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2024届高三化学训练专题-物质结构与性质
1.(23-24高二下·山东泰安·阶段练习)2023年化学诺贝尔奖授予了三位研究量子点的科学家。量子点又称“人造原子”、“超原子”,是一种纳米级的半导体材料,在医疗,科技等多个领域有广泛的应用。
(1)聚多巴胺量子点具有广泛的光学吸收和荧光特性,可直接用于体内成像。多巴胺结构如下图所示。
①基态氮原子的电子排布图为 ,其最高能层上有 种运动状态不同的电子。
②多巴胺分子中碳原子的杂化方式为 ,1mol多巴胺中含有σ键的数目为 。
③多巴胺易溶于水,原因是 。
(2)聚多巴胺量子点还可以通过吸附金属离子如,,等用于核磁共振成像(MRI)。
①中含有,其阴离子空间构型为 。
②Mn的第三电离能大于Fe的第三电离能,原因是 。
(3)CdS量子点是一种常见的量子点。某种CdS晶体的立方晶胞如下图所示。
①若晶胞中箭头所示的分数坐标为,请标出箭头所示的的分数坐标 。
②若CdS晶体的密度为,则晶胞中和间的最短距离为 pm(列出计算式即可)。
2.(23-24高二下·安徽马鞍山·阶段练习)含氮元素的化合物在生产生活领域都有重要作用。
(1)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
①R中两种阳离子的相同之处为 (填标号)。
A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数
C.立体结构 D.共价键类型
②R的晶体密度为,其立方晶胞中含有y个[]单元。若该单元的相对质量为M,晶胞参数为anm,则y的计算表达式为 。
(2)氨硼烷()是一种固体储氢材料。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:,的结构如图所示:
①根据对角线规则,硼元素的一些化学性质与 相似(填元素名称)。
②在上述反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
(3)在太阳能电池领域具有重要的应用价值。
①已知甲基的供电子能力强于氢原子,则比接受质子能力 (填“强”、“弱”)。
②的晶胞结构如图所示(其中A、B、C代表不同的阴离子或阳离子)。
原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置,其中,A为(0,0,0),B为(,,),则C的原子分数坐标为 。
③该晶胞沿体对角线方向的投影图为 (填标号)。
a. b. c. d.
3.(23-24高二下·北京·期中)金属有机框架(MOFs)是一类由金属离子与有机配体通过配位键自组装形成的多孔晶体材料。MOF-5是其中最具代表性的材料之一、
(1)MOF-5晶体由具有正四面体结构的(如图)和有机配体(如图)构成,其中与同一配体相连的两个的取向不同。
①Zn元素在周期表中的位置是第四周期第 族。
②基态O原子的电子排布式为 。
③比较C和O的电负性大小,并从原子结构角度说明理由: 。
(2)MOF-5晶体内部的空腔可以吸附小分子。若要增强MOF-5与之间的吸附作用,可在配体上引入 。(假设MOF-5晶胞形状不变)
A. B. C.
(3)MOF-5晶体属于立方晶系,其晶胞由8个结构相似的重复单元(如图)构成。
①每个重复单元中的个数为 。
②已知与的摩尔质量分别为和,阿伏加德罗常数为。MOF-5晶体的密度为 。()
(4)除外,下列也可以作为有机配体用于构成金属有机框架的是 。
A. B. C.
4.(23-24高二下·安徽·期中)铜的单质及其化合物在生产生活中有广泛应用。请回答下列问题:
(1)基态Zn原子的价层电子排布式为 ;第一电离能:I1(Cu) (填“>”或“<”)I1(Zn)。
(2)某种含铜微粒[Cu(NH3)2]2+的催化剂可用于汽车尾气脱硝。
①[Cu(NH3)2]2+中NH3的键角 (填“>”或“<”)氨气中NH3的键角;NH3和(CH3)3N(三甲胺)都可以结合H+。结合H+的能力:NH3 (填“>”或“<”)(CH3)3N。
②(CH3)3N和H2NCH2CH2NH2(乙二胺)均属于胺,二者相对分子质量相近,但乙二胺的沸点比三甲胺的高得多,原因是 。
(3)铜的一种氧化物的晶胞结构如图表示,该物质的化学式为 ,若A原子分数坐标为(0,0,0),B原子分数坐标为,则C原子分数坐标为 。
(4)含铜化合物M的晶胞结构如图所示晶胞参数(a≠c,α=β=γ=90°)。
若化合物M的密度为ρg⋅cm-3,则阿伏加德罗常数的值NA= (用含a、c、ρ的代数式表示)。
5.(23-24高二下·广东清远·阶段练习)晶体世界丰富多彩,复杂多样,各类晶体具有不同的结构特点,决定着他具有不同的性质和用途,回答下列问题:
(1)可写成,其结构示意图如下图,则硫酸铜晶体中的配位数为 ,中配位原子是 ,基态的价电子轨道表示式为 。
(2)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物,N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中,晶胞结构如图所示。
氮化钼的化学式为 ,Mo原子周围与之等距离的Mo原子个数为 。
(3)氮化镓是新型半导体材料,其晶胞结构可看作金刚石晶胞(如图1)内部的碳原子被N原子代替,顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。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。下图2为沿y轴投影的氮化镓晶胞中所有原子的分布图。若原子1的原子分数坐标为,则原子2的原子分数坐标为 。
(4)硫化锌是一种半导体材料,其晶胞结构如下图所示。
已知:硫化锌晶体密度为,代表阿伏加德罗常数的值,则ZnS的晶胞中的配位数为 ;和之间的最短核间距(x)为 nm(用代数式表示)。
6.(23-24高二下·湖南长沙·阶段练习)硒(Se)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(AIE)效应以来,AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子IV的合成路线如下:
(1)Se与S同族,基态S原子未成对电子数为 个,基态硒原子价电子排布式为 。
(2)H2Se的沸点低于H2O,其原因是 。
(3)关于Ⅰ~Ⅲ三种反应物,下列说法不正确的有 。
A.Ⅰ中仅有键 B.Ⅰ中的Se—Se键为非极性共价键
C.Ⅱ不易溶于水 D.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)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Mr,晶体密度为ρ g·cm-3,则X中相邻K之间的最短距离为 nm(列出计算式,NA为阿伏加德罗常数的值)。
7.(2024·北京·模拟预测)自然界中,纯粹的典型晶体是不多的,大多数晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体之间的过渡晶体。以下列出了第三周期几种氧化物晶体中离子键的百分数。
氧化物
MgO
离子键百分数
62
50
41
33
提示:离子键的百分数是通过电负性的差值计算出来的,电负性的差值越大,离子键的百分数越大。
(1)从原子结构角度解释,为什么一般认为氧化镁属于离子晶体,而二氧化硅属于共价晶体: 。
(2)硅元素位于元素周期表的 区。基态硅原子的价层电子排布式为 。
(3)一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如下所示,已知该晶体中晶胞各边长度分别为apm、apm和cpm,两条底边夹角为120°,距离最近的两个B原子之间距离为。
①该物质化学式为 ;
②距离每个B原子最近的Mg原子有 个;
③该晶体密度为 。
(4)滴定测定含量。
(ⅰ)称取m克硅酸钠样品加热溶解后,配制为250mL待测液。
(ⅱ)移取50mL待测液至250mL锥形瓶中,加入10滴甲基红指示剂【HIn(红色)(黄色)】,摇匀后用0.2000mol/L HCl标准溶液滴定至体系为玫瑰红色,消耗盐酸体积为,体系中有沉淀。
(ⅲ)加入3.0g氟化钠固体,充分反应。
(ⅳ)用0.5000mol/L HCl标准溶液滴定至溶液为玫瑰红色并继续加入至过量,共加入。
(ⅴ)用0.5000mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液变为亮黄色,消耗NaOH溶液。
已知:为强电解质,回答问题:
①步骤(ⅲ)中加入NaF后发生化学反应的离子方程式,则加入NaF后的实验现象为 。
②样品中硅酸钠的纯度为 (用质量分数表示)。
8.(23-24高二下·辽宁·阶段练习)短周期元素在自然界中比较常见,它们的化合物及其合金在社会生活中有着很重要的作用。请回答下列问题:
(1)硫代硫酸盐可用作浸金试剂。硫代硫酸根()可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。
①基态O原子电子占据最高能层符号是 。
②的空间构型是 。
(2)一定条件下,将F原子插入石墨层间可得到具有润清性的层状结构化合物,其单层局部结构如图所示:中C原子的杂化方式为 。
(3)一种立方钙钛矿型晶体LaCrO3有两种晶胞结构,其俯视图如下(重叠处仅画出大的微粒),La的配位数均是12。
①图a的晶胞参数为x pm,则O与O的最小核间距为 pm;图b晶胞中O的位置为 (填“体心”“顶点”“面心”“棱心”);两种晶胞中Cr的配位数是否相同 (填“是”或“否”)。
②晶胞经掺杂后能提高红外辐射效率。由图a晶胞堆叠形成的2×2×2超晶胞中一个La原子被Sr代替,则掺杂后晶体化学式 。
(4)磷的含氧酸除了H3PO4以外,还有亚磷酸(H3PO3)等。H3PO3是二元酸,在水中O—H键能断裂解离出而P—H键不能,从元素性质的角度解释其原因: 。
9.(23-24高二下·四川广安·阶段练习)不锈钢是由铁、铬、碳及众多不同元素所组成的合金,铁是主要成分元素,铬是第一主要的合金元素。其中铬的含量不能低于11%,不然就不能生成致密氧化膜CrO3防止腐蚀。目前铬被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火等领域。
(1)写出Cr的基态原子的价电子排布式 。
(2)金属铬的第二电离能(Icr)和锰的第二电离能(IMn)分别为1590.6kJ·mol-1、1509.0kJ·mol-1,Icr>IMn的原因是 。
(3)Cr的一种配合物结构如图所示,该配合物中氮原子的杂化方式是 ,阴离子ClO的空间构型为 。
(4)氧铬酸钙是一种常见含铬矿石,其立方晶胞如图所示。
已知该晶胞的边长为apm,求:
①该晶体的密度 g/cm3。
②Cr的原子分数坐标为: 。
(5)乙二胺与Co3+可以形成配合物[Co(H2N-CH2-CH2-NH2)(NH3)2Cl2]Cl。
①将1mol该配合物溶于水,加入足量的硝酸银溶液,生成沉淀的物质的量为 mol。
②乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)与三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺的沸点比三甲胺高很多,试分析原因是 。
10.(2024·浙江·高考真题)氧是构建化合物的重要元素。请回答:
(1)某化合物的晶胞如图1,的配位数(紧邻的阳离子数)为 ;写出该化合物的化学式 ,写出该化合物与足量溶液反应的化学方程式 。
(2)下列有关单核微粒的描述正确的是_______。
A.的基态原子电子排布方式只有一种
B.的第二电离能的第一电离能
C.的基态原子简化电子排布式为
D.原子变成,优先失去轨道上的电子
(3)化合物和的结构如图2。
①和中羟基与水均可形成氢键(),按照氢键由强到弱对三种酸排序 ,请说明理由 。
②已知、钠盐的碱性,请从结构角度说明理由 。
11.(23-24高二下·内蒙古呼和浩特·期中)ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。
(1)石墨单质的晶体类型为 。
(2)碳的另一种单质C60和可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示,K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为 ;其晶胞参数为1.4nm,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体的密度为 (只需列出式子,无需化简)。
(3)相同温度下,2-硝基苯酚( )的酸性小于4-硝基苯酚( )的酸性,其原因是 。
(4)四卤化硅SiX4的沸点和四卤化锡SnX4的熔点如下表所示。
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
沸点/℃
-85.7
56.9
134.8
187.5
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
705
-33
31
144.5
① SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。
② 结合SnX4的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,SnX4中的化学键的离子性 、共价性 (填“增强”、“不变”或“减弱”)。请从原子结构角度解释所推断的结论: 。
③ 已知,SiCl4发生水解反应的机理如图:
下列叙述正确的是 。
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体中每个Si可构成12个12元环
C.SiCl4属于共价晶体
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C的原子半径小
④ SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示。
N-甲基咪唑分子中元素的第一电离能由大到小为 ,电负性由大到小的顺序为 ,1个M2+中含有 个σ键。
12.(23-24高一下·山东威海·期中)钛、钒、铬、铁、镍、铜等过渡金属及其化合物在工业上有重要用途。
(1)钛铁合金具有放氢温度低、价格适中等优点,是钛系储氢合金的代表。Ti元素在元素周期表中的位置是 。
(2)制备的反应为。
①上述化学方程式中非金属元素电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。
②分子中所有原子均满足8电子稳定结构,分子中键和键的个数比为 ,中心原子的杂化方式为 。
(3)如图甲所示的是金红石的晶胞,则每个晶胞拥有 个、 个。
(4)如图乙所示的是硫化锌的晶胞,则、的数目之比是 。
(5)如图丙所示的是钙钛矿的晶胞,则其化学式是 。
13.(23-24高二下·四川成都·阶段练习)铁被誉为“工业之母”,铁也是人体必须的痕量元素之一。
(1)基态Fe原子的核外电子中有 对成对电子。其重要化合物中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的结构式为 ,其中Fe的配位数为 。
(2)血红素(含)是吡咯()的重要衍生物,可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如图:
①血红素中属于第二周期的非金属元素原子的第一电离能从大到小的顺序为 ,请描述原因: 。
②已知吡咯中的各个原子均在同一平面内,则吡咯分子中N原子的杂化类型为。1mol吡咯分子中所含的σ键总数为 个(设为阿伏伽德罗常数的值)。分子中的大π键可用表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,则吡咯环中的大π键应表示为 。
③CO中毒是由于CO与血红蛋白(Hb)发生配位反应: K。
已知CO、与血红素(Hb)的配位常数K如表所示。
CO
配位常数K
则反应的平衡常数 。
(3)一种由Mg和Fe组成的储氢材料的结构属立方晶系,晶胞参数为a pm,晶胞如图所示(氢未标出)。
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,称为原子的分数坐标。如A点原子的分数坐标为,B点原子的分数坐标为,则C点原子的分数坐标为 。
②该结构中,H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe的周围,H原子与Fe原子之间的最短距离等于晶胞参数的,则该晶体的化学式为 ,晶胞密度为 (列出计算式即可,设阿伏加德罗常数的值为)。
14.(23-24高二下·福建漳州·阶段练习)I.和在工农业、科研等方面应用广泛。
(1)(氨硼烷)是具有广泛应用前景的储氢材料。
①中存在配位键,提供空轨道的原子是 。
②的沸点高于的可能原因是 。
(2)工业合成时用到含铁催化剂。
①元素在周期表第 族,基态原子电子的空间运动状态有 种。
②从结构的角度分析容易被氧化成的原因是 。
(3)合金是储氢密度很高的材料之一,其晶胞结构如图所示。若该晶体储氢时,分子在晶胞的体心和棱的中心位置。
①该合金中,每个原子周围与它最近且相等距离的原子有 个。
②要储存,至少需要 合金。
II.请回答:
(4)下列说法中正确的有 。
①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关
②若晶体中有阳离子,必然有阴离子
③分子晶体的熔点一定比金属晶体低
④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低
⑤共价晶体中一定含有共价键
⑥含有离子的晶体一定是离子晶体
⑦硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅
⑧和晶体中,阴离子周围紧邻的阳离子数均为8
15.(23-24高二下·四川内江·阶段练习)回答下列问题。
(1)请将下列几组物质的编号填写在空格上:①D与T②红磷与白磷③CH2=CHCH3和CH2=CH2④和 ⑤CH2=CH—CH=CH2和CH2—CH3—C≡CH⑥和。互为同位素的是 ;互为同系物的是 ;互为同分异构体的是 。
(2)固态SO3能以无限长链形式存在(如图所示)。其中S原子的杂化形式为 。长链结构中,连接2个S原子的O原子称为桥氧,连接1个S原子的O原子称为端基氧,则与S原子形成化学键键长更大的是 (填“桥氧”或“端基氧”)。
(3)AlN是一种陶瓷绝缘体,具有较高的导热性和硬度,其立方晶胞如图所示,Al原子周围紧邻的Al原子有 个。已知:氮化铝的密度为dg/cm3,阿伏加德罗常数为NA,则最近的N原子与Al原子间的距离为 pm。
(4)Cr3+与H2O、Cl-构成配合物,在含有0.001mol该配合物的溶液中加入过量AgNO3溶液,经过滤、洗涤、干燥后,得到0.002mol白色沉淀。已知该配合物的配位数为6,则其化学式为 ,1 mol该配合物中含有σ键的数目为 。
(5)已知AlCl3可形成如图所示的二聚体,其熔点190°C,沸点183°C.该二聚体形成的晶体类型为 ,晶体中含有的作用力有 (填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.配位键 E.范德华力 F.氢键
16.(23-24高二下·四川南充·阶段练习)碳元素的单质有多种形式,下图依次是、石墨和金刚石的结构图:
回答下列问题:
(1)金刚石、石墨、、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为 。
(2)石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式 。
(3)属于 晶体。
(4)石墨晶体中,层内C-C键的键长为142pm,而金刚石中C-C键的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键,而石墨层内的C-C间不仅存在σ键,还有 键。
(5)Ge与C是同族元素,比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 。
熔点/℃
-49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
(6)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
①关于这两种晶体的说法,正确的是 (填序号)。
a.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
c.两种晶体中的B-N键均为共价键
d.两种晶体均为分子晶体
②(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一、1mol 含有 mol配位键。
17.(23-24高二下·北京·期中)H、C、N、O、Na、Mg、Cl、Cu是8种中学化学中常见的元素。
(1)原子结构与元素性质
① 5种元素H、C、N、O、Na中,电负性最大的是 。
② 3种元素Na、Mg、Cl中,原子半径最大的是 。
③ 基态Cu的价电子排布式为 。
(2)微粒间相互作用与物质性质
① 下列物质的分子中同时存在σ键和π键的是 (填字母)。
a.H2 b.N2 c.Cl2 d.NH3
② NH3分子与酸反应形成NH的原因是 。
③ 相同条件下,SO2在水中的溶解度大于CO2的,理由是 。
(3)不同聚集状态的物质与性质
①干冰晶体中微粒间的相互作用有 。
②金属钠能导电的原因是 。
③NaCl、NaBr、NaI中,熔点最高的是 。
④ 金刚石和石墨是碳的两种常见单质,下列叙述正确的是 (填字母)。
a.金刚石和石墨都是共价晶体
b.晶体中共价键的键角:金刚石>石墨
c.金刚石中碳原子杂化类型为sp3杂化,石墨中碳原子杂化类型为sp2杂化
18.(23-24高二下·北京·阶段练习)KCN易溶于水,水溶液呈碱性,虽有剧毒,却因其较强的配位能力被广泛使用,如用于从低品位的金矿砂(含单质金)中提取金。
(1)基态N价层电子排布式为 。
(2)的所有原子均满足8电子稳定结构,其电子式为 。
(3)中N为-3价,从结构与性质关系的角度解释其原因: 。
(4)下图为KCN的晶胞示意图。已知晶胞边长为anm,阿伏加德罗常数的值为,该晶体的密度为 。(已知:)
(5)浸金过程如下:
ⅰ.将金矿砂溶于pH为10.5~11的KCN溶液,过滤,得含的滤液;
ⅱ.向滤液中加入足量金属锌,得单质金。
已知Au与Cu同族,则Au属于 区元素。
②ⅰ中反应的离子方程式为 。
铝和硅均处于第三周期金属与非金属的交界处。
(6)比较Al和Si的原子半径:Al Si。
(7)硅的一种化合物可发生水解反应,机理如下:
含s、p、d轨道的杂化类型有:①、②、③,中间体中Si采取的杂化类型为 (填标号)。
(8)氯化铝常以二聚体的形式存在()具有配位键,分子中原子间成键的关系如下图所示。请将图中表示配位键的斜线上加上箭头 。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.(1) 5 sp2、sp3 22NA 多巴胺中的-OH、-NH2都能与水形成氢键
(2) 正四面体形 Mn2+的3d能级为半充满的相对稳定结构,较难失电子
(3)
【详解】(1)
①N的原子序数为7,基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,电子排布图为,其最高能层为L能层,有5种运动状态不同的电子;
②多巴胺分子中苯环上的碳原子为sp2杂化、环外饱和碳原子为sp3杂化,即碳原子的杂化方式为sp2、sp3;O-H、C-H、C-C、C-N、N-H单键均为σ键,苯环结构有12个σ键,除此之外还有10个单键,1 mol多巴胺中含有σ键的数目为22NA;
③多巴胺中的-OH、-NH2都能与水形成氢键,因此多巴胺易溶于水;
(2)①中含有,其阴离子为,的中心原子S原子的价层电子对数为4+×(6+2-4×2)=4,无孤电子对,空间构型为正四面体形;
②Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2,Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2,则Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6,Mn2+的电子排布式为[Ar]3d5,Mn2+的3d能级为半充满的相对稳定结构,较难失电子,故第三电离能I3(Fe)<I3(Mn);
(3)①若晶胞中箭头所示的分数坐标为,则标出箭头所示的的分数坐标;
②设晶胞棱长为apm,根据均摊法,晶胞中含8×+6×=4个,4个,则CdS晶体的密度为,,晶胞中和间的最短距离为体对角线的,为。
2.(1) ABD
(2) Si(硅) sp3 sp2
(3) 弱 (1,,) a
【详解】(1)H3O+中σ键数为3,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为三角锥形;铵根离子中σ键数为4,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,立体结构为正四面体形;和中 H3O+均含极性共价键和配位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D;
晶体的密度为dg·cm3,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,晶胞的质量为,则=d×(a×10-7)3,则y=。
(2)在周期表中B与Si处于对角位置,与Si的化学性质相似;
在反应中,中B原子是价层电子对为4对,sp3杂化,反应后生成即B原子杂化方式为sp2杂化;
(3)已知甲基的供电子能力强于氢原子,则比接受质子能力较弱的原因是甲基供电子能力强于氢原子,中含有两个甲基,中心N原子负电性更大,接受质子能力更强;
原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中,原子分数坐标A为(0,0,0),B为(,,),与图可知,C原子为右侧面心,则C的原子分数坐标为(1,,)。
3.(1) ⅡB 1s22s22p4 电负性C<O;C和O电子层数相同,核电荷数C<O,原子半径C>O,原子核对最外层电子的吸引作用C<O,所以C的电负性小于O的电负性
(2)AB
(3) 3
(4)C
【详解】(1)①Zn元素在周期表中的位置是第四周期第ⅡB族;②基态O原子的电子排布式为1s22s22p4;③C和O电子层数相同,核电荷数C<O,原子半径C>O,原子核对最外层电子的吸引作用C<O,所以C的电负性小于O的电负性;
(2)若在配体上引入能与水分子形成氢键的羟基和氨基,有利于增强MOF-5与水分子的吸附作用,若在配体上上引入不能与水分子形成氢键的甲基,不能增强X与水分子的吸附作用,故选AB;
(3)①每个重复单元中的个数为;②每个重复单元中的个数为,则MOF-5晶体的密度为;
(4)根据有机配体知,含有两个或两个以上的可以作为有机配体用于构成金属有机框架,所以选C。
4.(1) 3d104s2 <
(2) > < 乙二胺分子之间能形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键
(3) CuO
(4)
【详解】(1)Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,4s能级处于半充满状态,而Zn原子的价层电子排布式为3d104s2,Zn的4s能级处于全充满状态,Zn原子更不易失去1个电子,所以Zn原子的第一电离能较大,故此处填:3d104s2、<;
(2)①NH3和中的N价层电子对数均为4,前者中心原子孤电子对数为1,后者为0,根据斥力:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对,所以中NH3键角大于氨气中NH3的键角;
甲基是供电子基,甲基的引入,会使氮原子的电负性增大,结合H+能力增强,所以结合H+的能力:NH3<(CH3)3N(三甲胺);
②乙二胺分子之间能形成氢键,三甲胺分子之间不能形成氢键,所以乙二胺的沸点比三甲胺高;
(3)由晶胞结构图可知,一个晶胞中Cu的个数为,O的个数为4,则该化合物的化学式为CuO;若A原子分数坐标为(0,0,0),B原子分数坐标为,C原子在体内的体对角线上,其分数坐标为;
(4)由晶胞结构图可知,该晶胞中含有黑球的个数为8×+2=4、白球的个数为16×+4×+2=8、灰色球的个数为8×+1=2,由于其中Cu化合价为+2、F的化合价为-1、K的化合价为+1,根据化合价代数和为0,可以推断该晶体的化学式为K2CuF4,则黑球代表K,白球代表F,灰球代表Cu,根据g•cm-3,则NA=。
5.(1) 4 O
(2) 12
(3)
(4) 4 或
【分析】根据在氮化钼晶跑中,Mo在8个顶点和6个面心,根据均摊法Mo原子个数为,N有4个在棱上,1个在内部,均滩为 ,化学式为Mo2N,硫化锌晶胞中,S在8个顶点和6个面心,均摊为,Zn在内部,为4个,化学式为ZnS,据此回答。
【详解】(1)
由其结构可知,的配位数为4,中,水分子中的氧原子有孤对电子,故配位原子为氧原子,基态的价电子排布为3d10,则其轨道表示式为,故答案为:4;O;;
(2)由分析可知,晶胞的化学式为:;以顶点的Mo原子为中心,周围与其距离相等的面心上的Mo共有3个,顶点上的Mo被8个晶胞所共有,面心上的Mo被2个晶胞所共有,故Mo原子周围与之等距离的Mo原子个数为,故答案为;12;
(3)若原子1的原子分数坐标为,分析其结构可知2的原子分数坐标为,故答案为;
(4)以上面面心的为原点,周围距离相等的分别位于上下两个晶胞内部,则ZnS的晶胞中的配位数为4;和之间的最短核间距(x)为体对角线的,设晶胞的边长为acm,体对角线为则=d,,和之间的最短核间距(x)为nm或,故答案为:或。
6.(1) 2 4s24p4
(2)都是分子晶体,H2O分子间可形成氢键,而H2S分子间无氢键
(3)A
(4)Se、O
(5) K2SeBr6
【详解】(1)S是16号元素,基态S原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p4,可见基态S原子未成对电子数为2个;Se与S是同一主族元素,位于第四周期,基态硒原子价电子排布式为4s24p4;
(2)H2Se、H2O都是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体,但由于水分子间存在氢键,H2Se分子间不存在氢键,分子间氢键能使氢化物熔沸点增大,所以H2Se的沸点低于H2O;
(3)A.Ⅰ中分子中含有苯环,苯环上含有的化学键既有σ键,也有π键,A错误;
B.Ⅰ分子中的Se-Se键属于非极性共价键,B正确;
C.Ⅱ分子中不含有亲水基,因此该物质不易溶于水,C正确;
D.元素的非金属性越强,其电负性就越大,在Ⅰ~Ⅲ涉及的物质中含有的元素中,O元素的非金属性最强,故其中含有的O元素的电负性最大,D正确;
故合理选项是A;
(4)根据化合物Ⅳ的分子结构可知,该物质分子中具有孤对电子的原子有Se、O原子;
(5)该晶体中含有金属阳离子K+离子,为离子晶体,由图可知,K原子位于晶胞内部,“SeBr6”位于晶胞的顶点和面心位置,由原子均摊法可知,该晶胞中K的数目为8,“SeBr6”的数目为8×+6×=4,故化学式为:K2SeBr6;
根据上述分析可知:晶胞中含有4个K2SeBr6,假设晶胞边长为L nm,晶胞密度ρ=g/cm3;晶胞边长L=×107 nm,根据图2可知两个相邻的K原子之间的距离为晶胞边长的一半,因此X中相邻K之间的最短距离为×107 nm。
7.(1)Mg与Si都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数Si>Mg,原子半径Si<Mg,原子核对最外层电子的吸引作用(或对键合电子的吸引作用)Si>Mg,电负性Si>Mg。二者电负性都小于O,电负性差值O―Si<O―Mg,MgO的离子性>
(2) p
(3) 6
(4) 白色沉淀溶解,体系由玫瑰红色(或红色)变为亮黄色(或黄色)
【详解】(1)Mg与Si都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数Si>Mg,原子半径Si<Mg,原子核对最外层电子的吸引作用(或对键合电子的吸引作用)Si>Mg,电负性Si>Mg。二者电负性都小于O,电负性差值O-Si<O-Mg,MgO的离子性>SiO2,故答案为:Mg与Si都属于第三周期,核外电子层数相同,核电荷数Si>Mg,原子半径Si<Mg,原子核对最外层电子的吸引作用(或对键合电子的吸引作用)Si>Mg,电负性Si>Mg。二者电负性都小于O,电负性差值O-Si<O-Mg,MgO的离子性>SiO2;
(2)①硅元素位于第ⅣA族,在元素周期表的p区,故答案为:p;
②基态硅原子的价层电子排布式为:3s23p2;
(3)①Mg个数为,有2个B位于晶胞体内,化学式为MgB2,故答案为:MgB2;
②距离每个B原子最近的Mg原子有6个,故答案为:6;
③该晶体中晶胞各边长度分别为apm、apm和cpm,晶胞体积,化学式为MgB2,晶胞质量为,晶体的密度为,故答案为:;
(4)①加入NaF后,硅酸与NaF反应,白色溶解,生成OH-,根据平衡,H+被消耗,反应向右进行,体系颜色由玫瑰红色(或红色)变为亮黄色(或黄色),故答案为:白色沉淀溶解,体系由玫瑰红色(或红色)变为亮黄色(或黄色);
②根据进行计算,的物质的量, 质量分数=,故答案为:。
8.(1) L 四面体形
(2)sp3
(3) x 面心 是 La7SrCr8O24(或La0.875Sr0.125CrO3)
(4)O的电负性大于P的,O—H键极性大于P—H键
【详解】(1)①基态O原子电子占据最高能层符号是L,和互为等电子体,结构相似,中心S原子价层电子对个数为,且不含孤电子对,的空间结构为正四面体形,则的空间结构为四面体形,答案:L、四面体形;
(2)由图可知,中无π键,中C原子均为饱和碳原子,故C原子均采用sp3杂化,答案:sp3;
(3)①由La的配位数为12,观察图a可知,图中O位于棱心位置,La位于体心,则O与O的最小核间距为面对角线的一半,即为x pm,由La的配位数为12,结合图b可知,此时O的位置在面心;根据图a的分析,图中O位于棱心位置,Cr位于顶点,Cr的配位数为6;根据图b,O的位置在面心,Cr在体心,Cr的配位数为6,两种晶胞中Cr的配位数相同;
②图a晶胞中,La个数为1个,Cr为1个,O个数为,堆叠形成的2×2×2超晶胞中La共为8个,Cr为8个,O为24个,其中一个La原子被Sr代替,则掺杂后晶体化学式为La7SrCr8O24(或La0.875Sr0.125CrO3),答案:x、面心、是、La7SrCr8O24(或La0.875Sr0.125CrO3);
(4)H3PO3是二元酸,在水中O—H键能断裂解离出而P—H键不能,因为O的电负性大于P的,导致O—H键极性大于P—H键,极性大,越容易断裂,答案:O的电负性大于P的,O—H键极性大于P—H键。
9.(1)3d54s1
(2)铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子,需要的能量较多;锰的第二电离能是失去4s1上的电子,3d为半充满状态,较稳定
(3) sp2 、sp3 正四面体形
(4) (,,)
(5) 1 乙二胺分子间可以形成氢键,但三甲胺不能
【详解】(1)Cr为24号元素,其价层电子排布式为:3d54s1;
(2)铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子,需要的能量较多;锰的第二电离能是失去4s1上的电子,3d为半充满状态,较稳定,因此Icr>IMn;
(3)由结构可知,N原子有两种杂化方式,其中单键N为sp3杂化,双键N为sp2杂化;阴离子ClO中心Cl原子价层电子对数为:,无孤对电子,空间构型为:正四面体形;
(4)①晶胞中Ca位于顶点,个数为:;O位于面心,个数为:;Cr位于体心,个数为1;则晶胞质量为:;晶胞体积为:;晶胞密度 g/cm3;
②Cr位于体心,分数坐标为:(,,);
(5)①配合物中外界离子可电离,配位离子不能发生电离,由结构简式可知,该配合物只存在1个外界氯离子,则1mol该配合物溶于水,加入足量的硝酸银溶液,生成沉淀的物质的量为1mol;
②乙二胺分子间可以形成氢键,但三甲胺不能,氢键形成使得分子间作用力增强,熔沸点升高。
10.(1) 12 K3ClO K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3∙H2O
(2)AB
(3) HC>HB>HA O、S、Se的电负性逐渐减小,键的极性:C=O>C=S>C=Se,使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大,其中羟基与H2O形成的氢键逐渐增强 S的原子半径大于O的原子半径,S—H键的键长大于O—H键,S—H键的键能小于O—H键,同时HC可形成分子间氢键,使得HD比HC更易电离出H+,酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-,碱性NaC>NaD
【详解】(1)由晶胞结构知,Cl位于8个顶点,O位于体心,K位于面心,1个晶胞中含Cl:8×=1个、含O:1个、含K:6×=3个,该化合物的化学式为K3ClO;由图可知,Cl-的配位数为=12;该化合物可看成KCl∙K2O,故该化合物与足量NH4Cl溶液反应生成KCl和NH3∙H2O,反应的化学方程式为K3ClO+2NH4Cl+H2O=3KCl+2NH3∙H2O。
(2)A.根据原子核外电子排布规律,基态Ar原子的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种,A项正确;
B.Na的第二电离能指气态基态Na+失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量,Na+和Ne具有相同的电子层结构,Na+的核电荷数大于Ne,Na+的原子核对外层电子的引力大于Ne的,故Na的第二电离能>Ne的第一电离能,B项正确;
C.Ge的原子序数为32,基态Ge原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C项错误;
D.基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2,Fe原子变成Fe+,优先失去4s轨道上的电子,D项错误;
答案选AB。
(3)①O、S、Se的电负性逐渐减小,键的极性:C=O>C=S>C=Se,使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大,从而其中羟基与水形成的氢键由强到弱的顺序为HC>HB>HA;
②HC、HD钠盐的碱性NaC>NaD,说明酸性HC<HD,原因是:S的原子半径大于O的原子半径,S—H键的键长大于O—H键,S—H键的键能小于O—H键,同时HC可形成分子间氢键,使得HD比HC更易电离出H+,酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-,钠盐的碱性NaC>NaD。
11.(1)混合型晶体
(2) K3C60
(3)2-硝基苯酚中形成分子内氢键,使其更难电离出H+
(4) 四卤化硅均为分子晶体,依F、Cl、Br、I次序, SiX4的相对分子质量逐渐增大,相对分子质量越大,沸点越高 减弱 增强 F、Cl、Br、I原子半径依次增大,对核外电子的引力依次减弱,导致其电负性依次减弱,和Si的电负性差值越来越小 B N>O>H>Cl>C>Si O>Cl>N>C>H>Si 54
【详解】(1)石墨是层状结构,在石墨晶体中,同层的碳原子间以共价键结合,层间以范德华力结合,所以石墨属于混合型晶体。
(2)K位于棱和体内,晶胞中K+的个数为=12,C60位于顶点和面心,个数为=4,所以此化合物的化学式为K3C60,其晶胞参数为1.4nm,则晶体密度为g⋅cm−3。
(3)2-硝基苯酚中形成分子内氢键,使其更难电离出H+,导致其酸性小于4-硝基苯酚。
(4)①四卤化硅均为分子晶体,F、Cl、Br、I的相对原子质量逐渐增大,依F、Cl、Br、I次序,SiX4的相对分子质量逐渐增大,相对分子质量越大,沸点越高;
②F、Cl、Br、I原子半径依次增大,对核外电子的引力依次减弱,导致其电负性依次减弱,和Si的电负性差值越来越小,使得依F、Cl、Br、I次序SnX4中的化学键的离子性减弱、共价性增强;
③A.SiCl4与白磷(P4)均为正四面体,但SiCl4有中心原子,键角为109°28′,而白磷(P4)没有中心原子,键角为60°,两者键角不相同,错误;B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体为二氧化硅共价晶体,类似金刚石结构,每个Si被12个12元环共用,故可构成12个12元环,正确;C.SiCl4是靠范德华力形成的晶体,不属于共价晶体,属于分子晶体,错误;D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C只有2个电子层,没有d轨道,难以形成sp3d杂化,错误;故选B;
④N-甲基咪唑分子中含有H、C、O、N、Cl、Si等元素。同周期从左到右,元素的第一电离能有增大的趋势,但由于第ⅤA族元素的价层电子排布式为半充满的稳定结构,所以其第一电离能比其后的元素强;同主族由上而下,元素第一电离能减弱;H原子半径小,第一电离能比Cl、C大,H、C、O、N、Cl、Si的第一电离能由大到小的顺序为N>O>H>Cl>C>Si;电负性是原子对键合电子的吸引力。同周期从左到右,元素的电负性增大,主族由上而下,元素电负性减弱;H的电负性比C弱,比Si强,H、C、O、N、Cl、Si的电负性由大到小的顺序为O>Cl>N>C>H>Si。单键包括配位键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,由图可知,1个中含有54个σ键。
【点睛】元素的第一电离能是气态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,H的第一电离能比较大,理论上解释可以从半径角度,还可以查人教版选择性必修二教材上的图。
12.(1)第四周期第ⅣB族
(2) C<Cl<O 1:3
(3) 2 4
(4)1:1
(5)
【详解】(1)Ti元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣB族;
(2)①方程式中涉及的非金属元素有三种:O、C、Cl,CCl4中C元素表现正化合价、Cl元素表现负化合价,Cl2O中Cl元素显+1价,O元素显-2价,电负性越大,对键合电子的吸引力越大,相互化合时该元素表现负价,故电负性:C<Cl<O;
②1个COCl2分子中有1个C=O键和2个C-Cl键,所以1个COCl2分子中π键的数目为1,σ键的数目为3,个数比为1:3,中心C原子价层电子对数为=3,故中心C原子杂化方式为sp2;
(3)由金红石的晶胞结构图可知,则每个晶胞拥有个,个;
(4)由硫化锌的晶胞结构图可知,一个晶胞中含有个,个,则、的数目之比是1:1;
(5)由钙钛矿的晶胞结构图可知,一个晶胞中含有个,个,1个,则其化学式是CaTiO3。
13.(1) 11 4
(2) N>O>C 同一周期,从左往右,原子半径减小,增大;但N的2p能级半满,更稳定,所以比O的第一电离能大,故大小为:N>O>C 400
(3)
【详解】(1)
铁为26号元素,基态Fe原子电子排布式为[Ar]3d64s2,有4个单电子,其余为成对电子,共11对成对电子;FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,Fe原子周围有4个Cl,则其中Fe的配位数为4;
(2)①血红素中属于第二周期的非金属元素有C、N、O,原子的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C,原因为:同一周期,从左往右,原子半径减小,增大;但N的2p能级半满,更稳定,所以比O的第一电离能大;
②原子之间形成1个σ键,有4个C-H没有标出,故1分子吡咯有10个σ键,1mol吡咯分子中所含的σ键总数为10 NA,由①中每个原子均没有孤对电子,说明N原子的孤对电子参与形成大π键,2个双键中均有1对电子参与形成大π键,故为5原子6电子大π键,π键应表示为:;
③反应的平衡常数==400;
(3)①A点原子的分数坐标为,B点原子的分数坐标为,则C点原子的分数坐标为;
②由图可知,Fe位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,8个Mg位于体内,储氢后H原子以正八面体的配位模式有序分布在Fe原子的周围,H原子与Fe原子之间的最短距离为晶胞参数的,则H原子个数为4××6+2×12×+6=24,Mg:Fe:H=8:4:24=2:1:6,则储氢后晶体的化学式为Mg2FeH6;晶胞含有4个Mg2FeH6,晶胞的质量为,晶胞的体积为(a×10-10)3cm3,则密度为==。
14.(1) B 二者的晶体都属于分子晶体,相对分子质量相差不大,但N原子的电负性较C原子的大,分子的极性较分子强
(2) VIII 15 Fe原子的价电子是3d6 4s2,所以亚铁离子的价电子就是3d6,铁离子的是3d5,所以根据洪特规则的补充规则,同一亚层,全空、半满和全满最稳定,所以亚铁离子易被氧化为更稳定的铁离子
(3) 8 52
(4)①⑤⑦
【详解】(1)①中存在配位键,氮原子含有孤电子对,硼原子含有空轨道,因此提供空轨道的原子是B。
②由于二者的晶体都属于分子晶体,相对分子质量相差不大,但N原子的电负性较C原子的大,分子的极性较分子强,所以的沸点高于;
(2)①元素在周期表第第Ⅷ族,基态原子电子电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,核外电子占据了15个轨道,所以空间运动状态有15种;
②的价电子构型是,失去一个电子的时候形成半满的稳定结构,所以
容易被氧化成;
(3)①该Fe-Mg合金中Mg位于Fe构成的正四面体中心,因此每个Fe原子周围与它最近且相等距离的Mg原子有8个;
②该晶体的化学式为Mg2Fe,该晶体储氢时,H₂分子在晶胞的体心和棱的中心位置,晶胞中氢分子个数为,铁原子个数也是4个,即氢分子和铁原子的个数之比为1:1,因此要储存1 kg ,至少需要Fe-Mg合金是质量是kg=52kg;
(4)①当有外加电压时,自由电子便定向移动,形成电流,故金属具有导电性;当金属一端受热时,由于自由电子的运动,可将热量迅速的由一端传递到另一端,故金属有良好的导热性,金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关,正确;
②金属晶体就是由阳离子和电子组成的,没有阴离子,错误;
③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,错误;
④共价键强弱决定分子的稳定性,与熔沸点无关,错误;
⑤共价晶体是原子通过共价键结合而成,所以共价晶体含有共价键,正确;
⑥金属晶体由金属阳离子和电子构成,所以含有离子的晶体不一定是离子晶体,可能是金属晶体,错误;
⑦金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体,键能越大,硬度越大,原子半径:C>Si,键长:C-C>C-Si>Si-Si,键能:C-C>C-Si>Si-Si,故硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,正确;
⑧NaCl晶体中,阴离子周围紧邻的阳离子数为6,错误;
正确的是①⑤⑦。
15.(1) ① ③④ ⑤
(2) sp3杂化 桥氧
(3) 12
(4) [CrCl(H2O)5]Cl2 16NA
(5) 分子晶体 BDE
【详解】(1)同位素是质子数相同、中子数不同的原子,互为同位素的是D与T,选①;同系物是结构相似、分子组成相差若干个CH2原子团的有机物,CH2=CHCH3和CH2=CH2、HCOOCH3和CH3COOCH3互为同系物,选③④;分子式相同、结构不同的有机物互为同分异构体,CH2=CH—CH=CH2和CH2—CH3—C≡CH,互为同分异构体的是⑤。
(2)S原子形成4个σ键,杂化形式为sp3杂化。端基氧与S形成双键,桥氧与S形成单键,硫氧单键的键长大于双键键长,则与S原子形成化学键键长更大的是桥氧。
(3)根据立方晶胞图,Al原子周围紧邻的Al原子有12个。晶胞中N原子数为4.Al原子数为4,氮化铝的密度为dg/cm3,阿伏加德罗常数为NA,设晶胞参数为apm,则 ,,最近的N原子与Al原子间的距离体对角线的,距离为pm。
(4)Cr3+与H2O、Cl-构成配合物,在含有0.001mol该配合物的溶液中加入过量AgNO3溶液,经过滤、洗涤、干燥后,得到0.002mol白色沉淀,说明有2个氯离子在外界。已知该配合物的配位数为6,则其化学式为[CrCl(H2O)5]Cl2,水分子内、水分子和Cr3+、Cl-和Cr3+间存在σ键,1 mol该配合物中含有σ键的数目为16NA。
(5)该二聚体熔沸点较低,形成的晶体类型为分子晶体,晶体中含有的作用力有共价键、配位键、范德华力,选BDE。
16.(1)同素异形体
(2)sp2
(3)分子
(4)π
(5)GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高,主要原因是它们都形成分子晶体,分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间的作用力依次增大
(6) bc 2
【详解】(1)金刚石、石墨、C60.、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体;
故答案为:同素异形体;
(2)石墨烯(指单层石墨)中,碳原子的价层电子对数为3,碳原子的杂化形式为sp2;
故答案为:sp2;
(3)C60的熔沸点低,由分子构成,属于分子晶体;
故答案为:分子;
(4)石墨晶体中,层内C-C键的键长为142 pm,而金刚石中C-C键的键长为154 pm,则石墨层内碳碳键长短,键能大,表明碳碳原子间除含有σ键外,还有其他的作用力,则其原因是金刚石中只存在C-C间的σ键,而石墨层内的C-C间不仅存在σ键,还有π键;
故答案为:π;
(5)Ge与C是同族元素,表中锗的卤化物为GeCl4、GeBr4、GeI4,它们都构成正四面体结构的分子,熔点和沸点依次升高,则其变化规律及原因:GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高,主要原因是它们都形成分子晶体,分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间的作用力依次增大;
故答案为:GeCl4、GeBr4、GeI4熔、沸点依次升高,主要原因是它们都形成分子晶体,分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间的作用力依次增大;
(6)①a.立方相氮化硼的结构类似于金刚石,晶胞内只含有σ键,碳原子构成正四面体结构,所以硬度大,a不正确;
b.六方相氮化硼层间不存在化学键,只存在分子间作用力,所以作用力小,质地软,b正确;
c.B、N都为非金属元素,两种晶体中的B-N键均为共价键,c正确;
d.两种晶体中,前者为混合型晶体,后者为共价晶体,d不正确;
故答案为:bc;
② NH4BF4(氟硼酸铵)由和构成,两种离子中各含有1个配位键,所以1mol NH4BF4含有2mol配位键;
故答案为:2。
17.(1) O Na 3d104s1
(2) b NH3分子中N原子有孤电子对,与H+的空轨道形成配位键 SO2是极性分子,CO2是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶原理,极性分子易溶于极性溶剂中,所以SO2在水中的溶解度比CO2的大。
(3) 范德华力和极性键 晶体中含有自由移动的电子 NaCl c
【详解】(1)①同周期从左到右元素的电负性依次增大,同主族从下到上元素的电负性依次增大;5种元素H、C、N、O、Na中,电负性最大的是O,故答案为:O;
②同周期从左到右原子半径依次减小,3种元素Na、Mg、Cl中,原子半径最大的是Na,故答案为:Na;
③Cu是29号元素,价电子排布式为3d104s1,故答案为:3d104s1;
(2)①双键和三键中含有σ键和π键,则含有σ键和π键的是N2,故答案为:b;
②NH3分子与酸反应形成的原因是:NH3分子中N原子有孤电子对,与H+的空轨道形成配位键,故答案为:NH3分子中N原子有孤电子对,与H+的空轨道形成配位键;
③由于SO2和水均为极性分子,CO2为非极性分子,根据相似相溶原理,SO2在水中的溶解度大于CO2的,故答案为:SO2是极性分子,CO2是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶原理,极性分子易溶于极性溶剂中,所以SO2在水中的溶解度比CO2的大;
(3)①干冰属于分子晶体,晶体中微粒间的相互作用有范德华力和极性键,故答案为:范德华力和极性键;
②金属钠能导电的原因是晶体中含有自由移动的电子,故答案为:晶体中含有自由移动的电子;
③离子晶体中阴阳离子半径越小,所带电荷越大,晶格能越大,熔点越高;NaCl、NaBr、NaI中,熔点最高的是NaCl,故答案为:NaCl;
④a.金刚石是共价晶体,石墨是混合型晶体,故a项错误;
b.金刚石中碳原子是sp3杂化,石墨中碳原子是sp2杂化,晶体中共价键的键角:金刚石<石墨,故b项错误;
c.金刚石是立体结构,碳原子杂化类型为sp3杂化,石墨是平面结构,碳原子杂化类型为sp2杂化,故c项正确;
故答案为:c。
18.(1)2s22p3
(2)
(3)中N为-3价,C为+2价,N的电负性大,半径小,对共用电子对吸引力强,共用电子对偏向于N,所以为-3价;
(4)
(5) ds
(6)>
(7)②
(8)
【详解】(1)基态N价层电子排布式为2s22p3;
(2)
的所有原子均满足8电子稳定结构,其电子式为;
(3)中N为-3价,C为+2价,N的电负性大,半径小,对共用电子对吸引力强,共用电子对偏向于N,所以为-3价;
(4)由KCN的晶胞示意图可知,每个晶胞中含有4个KCN,则该晶体的密度为;
(5)①Au与Cu同族,则都属于ds区;
②将金矿砂溶于pH为10.5~11的KCN溶液得含的滤液,该过程为氧气的电子,反应的离子方程式为:;
(6)同周期元素原子半径从左到右逐渐减小,所以原子半径:Al>Si;
(7)由图可知,中间体SiCl4(H2O)中Si的σ键数为5,Si采取的杂化类型为sp3d杂化,故答案为:②;
(8)
Cl原子最外层有7个电子,只能与Al原子各提供1个电子形成一个共价键,使氯原子达到8电子稳定结构.Al原子最外层有3个电子,可分别与3个Cl原子形成共价键,因而Cl原子与2个Al原子形成的化学键中,必有1个是配位键,由于电子对由Cl原子提供,这样Cl原子最外层电子数仍为8,Al原子最外层也成为8电子结构,故答案为:。
答案第1页,共2页
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