重庆市高考化学三年(2021-2023)模拟题汇编-33分子结构与性质(2)
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一、单选题
1.(2022·重庆·模拟预测)下列说法错误的是
A.羊毛织品洗后易变形,与氢键有关
B.基态原子中,两种自旋状态的电子数之比为
C.键角:
D.二甲醚中杂化的原子数为2NA
2.(2022·重庆·模拟预测)设为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.34g 中含有的极性键数目为2
B.通常条件下,46g二氧化氮与四氧化二氮的混合气体中的原子数为3
C.50mL 18.4浓硫酸与足量铜微热反应,生成分子的数目为0.46
D.在含4mol Si-O键的石英晶体中,氧原子的数目为4
3.(2022·重庆·模拟预测)反应可应用于解决冬季开采石油井下结蜡难题。下列说法正确的是
A.的空间构型为三角锥型 B.中仅含离子键
C.仅为氧化产物 D.该反应的
4.(2022·重庆·模拟预测)下列对分子性质的解释中,不正确的是
A.在氨水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,则NH3·H2O的结构式如图1
B.和的中心原子杂化方式不同,前者是后者是
C.、、的VSEPR模型相同
D.由如图2可知酸性,因为分子中有1个非羟基氧原子
5.(2022·重庆·模拟预测)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。X与Z同族,Z的原子序数是X的2倍,Y离子在同周期内离子半径最小。下列说法正确的是
A.离子半径:W>Z>Y>X
B.Y2Z3能在水溶液中制得
C.H2X分子间存在氢键,因此稳定性H2X>H2Z
D.元素X和W的某些单质或化合物可作为工业生产上的脱色剂、消毒剂
6.(2021·重庆·统考一模)下列说法中正确的是
A.、、、的熔点逐渐升高 B.的挥发破坏了共价键
C.的结构式为 D.比稳定,是因为水分子间能形成氢键
二、工业流程题
7.(2022·重庆·模拟预测)钇(Y)是稀土元素中含量丰富的元素之一,钇及其化合物在航天、电子、超导等方面有着广泛的应用。湖北应山-大悟地区含有较为丰富硅铍钇矿[],工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。
已知:元素与元素性质相似;草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物;
(1)在自然界中,钇只有一种稳定同位素,Y位于元素周期表的第_______周期第ⅢB族。硅铍钇矿[]中Y的化合价为+3价,的化合价为_______。
(2)焙烧的目的是将矿石中的Y元素转化为,并将元素转化为可溶性钠盐,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是_______。硅铍钇矿与熔融氢氧化钠焙烧后含铁元素的产物是_______(写化学式)。
(3)“萃取分液”实验需要的玻璃仪器有_______。
(4)滤液Ⅱ中的_______(填物质名称)可参与循环使用。
(5)反应过程中,测得Y的沉淀率随的变化情况如图所示。当草酸用量过多时,钇的沉淀率下降的原因是_______。
(6)“焙烧”过程生成的化学方程式为_______。
三、结构与性质
8.(2022·重庆·统考模拟预测)中国科学技术大学吴长征教授实验课题组和武晓君教授理论计算课题组合作,成功得到非范德华力层状材料AM2X2 (A=单价离子,M=三价离子,X=氧族元素)。团队发现纳米片的离子导电性随着厚度降低而大幅提高。请回答下列问题。
(1)基态Cr原子的价电子排布式为_______;基态硫原子核外最多有_______个电子顺时针旋转。
(2)图1为一种含铬元素的化学物。该配合物中铬的配位数为_______;其中C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是_______。
(3)离子中,是配位体,的结构与相似,可却不能与形成配离子,其主要原因是_______。
(4)硒属于氧族元素,在中,Se的杂化类型为_______;的空间构型为_______。
(5)某含铬化合物立方晶胞如图2所示。
与钙原子最近且等距离的氧原子有_______个;钙和氧的最近距离为a nm,NA为阿伏加德罗常数值,则该晶体密度为_______(用含a、NA的代数式表示)。
9.(2022·重庆·统考模拟预测)铁元素被称为“人类第一元素”,铁及其化合物具有广泛的应用,回答下列问题。
(1)铁在元素周期表第四周期第_______列,属于_______区元素,基态铁原子M层的核外电子排布式为_______。
(2)铁形成的常见离子有Fe2+和Fe3+,Fe2+易被氧化为Fe3+,请利用核外电子排布的相关原理解释其原因:_______。
(3)检验Fe2+是否被氧化为Fe3+的方法之一是取待测液,加入KSCN溶液,观察是否有红色的[Fe(SCN)(H2O)5]2+生成。
①[Fe(SCN)(H2O)5]2+中Fe3+的杂化类型为_______。
A.dsp2 B.dsp3 C.sp3d2 D.sp3
②配体SCN-和H2O的键角大小:SCN-_________H2O(填“<”、“>”或“=”),请用杂化轨道理论解释其原因_______。
③SCN-可写出两种常见的电子式,分别为_______、_______。③
④O、N、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(4)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料,其正交晶胞结构如图a所示,沿z轴与x轴的投影图分别如图b和图c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,称作原子坐标。如1号原子的坐标为(0,0,),2号原子的坐标为(,-m,-m),则3号Fe原子的坐标为_______。
②若晶胞参数分别为apm、bpm、cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体的密度为_______g·cm-3(列出计算表达式)。
10.(2022·重庆·统考二模)金属铜和镍及其化合物在工业、农业、国防以及航天等领域都有广泛的用途。请回答下列有关问题:
(1)胆矾可写成,其结构示意图如图1所示:
①基态原子的核外电子排布式为_______。
②的空间构型为_______。
③该物质中除了含离子键外,还有_______等作用。
(2)某鲜红色含镍物质的结构如图2所示:
①图中非金属元素的电负性由大到小的顺序为_______(填元素符号)。
②该物质中C原子的杂化轨道类型是_______。
(3)镍和铜的第二电离能分别为、。则_______ (填“>”“<”或“=”),其原因是_______。
(4)已知氧化镍的晶胞结构如图3所示:
①某缺陷氧化镍的组成为,其中元素只有和两种价态,则和两种价态的镍离子数之比为_______。
②若该晶体无缺陷,其密度为,晶胞中最近的之间的距离为,则阿伏加德罗常数_______(用含、a的代数式表示)。
11.(2022·重庆·统考模拟预测)氨、磷、铁、钴等元素的化合物在现代农业、科技、国防建设中有着许多独特的用途。
(1)N2H4是一种良好的火箭发射燃料,熔点、沸点分别为1.4℃、113.5℃。N2H4中氮原子的杂化轨道类型为___,N2H4沸点较高的主要原因是___。
(2) 的一种结构如图1所示,氢原子只有一种化学环境,氨原子有两种化学环境,其中的大π键可表示为___(已知苯中的大Π键可表示为Π)。
(3)磷原子在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,写出该激发态磷原子的核外电子排布式____。
(4)铁、钴与CN-、CO,NH3易形成配合物Fe(CO)5、Fe(CN)、Co(CN)和[Co(NH3)4]3+等。铁、钴位于周期表的___区,CN-的电子式为___,N、C、O的第一电离能由大到小的顺序为___,已知[Co(NH3)6]3+的几何构型为正八面体形,推测[CoCl2(NH3)4]+的空间结构有___种。
(5)Co可以形成六方晶系的CoO(OH),晶胞结构如图2所示,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,称作原子坐标.已知晶胞含对称中心,其中1号O原子的坐标为(0.6667,0.3333,0.1077),则2号O原子的坐标为____。设NA为阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为____g/cm3(用代数式表示)。
12.(2021·重庆·统考一模)我国硒含量居世界首位,含硒化合物与材料应用广泛。
(1)某绿色农药结构简式为。
①该农药组成元素中,第一电离能由大到小的前三种元素是___________(填元素符号),基态硒原子的价层电子排布式为___________。
②该物质中,中心原子杂化轨道类型为的原子有___________(填元素符号)。
(2)碱金属的硒化物溶液能够溶解硒生成多硒化合物()。如多硒化钠,该物质中,化学键类型是___________,Se原子之间形成的空间构型为___________。
(3)下表中有机物沸点不同的原因是___________。
有机物
甲醇
甲硫醇
甲硒醇
沸点/℃
64.7
5.95
25.05
(4)β-MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积,晶胞结构如图所示。
①β-MnSe中Mn的配位数为___________。
②若该晶体的晶胞参数为apm,阿伏加德罗常数的值为,则距离最近的两个锰原子之间的距离为___________pm,β-MnSe的密度___________(列出表达式即可)。
13.(2021·重庆·统考三模)铁和铜及其化合物在生产、生活及科研中应用广泛。回答下列问题:
(1)中基态阳离子核外电子排布式为________,的立体构型是________。
(2)晶体中与之间的化学键类型为________,该化学键能够形成的原因是________。
(3)将过量的氨水加入硫酸铜溶液中,溶液最终变成深蓝色,继续加入乙醇,析出深蓝色的晶体{}。
①N、O、S的第一电离能从大到小的顺序为________________。
②分子中N原子的杂化类型是________,极易溶于水的原因是________________。
(4)Cu和Ni在周期表中的位置相邻,Cu的第二电离能大于Ni的第二电离能的原因是________________。
(5)Cu与F形成的化合物的晶胞结构如图所示,若晶体密度为,与F之间的最近距离为。则阿伏加德罗常数的值________(用字母a、表示)。
14.(2021·重庆·统考二模)离子液体被认为是21世纪理想的绿色溶剂,是指室温或者接近室温时呈液态,而本身由阴、阳离子构成的化合物。氯代丁基甲基咪唑离子液可以与混合形成离子液体;也可以转化成其他离子液体,下图是与离子交换反应合成离子液体的流程:
(1)请画出基态原子的价电子排布图___________;同周期元素中基态原子未成对电子数与硼原子相同的有___________(填元素符号)。
(2)中N原子的杂化方式为___________,的空间构型为___________,中几种元素电负性由大到小的顺序为___________。
(3)已知分子中的大键可以用表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表大键中的电子数,则中大键可以表示为___________。
(4)熔点为,则的晶体类型为___________,和混合形成离子液体的过程中会存在以下转化:,请画出的结构式___________。
(5)某种的晶胞结构如图所示,以六方最密方式堆积,在其八面体空隙中(注:未全部标出,如:在构成的八面体体心)。
①该晶胞中的配位数为___________。
②该晶胞有___________(保留一位小数)八面体空隙未填充阳离子。
③已知氧离子半径为,晶胞的高为代表阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为___________(用含和的代数式表示)。
15.(2021·重庆·统考模拟预测)单晶边缘纳米催化剂技术为工业上有效利用二氧化碳提供了一条经济可行的途径,其中单晶氧化镁负载镍催化剂表现出优异的抗积碳和抗烧结性能。
(1)基态镍原子的核外电子排布式为_______。
(2)氧化镁载体及镍催化反应中涉及到CH4、CO2和 CH3OH等物质。元素Mg、O和C的第一电离能由小到大排序为_______﹔在上述三种物质的分子中碳原子杂化类型不同于其他两种的是_______,立体构型为正四面体的分子是_______,三种物质中沸点最高的是CH3OH,其原因是_______。
(3)Ni与CO在60~80℃时反应生成 Ni(CO)4气体,在 Ni(CO)4分子中与Ni形成配位键的原子是_______,Ni(CO)4晶体类型是_______。
(4)已知 MgO具有NaCl型晶体结构,其结构如图所示。已知MgО 晶胞边长为0.42 nm,则MgO的密度为_______g/cm3(保留小数点后一位);相邻Mg2+之间的最短距离为_______nm(已知=1.414,=1.732﹔结果保留小数点后两位),每个Mg2+周围具有该距离的Mg2+个数为_______。
四、填空题
16.(2022·重庆·统考二模)研究发现,火星岩的主要成分有K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2和H2O。
(1)基态铁原子的价层电子排布式为_______。
(2)Na、Mg、Al的第一电离能由大到小的是_______。
(3)Al2O3溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4,[Al(OH)4]-中Al的杂化类型是_______。
(4)实验室用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,[Fe(CN)6]3-中σ键、π键数目之比为_______。
(5)晶体熔点:K2O_______(填“>”或“<”)CaO,原因是_______。
(6)已知铁和镁形成的晶胞如图所示:
①在该晶胞中铁的配位数为_______。
②图中a处原子坐标参数为_______。
③已知该晶胞密度为ρg/cm3,NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Fe原子与Mg原子的最近距离是_______pm(用含NA、ρ的代数式表示)。
参考答案:
1.D
【详解】A.羊毛织品的主要成分是蛋白质,蛋白质中含有氢键,水洗时会破坏其中的部分氢键,导致羊毛织品变形,故A正确;
B.铁元素的原子序数为26,电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,由电子排布规律可知,基态原子中,两种自旋状态的电子数之比为11:15,故B正确;
C.硝酸根离子的空间构型为平面三角形,键角为120°,铵根离子的空间构型为正四面体角形,键角为109°28',氨分子的空间构型为三角锥形,键角为107°18',白磷分子的空间构型为正四面体形键角为60°,则五种微粒的键角大小顺序为,故C正确;
D.二甲醚中碳原子和氧原子的杂化方式都为sp3杂化,则46g二甲醚中sp3杂化的原子数为×3×NAmol—1=3NA,故D错误;
故选D。
2.B
【详解】A.C-O和C-H为极性键,1个含有6个极性键,34g 中含有的极性键 ,极性键数3NA,A错误;
B.混合气体的通式为(NO2)n,46g二氧化氮与四氧化二氮的混合气体中的原子为 ,原子数为3, B正确;
C. 浓硫酸为0.92mol,若和铜完全反应会生成为0.46mol,但浓硫酸与足量铜微热反应,随反应进行,硫酸浓度不断减小,稀硫酸和铜不反应,最后会有硫酸剩余,生成分子的数目小于0.46,C错误;
D.在石英晶体中,一个氧原子形成2个Si-O键在含4mol Si-O键的石英晶体中,氧原子的数目为2,D错误;
故答案为B。
3.D
【详解】A.中心原子sp3杂化,配位原子数为4,孤电子对数为0,空间构型为正四面体,A项错误;
B.含离子键、共价键,B项错误;
C.上述反应化合价变化,N元素由-3→0,,N元素由+3→0,故既是氧化产物又是还原产物,C项错误;
D.可应用于解决冬季开采石油井下结蜡,故反应放热,,D项正确;
答案选D。
4.B
【详解】A.NH3与H2O以氢键(用“……”表示)结合形成NH3•H2O分子,氨气中N和水中H形成氢键,则NH3•H2O的结构式为,A正确;
B.NF3中N原子价层电子对数=3+,BF3分子中B原子价层电子对数=3+,中心原子杂化类型:前者为sp3、后者为sp2,B错误;
C.HCHO中C原子价层电子对数=3+且不含孤电子对,中C原子价层电子对数=3+且不含孤电子对,SO3分子中S原子价层电子对数=3+且不含孤电子对,这三种微粒空间构型都是平面三角形,C正确;
D.H3PO4的非羟基氧原子数大于次氯酸的非羟基氧原子数,所以磷酸的酸性大于次氯酸,D正确;
故答案选B。
5.D
【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X与Z同族,Z的原子序数是X的2倍,则X为O元素、Z为S元素、W为Cl元素;电子层数相同,序数小的,离子半径大,由Y离子在同周期内离子半径最小,可知Y为Al元素,据此分析作答。
【详解】A.电子层数相同,序数小的,离子半径大,则离子半径:S2-> Cl-> O2-> Al3+,A项错误;
B.Y2Z3为Al2S3,其为弱酸弱碱盐,在水中会发生双水解,B项错误;
C.H2O分子间存在氢键,主要影响物质的熔沸点,稳定性H2O>H2S,是因为非金属性:O>S,C项错误;
D.ClO2具有强氧化性及漂白性,可作为工业生产上的脱色剂、消毒剂,D项正确;
答案选D。
6.A
【详解】A.卤素单质的结构相似,相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔沸点升高,故A正确;
B.单质碘是分子晶体,挥发时只破坏分子间的作用力,不破坏共价键,故B错误;
C.由共价键的饱和性可知,的结构简式为,故C错误;
D.水分子比硫化氢分子稳定是因为氧元素的非金属性强于硫元素,与氢是否形成键无关,故D错误;
故选A。
7.(1) 五 +2
(2) 增大反应物的接触面积,提高原料利用率 Fe(OH)3
(3)分液漏斗、烧杯
(4)盐酸
(5)草酸与Y3+离子形成可溶性配位化合物
(6)
【分析】硅铍钇矿与熔融氢氧化钠焙烧后将矿石中的Y元素转化为,并将元素转化为NaBeO2、Na2SiO3,通入氧气可氧化亚铁离子为铁离子,再结合NaOH生成氢氧化铁沉淀,加水浸取得到滤液含可溶性钠盐,滤渣为、Fe(OH)3,加入稀盐酸反应生成YCl3、FeCl3,加入萃取剂除去铁离子,加入草酸与YCl3反应生成Y2(C2O4)3∙9H2O,通入空气焙烧生成Y2O3和CO2;
【详解】(1)Y是39号元素,则Y位于元素周期表的第五周期第ⅢB族;硅铍钇矿[]中Y的化合价为+3价,Be为+2价,Si为+4价,O为-2价,设的化合价为x,根据化合价之和为0可得:(+3)×2+x+(+2)×2+[+4+(-2)×4]×2+(-2)×2=0,解得x=+2,故的化合价为+2;
(2)焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是增大反应物的接触面积,提高原料利用率;硅铍钇矿中铁元素为+2价,具有还原性,焙烧中通入熔融氢氧化钠和氧气,则铁元素转化为Fe(OH)3,焙烧后含铁元素的产物是Fe(OH)3;
(3)“萃取分液”实验需要的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯;
(4)‘沉钇’过程中加入草酸与YCl3反应生成Y2(C2O4)3∙9H2O和HCl,则滤液II中盐酸可参与循环使用;
(5)已知草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物,则当草酸用量过多时,钇的沉淀率下降的原因是:草酸与Y3+离子形成可溶性配位化合物;
(6)Y2(C2O4)3∙9H2O,通入空气焙烧生成Y2O3和CO2,碳元素化合价升高了1,氧元素化合价降低了2,已经有6个C原子发生变价失去了6个电子,有2个O原子发生变价得到4个电子,根据得失电子守恒,Y2(C2O4)3∙9H2O前配系数2,O2前配系数3,结合原子守恒则反应化学方程式为。
8.(1) 3d54s1 9
(2) 6 C<O<N
(3)NF3分子中F原子电负性强,吸电子,使得N原子上的孤电子对难与Ag+形成配位键
(4) sp3 三角锥形
(5) 12
【详解】(1)已知Cr是24号元素,故基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,S为16号元素,故基态硫原子的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p4,故其核外最多有1s1个、2s1个、2p3个、3s1个、3p3个一共有9个电子顺时针旋转,故答案为:3d54s1;9;
(2)由题干图1所示含铬络合物的结构简式可知,Cr周围形成有6个配位键,故该配合物中铬的配位数为6,其中C、N、O三种元素为同一周期元素,从左往右第一电离能呈增大趋势,IIA与VA大于同周期相邻元素,则C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序是C<O<N,故答案为:6;C<O<N;
(3)离子中,是配位体,的结构与相似,可却不能与形成配离子,其主要原因是NF3分子中F原子电负性强,吸电子,使得N原子上的孤电子对难与Ag+形成配位键,故答案为:NF3分子中F原子电负性强,吸电子,使得N原子上的孤电子对难与Ag+形成配位键;
(4)硒属于氧族元素,在中中心原子Se周围的价层电子对数为:3+=4,则Se的杂化类型为sp3,根据价层电子对互斥理论可知,的空间构型为三角锥形,故答案为:sp3;三角锥形;
(5)由题干晶胞图示可知,与钙原子最近且等距离的氧原子位于面心上,故一共有3×8× =12个,设晶胞的边长为xnm,钙和氧的最近距离为a nm,则有:a=,即x= nm,NA为阿伏加德罗常数值,一个晶胞中含有的Ca个数为:=1,Cr为1个,O个数为:=3,则一个晶胞的质量为:,一个晶胞的体积为:(×10-7cm)3=2×10-21cm3,则该晶体密度为,故答案为:12;。
9.(1) 8 d 3s23p63d6
(2)二价铁价层为3d6,再失去一个电子可以形成3d5的半满稳定结构,所以易被氧化为三价铁离子
(3) C > SCN-中心原子采用sp杂化,分子立体构型为直线型,键角为180°;H2O中心原子采用sp3杂化,有两对孤对电子,分子立体构型为v型,键角小于180° N>O>S
(4) (,+m,)
【详解】(1)铁是26号元素,位于第四周期第8列,属于d区,基态铁原子M层电子排布式为:3s23p63d6;
(2)亚铁离子的价电子排布式为3d6,易失去1个电子形成价电子排布式为半充满稳定结构的3d5的铁离子,所以亚铁离子易被氧化为铁离子,故答案为:二价铁价层为3d6,再失去一个电子可以形成3d5的半满稳定结构,所以易被氧化为三价铁离子;
(3)①[Fe(SCN)(H2O)5]2+中Fe3+的配位数为6,则杂化轨道数为6,故选C;
②SCN-中的C没有孤电子对,σ键电子对为2,则其价层电子对为2,根据价层电子对互斥理论,则SCN-的空间构型为直线形,键角为180°,而水的空间构型为角形,则键角大小:SCN->H2O;原因为:SCN-中心原子采用sp杂化,分子立体构型为直线型,键角为180°;H2O中心原子采用sp3杂化,有两对孤对电子,分子立体构型为v型,键角小于180°;
③SCN-的结构有两种分别为N≡C-S-和S=C=N-,其电子式分别为:,;
④同周期越靠右其第一电离能越大,但是VA和VIA反常,同主族元素,越靠上第一电离能越大,则O、N、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S;
(4)①晶胞中Y的个数为8,Fe的个数为2,O的个数为8,故铁酸钇的化学式为YFeO3;已知1号原子空间坐标为(0, 0, ),2号原子空间坐 标为(,-m,-n),则3号Fe原子空间坐标为(,+m,);
②由第一问可知一个晶胞中含有2个YFeO3,若晶胞参数分别为apm、bpm和cpm,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为。
10.(1) 1s22s22p63s23p63d104s1 正四面体 共价键、配位键、氢键
(2) O>N>C>H sp3杂化、sp2杂化
(3) < 失去1个电子后Ni+的价电子排布式为3d84s1,失去1个电子后Cu+的价电子排布为3d10,此时Cu+的3d轨道处于全充满状态,更稳定
(4) 2:17
【详解】(1)①铜为29号元素,基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1;
②的中心原子S原子的价层电子对数为,为sp3杂化,空间构型为正四面体型;
③由结构图可知,该物质中除了含离子键外,还有硫氧、氢氧共价键,氧铜配位键、氢键等作用
(2)①同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;图中非金属元素有碳、氢、氧、氮,电负性由大到小的顺序为O>N>C>H;
②该物质中甲基中C原子价层电子对数为4+=4,杂化轨道类型是sp3杂化;碳氮双键中的C原子价层电子对数为3+=3,杂化轨道类型是sp2杂化;
(3)失去1个电子后Ni+的价电子排布式为3d84s1,失去1个电子后Cu+的价电子排布为3d10,此时Cu+的3d轨道处于全充满状态,更稳定,故镍的第二电离能小于铜的第二电离能;
(4)①设中和两种价态的镍离子数分别为x、0.95-x,根据化合价代数和为零可知,3x+2(0.95-x)-2=0,x=0.1,则和两种价态的镍离子数之比为0.1: (0.95-0.1)=2:17;
②晶胞中Ni2+位于顶点和面心,一个晶胞中Ni2+数目为,原子位于晶胞内部1个、棱心12个,一个晶胞中数目为,则晶胞质量为;晶胞中最近的之间的距离为面对角线长度的四分之一为,则晶胞边长为,则晶胞体积为,所以密度为g/cm3,则。
11.(1) sp3 N2H4分子间存在氢键
(2)
(3)1s22s22p63s13p33d1
(4) d N>O>C 2
(5) (0.3333,0.6667,0.6077) g/cm3
【详解】(1)N2H4中N原子含有3个成键电子对和1个孤电子对,则价层电子对数为4,所以氮原子杂化轨道类型为sp3;N2H4分子间可形成氢键,分子间含有氢键的沸点较高;
故答案为:sp3;N2H4分子间存在氢键;
(2)根据的结构分析,N存在两种化学环境,一种为-NH2形式,还有一种N同时连接3个N,整个分子为平面结构,可以把整个体系失去的两个电子归在中心的N上,如此N上为空pz轨道,其余Npz方向存在一对电子,4个Npz轨道交盖形成平面型的离域大π键,为;
(3)磷为15号元素,基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3;磷在成键时,能将一个3s电子激发进入3d能级而参加成键,该激发态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s13p33d1;
(4)由元素周期表结构可知,铁、钴位于周期表的d区;CN-的电子式为 ;同一周期主族元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,N元素的P轨道处于半充满状态,第一电离能大于同周期相邻元素,则C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C;
[Co(NH3)6]3+为正八面体结构,Co3+位于正八面体中心,其中一个NH3分子换成Cl-后结构中有2种位置不同的NH3分子,若将[Co(NH3)6]3+中的3个NH3分子换成3个Cl-,可以形成2种不同的结构形式;
(5)根据晶胞中1号O原子的坐标为(0.6667,0.3333,0.1077)和晶胞含对称中心,根据对称关系0.6667+0.3333=1,0.3333+0.6667=1, 0.1077+0.8923=1, 对称位上的O的坐标为(0.3333,0.6667,0.8923),则2号O原子的坐标为(0.3333,0.6667,0.6077);
根据晶胞的结构可知,晶胞中含有两个CoO(OH),其质量为,晶胞的体积为, 故该晶胞的密度为g/cm3。
12.(1) F、N、O N、C
(2) 离子键、共价键(或“非极性共价键”) 折线形或锯齿形或V形
(3)三种物质都是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,沸点越高,甲醇分子间存在氢键所以沸点最高
(4) 4
【详解】(1)①该农药由F、C、N、O、Se、H组成,第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,在F、C、N、O、Se、H中,F的原子半径很小,质子数比较多,失去电子最难,第一电离能最大,N的2p轨道是半充满的稳定结构,失去电子比其后的O难,Se是O的同族元素,电子层数比O多,比O易失电子,H只有1个质子,第一电离能也较小,所以第一电离能由大到小的前三种元素是F、N、O;Se是第五周期第ⅥA族元素,其基态原子的价层电子排布式为4s24p4。
②该物质中,苯环上的碳原子的价层电子对数为3,采取sp2杂化,酮羰基上的碳原子也是sp2杂化,含N的环上连接双键的N的价层电子对数是3,采取的是sp2杂化,故中心原子杂化轨道类型为 sp2的原子有C和N。
(2)多硒化物是离子化合物,阳离子是钠离子,阴离子是多硒离子,故存在离子键,多硒离子中存在Se原子间的非极性共价键。在多硒离子中,除两端的Se原子外,中间的Se原子采取sp3杂化,利用两条杂化轨道和另外2个Se形成σ键,另外两条杂化轨道容纳孤电子对,所以Se原子之间形成折线形或锯齿形或V形结构。
(3)甲醇、甲硫醇、甲硒醇沸点都比较低,固态时属于分子晶体,分子间以分子间作用力结合,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高。甲醇分子中含有氧原子以及连在氧原子上的氢原子,甲醇分子间有氢键,所以甲醇的沸点最高。
(4)①从晶胞结构图可以看出,1个Mn和4个Se结合,所以Mn的配位数为4。
②在晶胞中,Mn位于晶胞内部,若将晶胞分割成8个相等的小正方体,则Mn位于其中4个不相邻的小正方体的体心,所以两个距离最近的Mn原子间的距离是晶胞面对角线的一半,晶胞参数为apm,所以距离最近的两个锰原子之间的距离为pm;晶体密度可以用晶胞的质量除以晶胞的体积计算。在1个晶胞中有4个Mn和4个Se,则1个晶胞的质量为g,晶胞参数为apm,则1个晶胞的体积为(a×10-10)3cm3,可得晶体的密度。
13. 平面三角形 配位键(或共价键) CN-能提供孤电子对,Fe3+有空轨道能接受孤电子对 N>O>S sp3 氨分子与水分子之间能形成氢键;氨分子和水分子都是极性分子,相似相溶 铜失去3d电子所需要的能量大于镍失去4s电子所需要的能量
【详解】(1)Cu(NO3)2中阳离子为Cu2+,Cu元素为29号元素,原子核外有29个电子,失去外围两个电子形成Cu2+,核外电子排布式为;NO中N原子的价层电子对数为=3,不含孤电子对,空间构型为平面三角形;
(2)CN-能提供孤电子对,Fe3+有空轨道能接受孤电子对,所以Fe3+与CN-形成配位键(或共价键);
(3)①同主族自上而下第一电离能减小,同周期自左至右第一电离能呈增大趋势,但N原子的2p轨道半满,更稳定,第一电离能大于相邻元素,所以第一电离能从大到小的顺序为N>O>S;
②NH3分子中N原子形成3个σ键,还有一对孤电子对,价层电子对数为4,杂化类型为sp3杂化;氨分子与水分子之间能形成氢键,氨分子和水分子都是极性分子,相似相溶,所以氨气极易溶于水;
(4)Cu+的价电子排布为3d10,Ni+的价电子排布为3d84s1,Cu+失去3d电子所需要的能量大于Ni+失去4s电子所需要的能量,所以Cu的第二电离能大于Ni的第二电离能;
(5)根据晶胞结构可知Cu与F最近的距离为体对角线的四分之一,设晶胞的棱长为b,则有b=4a,所以晶胞的棱长为a pm,晶胞的体积V=(a)3 pm3=(a)3×10-30 cm3;根据晶胞结构可知晶胞中有4个F原子,有=4个Cu原子,所以晶胞的质量m=g,则晶体的密度,解得NA=。
14. 正四面体 分子晶体 或 4 33.3
【详解】(1)为31号元素,其原子的价电子排布图为,因为B的价电子为,有一个未成对电子,第二周期中还有和F。
(2)N原子周围有四对电子,故原子的杂化方式为,因为B是,故的空间构型为正四面体,中有氮元素和碳元素和氢元素,根据非金属性越强,电负性越强分析,元素电负性由大到小的顺序为。
(3)中环上圆圈表示大键,环上的原子都是杂化,每个碳原子有1个未杂化的电子,每个N有两个未杂化的电子,但是还失去了一个电子,故参与形成大键的有6个电子,故大π键为;
(4),熔点为,熔点低,所以晶体类型为分子晶体,
根据转换流程,先与形成配位键。
接着再与形成,其结构为或。
(5)①氧化物的化学式为,与个数比为,故配位数之比为3:2,周围等距离的有6个,即的配位数为6,的配位数为4。
②该晶胞中共有12个正八面体空隙,其中8个正八面体空隙中填充了,则该晶胞中有4个未填充阳离子的八面体空隙,所占比例为;
③已知氧离子的半径为,则底面边长为,又晶胞的高度为,所以晶胞的体积,一个晶胞中含有2个,其质量,故密度为。
15. 1s22s22p63s23p63d84s2 Mg<C<O CO2 CH4 甲醇为极性分子,且甲醇分子间能形成氢键 C 分子晶体 3.6 0.30 12
【详解】(1)镍元素的原子序数为28,基态镍原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2,故答案为:1s22s22p63s23p63d84s2;
(2)金属元素的第一电离能小于非金属元素的电负性,同周期元素的第一电离呈增大趋势,则Mg、O和C的第一电离能由小到大排序为Mg<C<O;甲烷和甲醇中碳原子为饱和碳原子,杂化方式为sp3杂化,而二氧化碳分子的空间构型为直线形,杂化方式为sp杂化,则二氧化碳中碳原子杂化类型不同于其他两种;甲烷分子中碳原子的杂化方式为sp3杂化,立体构型为正四面体形;三种物质中甲烷和二氧化碳为非极性分子,甲醇为极性分子,且甲醇分子间能形成氢键,则甲醇的沸点最高,故答案为:Mg<C<O;CO2;CH4;甲醇为极性分子,且甲醇分子间能形成氢键;
(3)由题意可知,Ni(CO)4的沸点低,属于分子晶体,Ni(CO)4分子中与Ni形成配位键的原子是能提供孤对电子的碳原子,故答案为:C;分子晶体;
(4)由晶胞结构可知,氧化镁晶胞中位于顶点和面心的氧离子的个数为8×+6×=4,位于棱上和体心的镁离子个数为12×+1=4,则每个晶胞中含有4个MgO,设氧化镁的密度为d,由晶胞质量公式可得=(0.42×10—7)3d,解得d= g/cm3≈3.6 g/cm3;氧化镁晶胞中镁离子和镁离子处于小正方形的对角线上,则相邻Mg2+之间的最短距离为××0.42nm≈0.30nm,每个Mg2+周围具有该距离的Mg2+个数为12,故答案为:3.6;0.30;12。
16.(1)3d64s2
(2)Mg>Al>Na
(3)sp3
(4)1:1
(5) < K2O、CaO均为离子晶体,Ca2+比 K+所带电荷数多且半径小,故CaO晶格能大,熔点高
(6) 8 (,,)
【详解】(1)Fe为26号元素,基态铁原子的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,所以其价层电子排布式为:3d64s2,故答案为3d64s2;
(2)同周期元素从左往右,第一电离能呈现增大趋势,但由于第ⅡA元素是全充满结构,较稳定,所以第一电离能第ⅡA元素>第ⅢA元素,因此Na、Mg、Al的第一电离能由大到小的是Mg>Al>Na,故答案为Mg>Al>Na;
(3)根据价电子互斥理论计算公式,可知[Al(OH)4]-中Al的价电子对数为:,所以其杂化类型是sp3,故答案为sp3;
(4)[Fe(CN)6]3-中σ键数目为6+6=12,π键数目为6×2=12,两者的比例为1:1,故答案为1:1;
(5)离子晶体中阴阳离子电荷数越高,离子半径越小,则离子间作用力就越强,晶格能就越大,熔点就越高。K2O、CaO均为离子晶体,Ca2+比K+所带电荷数多且半径小,故CaO晶格能大,熔点高,故答案为:< ,K2O、CaO均为离子晶体,Ca2+比K+所带电荷数多且半径小,故CaO晶格能大,熔点高;
(6)①分析晶胞结构可知,该晶胞中铁的配位数为8,故答案为8;
②根据晶胞结构中的原子坐标信息可知a处原子坐标参数为(,,),故答案为(,,);
③根据均摊法,晶胞中Fe原子有个,Mg原子有8个,晶胞中Fe原子与Mg原子的最近距离是晶胞体对角线长度的,而晶胞体对角线长度等于晶胞棱长的倍,设晶胞的棱长为a cm,再结合公式晶胞的质量,可得即,所以晶胞中Fe原子与Mg原子的最近距离是,故答案为;
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