![第1章 原子结构与元素性质 提升训练 【新教材】鲁科版(2019)高中化学选择性必修二01](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/7/6015294/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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![第1章 原子结构与元素性质 提升训练 【新教材】鲁科版(2019)高中化学选择性必修二03](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/7/6015294/0/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律本章综合与测试课堂检测
展开1.原子序数小于 18 的元素 X,其原子最外层中未成对电子数最多,含这种元素的阴离子可能是( )
A. XO4- B. XO32- C. XO42- D. XO43-
2.某主族元素的原子最外层电子排布是 5s1 , 该元素或其化合物不可能具有的性质是( )
A. 该元素的氧化物的水合物显碱性 B. 其原子半径比钾原子半径大
C. 其碳酸盐易溶于水 D. 该元素单质常温下跟水反应不如钠剧烈
3.下面的价电子排布中,第一电离能最小的原子可能是( )
A. ns2np3 B. ns2np5 C. ns2np4 D. ns2np6
4.一种广泛用于锂离子电池的物质,其结构如图所示。X、Y、Z、W为原子序数依次递增的四种短周期元素,Y、W同主族,原子半径r(X)>r(Y)>r(Z)。下列说法正确的是( )
A. 非金属性 X>Y>Z B. X分别与Y和W形成的三原子化合物均可作为灭火剂
C. X的氢化物可与Z的单质发生反应 D. Y在该化合物中有两种不同价态
5.已知原子序数前20号主族元素W、X、Y、Z,分属三个不同周期,由这四种元素组成的一种物质可以检验Fe3+ , 电子式如图所示,以下说法正确的是( )
A. 含W的大量污水排放到湖泊、水库和近海海域,不会导致污染问题
B. X的氢化物在常温下一定是气体
C. W的简单氢化物可与其最高价氧化物的水化物反应,Y的简单氢化物也可与其最高价氧化物的水化物反应
D. Z的单质在坩埚中受热与氧气剧烈反应,发出黄色火焰,生成淡黄色固体Z2O2
6.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A. 标准状况下,2.24L CCl4中含有的氯原子数目为0.4ml
B. 1ml甲基(-CH3)所含的电子数为9NA
C. 16.25g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
D. 2L 0.5ml·L-1碳酸钠溶液中CO32-数目为NA
7.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,K、L、M均是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙分别是元素X、Y的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体。K是无色气体,是主要的大气污染物之一,0.05ml/L丙溶液的pH为l,上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 原子半径:W
C. 化合物XYZ中只含共价键 D. K、L、M中沸点最高的是M
8.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的原子半径比Y的小,X与W同主族,Y、Z族序数之和为11,Z原子最外层电子数是内层电子总数的3倍.下列说法不正确的是( )
A. 元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
B. 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
C. W、Z两种元素形成的化合物肯定是离子化合物
D. 由X、Y、Z三种元素形成化合物,其水溶液肯定显酸性
9.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:
下列叙述错误的是( )
A. R的氧化物对应的水化物可能具有两性 B. X单质在氧气中燃烧不可能生成XO3
C. 离子半径大小:r(M3+)<r(T2-) D. L2+和X2-的电子层结构相同
10.有X、Y、Z、W、M五种短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族;X+与M2−具有相同的电子层结构;离子半径:Z2−>W−;Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。下列说法中正确的是( )
A. X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B. 由于W、Z、M元素的氢化物的相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低
C. 元素X、Z、W的单质晶体中含相同类型的化学键
D. 元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
11.同周期有下列电子排布式的原子中,第一电离能最小的是( )
A. ns2np3 B. ns2np4 C. ns2np5 D. ns2np6
12.A,B,C,D,E五种元素原子序数逐渐增大,且均不超过18,其中A与C、B与E分别为同族元素。原子半径AA. A与E形成的化合物为离子化合物 B. 简单离子半径:E
A. 碱性:NaOH
C. 电负性:Na>Mg>Al
D. 第一电离能:Na
A. 原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为n2
B. 任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层数
C. 不同能层中s电子的原子轨道半径相同
D. 不同能层中p电子的原子轨道能量相同
15.X、Y两元素可形成X2Y3型化合物,则X、Y原子基态时最外层的电子排布可能是( )
A. X:3s23p1 Y:3s23p5 B. X:2s22p3 Y:2s22p4
C. X:3s23p2 Y:3s23p4 D. X:3s2 Y:2s22p3
二、填空题
16.(1)亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸。H3PO3中P元素的化合价为________,其在元素周期表的位置是________,H3PO3与过量NaOH溶液反应的离子方程式为________。
(2)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,化合物X可借助傅里叶红外光谱图确定。
①在图示的转化中,被还原的元素是________,X的化学式为________。
②SCR技术可使NOx与NH3直接反应,实现无害转化。当NO与NO2的物质的量之比为2:1时,写出发生反应的化学方程式:________。
17.X、Y、Z、W、R是前三周期常见元素,T位于第四周期,其相关信息如下表:
(1)Y、Z、W、R四种元素的原子半径从大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(2)YX3的电子式为________;X与Z形成一种18e-的分子,其结构式为________。
(3)A是人体必需的常量元素,与W同主族,位于第四周期,其原子序数为________
(4)R在元素周期表中的位置为________。
(5)T单质可与Y最高价氧化物对应水化物的稀溶液发生反应,该反应的离子方程式为________。
18.A、B、C、D、E、F、G、H为八种相邻的短周期元素,其单质的沸点如图所示.
请回答:
①上述元素中,某些元素与氢元素形成的含有十个电子的阳离子中含有配位键,请写出其离子________、________(填化学式).
②已知D、F、G三种元素的离子具有跟E相同的电子层结构,则B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为(用相关元素符号表示)________.F、G、H三种元素的第一电离能由大到小的顺序为(用相关元素符号表示)________.
③已知H的电负性为1.5,而氯元素的电负性为3.0,二者形成的化合物极易水解,且易升华.据此推测该化合物的化学键类型为________.
19.下表为元素周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
① 表中属于d区的元素是________(填编号)。
②表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为________。
③某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1 , 该元素原子的最外层电子的孤电子对数为________。
④某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式:________。
三、综合题
20.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)。
21.A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、 D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是________(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为________,A元素在元素周期表中的位置是________,B原子的结构示意图为________,A、B、C、D四种元素的离子半径从大到小的顺序是________(用离子符号表示)。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是________(填分子式),原因是________;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。
(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物E, E的立体构型为________,中心原子的杂化轨道类型为________。
(4)化合物D2A的立体构型为________,中心原子的价层电子对数为________
(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数,a=0.566nm, F的化学式为________:晶胞中A 原子的配位数为________;列出晶体F的密度(g.cm-3)计算式________。
22.离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子由H、C、N三种元素组成,结构如图所示。回答下列问题:
(1)碳原子价层电子的轨道表达式为________,基态碳原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)根据价层电子对互斥理论,NH3、NO3-、NO2-中,中心原子价层电子对数不同于其他两种粒子的是________。NH3比PH3的沸点高,原因是________。
(3)氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是________。
(4)EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为________。分子中的大π键可用符号Π mn 表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π 66 ),则EMIM+离子中的大π键应表示为________。
(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,但热稳定性远高于金刚石,其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于________晶体,其中硼原子的配位数为________。已知:立方氮化硼密度为dg/cm3 , B原子半径为xpm,N原子半径为ypm,阿伏加德罗常数的值为NA , 则该晶胞中原子的空间利用率为________(列出化简后的计算式)。
23.K2Cr2O7是一种强氧化剂,在酸性条件下与乙醇发生如下反应: 3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4=2Cr2(SO4)3+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O
(1)Cr基态核外电子排布式为________。
(2)K、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
(3)乙醇的沸点比甲醚(CH3OCH3)的高,主要原因是________。与H2O空间结构相同的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O是铬(Ⅲ)的一种配合物,1 ml [Cr(H2O)5Cl]2+中含有σ键的数目为________。
(5)某铬铝合金是一种轻质高温材料,其晶胞结构如图所示,该晶体中n(Cr)∶n(Al)=________。
参考答案
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】原子序数小于18的元素X,其原子最外层中未成对电子数最多,原子最外层中未成对电子数最多的元素位于第VA族,则X可能是N或P元素,N元素化合价有+3价、+5价等,P元素有+5价等,
A. XO4- 中X为+7价,N或P元素没有这种化合价,故A不符合题意;
B. XO32- 中X为+4价,N或P元素没有这种化合价,故B不符合题意;
C. XO42- 中X为+6价,N或P元素没有这种化合价,故C不符合题意;
D. XO43- 中的X为+5价,可能为 PO43- ,故D符合题意;
故答案为:D。
2.【答案】 D
【解析】A.该元素若为碱金属元素,随着原子序数增大,原子半径逐渐增大,金属性逐渐增强,其氧化物的水合物显碱性,是该元素具有的性质,故A不符合题意
B.该元素为第五周期元素,电子层数越多,原子半径越大,其原子半径比钾原子半径大,是该元素具有的性质,故B不符合题意;
C.碳酸盐为碳酸铷,易溶于水,是该元素具有的性质,故C不符合题意;
D.根据A向分析,铷的金属性比钠强,则常温下跟水反应比钠剧烈,故D符合题意;
故答案为:D。
3.【答案】 C
【解析】同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大,第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大,ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6属于同一周期且其原子序数依次增大,但ns2np3属于第VA元素,ns2np4属于第ⅥA族,所以元素的第一电离能的大小顺序是ns2np6、ns2np5、ns2np3、ns2np4 , 所以最小的为ns2np4 ,
故答案为:C。
4.【答案】 C
【解析】A.同周期主族元素自左至右非金属性增强,所以非金属性F>O>C,即Z>Y>X,故A不符合题意;
B.X与Y和W形成的三原子化合物分别为CO2和CS2 , CS2易燃易爆,且有毒,不能作为灭火剂,故B不符合题意;
C.X为C,其氢化物可以是烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等,烷烃和芳香烃可以和氯气发生取代反应,烯烃、炔烃可以和氯气发生加成反应,故C符合题意;
D.该物质为LiSO3CF3 , 根据Y的成键特点可知,Y在该化合物中只有-2价,故D不符合题意;
故答案为:C。
5.【答案】 C
【解析】根据分析,W、X、Y、Z分别是N、C、S、K。
A. 含K的大量污水排放到湖泊、水库和近海海域,会导致水体富营养化,造成水体污染,A选项不符合题意;
B. C的氢化物是烃,烃的熔沸点随相对分子质量的增大而增大,状态由气→液→固,B选项不符合题意;
C. W的简单氢化物NH3可与其最高价氧化物的水化物HNO3反应生成NH4NO3 , Y的简单氢化物H2S有强还原性,Y的最高价氧化物的水化物的浓溶液浓硫酸有强氧化性酸,它们之间能发生氧化还原反应,C选项符合题意;
D. K受热与氧气反应,剧烈燃烧,产生的火焰透过蓝色钴玻璃显紫色,生成比过氧化物更复杂的物质,D选项不符合题意;
故答案为:C。
6.【答案】 B
【解析】A.标准状态下, CCl4不是气体,不可应用气体摩尔体积进行计算,A不符合题意;
B.一个甲基中含有9个电子,因此1ml-CH3中所含的电子数为9NA , B符合题意;
C.FeCl3形成Fe(OH)3的过程是一个水解反应,为可逆反应,同时Fe(OH)3胶体粒子是由多个Fe(OH)3颗粒聚集而成的,因此形成Fe(OH)3胶体粒子数无法确定,C不符合题意;
D.Na2CO3溶液中存在CO32-的水解,因此溶液中所含CO32-的数目小于1NA , D不符合题意;
故答案为:B
7.【答案】 C
【解析】A.同周期元素,原子半径从左到右逐渐减小,C>O,故A不符合题意;
B.同主族元素,从上到下非金属性减弱,O>S,故B不符合题意;
C.化合物COS都由非金属性构成,只含共价键,故C符合题意;
D.K、M常温下为气体,L为水,常温下为液体,沸点最高,故D不符合题意。
故答案为:C。
8.【答案】 D
【解析】A.元素Z、W的简单离子分别为O2-、Na+ , 二者的电子层结构相同,选项正确,A不符合题意;
B.元素Y为N、Z为O,其非金属性O>N,因此简单气态氢化物的稳定性Y比Z弱,选项正确,B不符合题意;
C.W、Z形成的化合物为Na2O或Na2O2 , 均为离子化合物,选项正确,C不符合题意;
D.X、Y、Z三者形成的化合物为HNO3、NH4NO3或NH3·H2O,其中NH3·H2O的水溶液显碱性,选项错误,D符合题意;
故答案为:D
9.【答案】 D
【解析】A.由分析可知,R为Be,根据“对角线规则”,Be和Al的化学性质相似,因此Be的氧化物对应的水化物具有两性,选项正确,A不符合题意;
B.由分析可知,X为S,其在氧气中燃烧,只生成SO2 , 不生成SO3 , 选项正确,B不符合题意;
C.由分析可知,M为Al、T为O,二者形成的离子为Al3+和O2- , 其核外电子结构相同,则核电荷数越大,离子半径越小,因此r(Al3+)
故答案为:D
10.【答案】 D
【解析】A.由分析可知,X为Na,M为O,二者可形成的化合物为Na2O、Na2O2两种,A不符合题意;
B.M的氢化物为H2O,存在氢键,其沸点较高,B不符合题意;
C.X、Z、W三种元素形成的单质,其晶体类型不同,因此所含的化学键类型不同,C不符合题意;
D.元素W的单质为Cl2 , 元素M的单质为O3 , 均可作为水处理中的消毒剂,D符题意;
故答案为:D
11.【答案】 B
【解析】同周期元素的原子,其第一电离能从左到右呈递增趋势,但第IIA和第第VA的高于邻近的两种元素。
A.ns2np3是第VA族元素
B.ns2np4是第VIA族元素
C.ns2np5是第VIIA元素
D.ns2np6是0族元。
综上所述,具有B选项中电子构型的基态原子失去一个电子后,达到半充满状态,故其第一电离能最小。
故答案为:B。
12.【答案】 C
【解析】A.A为氢元素,E为硫元素,二者形成的化合物为H2S,为共价化合物,A不符合题意;
B.D为铝元素,E为硫元素,二者形成的离子核外电子排布相同,核电荷数越大离子半径越小,即D>E,B不符合题意;
C.C为钠元素,D为铝元素,金属性Na>Al,所以最高价氧化物对应水化物的碱性C>D,C符合题意;
D.B为氧元素,E为硫元素,非金属性O>S,气态氢化物的稳定性B>E,D不符合题意;
故答案为:C
13.【答案】 B
【解析】A.同周期元素从左到右,元素的金属性逐渐减弱,对应的最高价氧化物的水化物的碱性减弱,金属性:Na>Mg>Al,则碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 , 故A不符合题意;
B.同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则半径:Na>Mg>Al,故B符合题意;
C.同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐增强,则电负性:Na<Mg<Al,故C不符合题意;
D.同周期元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但Mg的最外层为全充满状态,电子能量低,第一电离能较大,第一电离能:Mg>Al>Na,故D不符合题意。
故答案为:B。
14.【答案】 B
【解析】解:A.各电子层最多容纳电子数2n2(n为电子层数),故A错误;
B.任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层序数,即原子轨道类型数目等于该电子层序数,如第一层(K层)上只有1S亚层,第二电子层(L层)只有2s和2p亚层,第三电子层(M层)只有3s、3p和3d亚层,第四电子层(N层)只有4s、4p、4d和4f亚层,故B正确;
C.能层序数越大,s原子轨道的能量越高,轨道的半径越大,故C错误;
D.离原子核越远的电子,其能量越大,所以p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加,故D错误;
故选B.
15.【答案】 B
【解析】解:A.X为Al元素,Y为Cl元素,组成的化学为AlCl3 , 故A错误;
B.当X的电子排布为2s22p3时,为N元素,Y为O元素,能形成N2O3 , 故B正确;
C.当X的电子排布为3s23P2时,为Si元素,Y为S元素,不能形成X2Y3型化合物,故C错误;
D.X为Mg元素,Y为N元素,形成化合物为X3Y2 , 不符合题意,故D错误.
故选B.
二、填空题
16.【答案】 (1)+3;第三周期第VA族;
(2)N、O;Ba(NO3)2;16NH3+12NO+6NO2=17N2+24H2O
【解析】(1)H 3PO 3中氢元素显+1价,氧元素显-2价,根据化合价代数和为零,P元素的化合价为+3价,P元素的原子序数为15,在元素周期表的位置是第三周期第VA族,H 3PO 3与过量NaOH溶液反应生成Na 2HPO 3 , 离子方程式为 H3PO3+2OH−=HPO32−+2H2O ,故答案为:+3;第三周期第VA族; H3PO3+2OH−=HPO32−+2H2O 。(2)①在图示的转化中N、O化合价降低,被还原;由傅里叶红外光谱图确定化合物X含硝酸根,再结合图示有钡离子参与,所以X为Ba(NO 3) 2 , 故答案为:N、O;Ba(NO 3) 2。②NO x与NH 3直接反应,实现无害转化,则生成氮气和水,所以当NO与NO 2的物质的量之比为2:1时,发生反应的化学方程式为16NH 3+12NO+6NO 2=17N 2+24H 2O,故答案为; 16NH 3+12NO+6NO 2=17N 2+24H 2O。
17.【答案】 (1)Na>Al>N>O
(2);(或H-O-O-H)
(3)19
(4)第三周期ⅢA族
(5)3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
【解析】X、Y、Z、W、R是前三周期常见元素,T位于第四周期。X是宇宙中最丰富的元素,为H元素;Y的单质是空气中最主要的成分,Y为N元素;Z是地壳中含量最高的元素,Z为O元素;W的原子质量数为23,中子数为12,质子数为11,W为Na元素;R的最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应,也能与强碱反应,R为Al元素;T的单质在空气中放置表面会变绿,其常见氧化物有两种,为黑色和砖红色,T为Cu元素。(1)同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,Y、Z、W、R四种元素的原子半径从大到小的顺序是Na>Al>N>O,故答案为:Na>Al>N>O;(2)NH3的电子式为 ,H与O形成一种18e-的分子为过氧化氢,其结构式为H-O-O-H,故答案为: ;H-O-O-H;(3)A是人体必需的常量元素,与W同主族,位于第四周期,则A为钾,其原子序数为19,故答案为:19;(4)R为Al元素,在元素周期表中位于第三周期,第ⅢA族,故答案为:第三周期,第ⅢA族;(5)铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O。
18.【答案】 NH4+;H3O+;F>O>N;Mg>Al>Na;极性共价键
【解析】解:①上述元素中,只有N、O与氢元素形成的含有十个电子的阳离子中NH4+、H3O+中含有配位键,故答案为:NH4+;H3O+;
②同一周期元素,元素电负性随着原子序数增大而增大,所以B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为F>O>N;元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以F、G、H三种元素的第一电离能由大到小的顺序为Mg>Al>Na,
故答案为:F>O>N;Mg>Al>Na;
③H为Al元素,H的电负性为1.5,而氯元素的电负性为3.0,二者电负性差为1.5<1.7,二者形成的化合物极易水解,且易升华,则AlCl3为共价化合物,氯化铝中Al和Cl原子之间只存在极性共价键,
故答案为:极性共价键.
19.【答案】 ⑨⑩;苯;2;Be(OH)2+2NaOH===Na2BeO2+2H2O
【解析】(1)⑨属于d区元素。(2)元素①是氢元素,元素③是碳元素,依题意,形成的环状物是苯。(3)从nsnnpn+1可知,n=3,该元素位置为⑥,为S元素,孤电子对数为2。(4)⑤是Al,②是Be,依据对角线规则,两元素性质相似,仿照Al(OH)3和碱反应的化学方程式可解。
三、综合题
20.【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 。
21.【答案】 (1)O;ls22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3);第二周期第VIA族;;P3->Cl->O2->Na+
(2)O3;O3分子量大;分子晶体;离子晶体
(3)三角锥;sp3
(4)V形;4
(5)Na2O;8;ρ=46.02×1023×62(0.566×10-7)3g/cm3
【解析】(1)元素的非金属性越强,其电负性越大,这几种元素非金属性最强的是O元素,则电负性最大的是O元素;C是P元素,其原子核外有15个电子,根据构造原理书写P原子核外电子排布式为ls22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3);A元素为O元素,其在元素周期表中的位置为第二周期第ⅥA族;B元素为Na元素,其原子结构示意图为 ;相同结构的离子,原子序数越小半径越大,电子层数越多半径越大,故四种元素的简单离子半径从大到小为P3->Cl->O2->Na+;(2)A为O元素,有O2、O3两种同素异形体,二者对应的晶体都为分子晶体,因O3相对分子质量较大,则范德华力较大,沸点较高;A的氢化物为水,为分子晶体,B的氢化物为NaH,为离子晶体;(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物PCl3 , PCl3中P原子价层电子对个数=3+ 5-3×12 =4且含1个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断该分子的立体构型为三角锥形、中心原子的杂化轨道类型为sp3;(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个σ键,孤电子对数为 6-2×12 =2,则中心原子的价层电子对数为4,立体构型为V形;(5)O和Na能够形成化合物F,半径大的为O2-、半径小的为Na+ , 该晶胞中大球个数= 8×18+6×12 =4、小球个数为8,则大球、小球个数之比=4:8=1:2,则化学式为Na2O;观察晶胞中面心的原子,与之相连的原子有8个,晶胞中O原子的配位数为8;该晶胞体积=a3 , 晶胞密度= MNA×4V = 46.02×1023×62(0.566×10-7)3 g.cm-3。
22.【答案】 (1);哑铃
(2)NH3;氨分子间存在氢键
(3)基态氮原子电子占据的最高能级为半充满,较稳定
(4)sp2、sp3;Π 56
(5)原子;4;4π(x3+y3)dNA75×1030×100%
【解析】(1)碳原子价电子数为4,价电子排布式为2s22p2 , 所以价层电子的轨道表达式为 ;基态碳原子核外电子占据的最高能级为2p,2p轨道的电子云轮廓图为哑铃形;(2)NH3中N原子价层电子对数为 3+12×(5−3×1)=4 ,
NO3- 中N原子价层电子对数 3+12×(5+1−3×2)=3 ,
NO2- 中N原子价层电子对数 2+12×(5+1−2×2)=3 ,所以中心原子价层电子对数不同于其他其他两种粒子的是NH3; NH3比PH3的沸点高是因为NH3分子间存在氢键,而PH3分子间只有范德华力;(3)第VA族比同周期相邻元素都大,是因为最高能级p轨道上电子数为特殊的半充满状态,能量低、较稳定,所以氮元素的第一电离能比同周期相邻元素都大的原因是基态氮原子电子占据的最高能级为半充满,较稳定;(4)根据图中EMIM+离子中键总数为5个,根据图像,EMIM+离子中C原子的空间构型有四面体和平面三角形两种,即C原子采用sp3、sp2杂化;EMIM+离子有6个电子可形成大π键,形成的大π键原子数为5,故可用符号Π 56 表示;(5)立方氮化硼硬度仅次于金刚石,晶体类型类似于金刚石,是原子晶体;晶胞中每个N原子连接4个B原子,氮化硼化学式BN,所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子,即硼原子的配位数为4;晶胞中N原子数为4, B原子数 8×18+6×12=4 ,晶胞质量为 m=25×4NAg ,晶胞体积为 V=mρ=25×4NAdcm3=100dNAcm3 ,B、N原子的总体积为 V'=4×[4π(x×10−10)33+4π(y×10−10)33]=16π3×(x3+y3)×10−30cm3 ,晶胞中原子的空间利用率为 V'V×100%=16π3×(x3+y3)×10−30100dNA×100%=4π(x3+y3)dNA75×1030×100% ;
23.【答案】 (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
(2)O>S>K
(3)乙醇分子间存在氢键;NH2-
(4)16×6.02×1023个或16NA
(5)1∶1
【解析】(1)Cr是24号元素,根据构造原理及原子核外电子排布规律可知基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或写为[Ar]3d54s1;(2)K是金属元素,O、S是非金属元素,元素的非金属性O>S>K,由于元素的金属性越强,其第一电离能越小;元素的非金属性越强,其第一电离能越大,所以这三种元素的第一电离能由大到小的顺序为O>S>K;(3)乙醇和甲醚都是由分子通过分子间作用力构成的分子晶体,由于乙醇分子之间除存在分子间作用力外,还存在氢键,增加了分子之间的相互吸引力,使乙醇的沸点比其同分异构体甲醚(CH3OCH3)的高;H2O是V形分子,由于等电子体结构相似,性质也相似,则与H2O空间结构相同的一种阴离子为NH2-;(4)络离子[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O是铬(Ⅲ)的一种配合物,在1个[Cr(H2O)5Cl]2+中,中心离子Cr3+与5个H2O、1个Cl-通过6个配位键结合,配位键都是共价单键,属于σ键;在1和H2O中含有2个C-H共价键,属于σ键,所以1 个 [Cr(H2O)5Cl]2+中含有σ键的数目为6+5×2=16个,则在1 ml [Cr(H2O)5Cl]2+中含有σ键的数目为16NA;(5)根据晶胞结构可知Al原子在晶胞8个顶点上和晶胞体内,因此含有的Al原子数目为1+ 18 ×8=2;Cr原子有8个,位于晶胞的棱边上,则含有的Cr原子数目为: 14 ×8=2,所以该晶体中n(Cr)∶n(Al)=2:2=1:1。 或全空时是稳定结构分析;(2)元素代号
L
M
X
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.102
0.089
0.074
主要化合价
+2
+3
+6,-2
+2
-2
元素
相关信息
X
宇宙中最丰富的元素
Y
其单质是空气中最主要的成分
Z
地壳中含量最高的元素
W
其原子质量数为23,中子数为12
R
其最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应,也能与强碱反应
T
其单质在空气中放置表面会变绿,其常见氧化物有两种,为黑色和砖红色
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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