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五年2018-2022高考化学真题按知识点分类汇编73-原子结构与性质(含解析)
展开这是一份五年2018-2022高考化学真题按知识点分类汇编73-原子结构与性质(含解析),共50页。试卷主要包含了单选题,结构与性质等内容,欢迎下载使用。
五年2018-2022高考化学真题按知识点分类汇编73-原子结构与性质(含解析)
一、单选题
1.(2022·辽宁·统考高考真题)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是
A.X能与多种元素形成共价键 B.简单氢化物沸点:
C.第一电离能: D.电负性:
2.(2022·江苏·高考真题)工业上电解熔融和冰晶石的混合物可制得铝。下列说法正确的是
A.半径大小: B.电负性大小:
C.电离能大小: D.碱性强弱:
3.(2022·海南·统考高考真题)钠和钾是两种常见金属,下列说法正确的是
A.钠元素的第一电离能大于钾 B.基态钾原子价层电子轨道表示式为
C.钾能置换出NaCl溶液中的钠 D.钠元素与钾元素的原子序数相差18
4.(2022·江苏·高考真题)下列说法正确的是
A.金刚石与石墨烯中的夹角都为
B.、都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子()基态核外电子排布式为
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
5.(2022·北京·高考真题)下列化学用语或图示表达不正确的是
A.乙炔的结构简式:
B.顺丁烯的分子结构模型:
C.基态原子的价层电子的轨道表示式:
D.的电子式:
6.(2021·山东·统考高考真题)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是
A.原子半径:X>Y B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强 D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
7.(2021·辽宁·统考高考真题)某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子。下列说法正确的是
A.氢化物沸点: B.原子半径:
C.第一电离能: D.阴、阳离子中均有配位键
8.(2021·湖北·统考高考真题)下列有关N、P及其化合物的说法错误的是
A.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B.N与N的π键比P与P的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C.NH3的成键电子对间排斥力较大,可推断NH3的键角比PH3的大
D.HNO3的分子间作用力较小,可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
9.(2021·辽宁·统考高考真题)下列化学用语使用正确的是
A.基态C原子价电子排布图: B.结构示意图:
C.形成过程: D.质量数为2的氢核素:
10.(2021·湖北·统考高考真题)金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子,向该溶液中加入穴醚类配体L,得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]+Na-。下列说法错误的是
A.Na-的半径比F-的大 B.Na-的还原性比Na的强
C.Na-的第一电离能比H-的大 D.该事实说明Na也可表现出非金属性
11.(2021·湖北·统考高考真题)甲烷单加氧酶(s—mmo)含有双核铁活性中心,是O2氧化CH4生成CH3OH的催化剂,反应过程如图所示。下列叙述错误的是
A.基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2
B.步骤③有非极性键的断裂和极性键的形成
C.每一步骤都存在铁和氧元素之间的电子转移
D.图中的总过程可表示为:CH4+O2+2H++2e-CH3OH+H2O
12.(2021·天津·统考高考真题)元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是
A.X的电负性比Q的大
B.Q的简单离子半径比R的大
C.Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D.Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
13.(2021·天津·统考高考真题)下列化学用语表达正确的是
A.F-的离子结构示意图:
B.基态碳原子的轨道表示式:
C.丙炔的键线式:
D.H2O分子的球棍模型:
14.(2020·山东·高考真题)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是
A.第一电离能:W>X>Y>Z B.简单离子的还原性:Y>X>W
C.简单离子的半径:W>X>Y>Z D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
15.(2020·天津·高考真题)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是
元素
X
Y
Z
W
最高价氧化物的水化物
H3ZO4
溶液对应的pH(25℃)
1.00
13.00
1.57
0.70
A.元素电负性:Z
A.同一周期中,随着核电荷数的增加,元素的原子半径逐渐增大
B.原子核外电子排布,先排满K层再排L层、先排满M层再排N层
C.同一原子中,在离核较远的区域运动的电子能量较高
D.同一周期中,IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1
二、结构与性质
17.(2022·全国·统考高考真题)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有_______,其中能量较高的是_______。(填标号)
a. b. c. d.
(2)①一氯乙烯分子中,C的一个_______杂化轨道与Cl的轨道形成_______键,并且Cl的轨道与C的轨道形成3中心4电子的大键。
②一氯乙烷、一氯乙烯、一氯乙炔分子中,键长的顺序是_______,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的键越强;(ⅱ)_______。
(3)卤化物受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为_______。解释X的熔点比Y高的原因_______。
(4)晶体中离子作体心立方堆积(如图所示),主要分布在由构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,晶体在电池中可作为_______。
已知阿伏加德罗常数为,则晶体的摩尔体积_______(列出算式)。
18.(2022·广东·高考真题)硒()是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光()效应以来,在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含的新型分子的合成路线如下:
(1)与S同族,基态硒原子价电子排布式为_______。
(2)的沸点低于,其原因是_______。
(3)关于I~III三种反应物,下列说法正确的有_______。
A.I中仅有键
B.I中的键为非极性共价键
C.II易溶于水
D.II中原子的杂化轨道类型只有与
E.I~III含有的元素中,O电负性最大
(4)IV中具有孤对电子的原子有_______。
(5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为_______(填“>”或“<”)。研究发现,给小鼠喂食适量硒酸钠()可减轻重金属铊引起的中毒。的立体构型为_______。
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能,该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如图1,沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
①X的化学式为_______。
②设X的最简式的式量为,晶体密度为,则X中相邻K之间的最短距离为_______(列出计算式,为阿伏加德罗常数的值)。
19.(2022·山东·高考真题)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出),每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为。回答下列问题:
(1)基态原子的价电子排布式为_______,在元素周期表中位置为_______。
(2)晶胞中N原子均参与形成配位键,与的配位数之比为_______;_______;晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是_______。
(3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A.2s轨道 B.2p轨道 C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
(4)在水中的溶解度,吡啶远大于苯,主要原因是①_______,②_______。
(5)、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性最弱的是_______。
20.(2022·海南·统考高考真题)以、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题:
(1)基态O原子的电子排布式_______,其中未成对电子有_______个。
(2)Cu、Zn等金属具有良好的导电性,从金属键的理论看,原因是_______。
(3)酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图,分子中所有原子共平面,所有N原子的杂化轨道类型相同,均采取_______杂化。邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成酞菁的原料,后者熔点高于前者,主要原因是_______。
(4)金属Zn能溶于氨水,生成以氨为配体,配位数为4的配离子,Zn与氨水反应的离子方程式为_______。
(5)ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能,Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-O键,原因是_______。
(6)下图为某ZnO晶胞示意图,下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。为所取晶胞的下底面,为锐角等于60°的菱形,以此为参考,用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面_______、_______。
21.(2022·河北·高考真题)含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS),是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为_____。
(2)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是____,原因是_____。
(3)SnCl的几何构型为____,其中心离子杂化方式为____。
(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质。下列物质中,属于顺磁性物质的是____(填标号)。
A.[Cu(NH3)2]Cl B.[Cu(NH3)4]SO4 C.[Zn(NH3)4]SO4 D.Na2[Zn(OH)4]
(5)如图是硫的四种含氧酸根的结构:
A. B. C. D.
根据组成和结构推断,能在酸性溶液中将Mn2+转化为MnO的是____(填标号),理由是____。
(6)如图是CZTS四元半导体化合物的四方晶胞。
①该物质的化学式为_____。
②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,例如图中A原子的坐标为(,,),则B原子的坐标为_____。
22.(2022·河北·统考高考真题)含及S的四元半导体化合物(简写为),是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为_______。
(2)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是_______,原因是_______。
(3)的几何构型为_______,其中心离子杂化方式为_______。
(4)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质,下列物质中,属于顺磁性物质的是_______(填标号)。
A. B. C. D.
(5)如图是硫的四种含氧酸根的结构:
根据组成和结构推断,能在酸性溶液中将转化为的是_______(填标号)。理由是_______。
本题暂无(6)问
23.(2021·全国·统考高考真题)过渡金属元素铬是不锈钢的重要成分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:
(1)对于基态Cr原子,下列叙述正确的是_______(填标号)。
A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为
B.4s轨道上电子能量较高,总是在比3s轨道上电子离核更远的地方运动
C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大
(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子是_______,中心离子的配位数为_______。
(3)中配体分子、以及分子的空间结构和相应的键角如图所示。
中P的杂化类型是_______。的沸点比的_______,原因是_______,的键角小于的,分析原因_______。
(4)在金属材料中添加颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。具有体心四方结构,如图所示,处于顶角位置的是_______原子。设Cr和Al原子半径分别为和,则金属原子空间占有率为_______%(列出计算表达式)。
24.(2021·山东·统考高考真题)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:
(1)基态F原子核外电子的运动状态有__种。
(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为__;OF2分子的空间构型为__;OF2的熔、沸点__(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是___。
(3)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为___,下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。
A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d
(4)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有__个XeF2分子。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,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为(,,)。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为___;晶胞中A、B间距离d=___pm。
25.(2021·河北·统考高考真题)KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:
(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是__(填离子符号)。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为___。
(3)已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol-1)如表:
N—N
N≡N
P—P
P≡P
193
946
197
489
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是___。
(4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为___,其中P采取___杂化方式。
(5)与PO电子总数相同的等电子体的分子式为__。
(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为___。
(7)分别用○、●表示H2PO和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H2PO、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度__g•cm-3(写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为__(填标号)。
26.(2021·湖南·统考高考真题)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:
(1)基态硅原子最外层的电子排布图为_______,晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______(填化学式);
(2)硅和卤素单质反应可以得到,的熔沸点如下表:
熔点/K
183.0
203.2
278.6
393.7
沸点/K
187.2
330.8
427.2
560.7
①0℃时,、、、呈液态的是____(填化学式),沸点依次升高的原因是_____,气态分子的空间构型是_______;
②与N-甲基咪唑 反应可以得到,其结构如图所示:
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______,H、C、N的电负性由大到小的顺序为_______,1个中含有_______个键;
(3)下图是、、三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。
①已知化合物中和的原子个数比为1:4,图中Z表示_______原子(填元素符号),该化合物的化学式为_______;
②已知该晶胞的晶胞参数分别为anm、bnm、cnm,,则该晶体的密度_______(设阿伏加德罗常数的值为,用含a、b、c、的代数式表示)。
27.(2021·福建·统考高考真题)类石墨相氮化碳()作为一种新型光催化材料,在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明,非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。具有和石墨相似的层状结构,其中一种二维平面结构如下图所示。
回答下列问题:
(1)基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为_______。
(2)N、O、S的第一电离能()大小为,原因是_______。
(3)晶体中存在的微粒间作用力有_______(填标号)。
a.非极性键 b.金属键 c.π键 d.范德华力
(4)中,C原子的杂化轨道类型_______,N原子的配位数为_______。
(5)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替,形成O掺杂的。的化学式为_______。
28.(2021·重庆·统考高考真题)三磷酸腺苷(ATP) 和活性氧类(如 H2O2和O)可在细胞代谢过程中产生。
(1)ATP 的分子式为C10H16N5O13P3,其中电负性最大的元素是_______,基态 N原子的电子排布图为_______。
(2)H2O2 分子的氧原子的杂化轨道类型为:_______ ;H2O2和H2O能以任意比例互溶的原因是_______。
(3)O3分子的立体构型为_______。根据表中数据判断氧原子之间的共价键最稳定的粒子是_______。
粒子
O2
O2-
O3
键长/pm
121
126
128
(4)研究发现纳米CeO2可催化O分解,CeO2晶体属立方CaF2型晶体结构如图所示。
①阿伏伽德罗常数的值为NA,CeO2相对分子质量为M,晶体密度为ρg·cm-3,其晶胞边长的计量表达式为a=_______nm。
②以晶胞参数为单位长度建立的中标系可以表示晶胞中的原子位置,称作原子分数坐标。A离子的坐标为(0,,),则B离子的坐标为_______。
③纳米CeO2中位于晶粒表面的Ce4+能发挥催化作用,在边长为2 a nm的立方体晶粒中位于表面的Ce4+最多有_______个。
29.(2020·全国·统考高考真题)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_________。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)> I1(Na),原因是_________。I1(Be)> I1(B)> I1(Li),原因是________。
I1/(kJ·mol-1)
Li 520
Be 900
B 801
Na 496
Mg 738
Al 578
(3)磷酸根离子的空间构型为_______,其中P的价层电子对数为_______、杂化轨道类型为_______。
(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有____个。
电池充电时,LiFeO4脱出部分Li+,形成Li1−xFePO4,结构示意图如(b)所示,则x=_______,n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=_______。
30.(2020·全国·统考高考真题)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料,回答下列问题:
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____________。
(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4至TiI4熔点依次升高,原因是____________。
化合物
TiF4
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔点/℃
377
﹣24.12
38.3
155
(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示,其组成元素的电负性大小顺序是__________;金属离子与氧离子间的作用力为__________,Ca2+的配位数是__________。
(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I﹣和有机碱离子,其晶胞如图(b)所示。其中Pb2+与图(a)中__________的空间位置相同,有机碱中,N原子的杂化轨道类型是__________;若晶胞参数为a nm,则晶体密度为_________g·cm-3(列出计算式)。
(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘,降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐,提升了太阳能电池的效率和使用寿命,其作用原理如图(c)所示,用离子方程式表示该原理_______、_______。
31.(2020·天津·高考真题)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题:
(1)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为_________,基态Fe原子的电子排布式为__________。
(2)CoO的面心立方晶胞如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为______g﹒cm-3:三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的顺序为_______。
(3)Fe、Co、Ni能与Cl2反应,其中Co和为Ni均生产二氯化物,由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为____,Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成,写出反应的离子方程式:______。
(4)95℃时,将Ni片浸在不同质量分数的硫酸中,经4小时腐蚀后的质量损失情况如图所示,当大于63%时,Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为_____。由于Ni与H2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快,工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度,在硫酸中添加HNO3的方式为______(填“一次过量”或“少量多次”),此法制备NiSO4的化学方程式为_______。
32.(2019·全国·高考真题)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组成的化合物。回答下列问题:
(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______,其沸点比NH3的_______(填“高”或“低”),其判断理由是_________________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为______________________。
(3)比较离子半径:F−__________O2−(填“大于”等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示,晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F−和O2−共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1−x代表,则该化合物的化学式表示为____________,通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=________g·cm−3。
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,例如图1中原子1的坐标为(),则原子2和3的坐标分别为__________、__________。
33.(2018·全国·高考真题)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为_____、_____(填标号)。
A. B.
C. D.
(2)Li+与H−具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H−),原因是______。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是______、中心原子的杂化形式为______。LiAlH4中,存在_____(填标号)。
A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born−Haber循环计算得到。
可知,Li原子的第一电离能为________kJ·mol−1,O=O键键能为______kJ·mol−1,Li2O晶格能为______kJ·mol−1。
(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为______g·cm−3(列出计算式)。
34.(2019·海南·高考真题)Ⅰ.下列各组物质性质的比较,结论正确的是( )
A.分子的极性: B.物质的硬度:
C.物质的沸点: D.在中的溶解度:
Ⅱ.锰单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题:
(1)位于元素周期表中第四周期____族,基态原子核外未成对电子有_____个。
(2)可与反应生成 ,新生成的化学键为_____键。分子的空间构型为______,其中N原子的杂化轨道类型为_______。
(3)金属锰有多种晶型,其中的结构为体心立方堆积,晶胞参数为a pm, 中锰的原子半径为_____pm。已知阿伏加德罗常数的值为, 的理论密度____。(列出计算式)
(4)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示,其中锰离子的化合价为____,其配位数为____。
35.(2018·海南·高考真题)
(1)I.下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是_______________
A.第一电离能:Cl>S>P>Si B.共价键的极性:HF>HCI>HBr>HI
C.晶格能:NaF>NaCl>NaBr>NaI D.热稳定性:MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO3
II.黄铜矿是主要的炼铜原料,CuFeS2是其中铜的主要存在形式。回答下列问题:
(2)CuFeS2中存在的化学键类型是________________。下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的_____________。
(3)在较低温度下CuFeS2与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。
①X分子的立体构型是______,中心原子杂化类型为__________,属于_______(填“极性”或“非极性”)分子。
②X的沸点比水低的主要原因是____________________。
(4)CuFeS2与氧气反应生成SO2,SO2中心原子的价层电子对数为_____,共价键的类型有_________。
(5)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示。
①Cu+的配位数为__________,S2-的配位数为____________。
②已知:a=b=0.524 nm,c=1.032 nm,NA为阿伏加德罗常数的值,CuFeS2晶体的密度是________g•cm-3(列出计算式)。
参考答案:
1.B
【分析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,W简单离子在同周期离子中半径最小,说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子,可分类讨论:①为第二周期元素时,最外层电子排布为2s22p2或2s22p4,即C或O;②为第三周期元素时,最外层电子排布为3s23p2或3s23p4,即Si或S。Q与Z同主族,结合原子序数大小关系可知,则X、Z、Q分别为C、O和S,则Y为N。
【详解】A.X为C,能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键,A正确;
B.Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S,由于H2O分子间能形成氢键,故H2O沸点高于H2S,B错误;
C.Y为N,Z为O,N的最外层p轨道电子为半充满结构,比较稳定,故其第一电离能比O大,C正确;
D.W为Al,Z为O,O的电负性更大,D正确;
故选B。
2.A
【详解】A.核外电子数相同时,核电荷数越大半径越小,故半径大小为,故A正确;
B.同周期元素核电荷数越大电负性越大,故,故B错误;
C.同周期从左往右第一电离能呈增大趋势,同主族从上往下第一电离能呈减小趋势,故电离能大小为,故C错误;
D.元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性强弱为,故D错误;
故选A。
3.A
【详解】A.同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小,金属性越强的元素,其第一电离能越小,因此,钠元素的第一电离能大于钾,A说法正确;
B.基态钾原子价层电子为4s1,其轨道表示式为,B说法不正确;
C.钾和钠均能与水发生置换反应,因此,钾不能置换出 NaC1溶液中的钠,C说法不正确;
D.钠元素与钾元素的原子序数分别为11和19,两者相差8,D说法不正确;
综上所述,本题选A。
4.B
【详解】A.金刚石中的碳原子为正四面体结构,夹角为109°28′,故A错误;
B.的化学键为Si-H,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子;的化学键为Si-Cl,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子,故B正确;
C.锗原子()基态核外电子排布式为[Ar]3d10,故C错误;
D.ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体,而硅形成的晶体硅为原子晶体,故D错误;
故选B。
5.C
【详解】A.乙炔中含有碳碳三键,其结构简式为,A项正确;
B.顺丁烯中两个甲基位于双键同侧,其结构模型为,B项正确;
C.基态原子的价层电子排布式为3s23p2,其轨道表示式为,C项错误;
D.是离子化合物,其电子式为,D项正确;
答案选C。
6.D
【分析】Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。
【详解】A.P与Cl在同一周期,则P半径大,即X>Y,A项不符合题意;
B.两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,半径是P3->Cl-,所以PH3的失电子能力强,还原性强,即X>Y,B项不符合题意;
C.同周期元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C项不符合题意;
D.同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,第VA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能;所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,所以有5种,D项符合题意;
故选D。
7.D
【分析】由题干信息可知,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,故Z为C或者O,根据多孔储氢材料前驱体结构图可知Y周围形成了4个单键,再结合信息M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大,故Y为N,故Z为O,M只形成一个单键,M为H,X为C,则W为B,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,X、Y的氢化物分别为:CH4和NH3,由于NH3存在分子间氢键,故氢化物沸点:,A错误;
B.根据同一周期从左往右主族元素的原子半径依次减小,同一主族从上往下依次增大,故原子半径:,B错误;
C.根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,IIA与IIIA,VA与VIA反常,故第一电离能:,C错误;
D.由于阳离子中的Y原子是N原子,形成了类似于铵根离子的阳离子,故存在配位键,阴离子中的W为B,最外层上只有3个电子,能形成3个共价键,现在形成了4个共价键,故还有一个配位键,D正确;
故答案为:D。
8.A
【详解】A.P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大,因此PCl3分子的极性比NCl3分子极性大,A项错误;
B.N与N的键比P与P的强,故的稳定性比的高,B项正确;
C.N的电负性比P大,NH3中成键电子对距离N比PH3中成键电子对距离P近,NH3中成键电子对间的斥力大,因此NH3的键角比PH3的大,C项正确;
D.相对分子质量:HNO3
9.D
【详解】A.基态C原子价电子排布图为: ,A错误;
B.结构示意图为:,B错误;
C.形成过程为:,C错误;
D.质量数为2的氢核素为:,D正确;
故答案为:D。
10.C
【详解】A.核外有3个电子层、核外有2个电子层,故的半径比的大,A项正确;
B.的半径比Na的大,中原子核对最外层电子的引力小,易失电子,故的还原性比Na的强,B项正确;
C.的1s上有2个电子,为全充满稳定结构,不易失去电子,故的第一电离能比的小,C项错误;
D.该事实说明Na可以形成,得电子表现出非金属性,D项正确。
故选C。
11.C
【详解】A.基态Fe原子核外有26个电子,其核外电子排布式为,A项正确;
B.步骤③中断裂非极性键,形成(Ⅳ)极性键,B项正确;
C.步骤④中电子转移发生在Fe和C元素之间,C项错误;
D.根据图示,总过程的反应为:,D项正确;
故选C。
12.B
【分析】X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20,由图象中最外层电子数和原子半径的关系可知,X为C、Y为Na、Z为S、Q为Cl、R为K。
【详解】A.C的电负性比Cl的小,故A错误;
B.核外电子数相同时质子数越大半径越小,故Q的简单离子半径比R的大,故B正确;
C.同周期元素,原子序数越大非金属性越强,则简单氢化物更稳定,则Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的弱,故C错误;
D.同主族元素,原子序数越大金属性越强,则最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的弱,故D错误;
故选B。
13.D
【详解】A.F-最外层有8个电子,离子结构示意图:,故A错误;
B.基态碳原子的轨道表示式:,故B错误;
C.丙炔的三个碳原子在一条线上,故C错误;
D.H2O分子的空间构型为V型,所以球棍模型为:,故D正确;
故选D。
14.C
【分析】四种短周期主族元素,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,设若X为第二周期元素原子,则X可能为Be或O,若X为第三周期元素原子,则均不满足题意,Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物,该淡黄色固体为Na2O2,则X为O元素,Z为Na元素;Y与W的最外层电子数相同,则Y为F元素,W为Cl元素,据此分析。
【详解】A.同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大,同一主族从上到下第一电离能逐渐减小,故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F>O>Cl>Na,A错误;
B.单质的氧化性越强,简单离子的还原性越弱,O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱,故简单离子的还原性O2->Cl->F-,B错误;
C.电子层数越多简单离子半径越大,相同结构的离子,原子序数越大半径越小,故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+,C正确;
D.F元素的非金属性强于Cl元素,则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子,在水溶液中HF不容易发生电离,故HCl的酸性强于HF,D错误;
故选C。
15.A
【分析】四种短周期元素,均可以形成最高价氧化物对应的水化物。有H3ZO4可知,该酸为弱酸,则Z为P元素;0.1 mol∙L−1 W的最高价氧化物对应的水化物的pH为0.70,说明该物质为多元强酸,为硫酸,则W为S元素;0.1 mol∙L−1 Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00,说明该物质为一元强碱,为氢氧化钠,则Y为Na元素;0.1 mol∙L−1 X的最高价氧化物对应的水化物的pH为1.00,说明该物质为一元强酸,为硝酸,则Y为N元素,据此回答。
【详解】A.同一周期元素的电负性随着原子序数的递增而增大,因S的原子序数大于P,则S的电负性大于P,胡A正确;
B.电子层数越多离子半径越大,Na+有两个电子层而S2−有三个电子层,因此S2−的离子半径较大,故B错误;
C.同一周期元素原子的第一电离能总趋势为依次增大,但由于第ⅡA、ⅤA族元素的电子排布结构为全充满或半充满状态,原子结构较为稳定,故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能较相邻两个主族的电离能较大,故P的第一电离能大于S,故C错误;
D.相对分子质量越大,物质的熔沸点越高,但由于X的氢化物NH3中含有分子间氢键,因此NH3的沸点高于PH3的沸点,故D错误;
综上所述,答案为A。
【点睛】分子的相对分子质量越大,熔沸点越高,但需要注意分子间是否能够形成氢键;分子间氢键可以增大物质的熔沸点,但分子内氢键可以降低物质的熔沸点。
16.C
【详解】A.同一周期中,随着核电荷数的增加,原子核对核外电子的束缚力逐渐增强,元素的原子半径逐渐减小,A错误;
B.M能层中d能级的能量高于N能层中s能级能量,填充完4s能级后才能填充3d能级,B错误;
C.同一原子中,在离核较远的区域运动的电子能量较高,C正确;
D.同一周期中,ⅡA与ⅢA族元素原子的核电荷数不一定都相差1,例如第四周期的Ca和Ga相差11,D错误;
答案选C。
17.(1) ad d
(2) sp2 σ 一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔 Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短
(3) CsCl CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体
(4) 电解质
【详解】(1)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,
a.1s22s22p43s1,基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上,属于氟原子的激发态,a正确;
b.1s22s22p43d2,核外共10个电子,不是氟原子,b错误;
c.1s22s12p5,核外共8个电子,不是氟原子,c错误;
d.1s22s22p33p2,基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上,属于氟原子的激发态,d正确;
答案选ad;
而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2,答案选d;
(2)①一氯乙烯的结构式为,碳为双键碳,采取sp2杂化,因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C-Clσ键;
②C的杂化轨道中s成分越多,形成的C-Cl键越强,C-Cl键的键长越短,一氯乙烷中碳采取sp3杂化,一氯乙烯中碳采取sp2杂化,一氯乙炔中碳采取sp杂化,sp杂化时p成分少,sp3杂化时p成分多,因此三种物质中C-Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔,同时Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短,一氯乙烯中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键( ),一氯乙炔中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成2套3中心4电子的大π键( ),因此三种物质中C-Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔;
(3)CsICl2发生非氧化还原反应,各元素化合价不变,生成无色晶体和红棕色液体,则无色晶体为CsCl,红棕色液体为ICl,而CsCl为离子晶体,熔化时,克服的是离子键,ICl为分子晶体,熔化时,克服的是分子间作用力,因此CsCl的熔点比ICl高;
(4)由题意可知,在电场作用下,Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移,因此α-AgI晶体是优良的离子导体,在电池中可作为电解质;每个晶胞中含碘离子的个数为8+1=2个,依据化学式AgI可知,银离子个数也为2个,晶胞的物质的量n=mol=mol,晶胞体积V=a3pm3=(50410-12)3m3,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm===m3/mol。
18.(1)4s24p4
(2)两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高
(3)BDE
(4)O、Se
(5) > 正四面体形
(6) K2SeBr6
【详解】(1)基态硫原子价电子排布式为3s23p4,与S同族,Se为第四周期元素,因此基态硒原子价电子排布式为4s24p4;故答案为:4s24p4。
(2)的沸点低于,其原因是两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高;故答案为:两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高。
(3)A.I中有键,还有大π键,故A错误;B.Se−Se是同种元素,因此I中的键为非极性共价键,故B正确;C.烃都是难溶于水,因此II难溶于水,故C错误;D.II中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为sp2,碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp,故D正确;E.根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,因此I~III含有的元素中,O电负性最大,故E正确;综上所述,答案为:BDE。
(4)根据题中信息IV中O、Se都有孤对电子,碳、氢、硫都没有孤对电子;故答案为:O、Se。
(5)根据非羟基氧越多,酸性越强,因此硒的两种含氧酸的酸性强弱为>。中Se价层电子对数为,其立体构型为正四面体形;故答案为:>;正四面体形。
(6)①根据晶胞结构得到K有8个,有,则X的化学式为K2SeBr6;故答案为:K2SeBr6。
②设X的最简式的式量为,晶体密度为,设晶胞参数为anm,得到,解得,X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半即;故答案为:。
19.(1) 3d84s2 第4周期第VIII族
(2) 2:3 2:1:1 Zn2+、Ni2+
(3)D
(4) 吡啶能与H2O分子形成分子间氢键 吡啶和H2O均为极性分子相似相溶,而苯为非极性分子
(5)
【详解】(1)已知Ni是28号元素,故基态Ni原子的价电子排布式为:3d84s2,在周期表中第四横行第10纵列即位于第4周期第VIII族,故答案为:3d84s2;第4周期第VIII族;
(2)由题干晶胞示意图可知,,Ni2+周围连接四个原子团,形成的配位键数目为:4,空间结构为正方形,VESPR模型为平面四边形,采用dsp2杂化; Zn2+周围形成的配位键数目为:6,VESPR模型为正八面体,采用sp3d2杂化,所以与的配位数之比为4:6=2:3;
含有CN-(小黑球N+小白球C)为:=4,含有NH3(棱上小黑球)个数为:=2,晶胞中苯环在四个侧面且每个苯环只有一半属于该晶胞,所以苯环个数为:=2,则该晶胞的化学式为:,即4:2:2=2:1:1;故答案为:2:3;2:1:1;Zn2+、Ni2+;
(3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大π键,则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化,杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道,故答案为:D;
(4)已知苯分子为非极性分子,H2O分子为极性分子,且吡啶中N原子上含有孤电子对能与H2O分子形成分子间氢键,从而导致在水中的溶解度,吡啶远大于苯,故答案为:吡啶能与H2O分子形成分子间氢键;吡啶和H2O均为极性分子相似相溶,而苯为非极性分子;
(5)已知-CH3为推电子基团,-Cl是吸电子基团,则导致N原子电子云密度大小顺序为:>>,结合题干信息可知,其中碱性最弱的为:,故答案为:。
20.(1) 1s22s22p4或[He]2s22p4 2
(2)自由电子在外加电场中作定向移动
(3) sp2 两者均为分子晶体,后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,熔点更高
(4)Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑
(5)电负性O>N,O对电子的吸引能力更强,Zn和O更易形成离子键
(6) ▱cdhi ▱bcfe
【详解】(1)O为8号元素,其基态O原子核外有8个电子,因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4,其2p轨道有2个未成对电子,即O原子有2个未成对电子;
(2)由于金属的自由电子可在外加电场中作定向移动,因此Cu、Zn等金属具有良好的导电性;
(3)根据结构式可知,N原子以双键或以NH三键的形式存在,故N原子的杂化方式均为sp2,由于邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酰亚胺均为分子晶体,而后者能形成分子间氢键,使分子间作用力增大,因此熔点更高;
(4)金属Zn与氨水反应可生成[Zn(NH3)4](OH)2和H2,反应的离子方程式为Zn+4NH3+2H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+H2↑;
(5)由于电负性O>N,O对电子的吸引能力更强,Zn和O更易形成离子键,因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键;
(6)根据晶胞示意图,一个晶胞中8个O原子位于晶胞的顶点,1个O原子位于晶胞体内,4个Zn原子位于晶胞的棱上,1个Zn原子位于晶胞体内,棱上的3个Zn原子和体内的Zn原子、O原子形成四面体结构,从底面O原子排列图看,能平移且与abcd共边的只有二个四边形,为cdhi和bcfe。
21.(1)1:2或2:1
(2) Cu Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大
(3) 三角锥形 sp3杂化
(4)B
(5) D D中含有—1价的O元素,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO
(6) Cu2ZnSnS4 (,,)
【详解】(1)基态S的价电子排布是3s23p4,根据基态原子电子排布规则,两种自旋状态的电子数之比为1:2或2:1,故答案为:1:2或2:1;
(2)铜元素的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,锌元素的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大,所以铜与锌相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是铜元素,故答案为:Cu;Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大;
(3)三氯化锡离子在锡离子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1,所以锡离子杂化方式为sp3杂化,离子的空间构型为三角锥形,故答案为:三角锥形;sp3杂化;
(4)根据题意,具有顺磁性物质含有未成对电子;
A.[Cu(NH3)2]Cl中亚铜离子外围电子排布是3d10,离子中电子均已成对,该配合物不具有顺磁性,故不符合题意;
B.[Cu(NH3)4]SO4中铜离子外围电子排布是3d9,离子中有未成对电子,该配合物具有顺磁性,故符合题意;
C.[Zn(NH3)4]SO4中锌离子外围电子排布是3d10,离子中电子均已成对,该配合物不具有顺磁性,故不符合题意;
D.Na2[Zn(OH)4] 中锌离子外围电子排布是3d10,离子中电子均已成对,该配合物不具有顺磁性,故不符合题意;
故选B;
(5)由四种含氧酸根的结构式可知,只有过二硫酸根离子中含有过氧链,离子中—1价的氧元素具有强氧化性,则只有过二硫酸根离子能在酸性溶液中将锰离子氧化为高锰酸根离子,故选D;
(6)①由晶胞结构可知,位于顶点和体心的锌原子个数为8×+1=2,位于面上的铜原子个数为8×=4,位于面心和棱上的锡原子个数为2×+4×=2,位于体内的硫原子个数为8,则该物质的化学式为Cu2ZnSnS4,故答案为:Cu2ZnSnS4;
②若将晶胞先分为上下两个相等的正方体后再将每个正方体继续分为8个相等的小正方体,则B原子位于上面的正方体分割成的8个小立方体中位于右下后方的小立方体的体心,由A原子的坐标为(,,)可知,B原子的坐标为(,,),故答案为:(,,)。
22.(1)1:2##2:1
(2) Cu Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大
(3) 三角锥形
sp3杂化
(4)B
(5) D D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO
【解析】(1)
基态S的价电子排布是3s23p4,根据基态原子电子排布规则,两种自旋状态的电子数之比为:1:2或2:1;
(2)
Cu的第二电离能失去的是3d10的电子,第一电离能失去的是4s1电子,Zn的第二电离能失去的是4s1的电子,第一电离能失去的是4s2电子,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大;
(3)
Sn是ⅣA族元素,SnCl的中心离子Sn2+价层电子对数为3+,有1对孤电子对,中心离子是sp3杂化,SnCl的几何构型是三角锥形;
(4)
根据题意,具有顺磁性物质含有未成对电子。A.[Cu(NH3)2]Cl各原子核外电子均已成对,不符合题意;B.[Cu(NH3)4]SO4中的Cu2+外围电子排布是3d9,有未成对电子,符合题意;C.[Zn(NH3)4]SO4各原子核外电子均已成对,不符合题意;D.Na2[Zn(OH)] 各原子核外电子均已成对,不符合题意;故答案选B。
(5)
Mn2+转化为MnO需要氧化剂,且氧化性比MnO的强,由SO2使KMnO4溶液褪色可知H2SO4的氧化性弱于MnO,故A不符合;B、C中的S化合价比H2SO4低,氧化性更弱,故B、C均不符合;D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为MnO,故D符合。
23. AC 6 高 存在分子间氢键 含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大 Al
【详解】(1) A. 基态原子满足能量最低原理,Cr有24个核外电子,轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为,A正确;
B. Cr核外电子排布为,由于能级交错,3d轨道能量高于4s轨道的能量,即3d电子能量较高,B错误;
C. 电负性为原子对键合电子的吸引力,同周期除零族原子序数越大电负性越强,钾与铬位于同周期,铬原子序数大于钾,故铬电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大,C正确;
故答案为:AC;
(2)中三价铬离子提供空轨道,提供孤对电子与三价铬离子形成配位键,中心离子的配位数为三种原子的个数和即3+2+1=6,故答案为:;6;
(3)的价层电子对为3+1=4,故中P的杂化类型是; N原子电负性较强,分子之间存在分子间氢键,因此的沸点比的高;的键角小于的,原因是:含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大,故答案为:;高;存在分子间氢键;含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大;
(4)已知具有体心四方结构,如图所示,黑球个数为,白球个数为,结合化学式可知,白球为Cr,黑球为Al,即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和Al原子半径分别为和,则金属原子的体积为,故金属原子空间占有率=%,故答案为:Al;。
24. 9 F>O>Cl 角(V)形 低于 OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,Cl2O的熔、沸点高 5 D 2 (0,0,) pm
【详解】(1)基态F原子共有9个核外电子,则每个电子都有对应的轨道和自旋状态,所以核外电子的运动状态有9种;
(2)电负性一定程度上相当于得电子能力,半径越小,得电子能力越强,电负性越大,半径由小到大的顺序为F、O、Cl,所以电负性大小顺序为F>O>Cl;根据VSEPR理论有,去掉2对孤对电子,知OF2分子的空间构型是角形;OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,Cl2O的熔、沸点高;
(3)XeF2易升华,所以是分子晶体,其中心原子的价层电子对数为,其中心原子的杂化方式应为sp3d;
(4)图中大球的个数为,小球的个数为,根据XeF2的原子个数比知大球是Xe原子,小球是F原子,该晶胞中有2个XeF2分子;由A点坐标知该原子位于晶胞的中心,且每个坐标系的单位长度都记为1,B点在棱的处,其坐标为(0,0,);图中y是底面对角线的一半,,,所以 pm。
25. 和 或 在原子数目相同的条件下,N2比N4具有更低的能量,而P4比P2具有更低的能量,能量越低越稳定 sp3 SiF4、SO2F2等 B
【详解】(1)在的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为(或)、、和,其中核外电子排布相同的是和。
(2)对于基态的磷原子,其价电子排布式为,其中3s轨道的2个电子自旋状态相反,自旋磁量子数的代数和为0;根据洪特规则可知,其3p轨道的3个电子的自旋状态相同,因此,基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为或。
(3)根据表中的相关共价键的键能可知,若4mol N形成类似白磷分子结构的N4分子,可以释放出的能量为193kJ´6=1158kJ;若4mol N形成N2分子,则可释放的能量为946kJ´2=1892kJ,显然,形成N2分子放出的能量更多,故在N数目相同的条件下,N2具有更低的能量,能量越低越稳定。同理,若4mol P形成分子,可以释放出的能量为197kJ´6=1182kJ;若4mol P形成P2分子,则可释放的能量为489kJ´2=978kJ,显然,形成P4分子放出的能量更多,故在P数目相同的条件下,P4具有更低的能量,能量越低越稳定。
(4)含氧酸分子中只有羟基上的H可以电离;由是次磷酸的正盐可知,为一元酸,其分子中只有一个羟基,另外2个H与P成键,还有一个O与P形成双键,故其结构式为,其中P共形成4个σ键、没有孤电子对,故其价层电子对数为4,其采取sp3杂化。
(5)等电子体之间的原子总数和价电子总数都相同,根据前加后减、前减后加、总数不变的原则,可以找到与电子总数相同的等电子体分子为SiF4、SO2F2等。
(6)由题中信息可知,n个磷酸分子间脱去(n-1)个水分子形成链状的多磷酸,因此,如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则可脱去n个水分子得到(HPO3)n,其失去后得到相应的酸根,故该酸根可写为。
(7)①由晶胞结构可知,位于晶胞的顶点、面上和体心,顶点上有8个、面上有4个,体心有1个,故晶胞中的数目为;位于面上和棱上,面上有6个,棱上4个,故晶胞中的数目为。因此,平均每个晶胞中占有的和的数目均为4,若晶胞底边的边长均为、高为,则晶胞的体积为10-30a2c cm3,阿伏加德罗常数的值为,晶体的密度为。
②由图(a)、(b)、(c)可知,晶胞在x轴方向的投影图为 ,选B。
26. ; SiC SiCl4 SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大 正四面体形 sp2、sp3;; N>C>H 54 O Mg2GeO4 =×1021
【详解】(1)硅元素的原子序数为14,价电子排布式为3s23p2,则价电子排布图为 ;原子晶体的熔点取决于共价键的强弱,晶体硅和碳化硅都是原子晶体,碳原子的原子半径小于硅原子,非金属性强于硅原子,碳硅键的键能大于硅硅键、键长小于硅硅键,则碳硅键强于硅硅键,碳化硅的熔点高于晶体硅,故答案为: ;SiC;
(2) ①由题给熔沸点数据可知,0℃时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四溴化硅、四碘化硅为固态;分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小,SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,则SiX4的沸点依次升高;SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则分子的空间构型为正四面体形,故答案为:SiCl4; SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大;正四面体形;
②由M2+离子的结构可知,离子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的双键碳原子;元素的非金属性越强,其电负性越大,元素的非极性强弱顺序为N>C>H,则元素电负性的大小顺序为N>C>H;M2+离子的结构中含有单键、双键和配位键,单键和配位键都是σ键,双键中含有1个σ键,则离子中含有54个σ键,故答案为:sp2、sp3;N>C>H;54;
(3)①由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点、面心、棱上和体内的X原子为8×+6×+4×+3=8,位于体内的Y原子和Z原子分别为4和16,由Ge和O原子的个数比为1:4可知,X为Mg原子、Y为Ge原子、Z为O原子,则晶胞的化学式为Mg2GeO4,故答案为:O;Mg2GeO4;
②由晶胞的质量公式可得:=abc×10—21×ρ,解得ρ=×1021g/cm3,故答案为:×1021。
27.(1)2∶1
(2)N原子轨道半充满,比相邻的O原子更稳定,更难失电子;O,S同主族,S原子半径大于O原子,更易失去电子
(3)cd
(4) 杂化 2,3
(5)
【分析】(1)
基态C原子的核外电子排布式是1s22s22p2,成对电子数为4,未成对电子数为2,其比值为2∶1。
(2)
N、O、S的第一电离能()大小为,原因是相同电子层数的原子,N原子的核外电子排布式是1s22s22p3,p轨道处在半满状态,比较稳定,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能N大于O;O和S是同一主族元素,O原子的半径较小,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能O大于S;故第一电离能()大小为。
(3)
根据题意,晶体具有和石墨相似的层状结构,结合二维平面结构图,判断其存在的微粒间作用力有极性键、π键和范德华力,故答案选cd。
(4)
中,结合二维平面结构图得知,C原子与N原子形成三个σ键,层内存在大п键的,不存在孤电子对,故C原子的杂化轨道类型为杂化;
根据二维平面结构图得知,N原子的成键有连两个C原子和连三个C原子的两种情况,故N原子的配位数为2、3两种。
(5)
从基本结构单元分析得知,N原子的成键有连两个C原子和连三个C原子的两种情况,连两个C原子的N原子完全属于该基本结构单元,连三个C原子的N原子处在中心的完全属于该基本结构单元,处在“顶点”上的属于三个基本结构单元,故一个基本结构单元含有6个C原子和个N原子;将图中虚线圈所示的N原子用O原子代替,则O原子完全属于该基本结构单元,故该基本结构单元含有6个C原子、6个N原子、2个O原子,则形成O掺杂的的化学式为。
【点睛】该基本结构单元的分析应注意到两点,一是它是平面层状结构,二是“顶点”N原子分属三个基本结构单元。
28.(1) O
(2) sp3 水分子和过氧化氢分子同为极性分子,且相互之间可以形成氢键,互相吸引,并且它们的结构相似,相似相溶,所以可以任意比例互溶
(3) V型 O2
(4) (,,) 50
【解析】(1)
ATP 的分子式为C10H16N5O13P3,其中含有C、H、N、O、P等元素,同周期元素电负性从左往右增大,同主族元素电负性从上往下减小,故电负性最大的元素是O;基态 N原子的电子排布图为。
(2)
H2O2 分子的结构为H-O-O-H,氧原子含有两个σ键和两对故电子对,杂化轨道类型为sp3;H2O2和H2O能以任意比例互溶,这是由于水分子和过氧化氢分子同为极性分子,且相互之间可以形成氢键,互相吸引,并且它们的结构相似,相似相溶。
(3)
O3分子与NO 互为等电子体,构型相似,NO中N的价电子对数为,是sp2杂化,连接两个O原子,立体构型为V型,故O3分子的立体构型也为V型;相同原子形成的共价键的键长越短,键能越大,越稳定,从表中数据可知,O2的键长最短,故最稳定的粒子是O2。
(4)
该晶胞中含有Ce4+个数为,含有O2-个数为8。
①阿伏伽德罗常数的值为NA,CeO2相对分子质量为M,晶体密度为ρg·cm-3,则ρ= ,则晶胞边长的计量表达式为a=nm;
②A离子位于晶胞左侧面心,坐标为(0,,),则位于晶胞体内,由上面心、后面心、右侧面心、右侧上后顶点的Ce4+构成的正四面体中心的B离子的坐标为(,,);
③在边长为2 a nm的立方体晶粒中,含有8个该立方晶胞,可看作上层四个、下层四个,则位于表面的Ce4+最多有:晶胞面心的4个、四个晶胞共用的顶点1个在晶粒的面上,有 ,顶点8、棱心12个,共50个。
29. 4:5 Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小 Li,Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的 正四面体形 4 sp3 4 或0.1875 13:3
【分析】题(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识;题(2)考查了第一电离能的周期性变化规律;题(3)考查了分子或离子空间构型判断的两大理论;题(4)重点考查通过陌生晶胞的晶胞结构示意图判断晶胞组成。
【详解】(1)基态铁原子的价电子排布式为,失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种基态离子的价电子排布式分别为和,根据Hund规则可知,基态Fe2+有4个未成对电子,基态Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4:5;
(2)同主族元素,从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以;同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于ⅡA元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA元素,因此;
(3)经过计算,中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,因此其构型为正四面体形,P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道;
(4)由题干可知,LiFePO4的晶胞中,Fe存在于由O构成的正八面体内部,P存在由O构成的正四面体内部;再分析题干中给出的(a),(b)和(c)三个不同物质的晶胞结构示意图,对比(a)和(c)的差异可知,(a)图所示的LiFePO4的晶胞中,小球表示的即为Li+,其位于晶胞的8个顶点,4个侧面面心以及上下底面各自的相对的两条棱心处,经计算一个晶胞中Li+的个数为个;进一步分析(a)图所示的LiFePO4的晶胞中,八面体结构和四面体结构的数目均为4,即晶胞中含Fe和P的数目均为4;考虑到化学式为LiFePO4,并且一个晶胞中含有的Li+,Fe和P的数目均为4,所以一个晶胞中含有4个LiFePO4单元。对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知,Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一个面心的Li+以及一个棱心的Li+;结合上一个空的分析可知,LiFePO4晶胞的化学式为Li4Fe4P4O16,那么Li1-xFePO4晶胞的化学式为Li3.25Fe4P4O16,所以有即x=0.1875。结合上一个空计算的结果可知,Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4;假设Fe2+和Fe3+数目分别为x和y,则列方程组:,,解得x=0.8125,y=0.1875,则Li1-xFePO4中。
【点睛】对第一电离能的考查,最常出现的是ⅡA,ⅤA基态原子与同一周期相邻主族元素的基态原子第一电离能的比较;判断分子等构型时,可以通过价层电子对互斥理论或杂化轨道理论以及等电子体原理进行判断;由陌生晶胞结构书写晶体化学式时,一方面要认真分析晶胞中各类粒子的位置信息,另一方面也要注意均摊法的使用。
30. 1s22s22p63s23p63d24s2 TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量的增大分子间作用力增大,熔点逐渐升高 O>Ti>Ca 离子键 12 Ti4+ sp3 2Eu3++Pb=2Eu2++Pb2+ 2Eu2++I2=2Eu3++2I−
【分析】(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识;(2)考查了不同类型的晶体的熔沸点比较,相同类型的晶体的熔沸点比较;(3)考查了电负性的周期性变化规律,微粒间的相互作用以及晶胞中离子的配位数;(4)考查了晶胞中微粒的位置和杂化理论,晶体密度的计算问题;(5)重点考查通过反应历程图,来书写离子方程式等。
【详解】(1)钛元素是22号元素,故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;故答案为:1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;
(2) 一般不同的晶体类型的熔沸点是原子晶体>离子晶体>分子晶体,TiF4是离子晶体,其余三种则为分子晶体,故TiF4的熔点高于其余三种物质;TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体,对于结构相似的分子晶体,则其相对分子质量越大,分子间作用力依次越大,熔点越高;故答案为:TiF4是离子晶体,其余三种则为分子晶体,故TiF4的熔点高于其余三种物质;TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强,故熔点依次升高;
(3)CaTiO3晶体中含有Ca、Ti、O三种元素,Ca、Ti是同为第四周期的金属元素,Ca在Ti的左边,根据同一周期元素的电负性从左往右依次增大,故Ti>Ca,O为非金属,故其电负性最强,故三者电负性由大到小的顺序是:O>Ti>Ca,金属阳离子和氧负离子之间以离子键结合,离子晶体晶胞中某微粒的配位数是指与之距离最近且相等的带相反电性的离子,故Ca2+的配位数必须是与之距离最近且相等的氧离子的数目,从图(a)可知,该数目为三个相互垂直的三个面上,每一个面上有4个,故Ca2+的配位数是12;故答案为:O>Ti>Ca;离子键;12;
(4)比较晶胞(a)(b)可知,将图(b)中周围紧邻的八个晶胞中体心上的离子连接起来,就能变为图(a)所示晶胞结构,图(b)中体心上的Pb2+就变为了八个顶点,即相当于图(a)中的Ti4+;图(b)中顶点上的I-就变成了体心,即相当于图(a)中的Ca2+;图(b)面心上中的 就变成了棱心,即相当于图(a)中的O2-;故图(b)中的Pb2+与图(a)中的Ti4+的空间位置相同;有机碱中N原子上无孤对电子,周围形成了4个键,故N原子采用sp3杂化;从图(b)可知,一个晶胞中含有Pb2+的数目为个,的数目为个,I-的数目为个,故晶胞的密度为,故答案为:Ti4+;sp3; ;
(5)从作用原理图(c)可以推出,这里发生两个离子反应方程式,左边发生Pb + 2Eu3+ = Pb2+ + 2Eu2+,右边发生I2 + 2Eu2+ = 2Eu3+ + 2I-,故答案为:Pb + 2Eu3+ = Pb2+ + 2Eu2+;I2 + 2Eu2+ = 2Eu3+ + 2I-
【点睛】对电负性的考查,只要掌握周期表同一周期从左往右电负性依次增大,同一主族从上往下电负性依次减小的规律,另金属元素的电负性小于非金属的;化学键的类型判断主要也是通过电负性,当两元素的电负性相差1.7以上形成离子键,小于则形成共价键;判断分子等构型时,可以通过价层电子对互斥理论或杂化轨道理论以及等电子体原理进行判断;由陌生晶胞结构计算晶体密度时,先要确定晶胞中含有的微粒数目,这时一方面要认真分析晶胞中各类粒子的位置信息,另一方面也要注意均摊法的使用,然后根据质量的两种计算方法相等即来进行求算。
31. 第四周期第VIII族 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 NiO>CoO>FeO CoCl3>Cl2>FeCl3 2Co(OH)3+6H++2Cl-=Cl2↑+2Co2++6H2O 随H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜 少量多次 3Ni +3H2SO4+2HNO3 =3NiSO4+2NO↑+4H2O或Ni+H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO2↑+2H2O
【分析】(1)根据Fe、Co、Ni的原子序数得出位置和基态Fe原子的电子排布式。
(2)根据晶胞结构计算出O2−和Co2+个数,根据密度公式计算;根据离子晶体键能和晶格能比较熔点。
(3)根据反应方程式氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性,Co(OH)3与盐酸反应发生氧化还原反应生成Cl2、CoCl2、H2O。
(4)类比Fe在常温下与浓硫酸发生钝化,根据图中信息得出原因;根据为了提高产物的纯度,根据Ni与H2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快这个信息得出添加硝酸的方法和反应方程式。
【详解】(1)Fe、Co、Ni分别为26、27、28号元素,它们在周期表中的位置为第四周期第VIII族,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;故答案为:第四周期第VIII族;1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;。
(2)CoO的面心立方晶胞如图1所示。根据晶胞结构计算出O2−个数为,Co2+个数为,设阿伏加德罗常数的值为NA,则CoO晶体的密度为;三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,离子半径Fe2+>Co2+>Ni2+,NiO、CoO、FeO,离子键键长越来越长,键能越来越小,晶格能按NiO、CoO、FeO依次减小,因此其熔点由高到低的顺序为NiO>CoO>FeO;故答案为:;NiO>CoO>FeO。
(3)Fe、Co、Ni能与Cl2反应,其中Co和为Ni均生产二氯化物,根据铁和氯气反应生成FeCl3,氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性,因此氧化性:Cl2>FeCl3,氯气与Co和为Ni均生产二氯化物,说明氯气的氧化性比CoCl3弱,由此推断FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为CoCl3>Cl2>FeCl3,Co(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成,发生氧化还原反应生成Cl2、CoCl2、H2O,其离子方程式:2Co(OH)3+6H++2Cl-=Cl2↑+2Co2++6H2O;故答案为:CoCl3>Cl2>FeCl3;2Co(OH)3+6H++2Cl-=Cl2↑+2Co2++6H2O。
(4)类比Fe在常温下与浓硫酸发生钝化,根据图中信息,当大于63%时,Ni被腐蚀的速率逐渐降低的可能原因为随H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜。工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4。为了提高产物的纯度,根据Ni与H2SO4反应很慢,而与稀硝酸反应很快,因此在硫酸中少量多次添加HNO3的方式来提高反应速率,反应生成NiSO4、H2O,根据硝酸浓度不同得到NO或NO2,此法制备NiSO4的化学方程式为3Ni+3H2SO4+2HNO3=NiSO4+2NO↑+4H2O或Ni+H2SO4+2HNO3=NiSO4+2NO2↑+2H2O;故答案为:随H2SO4质量分数增加,Ni表面逐渐形成致密氧化膜;少量多次;3Ni +3H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO↑+4H2O或Ni+H2SO4+2HNO3=3NiSO4+2NO2↑+2H2O。
【点睛】物质结构是常考题型,主要考查电子排布式、晶胞计算、氧化还原反应、学生学习知识的能力的考查。
32. 三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 4s 4f5 小于 SmFeAsO1−xFx
【详解】(1)As与N同族,则AsH3分子的立体结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使沸点升高,故AsH3的沸点较NH3低,
故答案为三角锥形;低;NH3分子间存在氢键;
(2)Fe为26号元素,Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态,能量较低,故首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,则应先失去能量较高的4s电子,所以Sm3+的价电子排布式为为4f5,
故答案为4s;4f5;
(3)F-和O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,则半径越小,故半径:F-
(4)由图1可知,每个晶胞中含Sm原子:4=2,含Fe原子:4+1=2,含As原子:4=2,含O原子:(8+2)(1-x)=2(1-x),含F原子:(8+2)x=2x,所以该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx;
根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx,一个晶胞的质量为,一个晶胞的体积为a2c10-30cm3,则密度=g/cm3,
故答案为SmFeAsO1-xFx;;
根据原子1的坐标(,,),可知原子2和3的坐标分别为(,,0),(0,0,),
故答案为(,,0);(0,0,);
33. D C Li+核电荷数较大 正四面体 sp3 AB 520 498 2908
【详解】分析:(1)根据处于基态时能量低,处于激发态时能量高判断;
(2)根据原子核对最外层电子的吸引力判断;
(3)根据价层电子对互斥理论分析;根据物质的组成微粒判断化学键;
(4)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,据此计算;根据氧气转化为氧原子时的能量变化计算键能;晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量,据此解答;
(5)根据晶胞中含有的离子个数,结合密度的定义计算。
详解:(1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1,则D中能量最低;选项C中有2个电子处于2p能级上,能量最高;
(2)由于锂的核电荷数较大,原子核对最外层电子的吸引力较大,因此Li+半径小于H-;
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH4-,中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,所以空间构型是正四面体,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化;阴阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,不存在双键和氢键,答案选AB;
(4)根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ/mol÷2=520 kJ/mol;0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ,所以O=O键能是249 kJ/mol×2=498 kJ/mol;根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908 kJ/mol;
(5)根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中,共计是8个,根据化学式可知氧原子个数是4个,则Li2O的密度是。
点睛:本题考查核外电子排布,轨道杂化类型的判断,分子构型,电离能、晶格能,化学键类型,晶胞的计算等知识,保持了往年知识点比较分散的特点,立足课本进行适当拓展,但整体难度不大。难点仍然是晶胞的有关判断与计算,晶胞中原子的数目往往采用均摊法:①位于晶胞顶点的原子为8个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/8;②位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/2;③位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1/4;④位于晶胞体心的原子为1个晶胞共用,对一个晶胞的贡献为1。
34. AB VIIB 5 配位 三角锥 sp3 +2 6
【分析】I.A.先判断分子是否为极性分子,然后根据极性分子的极性大于非极性分子的极性;
B.二者是离子晶体,离子键越强,物质的硬度越大;
C.HF分子之间存在氢键;
D.CS2、CCl4都是非极性分子,H2O是极性分子,利用相似相溶原理分析;
II.(1)Mn是25号元素,根据原子序数与元素周期表的位置判断其位置;并根据构造原理书写其核外电子排布式,判断其核外未成对电子数目;
(2)在络离子的中心离子与配体之间存在配位键;用价层电子对理论判断NH3的空间构型,N原子的杂化轨道类型为sp3;
(3)体心立方结构中Mn原子在晶胞顶点和体心内,体对角线为Mn原子半径的4倍,据此计算Mn原子半径;先计算一个晶胞中含有的Mn原子数,然后根据ρ=计算晶胞密度;
(4)用均摊法计算晶胞中Mn、O离子个数,然后利用化合物中正负化合价代数和等于0计算Mn的化合价;根据晶胞结构可知:在Mn离子上下、前后、左右6个方向有O离子,配位数是6。
【详解】I.A.BCl3是平面正三角形,分子中正负电中心重合,是非极性分子;而NCl3的N原子上有一对孤电子对,是三角锥形,分子中正负电中心不重合,是极性分子,所以分子极性:BCl3
C.HCl分子之间只存在分子间作用力,而HF分子之间除存在分子间作用力外,还存在分子间氢键,因此HF的沸点比HCl的高,C错误;
D.CCl4、CS2都是由非极性分子构成的物质,H2O是由极性分子构成的物质,根据相似相溶原理可知,由非极性分子构成的溶质CCl4容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中,由极性分子H2O构成的溶质不容易溶解在由非极性分子构成的溶剂CS2中,所以溶解度:CCl4>H2O,D错误;
故合理选项是AB;
II. (1)Mn是25号元素,在元素周期表中第四周期VIIB族,根据构造原理可得基态原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d54s2,根据核外电子排布规律可知,该原子核外的未成对电子有5个;
(2)MnCl2中的Mn2+上有空轨道,而NH3的N原子上有孤电子对,因此二者反应可形成络合物 ,则新生成的化学键为配位键。NH3的价层电子对数为3+,且N原子上有一对孤电子对,所以NH3分子的空间构型为三角锥形,其中N原子的杂化轨道类型为sp3杂化。
(3)体心立方结构中Mn原子在晶胞顶点和体心内,体对角线为Mn原子半径的4倍,由于晶胞参数为apm,则,则Mn原子半径r=pm;在一个Mn晶胞中含有的Mn原子数为,则根据晶体密度ρ=可得晶胞密度ρ===g/cm3;
(4)在晶胞中含有的Mn离子数目为:,含有的O离子数目为:,Mn离子:O离子=4:4=1:1,所以该氧化物的化学式为MnO,化合物中元素正负化合价代数和等于0,由于O的化合价为-2价,所以Mn的化合价为+2价;根据晶胞结构可知:在Mn离子上、下、前、后、左、右6个方向各有一个O离子,所以Mn离子的配位数是6。
【点睛】本题考查了物质结构与性质的知识,涉及分子的极性、物质的熔沸点、硬度、溶解性的比较、原子核外电子排布及与其在周期表位置的关系、晶胞结构与计算等。在考查学生对知识的掌握的同时,考查了学生的空间想象能力及数学计算能力。
35.(1)BC
(2) 离子键 CD
(3) V形 sp3 极性 水分子间存在氢键
(4) 3 σ键和π键
(5) 4 4
【详解】(1)I. A.当原子轨道填充为半满全满时,较稳定,P为半满结构,因此第一电离能最大,故不符合题意;
B.共价键的极性与原子得失电子能力有关,得失电子能力差别越大,极性越强,得电子能力,同主族元素从上到下依次减弱,故B符合题意;
C.晶格能与离子半径有关,离子半径越大,晶格能越小,离子半径,同主族元素从上到下依次增大,因此晶格能逐渐减小,故C符合题意;
D.热稳定性,同主族元素,越往下,越稳定,因此D不符合题意;
故答案选BC;
(2)CuFeS2中存在非金属与金属之间的化学键,为离子键;电子排布应先排满低能轨道,再排满高能轨道,因此,B不符合题意,而失去电子时,应先失去高能轨道电子,故CD符合题意;
(3)①臭鸡蛋气味的气体为硫化氢,分子中价层电子有4对,孤对电子为=2对,故构型是V形,中心原子杂化类型为sp3,有孤对电子,为非对称结构,因此为极性分子。
②由于在水分子中,氧元素吸引电子能力极强,故水分子中存在氢键,沸点升高。
故答案为:V形 ;sp3 ;极性;水分子间存在氢键。
(4)SO2中心原子的价层电子对数为=3,以双键结合,故共价键类型为σ键和π键。
故答案为:3;σ键和π键;
(5)①Cu+的配位数为6×+4×=4,S2-占据8个体心,有两个S,因此S2-的配位数为4。
②根据=,质量m=(4×64+4×56+8×32)/NA,体积V=0.524×0.524×1.032×10-21cm-3,
所以,CuFeS2晶体的密度是g/cm3。
故答案为:。
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