内容正文:
章检测(九) 第五章 物质结构与性质 元素周期律(基础卷)
(满分:100分)
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目要求。)
1.(2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是( )
A.CS2 B.NF3
C.SO3 D.SiF4
2.(2023·湖南卷)下列化学用语表述错误的是( )
A.HClO的电子式:
B.中子数为10的氧原子:O
C.NH3分子的VSEPR模型:
D.基态N原子的价层电子排布图:
3.(2023·随州一中高三月考)天津大学马一太、田华教授团队在国家重点研发计划——科技冬奥专项支持下,通过校企合作,研发了国际先进的二氧化碳(R744)跨临界直冷制冰技术,满足不同项目对冰面的要求,被誉为“最快的冰”。下列有关说法正确的是( )
A.CO2跨临界制冰过程破坏了碳氧共价键
B.H2O的空间结构为直线形
C.冰属于分子晶体
D.CO2分子中存在1个σ键和1个π键
4.(2023·赤峰二中高三月考)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。基态X原子核外电子仅占据5个原子轨道且有3个未成对电子,Y在元素周期表中位于第ⅢA族,Z与X属于同一主族,基态W原子的核外有1个未成对电子。下列说法错误的是( )
A.原子半径:Y>Z>W
B.最高价含氧酸的酸性:W>X>Z
C.简单氢化物的还原性:X>Z
D.X、Y、Z均可与W形成共价化合物
5.一种钴的配合物乙二胺四乙酸合钴的结构如下图,下列说法错误的是( )
A.Co2+的价电子排布式为3d54s2
B.碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3
C.该配合物中配位原子是N和O
D.1 mol该配合物形成的配位键有6 mol
6.(2023·新余高三质检)元素周期表中N元素的信息如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.1 mol N2分子中含NA个σ键和2NA个π键
B.基态N原子的2p能级有三个未成对电子
C.N的第一电离能比同周期相邻的两种元素都大
D.NH3分子的VSEPR模型为三角锥形
7.下列叙述错误的是( )
A.C2H4分子中有π键
B.CH4的中心原子是sp3杂化
C.HCl和HI化学键的类型和分子的极性都相同
D.价层电子排布为3s23p4的粒子,其基态原子的轨道表示式:
8.(2023·包头一中月考)如图为冰晶体的结构模型,大球代表O原子,小球代表H原子,下列有关说法正确的是( )
A.每个水分子与周围邻近的四个水分子间通过H—O共价键形成冰晶体
B.冰晶体是四面体形的空间网状结构,属于共价晶体
C.冰晶体熔化时,水分子之间的空隙增大
D.1 mol冰晶体中最多含有2 mol氢键
9.二硫代磷酸酯的分子结构如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值,则下列说法错误的是( )
A.原子半径:r(H)<r(O)<r(N)<r(S)
B.二硫代磷酸酯中C—O键的极性小于C—S键
C.该物质可以与水形成分子间氢键
D.1 mol该物质含有的π键数目为2NA
10.(2023·山东省实验中学高三模拟)含有N、N的材料Pb(N3)2、N5AsF6可以用于制作炸药。下列说法正确的是( )
A.Pb属于d区元素
B.基态As原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为3∶2
C.N的空间结构为直线形
D.基态F原子中,核外电子的空间运动状态有9种
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目要求。)
11.(2023·新课标改编)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。
下列说法正确的是( )
A.该晶体中存在N—H…O氢键
B.基态原子的第一电离能:C<O<N
C.基态原子未成对电子数:B<C<O<N
D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
12.(2023·菏泽一中月考)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示,其中W原子的质子数是其M层电子数的三倍,下列说法不正确的是( )
A.X与Y可形成5种以上的化合物
B.工业上常通过电解Z的熔融氯化物的方法来制取Z的单质
C.简单离子的半径:Q>X>Y>Z
D.X、W、Q最高价氧化物对应水化物的酸性:Q>X>W
13.(2023·佳木斯高三阶段练习)下列关于物质结构的命题表述正确的是( )
①乙醛分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种
②元素Ge位于元素周期表第四周期第ⅣA族,核外电子排布式为[Ar]4s24p2,属于p区
③非极性分子往往具有高度对称性,如BF3、PCl5、H2O2、CO2
④Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比相同
⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀,既能溶于硝酸也能溶于氨水,是两性氢氧化物
⑥HF晶体沸点高于HCl,是因为HCl中共价键的键能小于HF
⑦氨水中大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合成NH3·H2O分子,根据氨水的性质可知,NH3·H2O的结构式为
A.①②④ B.①③⑤
C.①④⑥ D.①④⑦
14.(2023·临沂高三质检)氯元素有多种化合价,可形成Cl-、ClO-、ClO、ClO、ClO等离子,下列说法错误的是( )
A.基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
B.键角:ClO>ClO>ClO
C.Cl-提供孤电子对与Cu2+可形成CuCl
D.ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同
15.X、Y、Z、W为原子序数递增的四种短周期元素,其中Z为金属元素,W的单质为常见的半导体材料,X、W为同一主族元素。X、Z、W分别与Y形成的最高价化合物为甲、乙、丙。结合下图转化关系,下列判断正确的是( )
A.X的氢化物沸点低于Y的氢化物沸点
B.W的单质可以用作计算机芯片、太阳能电池,丙是玛瑙的主要成分
C.甲、丙均为酸性化合物,丁为不成盐氧化物
D.工业上用X的单质和乙来制取Z单质
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
三、非选择题(本题共4小题,共60分)
16.(13分)(2023·哈尔滨联考)(1)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为________。
②锗、砷、硒的第一电离能大小排序为__________________。
(2)①Cu元素基态原子的价层电子排布式为________。元素C、N、O的第一电离能由大到小的排列顺序为________。
②下列说法正确的是________(填标号)。
A.第一电离能:As>Ga
B.电负性:As>Ga
C.原子半径:As>Ga
③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的价层电子排布式为________。
④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为__________________________。
17.(14分)(2023·西安联考)(1)钠、钾、铬、钼、钨等金属晶体的晶胞属于体心立方,则该晶胞中属于1个体心立方晶胞的金属原子数目是________。氯化铯晶体的晶胞如图1,则Cs+位于该晶胞的________,而Cl-位于该晶胞的________,Cs+的配位数是________。
(2)铜的氢化物的晶体结构如图2所示,写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式:_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)图3为F-与Mg2+、K+形成的某种离子晶体的晶胞,其中“”表示的离子是________(填离子符号)。
(4)实验证明:KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图4所示),已知3种离子晶体的离子键键能数据如下表:
离子晶体
NaCl
KCl
CaO
离子键键能/(kJ·mol-1)
786
715
3401
则这4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是________________。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有________个。
图1 图2 图3 图4
18.(15分)[Ni(IMI)6](NO3)2等过渡金属咪唑类配合物用途非常广泛。回答下列问题:
(1)基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为________________,占据最高能层的电子云轮廓图为________形。
(2)Ni与Ca位于同一周期且最外层电子数相同,镍的熔点和沸点均比钙高,这是因为_________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)咪唑(IMI)的结构简式为,可以由HCHO、及(NH4)2SO4等为原料合成。
①咪唑中碳原子的杂化方式是________。
②分子中σ键与π键的数目之比为________。
③分子中的大π键可用符号Π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(如苯分子中的大π键可表示为Π),则中形成的大π键的电子数为________。
19.(18分)(2023·茂名高三质检)铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用,宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色就是来自Cu(OH)2·CuCO3。回答下列问题:
(1)基态Cu2+的核外电子排布式为________,Cu在元素周期表中属于________区。
(2)CO的空间结构为________。
(3)铜的某种配合物结构如下图,该配合物中Cu2+的配位数为________,其中C、N、O按第一电离能由小到大的顺序排列为________。该配合物中碳原子的杂化方式为________。该配体能与Cu2+形成稳定的环状离子,其原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体,其晶胞结构如图a。研究发现,此高温超导体中的Cu元素有两种价态,分别为+2价和+3价,Y元素的化合价为+3价。该物质的化学式为________,该物质中Cu2+与Cu3+的个数之比为________。
a b
(5)已知黄铜矿中铁、硫、铜组成的晶胞结构如图b,化学式为CuFeS2。若晶体密度为d g·cm-3,则晶胞的高h=______________pm(写出简化后的计算式)。
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章检测(九) 第五章 物质结构与性质 元素周期律(基础卷)
1.B CS2、SO3、SiF4的空间结构分别为直线形、平面三角形、正四面体形,均为对称结构,属于非极性分子;NF3的空间结构为三角锥形,正、负电荷中心不重合,为极性分子,B正确。
2.C HClO分子中O与H、Cl分别形成共价键,每个原子最外层均达到稳定结构,A项正确;中子数为10的氧原子,其质量数为8+10=18,可表示为O,B项正确;NH3中N形成3个σ键,孤电子对数为×(5-3×1)=1,价层电子对数为4,故NH3的VSEPR模型为四面体形,图示给出的是NH3的空间结构,C项错误;基态N原子的价电子排布式为2s22p3,2s轨道上的2个电子自旋方向相反,2p轨道上的3个电子分别占据3个轨道,自旋方向相同,D项正确。
3.C A.CO2跨临界制冰过程发生物理变化,没有破坏碳氧共价键,故A错误;B.H2O中O原子采取sp3杂化,有两个孤电子对,空间结构为V形,故B错误;C.冰是水分子通过氢键形成的晶体,属于分子晶体,故C正确;D.CO2分子内每个氧原子和碳原子共用两对电子,碳氧双键为1个σ键和1个π键,CO2分子中存在2个σ键和2个π键,故D错误。
4.C 基态X原子核外电子仅占据5个原子轨道且有3个未成对电子,其核外电子排布式为1s22s22p3,为N元素;Z与X属于同一主族,Z为P元素;Y在元素周期表中位于第ⅢA族,且原子序数大于N,Y为Al元素;基态W原子的核外有1个未成对电子,且原子序数大于P,W为Cl元素。A.同周期主族元素,从左到右,原子半径依次减小,所以原子半径:Al>P>Cl,即Y>Z>W,A正确;B.非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性:Cl(W)>N(X)>P(Z),所以最高价含氧酸的酸性:W>X>Z,B正确;C.元素非金属性越强,单质的氧化性越强,简单氢化物的还原性越弱,元素非金属性:N(X)>P(Z),故简单氢化物的还原性:Z>X,C错误;D.N可以和Cl形成共价化合物NCl3,Al可以和Cl形成共价化合物AlCl3,P可以和Cl形成共价化合物PCl3、PCl5,D正确。
5.A
6.D A.氮气分子的结构式为N≡N,氮氮三键中含有1个σ键和2个π键,1 mol氮气分子中含NA个σ键和2NA个π键,故A正确;B.基态N原子的价层电子排布式为2s22p3,2p能级有三个未成对电子,故B正确;C.同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻的碳元素和氧元素,故C正确;D.氨分子中氮原子的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,故D错误。
7.D C2H4的结构简式为CH2===CH2,碳碳双键中含有1个π键,A项正确;CH4的中心碳原子的价层电子对数为4,VSEPR模型和分子的空间结构均为正四面体形,则中心碳原子采取sp3杂化,B项正确;HCl和HI都只含极性共价键,都是极性分子,C项正确;价层电子排布为3s23p4的基态原子是S原子,其基态原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,根据洪特规则,3p轨道的4个电子要占据3个p轨道,其基态原子的轨道表示式为 ,D项错误。
8.D 每个水分子与周围邻近的四个水分子间通过氢键作用形成冰晶体,氢键不属于化学键,A错误;冰晶体虽然具有空间网状结构,但分子之间通过分子间的作用力结合,属于分子晶体,B错误;由于氢键有方向性,冰晶体中水分子之间的空隙较大,当晶体熔化时,氢键被破坏,水分子之间的空隙减小,C错误;每个水分子向外通过4个氢键与另外四个水分子形成四面体,根据均摊法1 mol冰晶体中最多含有2 mol氢键,D正确。
9.B 一般电子层数越多原子半径越大,同周期元素随核电荷数增大原子半径减小,故原子半径:r(H)<r(O)<r(N)<r(S),A正确;二硫代磷酸酯中C—O键的电负性之差大于C—S键的电负性之差,故C—O键的极性大于C—S键,B错误;该物质中含有N—H键,故可以与水形成分子间氢键,C正确;1 mol该物质含有的π键数目为2NA,D正确。
10.C A.铅元素的原子序数为82,价电子排布式为6s26p2,处于元素周期表的p区,故A错误;B.砷元素的原子序数为33,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为10∶15=2∶3,故B错误;C.N中中心原子N的价电子对数为2+=2,没有孤电子对,故N的空间结构为直线形,故C正确;D.核外电子的空间运动状态与原子轨道的数目相同,氟元素的原子序数为9,核外电子排布式为1s22s22p5,氟原子的原子轨道数目为5,核外电子的空间运动状态有5种,故D错误。
11.AB A项,由题图可知晶体中存在N—H…O氢键,正确。B项,同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅤA族元素原子的p轨道处于半充满稳定状态,其第一电离能大于第ⅥA族的,则基态原子的第一电离能:N>O>C,正确。C项,基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,未成对电子数为1;基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2,未成对电子数为2;基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4,未成对电子数为2;基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,未成对电子数为3;则基态原子未成对电子数:B<C=O<N,错误。D项,由题图可知,O、B原子均为sp3杂化,[C(NH2)3]+为平面结构,N原子应为sp2杂化,错误。
12.B 根据元素在元素周期表中的位置可知,X、Y位于第二周期,Z、W、Q位于第三周期,W原子的质子数是其M层电子数的三倍,设其M层电子数为x,则2+8+x=3x,解得x=5,W为P元素,由此推出X是N元素、Y是O元素、Z是Al元素、Q是Cl元素。A.N与O能形成多种氮氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,故A正确;B.AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电,所以工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼Al,故B错误;C.电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,所以离子半径:Q>X>Y>Z,故C正确;D.元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:Q>X>W,最高价氧化物对应水化物的酸性:Q>X>W,故D正确。
13.D ①乙醛的结构简式为CH3CHO,甲基上的碳原子为饱和碳原子,其杂化类型为sp3杂化,醛基上的碳原子连有碳氧双键,其杂化类型为sp2杂化,即乙醛分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3两种,①正确;②Ge位于元素周期表第四周期第ⅣA族,其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,属于p区元素,②错误;③H2O2是极性分子,③错误;④Na2O由Na+和O2-构成,其阴、阳离子个数比为1∶2,Na2O2由Na+和O构成,其阴、阳离子个数比也是1∶2,故Na2O、Na2O2中阴、阳离子个数比相同,④正确;⑤Cu(OH)2是一种蓝色絮状沉淀,与酸发生中和反应生成盐和水,与氨水形成配位化合物,Cu(OH)2属于碱,不是两性氢氧化物,⑤错误;⑥HF和HCl属于分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大,其沸点越高,但是HF分子间存在氢键,故HF晶体沸点高于HCl,⑥错误;⑦氨水中大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合成NH3·H2O分子,NH3·H2O显碱性可以电离出OH-,根据氨水的性质可知,NH3·H2O的结构式为,⑦正确。
14.B 基态Cl原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,故基态Cl原子核外电子的空间运动状态有1+1+3+1+3=9种,A正确;ClO、ClO、ClO的中心原子Cl原子的价层电子对数分别为2+(7+1-2×2)=4、3+(7+1-3×2)=4、4+(7+1-4×2)=4,孤对电子数分别为2、1、0,均为sp3杂化,由于孤电子对之间的排斥作用>孤电子对与成键电子对之间的排斥作用>成键电子对之间的排斥作用,故键角:ClO<ClO<ClO,B错误,D正确;Cl-中含有孤电子对,故Cl-提供孤电子对与Cu2+可形成CuCl,C正确。
15.BC X、Y、Z、W为原子序数递增的四种短周期元素,其中Z为金属元素,可在甲中燃烧生成X的单质,应为镁与二氧化碳的反应,Z为Mg元素,甲为CO2,乙为MgO,由此关系可知,X为C元素,W的单质为常见的半导体材料,X、W为同一主族元素,可推知W为Si元素,Y为O元素,丁为CO,丙为SiO2。X的氢化物为烃,Y的氢化物为水和H2O2,烃的种类很多,其沸点不一定低于水和H2O2,故A错误;W为Si,是良好的半导体材料,可以用作计算机芯片、太阳能电池,丙为二氧化硅,是玛瑙的主要成分,故B正确;CO2、SiO2都是酸性氧化物,CO是不成盐氧化物,故C正确;工业用电解熔融氯化镁的方法制取镁单质,故D错误。
16.解析:(1)①硒为34号元素,所以硒的价层电子排布式为4s24p4;②Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。(2)①Cu是29号元素,其基态原子的价层电子排布式为3d104s1;C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是N>O>C。②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:As>Ga,故A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性:As>Ga,故B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径:As<Ga,故C错误。③Ge是32号元素,与硅同主族,基态原子的价层电子排布式为4s24p2。④Ga位于第四周期第ⅢA族,所以其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。
答案:(1)①4s24p4 ②As>Se>Ge (2)①3d104s1 N>O>C ②AB ③4s24p2
④1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
17.解析:(1)体心立方晶胞中,1个原子位于体心,8个原子位于立方体的顶点,故1个晶胞中金属原子数为8×+1=2;氯化铯晶胞中,Cs+位于体心,Cl-位于顶点,Cs+的配位数为8。(2)由晶胞可知,粒子个数比为1∶1,化学式为CuH,CuH与Cl2反应,产物为CuCl2和HCl,化学方程式为2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl。(3)由晶胞结构可知,黑球有1个,灰球有1个,白球有3个,由电荷守恒可知n(Mg2+)∶n(K+)∶n(F-)=1∶1∶3,故白球为F-。(4)从3种离子晶体的离子键数据知道,离子所带电荷越多、离子半径越小,离子晶体的离子键键能越大,离子所带电荷数:Ti3+>Mg2+=Ca2+>K+,离子半径:Mg2+< Ca2+,所以熔点:TiN>MgO>CaO>KCl;MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个。
答案:(1)2 体心 顶点 8 (2)2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl (3)F- (4)TiN>MgO>CaO>KCl 12
18.解析:(1)基态Ni原子价层电子排布式为3d84s2,其电子排布图(轨道表示式)为,占据最高能层的是4s,电子云轮廓图为球形。
(2)由于Ni的原子半径比Ca小且价电子数比Ca多,故镍的金属键比钙的强,所以镍的熔点和沸点均比钙高。
(3)①咪唑分子中碳原子均形成双键,所以碳原子的杂化方式是sp2。
②单键都是σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则分子中σ键与π键的数目之比为5∶2。
③中碳原子和形成双键的氮原子各提供1个电子,形成单键的氮原子提供2个电子,则形成的大π键的电子数为6。
答案:(1) 球 (2)Ni的原子半径比Ca小且价电子数比Ca多,故镍的金属键比钙的强 (3)①sp2 ②5∶2 ③6
19.解析:(1)Cu是29号元素,基态铜原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,铜原子失去2个电子得到基态Cu2+,Cu2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9,Cu位于第四周期第ⅠB族,属于ds区。
(2)CO中C原子价层电子对数为3+×(4+2-3×2)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形。
(3)根据铜的某种配合物结构图可知,配合物中Cu2+的配位数为4;N原子2p能级为半充满状态,结构稳定,所以C、N、O按第一电离能由小到大的顺序排列为C<O<N。该配合物中单键碳原子的杂化方式为sp3;双键碳原子的杂化方式为sp2。该配体能与Cu2+形成稳定的环状离子的原因是H2NCH2COO-中的N、O分别提供孤电子对给Cu2+形成配位键。
(4)根据均摊法,晶胞中含有2个Ba、1个Y、7个O、3个Cu,该物质的化学式为YBa2Cu3O7,根据化合物中各元素正负化合价代数和为0,该物质中Cu2+与Cu3+的个数之比为2∶1。
(5)根据均摊法,1个晶胞中含有4个铁、8个硫、4个铜,晶体密度为 d g·cm-3,即=d,解得h= pm。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) ds (2)平面三角形 (3)4 C<O<N sp2、sp3 H2NCH2COO-中的N、O分别提供孤电子对给Cu2+形成配位键 (4)YBa2Cu3O7 2∶1 (5)
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