确;题给配合物分子可形成分子内氢键,如图,故B正确;题给手性分子可通过与CH3COOH发生酯化反应失去手性,故C正确;图4不是氯化钠的晶胞,故D错误。
13.BD 配合物中内界氯离子不能与Ag+反应,外界氯离子可以与银离子结合生成氯化银白色沉淀,通过沉淀的质量可以推断出外界氯离子的含量。由题给信息绿色晶体的水溶液与AgNO3反应得到的白色沉淀的质量为紫色晶体的水溶液与AgNO3反应得到的沉淀质量的23,两种晶体的化学式皆为TiCl3·6H2O,且两种晶体均为配位数是6的配合物,则绿色晶体的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,紫色晶体的化学式为[Ti(H2O)6]Cl3。由以上分析可知,绿色晶体的配体是氯离子和水,它们物质的量之比为1∶5,A正确;紫色晶体配合物可用[Ti(H2O)6]Cl3表示,B错误;两种晶体化学式均为TiCl3·6H2O,因其结构不同,所以性质不同,C正确;0.01 mol紫色晶体在水溶液中与过量AgNO3作用最多可得到0.03 mol沉淀,沉淀质量为0.03 mol×143.5 g·mol-1=4.305 g,故D错误。
14.C W是原子序数最大的短周期主族元素,则W为Cl;X与Y形成的化合物M为沼气的主要成分,则M为CH4,X为H,Y为C;雷雨天气时可形成一种具有杀菌作用的Z单质,则该单质为O3,Z为O。Y为C、Z为O、W为Cl,在元素周期表中,基态C、O、N原子的最高能级上的电子分别为2p电子、2p电子、3p电子,2p能级电子的能量小于3p能级电子的能量,则具有的能量不相同,故A错误;CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应可生成一氯甲烷(CH3Cl)、二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯甲烷(CHCl3)、四氯甲烷(CCl4)四种有机物,其中四氯甲烷(CCl4)为非极性分子,其他均为极性分子,故B错误;M为CH4,其中心原子C价层电子对数=4+4-4×12=4,C原子采取sp3杂化,X为H,Z为O,X2Z为H2O,其中心原子O原子价层电子对数=2+6-2×12=4,O原子采取sp3杂化,即两种分子中心原子杂化类型相同,故C正确;XWZ3为HClO3,X2YZ3为H2CO3,元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素的非金属性越强,HClO3不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物,故D错误。
15.B Na、Cu、Si、H、C、N元素单质中,Na、Cu为金属晶体,二者均是热和电的良导体,金刚石、Si的单质为共价晶体,且金刚石的熔点大于Si单质的熔点,H、N对应的单质为分子晶体,其中氢气的熔点最低,由题图熔点的高低顺序及c、d均是热和电的良导体可知a为H2,b为N2,c为Na,d为Cu,e为Si,f为金刚石。晶体硅与金刚石为共价晶体,熔化时破坏的是共价键,故A正确;基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故B不正确;N元素形成的最高价含氧酸中含有O—H键,易与水分子之间形成氢键,故C正确;H、N、C以原子个数比1∶1∶1形成的分子为HCN,结构式为,每个分子中含2个σ键,2个π键,故D正确。
16.答案 (1)共价键(或σ键)
(2)4 正四面体 共价
(3)键的键能大于2倍的C—O键的键能,键的键能小于2倍的键的键能,所以Si和O成单键,而C和O以双键形成稳定分子
解析 (1)AlCl3是化工生产中常用的催化剂,熔点为192.6 ℃,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,可以推出其分子为共价化合物,因此原子间形成的化学键为共价键或σ键。(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似,可以知道AlN为共价晶体,因此每个Al原子周围有4个N原子,且与同1个Al原子相连的4个N原子构成正四面体结构。
17.答案 (1)O>C>H
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2s
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↑
2p 3 (2)AD (3)①离子 2a2 ②sp2 SO3(合理即可) ③离子键、配位键、共价键 NaBH4+4H2O Na[B(OH)4]+4H2↑
解析 (1)组成青蒿素的元素为H、C、O,元素的非金属性越强,电负性越大,元素的非金属性:O>C>H,所以电负性由大到小的顺序是O>C>H;基态N原子的价电子排布式为2s22p3,则价电子的轨道表示式为
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2s
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2p;基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4,其中有3个轨道有成对电子,即核外存在3对自旋状态不同的电子。
(2)青蒿素分子中的O—O键、C—C键为非极性键,C—O、C—H键为极性键,A正确;1号C原子呈sp3杂化,并且连接了3个碳,所以所有碳原子不可能处于同一平面,B错误;CO键中含有π键,C错误;手性碳原子周围连有四个不同的原子或原子团,根据青蒿素的结构可知,1个青蒿素分子中含有7个手性碳原子,D正确。
(3)①NaH是由Na+、H-构成的,为离子晶体,NaH晶体中晶胞的棱长为a nm,则Na原子间最小核间距为2a2 nm。②B(OCH3)3中每个B原子与3个O原子成键,没有孤电子对,B原子的杂化方式为sp2。B(OCH3)3的空间构型为平面三角形,与B(OCH3)3具有相同空间构型的分子或离子有SO3、CO32-等。③B原子最外层有3个电子,每个B原子与3个H原子通过共价键结合与1个H+通过配位键相结合形成BH4-,Na+与BH4-通过离子键相结合,所以NaBH4中存在的作用力有离子键、配位键和共价键。NaBH4在热水中水解生成四羟基合硼酸钠和氢气,反应的化学方程式为NaBH4+4H2O Na[B(OH)4]+4H2↑。
18.答案 (1)3d 钛、锗、硒
(2)低 邻苯二酚形成分子内氢键,对苯二酚形成分子间氢键
(3)[Fe(CN)6]4- 6 形成配位键后,三价钴离子的氧化性减弱,性质变得稳定
(4)CD 3×1032a3·NA
解析 (1)Ni为28号元素,基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2,核外能量最高的电子位于3d能级;根据基态Ni原子的电子排布式可知,其3d能级上未成对电子数为2,同周期中,未成对电子数为2的还有:Ti 22号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d24s2;Ge 32号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d104s24p2;Se 34号元素,基态原子电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
(2)邻苯二酚形成分子内氢键,对苯二酚形成分子间氢键,后者分子间作用力较大,故邻苯二酚的熔、沸点比对苯二酚低。
(3)配合物Fe4[Fe(CN)6]3中内界为[Fe(CN)6]4-;由题表数据可知,配位数为6的Ni2+晶体场稳定化能为-12Dq+3p,其能量降低的更多,能量越低越稳定;Co3+性质活泼,但[Co(NH3)6]3+很稳定,说明形成配位键后,三价钴离子的氧化性减弱,性质变得稳定。
(4)NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6,晶胞的俯视图应类似于NaCl晶胞,故选CD;根据均摊法,1个晶胞中含Ni2+个数为8×18+6×12=4,含O2-个数为12×14+1=4,NiO的摩尔质量为75 g·mol-1,1个晶胞的质量为75×4NA g,晶胞的体积为(a×10-10 cm)3,则晶体的密度为75×4NAg(a×10-10cm)3=3×1032a3·NA g·cm-3。
19.答案 (1)M (2)正四面体形 (3)FeCO3 (4)Π1010 (5)4
解析 (1)磷元素位于元素周期表中第三周期第ⅤA族,单质占据最高能层为第三能层,能层符号为M。
(2)LiBF4中阴离子为BF4-,中心B原子的孤电子对数为3+1-1×42=0,价层电子对数=4+0=4,阴离子的空间构型与VSEPR模型相同为正四面体形。
(3)r(Fe2+)小于r(Co2+),Fe2+结合O2-的能力更强,FeCO3容易分解,所以FeCO3分解温度较低。
(4)萘中10个碳原子的杂化方式相同,为sp2杂化,每个C原子都提供一个与杂化轨道垂直的p轨道,且含有一个电子,所以形成10中心10电子的离域π键,可以表示为Π1010。
(5)由晶胞截面图中y参数可知,S2-处于晶胞的顶角、面心位置,Li+ 填充在18晶胞的体心位置,每个晶胞中含有的S2-数目为8×18+6×12=4。
20.答案 (1)2∶3 As的4p轨道呈半充满状态,较稳定,I1较大
(2)SO2 sp3 (3)三角锥形 H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有,非羟基氧原子越多,酸性越强
(4)或 12 263(r1+r2)
解析 (1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3; As的4p轨道为半充满状态,较稳定。
(2)1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,即1 mol As4S4与7 mol O2反应,根据质量守恒可知,该反应方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2;由题图可知,雌黄中As与周围的3个S原子形成了3个σ键,孤电子对数为12[5-3×(2-1)]=1,故其价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3)AsO33-中As与周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为12×(5+3-3×2)=1,故其价层电子对数为3+1=4,故推测AsO33-的空间构型为三角锥形;H3AsO4结构中有1个非羟基氧原子而H3AsO3没有,非羟基氧原子越多,酸性越强,故H3AsO3的酸性弱于砷酸(H3AsO4)。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则晶胞的边长为a=4(r1+r2)3 pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线长的一半,故为22a=22×4(r1+r2)3 pm=263(r1+r2) pm。
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