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化学 选择性必修2 SJ
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时间:75分钟 满分:100分
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)
1.下列化学用语或图示表述错误的是( )
A.SiO2中Si的杂化方式为sp3
B.H2的共价键电子云轮廓图:
C.SO和PO的VSEPR模型相同
D.H2O分子的球棍模型:
答案:B
解析:SiO2中每个Si与4个O形成4个Si—O键,无孤电子对,杂化轨道数为4,杂化方式为sp3,A正确;H2中的σ键由两个s轨道重叠形成,故H2的共价键电子云轮廓图是,B错误;SO中S的价层电子对数为3+=4,PO中P的价层电子对数为4+=4,SO和PO的VSEPR模型均为四面体形,C正确;H2O分子为V形分子,其球棍模型为,D正确。
2.N,N二甲基甲酰胺- 是良好的溶剂。下列说法不正确的是( )
A.元素电负性大小:χ(N)<χ(O)
B.原子半径大小:r(C)<r(N)
C.分子中含σ键和π键
D.该物质分子间存在范德华力
答案:B
3.下列说法正确的是( )
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为4s24p2
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
答案:B
解析:金刚石中的C—C—C夹角为109°28′,A错误;基态锗原子(32Ge)核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C错误;ⅣA族中碳元素形成的石墨为混合型晶体,而硅形成的晶体硅为共价晶体,D错误。
4.下列有关物质结构和性质的描述错误的是( )
A.金刚石的熔点高于SiC,是因为共价晶体中共价键越强,熔点越高
B.CO2的空间结构为V形,是“价层电子对”相互排斥的结果
C.H2O和NH3均为极性分子,且其中心原子的杂化类型相同
D.Cl2分子中共价键的电子云图为轴对称图形,该共价键可以绕轴旋转
答案:B
解析:根据“价层电子对互斥理论”可知,二氧化碳的中心原子价层电子对数为2,CO2的空间结构为直线形,B错误。
5.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的外围电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
答案:A
解析:根据其结构可知,该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误。
6.利用反应CCl4+4NaC(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法错误的是( )
A.金刚石的网状结构中,最小的环为六元环
B.熔化金刚石时,破坏共价键
C.CCl4和C(金刚石)中C的杂化方式相同
D.NaCl晶体中每个Cl-周围有8个Na+
答案:D
解析:金刚石晶体中每个碳原子和相邻的4个碳原子以共价键结合形成空间网状结构,最小的环为六元环,A正确;金刚石晶体中碳原子和碳原子之间以共价键相结合,熔化金刚石时破坏的是共价键,B正确;金刚石和CCl4中的C原子均为sp3杂化,C正确;NaCl晶体中Cl-的配位数是6,每个Cl-周围都有6个Na+,D错误。
7.下列说法正确的是( )
A.键角:BF3<CH4<NH3<H2O
B.CO2、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键
C.已知二茂铁[Fe(C5H5)2]熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华),沸点是249 ℃,不溶于水,易溶于苯等非极性溶剂。在二茂铁结构中,C5H与Fe2+之间以离子键相结合
D.CHCl3与NH的空间结构不同,但中心原子的杂化方式相同
答案:D
解析:BF3:空间结构为平面三角形,键角为120°;CH4:空间结构为正四面体形,键角为109°28′;H2O:空间结构为V形,键角为104°30′;NH3:空间结构为三角锥形,键角为107°18′,所以键角:BF3>CH4>NH3>H2O,故A错误;CO2既有σ键又有π键;H—O—Cl只有σ键;HCHO既有σ键又有π键,故B错误;在二茂铁结构中,C5H与Fe2+之间形成配位键,故C错误;CHCl3与NH的中心原子均为sp3杂化,但CHCl3的空间结构为四面体形,NH的空间结构为正四面体形,D正确。
8.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X元素原子核外的电子只有一种自旋取向,Y元素原子核外有3个未成对电子;Z元素原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,W元素基态原子核外有6种不同空间运动状态的电子,且只有一个不成对电子。下列说法正确的是( )
A.W原子最高能级电子云轮廓图为纺锤形
B.X、Y、Z元素第一电离能的大小顺序为Z>Y>X
C.最简单氢化物的沸点:Y<Z
D.Z原子可形成Z2与Z3两种气体单质分子,两者都是非极性分子
答案:C
解析:X元素原子核外的电子只有一种自旋取向,即核外只有1个电子,则X为H;Y元素原子核外有3个未成对电子,电子排布式为1s22s22p3或1s22s22p63s23p3,则Y为N或P;Z元素原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,则Z为O或Mg;W元素基态原子核外有6种不同空间运动状态的电子,说明有6个轨道,s能级有1个轨道,p能级有3个轨道,且只有一个不成对电子,则其核外电子排布式为1s22s22p63s1,W为Na;结合原子序数关系可知,Y为N,Z为O。Na原子最高能级为3s,电子云轮廓图为球形,A错误;N的第一电离能大于O的,B错误;最简单氢化物的沸点:NH3<H2O,C正确;O2为非极性分子,O3为极性分子,D错误。
9.下列说法错误的是( )
A.键能:C—H>Si—H,因此CH4比SiH4稳定
B.中心原子上的孤电子对数:I>H2O
C.键角:NH3>PH3,因为NH3的成键电子对间的排斥力更大
D.Be和Al化学性质上具有一定的相似性
答案:B
解析:键能:C—H>Si—H,则破坏C—H键所需的能量比Si—H大,因此CH4比SiH4稳定,A正确;I的中心原子的孤电子对数为=2,H2O的中心原子的孤电子对数也为2,B错误;NH3和PH3分子中,N、P原子上都只有1对孤电子对,键角:NH3>PH3,原因是NH3的成键电子对间的排斥力更大,C正确;根据“对角线规则”可知,D正确。
10.主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的外围电子数相等,Z的外围电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:W<Z
B.YX与YX中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C.基态原子的未成对电子数:W<X
D.最高价氧化物溶于水所得溶液的pH:Z<Y
答案:C
解析:主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的外围电子数相等,Z的外围电子所在能层有16个轨道,即Z有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。H是非金属元素,K是金属元素,电负性:H>K,A错误;SO、SO中心原子的价电子对数分别为3+×(6+2-2×3)=4、4+×(6+2-2×4)=4,故中心原子的杂化方式都为sp3,B错误;H只有1个电子,O的2p轨道上有4个电子,O有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数:O>H,C正确;K的最高价氧化物溶于水且与水反应生成KOH,S的最高价氧化物溶于水且与水反应生成H2SO4,因此,水溶液pH的大小关系为KOH>H2SO4,D错误。
11.一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如图1所示的结构单元;某含Ni催化剂结构简式如图2所示。下列说法正确的是( )
A.关于图1,该合金的晶胞中,粒子个数最简比Ga∶Ni∶Co=1∶1∶1
B.关于图1,该合金的立方晶胞的体积为a3 nm3
C.关于图2,C原子杂化类型:sp2;电负性:P>Cl>Ni
D.关于图2,该物质中Ni为+2价
答案:D
解析:Co构成立方体,Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,根据均摊原则,该合金的晶胞中,粒子个数最简比Ga∶Ni∶Co=1∶1∶2,故A错误。Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,晶胞的边长为2a nm,该合金的立方晶胞的体积为8a3 nm3,故B错误。关于图2,苯环为平面结构,苯环上的C原子杂化类型为sp2;电负性:Cl>P>Ni,故C错误。
12.Fe为过渡金属元素,在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4,该配合物的中心离子的最外层电子数与配位体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是( )
A.该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4
B.该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C.1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成2 mol沉淀
D.该配合物中阳离子呈正八面体结构,阴离子呈正四面体结构
答案:A
解析:该配合物中Fe显+2价,Fe2+最外层电子排布式为3s23p63d6,即最外层电子数为14,则配位体提供的电子总数为12,1个NO或H2O均可提供2个电子,故n=5,该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4,A正确;氢元素位于元素周期表s区,B错误;该配合物中只有SO能与Ba2+反应生成沉淀,C错误;该配合物阳离子为[Fe(NO)(H2O)5]2+,由其配位体组成可知,其不可能是正八面体结构,D错误。
13.Ge、GaAs、CdTe、CdSe等均为重要的半导体材料,在电子、材料等领域应用广泛。其中CdSe的一种晶体为闪锌矿型结构,晶胞结构如图所示,已知原子坐标参数A为。下列说法不正确的是( )
A.Se基态原子外围电子排布式为3d104s24p4
B.原子坐标参数B为
C.晶胞中,与Cd原子距离最近且相等的Cd原子有12个
D.第4周期主族元素中第一电离能介于Ga、As之间的有3种
答案:A
解析:Se是34号元素,其基态原子外围电子排布式为4s24p4,A错误。
14.某种新型储氢材料的立方晶胞如图所示,该晶体由[Fe(NH3)6]n+和[BH4]-形成,晶胞参数为a pm。
下列说法中不正确的是( )
A.[Fe(NH3)6]n+中n=2
B.晶胞中[Fe(NH3)6]n+和[BH4]-的配位数分别为8和4
C.晶胞中距离最近的2个[Fe(NH3)6]n+之间的距离为 pm
D.[BH4]-中心原子的杂化方式为sp3杂化
答案:C
解析:由题图可知,每个晶胞中含有8个[BH4]-和8×+6×=4个[Fe(NH3)6]n+,根据电荷守恒可知n=2,A正确;由题图可知,晶胞中[Fe(NH3)6]n+和[BH4]-的配位数分别为8和4,B正确;由题干晶胞图可知,晶胞中距离最近的2个[Fe(NH3)6]n+之间的距离为面对角线的一半,为 pm,C错误;[BH4]-的中心原子价层电子对数为4,故中心原子杂化方式为sp3杂化,D正确。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15.北京2022年冬奥会场馆使用了大量不锈钢材料,不锈钢属于合金钢,含Fe、C、Cr、Ni等,常用的不锈钢中含Cr 18%、Ni 8%。回答下列问题:
(1)基态碳原子的外围电子的轨道表示式为____________;石墨烯(即单层石墨)是一种由碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,其中碳原子采取________杂化。
(2)FeCl3蒸气状态下以双聚分子形式存在(如图),其中Fe的配位数为________,双聚分子中存在配位键,提供空轨道的是________(填元素符号)原子。
(3)甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]中非金属元素的第一电离能由大到小的顺序是________。甘氨酸(H2NCH2COOH)比其同分异构体硝基乙烷(C2H5NO2)熔、沸点高,其原因是____________________。
(4)FeCO3的阴离子的空间结构为________;写出与该阴离子互为等电子体的一种分子:________。
(5)工业上常用羰基镍[Ni(CO)4]制备高纯镍,羰基镍的熔点为-19 ℃,沸点为43 ℃,则其属于________(填晶体类型)。
(6)金属铬的晶胞结构如图所示,铬的密度为7.2 g·cm-3,用NA表示阿伏加德罗常数的值,则晶体中铬原子的半径为________cm(列出计算式)。
答案:(1) sp2 (2)4 Fe
(3)N>O>C>H 甘氨酸分子间有氢键
(4)平面三角形 SO3(合理即可)
(5)分子晶体 (6)
解析:(6)由题图可知,晶胞中Cr原子个数为1+×8=2,体对角线长度等于Cr原子半径的4倍,晶胞质量为 g,则晶胞体积为 cm3,晶胞棱长为 cm,故Cr原子半径为 cm。
16.某钠离子电池以NaClO4的碳酸丙烯酯溶液作电解质溶液,Nax[MnFe(CN)6]作正极材料,Na作负极材料。
(1)CO2与环氧丙烷在一定条件下反应制得碳酸丙烯酯。
①CO2是________(填“极性”或“非极性”)分子。
②环氧丙烷中,O原子的杂化轨道类型是________杂化。
③沸点:环氧丙烷________CO2(填“>”或“<”)。
(2)MnCl2溶液与Na4[Fe(CN)6]溶液混合可制备Nax[MnFe(CN)6]晶体。
①一个基态Mn原子中的未成对电子数是________。
②CN-的性质与卤素离子相近,被称为拟卤离子,(CN)2被称为拟卤素。
ⅰ.(CN)2与H2O反应的生成物的结构式分别是H—C≡N、________________。
ⅱ.HCN有酸性,但乙炔无明显酸性,HCN的酸性比乙炔的强的原因是__________________________________________________________________。
(3)钠离子电池的正极材料Nax[MnFe(CN)6]在充、放电过程中某时刻的晶胞示意图如下。
①Nax[MnFe(CN)6]中存在的化学键有配位键、________________。
②该时刻的晶胞所示的Nax[MnFe(CN)6]中,x=________。
答案:(1)①非极性 ②sp3 ③>
(2)①5 ②H—O—C≡N N的电负性大,—CN具有吸电子效应,使HCN中H—C的极性更大,更易断裂
(3)①离子键、(极性)共价键 ②1
解析:(3)①在Nax[MnFe(CN)6]中,Na+与配离子间形成离子键,配离子中,金属离子与CN-间形成配位键,—CN内C、N原子间形成(极性)共价键,则存在的化学键有配位键、离子键、(极性)共价键。②由晶胞示意图可知,4个Na+位于体内,Mn离子位于顶点和面心,Mn离子的个数为8×+6×=4,则Na离子与Mn离子的个数比为4∶4=1∶1,所以该时刻的晶胞所示的Nax[MnFe(CN)6]中,x=1。
17.半导体砷化硼具有超高的导热系数,有助于电子器件降温散热。回答下列问题:
(1)基态硼原子的外围电子排布式为________,根据“对角线规则”,硼的性质与________(填名称)相似。
(2)实验测得,砷的第一电离能大于硒的第一电离能,原因是________________________________________________________________。
(3)三氧化二砷的分子结构如图所示,其中砷原子的杂化方式是________,1 mol As4O6中含有的σ键数目为______。
(4)砷化硼的晶胞结构如图a所示,图b中矩形AA′C′C是沿如图a放置的晶胞对角面取得的截图。
①若该晶体的密度为a g/cm3,设B和As的原子半径分别为rB pm和rAs pm,则原子的空间占有率为________________________×100%(列出计算表达式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
②晶胞中各原子在矩形AA′C′C中的位置为________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。
答案:(1)2s22p1 硅
(2)砷的4p轨道上的电子处于半充满状态,较为稳定,气态原子失去一个电子需要的最低能量比较大
(3)sp3 12NA或12×6.02×1023
(4)① ②乙
解析:(4)①由题干图示可知,一个晶胞中含有B原子个数:8×+6×=4,As原子个数为4个,若该晶体的密度为a g/cm3,则一个晶胞的体积为 cm3,设B和As的原子半径分别为rB pm和rAs pm,则原子的空间占有率为×100%。
18.铝是常见金属,其合金、化合物在生产生活中有重要应用。
(1)能量最低的激发态Al3+的核外电子排布式是________________。
(2)铝能与H、C、N、F、Cl等元素形成多种化合物。
①下列说法不正确的是________(填标号)。
A.NaAlH4中Al原子的杂化方式是sp2
B.化学键中离子键的百分数:AlF3>AlBr3
C.AlNH6分子中有6对共用电子
D.Na3AlF6中所有原子或离子均满足8电子稳定结构
②常温下AlCl3在四氯化碳中的溶解度大于MgCl2,理由是________________________________________________________。
③三乙基铝是一种金属有机物,结构简式为,可作高能火箭燃料,原因是________________________________________。
(3)AlP晶胞结构如图所示:
①磷化铝晶胞沿着y轴的投影图为________(填字母)。
②若磷化铝的晶胞边长为a pm,NA表示阿伏加德罗常数的值,则AlP晶体的密度为____________ g·cm-3(用含NA、a的最简代数式表示)。
答案:(1)1s22s22p53s1
(2)①ACD ②AlCl3是非极性分子,极性比MgCl2小,四氯化碳是非极性溶剂,故AlCl3在CCl4中的溶解度更大 ③三乙基铝被氧化过程中释放出大量热(或从键能角度说明)、大量气体
(3)①B ②
解析:(1)铝离子核外有10个电子,其核外电子排布式为1s22s22p6,当2p能级上的一个电子跃迁到3s能级上时,所得激发态Al3+的能量最低,其核外电子排布式为1s22s22p53s1。
(2)①NaAlH4中Al上的孤电子对数为
=0,价层电子对数为4+0=4,故Al的杂化方式是sp3,A错误;离子键的百分数是依据电负性的差值计算的,差值越大,离子键的百分数越大,电负性F>Br,则化学键中离子键的百分数:AlF3>AlBr3,B正确;AlNH6分子结构为H3Al—NH3,则分子中有7对共用电子,C错误;AlF中Al与6个F形成正八面体结构,Al不满足8电子稳定结构,D错误。
(3)②根据均摊法,可知晶胞中含有Al和P的数目均为4,所以晶体密度为 g·cm-3= g·cm-3。
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