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2025届高三化学专题复习-物质结构与性质
1.(2023·河南·模拟预测)硼是一种用途广泛的化工原料,目前硼的用途超过300种。试回答下列问题:
(1)双烯合成反应的催化剂配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4中所含N元素基态原子的电子排布图(轨道表示式)是 ;四种元素B、C、N、F第一电离能由大到小的顺序是 ;上述配合物中与Cu( I )形成配位键的原子是 (填元素符号) ,阴离子的空间构型为 。
(2)单质硼有多种同素异形体,无定形硼为棕色粉末,晶体硼呈灰黑色。晶体硼的熔点为2300°C,沸点为2550°C,硬度大,则晶体硼的类型为 晶体,区分晶体硼和无定形硼最可靠的科学方法为对固体进行 。
(3)硼酸(H3BO3)是一种具有片层结构的白色晶体,层与层之间存在分子间作用力,层内的H3BO3分子间通过氢键相连(如图所示)。含1molH3BO3的晶体中有 mol氢键。硼酸是一元弱酸,与氢氧化钠溶液反应生成Na[ B(OH)4],用“→”标出[B(OH)4]-中的配位键: 。
(4)某种硼氢化镁氨合物的晶胞结构如图所示,属于立方晶系,晶胞棱边夹角均为90°,图中每个黑球代表一个八面体,其中心为金属镁原子,顶点为氨分子;每个白球代表一个四面体,其中心为硼原子,顶点为氢原子。
已知a点的坐标为(,0,) ,则c点的坐标为 。该晶胞中n(Mg):n(N):n(B):n(H) = 。
2.(2023·陕西·三模)JohnB.Goodenough等三位科学家因在发展锂离子电池方面做出的贡献而获得了诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)锰酸锂(LiMn2O4)电池具有原料成本低合成工艺简单等优点。原子中运动的电子有两种相反的身旋状态,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Li原子,其核外电子自旋磁量子数的代数和为 。基态Mn原子核外价层电子的运动状态有 种。
(2)锂离子电池的电解液一般为溶有LiPF6的碳酸酯类有机溶剂,LiPF6遇水反应生成PF3和,中心原子的价层电子对数为 ,POF3的空间构型为 。
(3)已知第三电离能数据:I3(Mn)=3246kJ·mol-1,I3(Fe)=2957kJ·mol-1.锰的第三电离能大于铁的第三电离能,其主要原因是 。
(4)铋化锂被认为是很有潜力的正极材料,晶胞结构如图所示。
①晶胞可以看作是由铋原子构成的面心立方晶格,锂原子填充在其中的四面体和八面体空隙处,晶体的化学式为 。
②图中原子坐标参数:A为(0,0,0),B为(1,0.5,1),则C的坐标为 ,Bi与Li(1)和Li(2)之间的最短距离的比为 。
3.(2023·江西上饶·二模)I.完成下列问题。
(1)下列描述中正确的是
A.CO2为V形的极性分子
B.的空间构型为平面四边形
C.PF5中有5对完全相同的成键电子对
D.SiF4和SO3的中心原子均为sp3杂化
II.金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题:
(2)Ni原子的价电子核外电子排布式为 。
(3)FeO、NiO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Fe2+和Ni2+的离子半径分别为78pm和69pm,则熔点FeO NiO (填“<”或“>”);
(4)Ni和O的配位数分别为 、 ;若NiO晶胞中参数为apm,则NiO密度为 (列出计算表达式)。
(5)丁二酮肟常用于检验Ni2+,在稀氨水介质中,丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀,其结构如图所示:
①该结构中,碳原子的杂化轨道类型有 。
②该结构中,碳碳之间的共价键类型是σ键,碳氮之间的共价键类型是 。
③该结构中,氧氢之间除共价键外还可存在 。
(6)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示,该合金的化学式为 。
4.(2023·北京朝阳·三模)磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1),为大幅度提高锂电池的充电速率,科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
回答下列问题:
(1)Li、C、P三种元素中,电负性最小的是 (填元素符号)。
(2)基态磷原子的电子排布式为 。
(3)图2中,黑磷区P原子的杂化方式为 ,石墨区C原子的杂化方式为 。
(4)氢化物的沸点最高的是 ,原因是 。
(5)根据图1和图2的信息,下列说法正确的有 (填字母)。
a.黑磷区P-P键的键能不完全相同
b.黑磷与石墨都属于混合型晶体
c.复合材料单层中,P原子与C原子之间的作用力属范德华力
(6)、等也可作为聚乙二醇锂离子电池的电极材料。电池放电时,沿聚乙二醇分子中的碳氧链向正极迁移的过程如图所示(图中阴离子未画出)。
①从化学键角度看,迁移过程发生 (填“物理”或“化学”)变化。
②相同条件下,电极材料中的迁移较快,原因是 。
(7)贵金属磷化物可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图3所示。已知晶胞边长为a nm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为 ,晶体的密度为 (列出计算式,用表示阿伏加德罗常数的值)。
5.(2023·浙江·模拟预测)分析物质的结构可以解释物质的性质。请回答:
(1)水分子中的共价键,依据原子轨道重叠的方式判断,属于 键,该键是由 杂化轨道和 轨道重叠形成的,水分子的VSEPR模型名称是 。
(2)由铁原子核形成的四种微粒,价电子排布图分别为:①、②、③、④,有关这些微粒的叙述,不正确的是_______。
A.微粒半径:④>①>②
B.得电子能力:②>①>③
C.电离一个电子所需最低能量:②>①>④
D.微粒③价电子在简并轨道中单独分占,且自旋相同,故不能再继续失去电子
(3)八硝基立方烷结构如图所示,是一种新型高能炸药,其爆炸性强的原因是 。
(4)某种冰的晶胞结构如图所示,晶胞参数,,。该晶体类型是 ,密度为 (列出数学表达式,不必计算出结果)。
6.(22-23高三下·广东珠海·阶段练习)Ⅰ.学习小组在实验室制备并探究其相关性质,装置如下图所示。
(1)盛放溶液的仪器名称是 。
(2)制取的离子方程式为 。
(3)下列溶液褪色能证明具有还原性的是___________(填标号)。
A.品红溶液 B.含有酚酞的NaOH溶液
C.溴水 D.酸性溶液
Ⅱ.有同学提出与溶液反应时,溶液中的溶解氧也有可能起到氧化作用。设计如图所示实验装置探究溶液中与氧化的主导作用:
(4)下列实验均计时80秒,选择提供的试剂完成表格:
溶液、溶液、溶液、溶液
实验编号
步骤操作
pH变化
i
取25mL煮沸过的溶液,通入
pH轻微减小
ii
取25mL未煮沸的① ,通入
pH减小2.5
iii
取25mL煮沸过的溶液,通入
pH几乎不变
iv
取25mL未煮沸的② ,通入
pH减小2
(5)由上述实验可得出:溶液中与氧化占主导作用的是 (填“”或“”)。
(6)写出在有氧气的条件下,与反应的离子方程式: 。
(7)GaN晶胞结构如图1所示。已知六棱柱底边边长为,阿伏加德罗常数的值为。
①晶胞中Ga原子采用六方最密堆积,每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为 ;
②从GaN晶体中“分割”出的平行六面体如图2,若该平行六面体的高为,GaN晶体的密度为 (用、表示)。
7.(2023·天津南开·模拟预测)中国科学院上海微系统与信息技术研究所发明了一种新型基于单质碲和氮化钛电极界面效应的开关器件,该研究突破为我国发展海量存储和近存计算在大数据时代参与国际竞争提供了新的技术方案,该成果荣获2022年度中国科学十大进展。回答下列问题:
(1)工业上以铜阳极泥(主要成分)为原料提取碲(Te),涉及如下反应:
Ⅰ.,
Ⅱ.
下列说法正确的是
A.中元素的化合价是+2价
B.氧化性强弱顺序为:
C.II中氧化剂是,氧化产物是
D.生成理论上转移电子
(2)氧、硫、硒、碲在周期表中位于同一主族。
①补全基态碲原子的简化电子排布式: ,
②碲的最高价氧化物的水化物碲酸的酸性比 (选填“强”或“弱”),其氧化性比硫酸强。向碲酸中通入气体,若反应中生成的与的物质的量之比为2:1,写出反应的化学方程式 。
(3)钛的某配合物可用于催化环烯烃聚合,其结构如下图所示:
①碳原子的杂化类型有 种。
②该配合物中存在的化学键有 (填字母)。
a.离子键 b.配位键 c.金属键
d.共价键 e.氢键
(4)氮化钛晶体的晶胞结构如图所示,该晶体结构中与N原子距离最近且相等的原子有 个;若该晶胞的密度为,阿伏加德罗常数的值为,则晶胞中原子与原子的最近距离为 。(用含的代数式表示)
8.(2023·湖南·三模)碳与其同素异形体及碳的化合物在工农业生产及日常生活中有广泛的用途,石墨做电极产出电弧后可在阳极。上分离出富勒烯及石墨烯。
(1)基态碳原子价电子排布式为 。原子核外有 种不同运动状态的电子。
(2)分子机器是纳米研究领域的重点,有望用于更精准的疾病检测、药物输送、超高密度信息存储等众多领域。Tour团队设计的原始“纳米卡车”的四个轮子主要由富勒烯(C60)构成,靠环境热驱动,如图甲。分析a处化学键的特点说明小车运动的原因 。
(3)“梦幻材料”石墨炔(如图乙)是一种二维多孔薄膜材料,在能源电池领域具有重要的潜在应用。石墨炔晶体中碳原子的杂化方式为 。晶体中存在大π键的原因是 。
(4)石墨烯可以认为是石墨的单层结构,能够应用在锂离子电池负极材料中。图丙中的黑点表示碳原子,线段表示共价键,晶体学中有如下要点:①用结构基元代表晶体结构中最小重复单元;②在二维周期结构中,结构基元要求为平行四边形;③将结构基元并置排列,即可得到二维周期结构。请在图丙中画出石墨烯在二维平面内的结构基元 ,一个晶胞中有 个原子。
(5)化学家利用图丁反应首次成功合成纯碳环C18。下列说法正确的是___________(填字母标号)。
A.C24O6和C18均为非极性分子
B.图丁中涉及的物质都是分子晶体
C.C22O4分子中碳原子的杂化方式有3种
D.C20O2晶体中所含σ键类型为p-pσ键和s-pσ键
(6)干冰晶体的晶胞结构如图戊所示,每个CO2周围等距且紧邻的CO2有 个。已知晶胞的边长为apm,则CO2分子在晶胞中的空间占有率为 (每个CO2分子可以看作一个整体,列出计算式即可)。
9.(2023·福建宁德·模拟预测)近日,厦门大学某科研团队开发了一种自组装单分子层(SAM)空穴传输材料,大幅提高了钙钛矿太阳能电池的效率。SAM和钙钛矿晶胞的结构如下。
SAM 钙钛矿晶胞
回答下列问题:
(1)SAM含有的元素中第一电离能最大的是 ,其中第二周期元素最简单氢化物的沸点从高到低的顺序是 (填化学式)。
(2)某钙钛矿化学式为(甲铵溴化铅),其中甲铵离子()是由甲胺结合一个H+后形成的有机阳离子。
①基态Br原子的核外电子排布为[Ar] 。
②晶胞中距离最近的两种微粒是Br-与Pb2+,则晶胞中表示Pb2+的是 (填“A”“B”或“C”)。
③H-N-H的键角:甲胺小于甲铵离子,原因是 。
④该钙钛矿中含有的化学键类型有 (填序号)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键
10.(2023·青海海东·三模)我国某科研工作者制备了一种高性能的钾离子电池负极材料(Bi-MOF),如图所示。回答下列问题:
(1)铋的原子序数为83,则基态铋原子的外围电子排布图为 ,能量最高的电子所占据的原子轨道的电子云轮廓图为 形。
(2)Bi(NO3)3·5H2O中H2O的VSEPR模型为 形;的立体构型为 形,H2O的键角 (填“>”、“<”或“=”)的键角。
(3)C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为 ;BTC中C原子的杂化类型有 。
(4)该电池负极材料充电时,会形成钾铋合金(化学式为K3Bi),其晶胞结构如图,晶胞参数为anm、bnm、cnm,以晶胞参数为单位长度建立原子分数坐标,表示晶胞中的原子位置,若1号原子的坐标为(0,0,),3号原子的坐标为(1,0,)。
①2号原子的坐标为 。
②设NA为阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为 g·cm-3。
11.(2023·河南郑州·三模)钇(Y)是一种灰黑色金属,它是第一种被发现的稀土金属元素,我国蕴藏着丰富的硅铍钇矿,其中一种的主要成分为Y2FeBe2Si2O10.回答下列问题:
(1)硅原子激发态的电子排布式有___________。
A.1s22s22p63s23p2 B.1s22s22p63s13p3
C.1s22s22p53s13p4 D.1s22s22p53s13p33d2
(2)基态Fe2+中,成对电子数与未成对电子数之比为 。
(3)铍的熔点(1287°C)比铝的熔点(650°C)高,原因是 。
(4)氯化铍在气态时存在BeCl2分子和二聚分子Be2Cl4,其二聚分子中所有原子都在同一平面上,画出二聚分子Be2Cl4的结构式 。
(5)钇钡铜氧(YBaCu3O7)是一种高温超导材料。Cu2+可以形成多种配合物,其中一种配离子的结构如图所示:
①该配离子所含非金属元素的电负性由大到小的顺序为 。
②该配离子中N的价层电子对数为 ,H—O—H的键角 (填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中H-O-H的键角。
(6)铁、钇(Y)、氧可以形成一种典型的单相多铁性材料,其晶胞结构(长方体)如图所示。
①该单相多铁性材料的化学式为 。
②若晶胞参数分别为apm、bpm、cpm,a=β=γ=90°,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞的密度为 g·cm-3.
12.(2023·浙江·三模)氮及其化合物在医药化工领域应用十分厂泛。
I、配合物顺铂是临床使用的第一代铂类抗癌药物,其抗癌机理是在转运蛋白的作用下,顺铂进入人体细胞发生水解,生成的与DNA结合,破坏DNA的结构阻止癌细胞增殖,如图所示:
请回答:
(1)基态N原子价层电子排布式为 。
(2)鸟嘌呤分子中N原子杂化方式为 。
(3)中配体与铂(Ⅱ)的结合能力: (填“>”或“<”)
(4)已知顺铂和反铂互为同分异构体,两者的结构和性质如下表。
顺铂
反铂
结构
25℃时溶解度/g
0.2577
0.0366
①推测中Pt的杂化轨道类型不是,依据是 。
②顺铂在水中的溶解度大于反铂的原因是 。
Ⅱ﹑是钙钛矿型太阳能电池的重要吸光材料,其晶胞结构如图所示,已知摩尔质量为,晶胞边长为anm,为阿佛加德罗常数的值。
(5)中心小黑球的配位数为 。
(6)晶体的密度为 。
13.(2023·山东·模拟预测)锰及其化合物在化学实验室和化工生产应用非常广泛,回答下列问题:
(1)乙酰丙酮锰(Ⅲ)是一种广泛用于苯酚类化合物氧化偶联的试剂,Me表示,中心离子为离子,采用杂化,其结构如图1所示。
乙酰丙酮锰(Ⅲ)中含有 个配位键(表示阿伏伽德罗常数),该物质中碳原子的VSEPR模型为 。若中心离子含有单电子,则配合物为顺磁性物质,则乙酰丙酮锰(Ⅲ) 顺磁性(填“有”或“无”)。基态原子中,与Mn同周期中且单电子数与相同的元素是 。
(2)酸性能把氧化成,能形成如图2所示大键,而羧基酸性随大键电子云密度的增大而减弱,则、、酸性从强到弱顺序是 ,沸点低于原因是 。
(3)Mn(Ⅱ)位于围成的八面体空隙中,形成无限螺旋链的络离子,同一条链内原子作用很强,其形成晶胞结构图沿x、y晶轴方向投影如图a所示,晶胞俯视图如图b所示,晶胞参数为、和,则该晶胞所带电荷为 ,阿伏伽德罗常数的值为,该晶体的密度为 (用含、a、b的式子表示)。
14.(2023·天津红桥·二模)金属材料和复合材料在航空航天工业中具有重要的应用,请回答下列问题:
(1)金属徕(Re)是生产航空发动机片必不可少的材料。在高温下用还原可制得金属徕,反应的化学方程式为 。
(2)硬铝中含Mg、Si等合金元素,因其密度小、强度高且耐腐蚀,常用于制造飞机的外壳。
①基态Al原子核外电子的空间运动状态有 种。
②Mg、Al、Si的第一电离能由大到小的顺序为 。
③易与形成配离子,的空间构型为 。
(3)以SiC为连续基体的碳陶瓷是一种复合材料,可用于制造歼20的刹车片。SiC的熔点比晶体Si (填“高”或“低”),原因是 。
(4)氮元素可以与过渡金属元素形成化合物,其具备高硬度、高化学稳定性和优越的催化活性等性质。某三元氮化物是良好的超导材料,其晶胞结构如图所示。
①基态Ni原子价层电子排布式为 。
②与Zn原子距离最近且相等的Ni原子有 个。
③表示阿伏伽德罗常数的值。若此晶体的密度为,则晶胞的边长为 。
15.(2023·浙江·一模)我国在新材料领域研究的重大突破,为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物质基础。“天宫”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Ni、Fe 等元素。回答下列问题:
(1)下列不同状态的硼中,失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号,下同),用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 。
A. B. C. D.
(2)镍能形成多种配合物,其中Ni(CO)4是无色挥发性液体,K2[Ni(CN)4]是红黄色单斜晶体。K2[Ni(CN)4]的熔点高于Ni(CO)4的原因是 。
(3)氮化硼(BN)晶体有多种结构。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,质地软,可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似,是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。
①石墨能导电,六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电,原因是 。
②立方相氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为 。
③立方相氮化硼晶胞边长为apm, NA代表阿伏伽德罗常数的值,则该晶体的密度为 g·cm-3。
(4)FeSO4·7H2O的结构如图所示。
FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是 。
16.(2023·浙江绍兴·模拟预测)含氮化合物在生活中占有重要地位。请回答:
(1)可通过配位键与形成。形成该配合物时,基态的价层电子发生重排提供两个空轨道,则重排后的价电子排布图为 ;的金属配合物也已经制备成功,但为数不多,如[],已知该配合物的配位数与[]的配位数相同,测得其中存在两种碳氧键的键长,一个为0.117mm,另一个为0.122nm。请画出[]的结构示意图: 。
(2)和是常见含氮化合物,其VSEPR构型均为 ,其中二者相比较,键角更大的是 。
(3)N、P、As同属于ⅤA族,下列说法正确的是 。
A.原子半径:r(N) >r(P) >r(As)且电负性:N>P>As
B.N、P、As的最高价氧化物水化物的酸性依次减弱
C.简单氢化物的还原性:
D.黑砷和黑磷的结构相似(如图1),每个砷原子最外层均形成8电子结构。其晶体单层中,As原子与As—As键的个数比为2∶3
(4)已知晶胞结构如图2所示,M处的 (其位于四个所构成的正四面体中心)有一定的朝向,不能随意转动,请解释其原因 ,该晶胞的晶胞参数如图所示,设为阿伏伽德罗常数的值,该晶体的密度ρ= (列出计算式即可)
17.(2023·浙江·模拟预测)硫及其化合物有许多用途。请回答:
(1)基态硫原子的价电子排布图为 。
(2)S的某些同素异形体由S8环构成,S8环中∠S-S-S平均键角最接近 (填序号)。
A.120° B.105° C.112° D.180°
(3)比较H2S和C2H5SH的酸性:H2S C2H5SH(填>”、“<”或“=”),并从结构的角度说明理由 。
(4)胆矾(CuSO4•5H2O)属于一种复杂的离子晶体,其部分结构示意图如图所示,根据其结构将其化学式改写成配合物形式 ;加热该蓝色胆矾晶体得到白色硫酸铜固体破坏的相互作用有 ;阴离子SO的空间构型为 。
(5)Cu、In与S形成的某化合物晶体的晶胞如图,该化合物的化学式为 。该晶胞形状为长方体,长为xnm,宽为xnm,高为ynm,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为 g•cm-3。
18.(2023·北京东城·二模)氨基锂()为白色固体,广泛用于有机合成。
(1)金属锂与液氨反应生成和一种气体。该气体是 。
(2)液氨中也存在类似水的微弱电离:。
①的空间结构为 。
②已知键角。从结构角度解释其原因: 。
(3)的晶胞如图所示(晶胞体积为)。
①该晶体的密度为 (用含字母的代数式表示)。
②与结构相似。从结构角度解释熔点()高于熔点()的原因: 。
(4)测定产品的纯度(主要杂质为),实验步骤如下。
ⅰ.准确称量产品,与过量稀盐酸充分反应,将全部转化为。
ii.向i所得溶液中滴加溶液至。再加入甲醛溶液,发生反应:
iii.以酚酞为指示剂,用溶液滴定ii中生成的,消耗溶液。
①步骤ⅰ反应的化学方程式为 。
②样品中的质量分数为 (用含字母的代数式表示)。
③若i中未用溶液调节,则测定结果 (填“偏低”或“偏高”)。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.(1) F>N>C>B N 正四面体形
(2) 原子 X-射线衍射实验
(3) 3
(4) (,,) 1:6:2:26
【详解】(1)N元素基态原子的电子排布图(轨道表示式)是 ;B、C、N、F处于同一周期,同一周期元素第一电离能从左往右呈增大趋势,四种元素的第一电离能由大到小的顺序是F>N>C>B;配合物[Cu(CH3C≡N)4]BF4中与Cu( I )形成配位键的原子是N;阴离子中心原子B形成4个共价键,无孤对电子,电子对数为4,故空间构型为正四面体形。
答案为: ;F>N>C>B;正四面体形。
(2)晶体硼的熔点为2300°C,沸点为2550°C,硬度大,判断该晶体硼为原子晶体;无定形硼为非晶体,区分晶体硼和非晶体最可靠的科学方法为对固体进行X-射线衍射实验。
答案为:原子;X-射线衍射实验。
(3)结合图示,每个硼酸分子周边形成6个氢键,每个氢键被两个硼酸分子均摊,故6=3; [B(OH)4]-中心原子是B,形成3个共价键,且B是缺电子结构,氢氧根中O提供孤对电子与B形成配位键,则[B(OH)4]-中的配位键为 。
答案为:3; 。
(4)某种硼氢化镁氨合物的晶胞结构如图所示,属于立方晶系,晶胞棱边夹角均为90°,图中
已知,则c点的坐标为___________。该晶胞中n(Mg):n(N):n(B):n(H) =___________。
根据题干信息可知,a点位于晶胞面心,由a点的坐标为(,0,),可知晶胞棱长为1,c处于体对角线的1/4处,故c的坐标为(,,);每个黑球代表一个八面体,其中心为金属镁原子,顶点为氨分子,根据均摊法可算出Mg的个数为,镁原子与氨分子形成八面体,氨分子位于定点,则N的个数为,氨分子中的H的合数为;每个白球代表一个四面体,其中心为硼原子,顶点为氢原子,则B的个数为8,四面体中H的个数为,则H的总个数为72+32=104,故该晶胞中n(Mg):n(N):n(B):n(H) =1:6:2:26。
答案为:(,,);1:6:2:26。
2.(1) +或- 7
(2) 6 四面体形
(3)Mn2+价层电子排布式为3d5,达到稳定结构,不易失电子形成Mn3+,Fe2+价层电子排布式为3d6,要失去1个电子才达到稳定结构,较易形成Fe3+,故锰的第三电离能大于铁
(4) BiLi3或Li3Bi (0.25,0.75,0.25) 2:
【详解】(1)基态Li原子核外电子排布图为 ,其1s轨道上有2个自旋方向相反的电子,2s轨道上有1个电子,其核外电子自旋磁量子数的代数和为+或-;核外价层电子的运动状态种类数=核外价层电子总数,基态 Mn原子核外价层电子数为7个,即基态 Mn原子核外价层电子的运动状态有7种;
(2)PF中心原子的价层电子对数为;POF3中心原子的价层电子对数为,其空间构型为四面体形;
(3)Fe、Mn失去的第三个电子分别是3d6、3d5上的电子,3d5为半充满稳定结构,失去电子所需能量较大,则第三电离能Fe小于Mn;
(4)①Bi位于顶点和面心,个数为=4,Li(1)位于棱上和体心,个数为,Li(2)位于体内,个数为8,Bi、Li个数比为4:(4+8)=1:3,则晶体的化学式为BiLi3;
②根据图示可知,C在x、y、z轴上的坐标投影分别为0.25、0.75、0.25,故C的坐标为(0.25,0.75,0.25);设晶胞棱长为a,Bi 与Li(1)之间的最短距离为棱长的一半即,Bi 与Li(2)之间的最短距离为体对角线的,即为,则Bi与Li(1)和Li(2)之间的最短距离的比为。
3.(1)C
(2)3d84s2
(3)<
(4) 6 6 g/cm3
(5) sp2、sp3 1个σ键、1个π键 氢键
(6)LaNi5
【详解】(1)A.二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0,分子的空间构型为结构对称的直线形,属于非极性分子,故错误;
B.高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0,分子的空间构型为正四面体形,故错误;
C.五氟化磷分子中氟原子与5个磷原子形成5个氟磷极性键,则分子中含有5对完全相同的成键电子对,故正确;
D.三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3,则硫原子的杂化方式为sp2杂化,故错误;
故选C;
(2)镍元素的原子序数为28,基态原子的价电子核外电子排布式为3d84s2,故答案为:3d84s2;
(3)由题意可知,氧化亚铁和氧化镍都是离子晶体,亚铁离子的离子半径大于镍离子,则氧化亚铁晶体中的离子键小于氧化镍晶体中的离子键,熔点小于氧化镍晶体,故答案为:<;
(4)氯化钠中阴阳离子的配位数均为6,由氧化亚铁和氧化镍的晶体结构类型均与氯化钠的相同可知,晶胞中镍离子和氧离子的配位数也均为6;设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=(10—10 a)3d,解得d=,故答案为:6;6; g/cm3;
(5)①由结构可知,丁二酮肟分子中单键碳原子的杂化方式为sp3杂化、双键碳原子的杂化方式为sp2杂化,故答案为:sp2、sp3;
②由结构可知,丁二酮肟分子中含有碳氮双键,双键中含有1个σ键和1个π键,故答案为:1个σ键、1个π键;
③氧原子与氢原子之间可形成氢键,则由结构可知,丁二酮肟分子中氧氢之间除共价键外还可存在氢键,故答案为:氢键;
(6)由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的镧原子个数为8×=1,位于面心和体心的镍原子个数为8×+1=5,则合金的化学式为LaNi5,故答案为:LaNi5。
4.(1)Li
(2)(或)
(3)
(4) 分子之间能形成氢键
(5)ab
(6) 化学 中阴离子半径大于,故阴阳离子间吸引力更弱,更易迁移
(7) 8
【详解】(1)金属元素的电负性小于非金属元素,则三种元素中Li的电负性最小,故答案为:Li;
(2)磷元素的原子序数为15,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3,故答案为:1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3;
(3)由图可知,黑磷区中饱和磷原子的杂化方式为sp3杂化,石墨区中双键碳原子的杂化方式为sp2杂化,故答案为:sp3;sp2;
(4)氨分子能形成分子间氢键,而磷化氢和甲烷不能形成分子间氢键,所以氨分子的分子间作用力强于磷化氢和甲烷,沸点高于磷化氢和甲烷,则三种氢化物中氨分子的沸点最高,故答案为:NH3;NH3分子之间能形成氢键;
(5)a.由图可知,黑磷区中磷磷键的键长不完全相等,则磷磷键的键能也不完全相同,故正确;
b.由黑磷与石墨类似,也具有层状结构可知,黑磷与石墨均为混合晶体,故正确;
c.由黑磷与石墨类似,也具有层状结构可知,复合材料单层中,磷原子与碳原子之间以极性共价键相结合,层与层之间的作用力属范德华力,故错误;
故选ab;
(6)①由图可知,锂离子迁移过程中,有旧键的断裂和新键的形成,则从化学键角度看,锂离子迁移过程发生化学变化,故答案为:化学;
②砷原子的原子半径大于磷原子,则阴离子PF的离子半径小于AsF,则PF与锂离子形成的离子键强于AsF,所以相同条件下,电极材料LiAsF6中锂离子更易迁移,故答案为:LiAsF6;LiAsF6中阴离子半径大于LiPF6,故晶格能更小,阴阳离子间吸引力更弱,Li+更易迁移;
(7)由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的黑球个数有8个,位于顶点和面心的灰球个数为8×+6×=4,由化学式可知,黑球为Rh、灰球为磷原子,则顶点磷原子与体对角线上的Rh原子的距离最近,则晶体中与磷原子距离最近的Rh的数目为8;设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:= (a×10-7)3d,解得d=,故答案为:。
5.(1) σ 氧原子的sp3 氢原子的1s 四面体形
(2)BD
(3)八硝基立方烷的碳碳键角为90°,其杂化方式为sp3,在动力学上不稳定;其分解产物为稳定的CO2和N2,反应熵增加较大,且放热量大,爆炸性很强
(4) 分子晶体
【详解】(1)对于水分子中的共价键,依据原子轨道重叠的方式判断,属于σ键;H2O中O原子价层电子对数为2+=4,O原子的杂化方式为sp3,该σ键是由氧原子的sp3杂化轨道和氢原子的1s轨道重叠形成的,水分子的VSEPR模型名称是四面体形。
(2)由价电子排布图可知,①为Fe原子,②为Fe2+,③为Fe3+,④为Fe原子的激发态,
A.一般电子层数越多原子半径越大,而Fe原子失电子数越多,原子半径越小,因此微粒半径:④>①>②,故A正确;
B.能量越低越易得到电子,则得电子能力:③>②>①,故B错误;
C.能量越高越容易失去电子,基态原子的第一电离能小于第二电离能,则电离一个电子所需最低能量:②>①>④,故C正确;
D.Fe3+3d轨道上有电子,能再继续失去电子,故D错误;
故选BD。
(3)八硝基立方烷的碳碳键角为90°,其杂化方式为sp3,在动力学上不稳定;其分解产物为稳定的CO2和N2,反应熵增加较大,且放热量大,爆炸性很强。
(4)某种冰的晶胞结构如图所示,该晶体类型是分子晶体,由晶胞结构可知该晶胞中含有4个水分子,晶胞质量为g,晶胞的体积为452×226,密度为
6.(1)分液漏斗
(2)
(3)CD
(4) 溶液 溶液
(5)
(6)
(7) 12
【分析】
浓硫酸和亚硫酸钠生成二氧化硫,二氧化硫具有漂白性使A中品红溶液褪色,二氧化硫和硝酸钡溶液发生反应生成硫酸钡沉淀,二氧化硫和氢氧化钠反应使得溶液碱性消失导致酚酞溶液褪色,二氧化硫和溴水发生氧化还原反应而褪色,二氧化硫和酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而褪色,尾气有毒需要处理;
【详解】(1)盛放溶液的仪器名称是分液漏斗;
(2)浓硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠和水、二氧化硫气体:;
(3)A.品红溶液体现了二氧化硫的漂白性,A不符合题意;
B.二氧化硫具有酸性氧化物的性质,和氢氧化钠反应使得溶液碱性消失,导致酚酞溶液褪色,B不符合题意;
C.溴水具有强氧化性,和二氧化硫发生氧化还原反应而褪色,体现二氧化硫还原性,C符合题意;
D.酸性高锰酸钾具有强氧化性,和二氧化硫发生氧化还原反应而褪色,体现二氧化硫还原性,D符合题意;
故选CD。
(4)实验中探究溶液中与氧化的主导作用,则需要控制实验中的变量唯一;
实验i、ii为对照实验,变量为硝酸钡溶液是否煮沸除去溶解氧,故实验ii填:溶液;
实验iii、iv为对照实验,变量为氯化钡溶液是否煮沸除去溶解氧,故实验iv填:溶液;
(5)由实验i、ii为对照,验iii、iv为对照,通过pH变化可知,存在溶解氧的pH更小,故溶液中与氧化占主导作用的是;
(6)在有氧气的条件下,氧气将四价硫氧化为六价硫的硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡沉淀,总反应为;
(7)①晶胞中Ga原子采用六方最密堆积,每个Ga原子周围距离最近的Ga原子在上中下层各存在3、6、3,共12个;
②根据“均摊法”,晶胞中含个Ga、个Ga,已知六棱柱底边边长为,则底面积为,该平行六面体的高为,则晶体密度为。
7.(1)D
(2) 弱
(3) 2 bd
(4) 6
【详解】(1)A.根据正负化合价的代数和为零可知,Cu2Te中Cu元素的化合价为+1价,故A错误;
B.由反应Ⅱ可知,TeO2为氧化剂,SO2为还原剂,氧化性:TeO2>SO2,故B错误;
C.Ⅱ中S元素化合价升高,SO2为还原剂,H2SO4为氧化产物,故C错误;
D.Te元素化合价由-2变为+6,生成1molTeO2理论上转移8mol电子,故D正确;
故答案为:D;
(2)①碲原子位于周期表中第五周期第ⅥA族,基态碲原子的简化电子排布式:[Kr]4d105s25p4,故答案为:4d105s25p4;
②非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:S>Te,酸性:H6TeO6>H2SO4;向碲酸中通入SO2气体,H6TeO6将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为TeO2与Te,化学反应方程式为:5SO2+3H6TeO6=2TeO2↓+Te↓+5H2SO4+4H2O,故答案为:弱;5SO2+3H6TeO6=2TeO2↓+Te↓+5H2SO4+4H2O;
(3)①由钛的某配合物结构图可知,甲基中C原子形成4个σ键,价层电子对数为4,为sp3杂化;其他C原子形成3个σ键,价层电子对数为3,为sp2杂化,C原子共有2种杂化方式,故答案为:2;
②由钛的某配合物结构图可知,Ti提供空轨道,O提供孤电子对,形成配位键,存在C-H键、C=C、C-C键、C-O键等共价键,故答案为:bd;
(4)由氮化钛晶体的晶胞结构图可知,与N原子距离最近且相等的Ti原子位于N原子的上下左右前后,该晶体结构中与N原子距离最近且相等的Ti原子有6个;设晶胞边长为apm,则晶胞体积为(a×10-10)3pm3,晶胞中Ti原子位于棱心和体心,个数为12×+1=4,N原子位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,则晶胞质量为g,根据,可得a=pm,与N原子的最近距离为边长的一半,即。
8.(1) 2s22p2 6
(2)a处通过C-C单键相连,单键可以旋转
(3) sp、sp2 晶体中碳原子共平面且存在多个相互平行的p轨道
(4) 2
(5)AB
(6) 12 (或)
【详解】(1)基态碳原子核外电子排布为1s22s22p2,则其价电子排布式为2s22p2;原子核外电子的运动状态各不相同,故基态碳原子的核外电子有6种运动状态;
(2)a处通过C-C单键相连,单键可以旋转,故可以象车轮一样前进,答案为a处通过C-C单键相连,单键可以旋转;
(3)石墨炔是碳的同素异形体,根据结构中碳形成的价键可知,苯环上碳原子为sp2杂化,碳碳三键上碳原子为sp杂化,即碳原子的杂化方式为sp、sp2;晶体中存在大π键的原因是晶体中碳原子共平面且存在多个相互平行的p轨道;
(4)石墨烯在二维平面内的结构基元如图 ;根据均摊法可知,一个晶胞中有2个原子;
(5)A.由环状碳单质的合成示意图可知,C24O6和C18均为结构对称的非极性分子,选项A正确;
B.图丁中涉及的物质是C18和碳的氧化物,都属于分子都是分子晶体,选项B正确;
C.由结构示意图可知,C24O6分子中只含有三键碳原子和双键碳原子,其中三键碳原子为sp杂化,双键碳原子为sp2杂化,杂化方式有2种,选项C错误;
D.C20O2晶体中所含σ键类型为s-pσ键,选项D错误;
答案选AB;
(6)干冰是分子晶体,二氧化碳分子位于立方体的顶点和面心上,以顶点上的二氧化碳分子为例,与它距离最近的二氧化碳分子分布在与该顶点相连接的12个面的面心上,即每个CO2周围等距且紧邻的CO2有12个;根据均摊法,晶胞中CO2分子位于顶点和面心,含有8+6=4个CO2分子,已知晶胞的边长为apm,体积为a3pm3,则晶胞中面对角线为4倍CO2分子的半径,则CO2分子半径为apm,占有的体积为pm3,CO2在晶胞中的空间占有率为=。
9.(1) N或氮 H2O>NH3>CH4
(2) 3d104s24p5 B N均为sp3杂化,但甲胺的N上有一对孤电子对 abc
【详解】(1)一般情况下,在同一主族中,元素的第一电离能随原子序数的增大而减小。一般情况下,同一周期元素,随原子序数的增大,元素的非金属性越强,其第一电离能就越大。根据SAM结构简式可知:在SAM中涉及H、C、N、O、P五种元素,H的非金属性最弱,第一电离能最小;N、P是同一主族元素,元素的非金属性N>P,则元素的第一电离能:N>P;C、N、O都是第二周期元素,但由于N处于第ⅤA,原子最外层电子处于半充满的稳定状态,其第一电离能大于同一周期相邻的O元素,故第一电离能大小关系为: N> O>C,因此上述五种元素中第一电离能最大的是N元素;
其中第二周期元素C、N、O形成的简单氢化物化学式分别是CH4、NH3、H2O,CH4分子之间只存在分子间作用力,而NH3、H2O分子之间还存在氢键,增加了分子之间的吸引作用,且氢键:H2O>NH3,导致分子之间吸引力增强,因此物质的沸点由高到低的顺序为H2O>NH3>CH4;
(2)①Br是35号元素,根据构造原理可知基态Br原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,或简写为[Ar]3d104s24p5;
②根据晶胞示意图可知:A 处于晶胞的8个顶点上,其中含有A数目是8×=1;B位于晶胞的体心上,其中含有B数目是1×1=1;C位于晶体的6个面的面心上,其中含有B数目是6×=3,故其化学式为ABC3。由于某钙钛矿化学式为CH3NH3PbBr3,晶胞中距离最近的两种微粒是Br−与Pb2+,则C表示Br-,B表示Pb2+;
③H-N-H的键角:甲胺小于甲铵离子,这是由于N均为sp3杂化,但甲胺的N上有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对与成键电子对的排斥作用,因此H-N-H的键角:甲胺小于甲铵离子;
④该钙钛矿属于离子化合物,其中含有离子键;同时存在C-H、C-N、P-O、H-O、N-P等共价键,在甲铵离子中存在N→H+的配位键,而不存在金属键,故合理选项是abc。
10.(1) 哑铃或纺锤
(2) 四面体 平面三角 <
(3) C<O<N sp2、sp3
(4) (1,1,)
【详解】(1)铋元素的原子序数为83,则其基态原子的外围电子排布式为6s26p3,外围电子排布图为 ,能量最高的电子所占据的原子轨道电子云轮廓图为哑铃形或纺锤形的6p轨道,故答案为: ;哑铃或纺锤;
(2)水分子中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,氧原子的杂化方式为sp3杂化,分子的VSEPR模型为四面体形、空间结构为V形,键角小于109°28′;硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0,氮原子的杂化方式为sp2杂化,离子的空间结构为平面正三角形,键角为120°,则水分子的键角小于硝酸根离子,故答案为:四面体形;平面三角形;<;
(3)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,元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能由大到小的顺序为N>O>C;由结构简式可知,BTC中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,双键碳原子的杂化方式为sp2杂化,故答案为:N>O>C;sp2、sp3;
(4)①由位于棱上的1号原子和3号原子的坐标分别为(0,0,)、(1,0,)可知,晶胞的边长为1,则位于棱上的2号原子的坐标为(1,1,),故答案为:(1,1,);
②由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的铋原子个数为2,设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=10—21abcd,解得d=,故答案为:。
11.(1)BC
(2)5:1
(3)铍和铝都是金属晶体,铍的半径小,金属键强,所以熔点高
(4)
(5) O>N>C>H 4 大于
(6) YFeO3
【详解】(1)硅元素的原子序数为14,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,则1s22s22p63s13p3为硅原子激发态的电子排布式,故选B;
(2)铁元素的原子序数为26,基态亚铁离子的价电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,则离子中成对电子数与未成对电子数之比为20:4=5:1,故答案为:5:1;
(3)铍和铝都是金属晶体,铍的原子半径小于铝原子,则铍晶体中的金属键强于铝晶体,熔点高于铝晶体,故答案为:铍和铝都是金属晶体,铍的半径小,金属键强,所以熔点高;
(4)由氯化铍的二聚分子中所有原子都在同一平面上可知,二聚分子中具有孤对电子的氯原子与具有空轨道的铍原子形成了2个配位键,则二聚分子Be2Cl4的结构式为 ,故答案为: ;
(5)①非金属元素的非金属性越强,电负性越大,配离子所含非金属元素的非金属性强弱顺序为O>N>C>H,则电负性由大到小的顺序为O>N>C>H,故答案为:O>N>C>H;
②由图可知,配离子中氮原子形成4个σ键,说明配离子中氮原子的价层电子对数为4;配离子中水分子中的氧原子与铜离子形成配位键,氧原子的孤对电子对数由2变为1,孤对电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,则配离子中H—O—H的键角大于水分子,故答案为:4;大于;
(6)①由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点和棱上的钇原子个数为8×+4×=2,位于体内的铁原子个数为2,位于棱上和体内的氧原子个数为8×+4=6,则单相多铁性材料的化学式为YFeO3,故答案为:YFeO3;
②设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=10—30abcd,解得d=,故答案为:。
12.(1)2s22p3
(2)sp2、sp3
(3)<
(4) Pt杂化类型如果是sp3,则Pt(NH3)2Cl2空间构型为四面体形,不会存在同分异构体 顺铂为极性分子,反铂为非极性分子
(5)6
(6)或
【详解】(1)基态N原子价层电子指的是最外层电子,即价层电子排布式为2s22p3;故答案为2s22p3;
(2)根据鸟嘌呤的结构简式,五元环、六元环共面,因此环上的N原子杂化类型为sp2,-NH2中N原子杂化类型为sp3,故答案为sp2、sp3;
(3)NH3具有较强的电子捕获能力,可以与Pt形成更紧密的配位键,因此结合能力:Cl-<NH3;故答案为<;
(4)①Pt(NH3)2Cl2中Pt杂化类型如果是sp3,则Pt(NH3)2Cl2空间构型为四面体形,只有一种结构,不会存在同分异构体,因此Pt的杂化类型不是sp3,Pt(NH3)2Cl2空间构型为平面四边形;故答案为Pt杂化类型如果是sp3,则Pt(NH3)2Cl2空间构型为四面体形,不会存在同分异构体;
②根据顺铂的结构,顺铂正负电荷中心不重合,顺铂为极性分子,同理反铂为非极性分子,水是极性分子,根据“相似相溶”,顺铂在水中的溶解度大于反铂;故答案为顺铂为极性分子,反铂为非极性分子;
(5)根据晶胞图可知,中心小黑球周围由6个白球,即小黑球的配位数为6;故答案为6;
(6)晶胞的质量为g,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,则晶胞的密度为g/cm3或g/cm3;故答案为或。
13.(1) 6NA (正)四面体形、(正)三角形 有 Fe
(2) 的分子量高于,范德华力大
(3) -4
【详解】(1)乙酰丙酮锰(Ⅲ)的中心离子为离子,说明配体带一个负电荷,结构如图所示 ,氧与结合都是通过配位键结合,则乙酰丙酮锰(Ⅲ)中含有配位键,所含数目为6NA;乙酰丙酮锰(Ⅲ)中碳原子有两种,一种是双键碳,一种是甲基中的碳,因此VSEPR模型是平面三角形和四面体;由于中心离子采用杂化,余下三个d轨道和四个电子,因此会有单电子,则乙酰丙酮锰(Ⅲ)有顺磁性;的价电子为,有四个单电子,基态原子中,与Mn同周期中,还是四个单电子的是铁。
(2)F电负性强,吸引电子能力强,使羧基大键电子云密度减小,酸性增强,其次是氯,次之,乙酸酸性最弱;分子量高于,范德华力强,同时Cl电负性小于F,对大键电子云吸引程度弱,氧的电子云密度大,形成分子间氢键强度大,沸点高。
(3)Mn(Ⅱ)位于围成的八面体空隙中,图a中略大的球为Mn(Ⅱ),周围小球为氯离子,一个氯被两个Mn(Ⅱ)共用,根据均分,可得Mn(Ⅱ):,根据两个图可知,Mn(Ⅱ)位于8个顶点、4个棱心、2个面心、1个体心,则Mn(Ⅱ)个数为4个,再根据比例关系判断出有12个,因此该晶胞带电荷数为;晶胞密度。
14.(1)
(2) 7 Si>Mg>Al 正四面体形
(3) 高 二者都是共价晶体,C原子半径比Si小,C-Si键的键长更短,键能更大
(4) 12
【详解】(1)在高温下用还原可制得金属徕,反应的化学方程式为:;
(2)①基态Al原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1,s轨道有1种伸展方向,p轨道有3种伸展方向,故核外电子的空间运动状态有7种;
②同周期从左往右第一电离能呈增大趋势,Mg的核外电子排布全满,第一电离能大于Al,故 Mg、Al、Si的第一电离能由大到小的顺序为:Si>Mg>Al;
③中Al的价层电子对数为:,为sp3杂化,空间构型为:正四面体形;
(3)SiC的熔点比晶体Si高,原因是:二者都是共价晶体,C原子半径比Si小,C-Si键的键长更短,键能更大;
(4)①基态Ni原子价层电子排布式为;
②由图可知,与Zn原子距离最近且相等的Ni原子有12个,以顶点的Zn原子为例,与其等距离且最近的为面心的Ni原子,共12个;
③N原子在晶胞内部,个数为:1,;Zn原子在晶胞顶点,个数为:,Ni原子在面心,个数为:,晶体的化学式为Ni3ZnN,设晶胞的边长为acm,则晶胞的密度为:,晶胞的边长为:。
15.(1) A CD
(2)K2[Ni(CN)4]为离子晶体,熔化破坏离子键,离子键键能大,故熔沸点高,Ni(CO)4为分子晶体,熔化破坏分子间作用力,分子间作用力小,故熔沸点小
(3) 六方相氮化硼中没有自由移动电子,不可以导电 3:1
(4)∠3>∠2>∠1
【详解】(1)A中各轨道都处于全满状态比较稳定,较难失去电子,因此失去一个电子需要的能量最高;发射光谱是指电子从高能量轨道跃迁到低能量轨道时释放能量的现象,即原子从激发态到稳态过程发出电离辐射的过程,选项中处于激发态的原子为C、D。
(2)K2[Ni(CN)4]为离子晶体,熔化破坏离子键,离子键键能大,故熔沸点高,Ni(CO)4为分子晶体,熔化破坏分子间作用力,分子间作用力小,故熔沸点小。
(3)①石墨能导电,六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电,原因是:六方相氮化硼与石墨一样都具有层状结构,但石墨中每个碳原子最外层4个电子,形成3条共价键后,还有1个电子自由移动,而六方相氮化硼中没有自由移动电子,不可以导电;
②立方相氮化硼晶体中B-N原子之间存在“一般共价键”,N原子含有孤电子对,B原子含有空轨道,可以形成配位键,由立方相氮化硼晶体结构可知“一般共价键”与配位键的数目之比为:3:1;
③由晶胞结构可知,晶胞中含有4个N、8×+6×=4个B,即4个BN,故晶胞的摩尔质量为[4×(11+14) ]g/mol,NA=。
(4)H2O中O原子是sp3杂化,有2个孤电子对,空间构型为V形,两个H-O之间的夹角∠2为105°,∠3为中两个氧硫键之间的夹角,中S原子是sp3杂化,且没有孤电子对,空间构型为正四面体形,键角为109°28′,∠3为109°28′,形成∠1的水分子中的O原子和Fe原子形成了配位键,仍然是sp3杂化,但只有1个孤电子对,空间构型为三角锥形,∠1为107°,FeSO4·7H2O中∠1、∠2、∠3由大到小的顺序是∠3>∠2>∠1。
16.(1)
(2) 四面体
(3)BD
(4) 与F-形成N—H…F氢键,氢键具有方向性;
【详解】(1)基态Co3+的价层电子排布式为3d6,CN-可通过配位键与Co3+形成[Co(CN)6]3-,形成配合物时,基态Co3+的价层电子发生重排提供两个空轨道,则重排后的Co3+价电子排布图为 ;[Ni(CO)4]的配位数为4,[Ni(PH3)2CO2]的配位数与[Ni(CO)4]的配位数相同,[Ni(PH3)2CO2]的配位数也为4,测得其中存在两种碳氧键的键长,一个为0.117mm,另一个为0.122nm,说明Ni与2个PH3分子中的P原子、CO2分子中的碳原子和1个O原子形成配位键,其结构示意图为: ;答案为: ; 。
(2)NF3和NH3分子中中心N原子的σ键电子对数都为3、孤电子对数都为1,价层电子对数都为4,VSEPR模型都为四面体形;空间构型都为三角锥形,由于电负性F>N>H,则NF3分子中成键电子对离N原子更远,两个N—F键之间的斥力减小,故NF3中的键角更小,键角更大的是NH3;答案为:四面体;NH3。
(3)A.同主族从上到下原子半径逐渐增大、电负性逐渐减小,原子半径:r(N) <r(P) <r(As),电负性:N>P>As,A项错误;
B.同主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,最高价氧化物水化物的酸性逐渐减弱,N、P、As的最高价氧化物水化物的酸性逐渐减弱,B项正确;
C.同主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,简单氢化物的还原性逐渐增强,即简单氢化物的还原性:NH3<PH3<AsH3,C项错误;
D.黑砷和黑磷的结构相似,每个砷原子最外层均形成8电子结构,由图可知,晶体单层中,每个As原子形成3个As—As键,以As—As键形成六元环,每个As原子被3个六元环共有,每个As—As键被2个六元环共有,则晶体单层中As原子与As—As键的个数比为2∶3,D项正确;
答案选BD。
(4)M处的 (其位于四个F-所构成的正四面体中心)有一定的朝向,不能随意转动,其原因是:与F-形成N—H…F氢键,氢键具有方向性;由图可知晶胞中含F-、的个数都为2,晶胞的质量为,晶胞的体积为 (a×10-7cm)×(a×10-7cm)×(c×10-7cm)=a2c×10-21cm3,该晶体的密度ρ=÷(a2c×10-21cm3)=g/cm3;答案为:与F-形成N—H…F氢键,氢键具有方向性;。
17.(1)
(2)B
(3) > C2H5SH中乙基是推电子基团,C2H5SH中S—H键的极性弱于H2S中S—H键,电离出H+难于H2S
(4) [Cu(H2O)4]SO4•H2O 氢键、配位键 正四面体形
(5) CuInS2
【详解】(1)硫元素的原子序数为16,基态原子的价电子排布式为3s23p4,价电子排布图为 ,故答案为: ;
(2)由图可知,S8分子中硫原子的杂化方式为sp3杂化,杂化轨道的键角是109°28',受两对孤对电子对,成键电子对的斥力影响,S-S-S平均键角平均键角小于109°28',则S-S-S平均键角最接近105°,故选B;
(3)C2H5SH中乙基是推电子基团,C2H5SH中S—H键的极性弱于H2S中S—H键,电离出H+难于H2S,所以H2S的酸性强于C2H5SH,故答案为:>;C2H5SH中乙基是推电子基团,C2H5SH中S—H键的极性弱于H2S中S—H键,电离出H+难于H2S;
(4)由图可知,蓝色晶体胆矾的中心离子为铜离子,水分子为配体,四水合铜离子为内界,硫酸根离子为外界,改写成配合物形式的化学式为[Cu(H2O)4]SO4•H2O;加热该蓝色胆矾晶体得到白色硫酸铜固体破坏的相互作用为氢键、配位键;硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0,则离子的空间构型为正四面体形,故答案为:[Cu(H2O)4]SO4•H2O;氢键、配位键;正四面体形,
(5)由晶胞结构可知,位于晶胞中顶点、面上和体心的铜原子个数为8×+4×+1=4,位于棱上、面上的铟原子个数为4×+6×=4,位于体内的硫原子个数为8,则化合物的化学式为CuInS2;设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=10—30x2yd,解得d=,故答案为:CuInS2;。
18.(1)氢气
(2) V形 N均为sp3杂化,孤电子对数,孤电子对有较大斥力
(3) 二者均为离子晶体,锂离子半径小于钠离子半径,离子键更强
(4) 偏高
【详解】(1)金属锂与液氨反应生成和一种气体,氨气中氮原子和氢原子个数比为1:3,中氮原子和氢原子个数比为1:2,则另一种产物气体为氢气;
(2)液氨中也存在类似水的微弱电离:。
①的价层电子对数为,孤电子对数为2,空间结构为V形;
②N均为sp3杂化,孤电子对数,孤电子对有较大斥力;
(3)①该晶胞Li个数为,N个数为8,H个数为,含有八个,晶胞的质量为,体积,密度为;
②与结构相似。从结构角度解释熔点()高于熔点()的原因二者均为离子晶体,锂离子半径小于钠离子半径,离子键更强;
(4)①步骤ⅰ反应的化学方程式为;
②设样品中物质的量为n。
样品中的质量分数为;
③若i中未用溶液调节,原来盐酸有剩余,造成氢氧化钠消耗过多,则测定结果偏高。
答案第1页,共2页
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