内容正文:
素养提升练(六) 证据推理——应用相关理论解释物质结构与性质的关系
1.(1)O>C>H>Fe
(2)小于 O原子半径更小,更难失去电子
(3)F>O>Cl
[解析] (1)金属元素的电负性小于非金属元素,则铁元素的电负性最小,一般非金属元素的非金属性越强,电负性越大,氢、碳、氧元素的非金属性依次增强,则电负性依次增大,所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O>C>H>Fe。
2.(1)N>C>H (2)As>Se>Ge Se>As>Ge
3.(1)大于 Zn核外电子排布为全满稳定状态,较难失去电子,Cu的价层电子排布为3d104s1,易失去4s电子变为3d10全充满稳定结构
(2)Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子 Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加,B的第一电离能失去的电子是2p能级的,该能级电子的能量比Be失去的2s能级电子的高,所以Be的第一电离能较大;与Li相比,B的核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大
4.(1)Cu+和Ni+的价层电子排布分别为3d10和3d84s1,前者为全充满稳定结构,能量低,难以再失去1个电子
(2)b
[解析] (2)C原子的价层电子排布为2s22p2,Si原子的价层电子排布为3s23p2,P原子的价层电子排布为3s23p3,由第一电离能规律可知,第一电离能:C>Si,P>Si;当P原子失去3个电子后,再失去的一个电子为比3p能级能量低的3s能级的电子,需要的能量较多,即第四电离能与第三电离能相差较大,故符合此情况的曲线为b。
5.(1)两者均为分子晶体,CH3CH2NH2可以形成分子间氢键,使分子间作用力增大,而CH3CH2F不能
(2)两者熔化时需克服的均为离子键,由于C2H5N的半径大于N,C2H5NH3NO3的离子键弱于NH4NO3,故熔点低
6.(1)甲苯分子间只存在范德华力,苯胺分子之间存在氢键
(2)> P2H4分子间只存在范德华力,N2H4分子间存在氢键
(3)S8相对分子质量大,分子间范德华力强
(4)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O分子间与CH3OH分子间均存在氢键,H2O中氢键比CH3OH多,沸点更高;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大,范德华力较强,沸点更高
7.(1)平面三角 加成产物CH3OH分子之间能形成氢键
(2)ⅥA 两者均为分子晶体且结构相似,H2Te相对分子质量比H2S大,分子间作用力更强 两者均为分子晶体,H2O分子之间存在氢键
8.(1)< 能形成分子内氢键,使—OH更难电离出H+
(2)NH3分子间能形成氢键
(3)O—H>氢键>范德华力 形成分子内氢键,而形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大,沸点升高
[解析] (1)氧的电负性较大,则中形成分子内氢键,即O—H…O,其大小介于化学键和范德华力之间,使—OH更难电离出H+,则水杨酸第二级电离平衡常数小于苯酚的电离平衡常数。(2)分子间氢键能使分子间作用力增大,使物质的熔点、沸点升高。(3)氢键弱于共价键而强于范德华力;对羟基苯甲醛形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键。
9.(1)K原子半径较大且价层电子数较少,金属键较弱
(2)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体
(3)①SiX4属于分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高
②减弱 增强
[解析] (1)K和Cr都是金属晶体,其熔点、沸点与金属键的强弱有关。K和Cr处于同一周期,且核外最外层电子排布相同,但K的原子半径比Cr大,且K的价层电子数比Cr少,则K的金属键比Cr弱,因此K的熔点、沸点比Cr低。(2)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是二者所属晶体类型不同,GaF3是离子晶体,GaCl3是分子晶体,而一般离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。(3)①由题图可知四卤化硅的沸点逐渐升高,且均低于400 ℃,则四种物质均为分子晶体,其沸点与范德华力有关,相对分子质量越大,范德华力越大,其沸点越高。②PbX2的熔点先降低后升高,其中PbF2的熔点超过800 ℃,其余低于600 ℃,则PbF2为离子晶体,PbBr2、PbI2为分子晶体,据此推知,依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性减弱,共价性增强。
10.(1)AlCl3是分子晶体,而AlF3是离子晶体
(2)氧离子半径小于硫离子半径,所以CuO的离子键强,熔点较高
(3)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体;MgO的离子键比Li2O强,分子间作用力:P4O6>SO2
11.(1)As 1
(2)5s25p3 V形
(3)cd
(4)两者均属于共价晶体,原子半径N<P,键长Ga—N<Ga—P,键能Ga—N>Ga—P,故GaN熔点高
[解析] (3)N2H4分子的结构式为,有4个N—H σ键和1个N—N σ键,不含π键,故a错误;基态P原子中,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,最高能级为3p能级,最高能层为M,故b错误;Sb最后排入电子的能级为5p,根据元素周期表的分区确定Sb 位于p区,故c正确;升温实现液氨→氨气→氮气和氢气变化的阶段中,液氨→氨气,由液态变成气态,破坏的主要作用力是氢键,氨气→氮气和氢气破坏的是极性共价键,故d正确。
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素养提升练(六) 证据推理——应用相关理论解释物质结构与性质的关系
探究点一 电离能、电负性的比较及原因分析
1.(1)[2022·湖南卷节选] 富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂,富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
(2)第一电离能的大小:C O(填“大于”或“小于”),其原因是
。
(3)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为 。
2.(1)H、C、N的电负性由大到小的顺序为 。
(2)Ge、As、Se的第一电离能由大到小的顺序为 ,电负性由大到小的顺序为 。
3.(1)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能I1(Zn)
I1(Cu)(填“大于”或“小于”),原因是
。
(2)I1(Li)>I1(Na),原因是 。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 。
4.(1)元素铜与镍的第二电离能分别为I2(Cu)=1958 kJ·mol-1、I2(Ni)=1753 kJ·mol-1,
I2(Cu)>I2(Ni)的原因是
。
(2)下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是 (填字母)。
探究点二 范德华力、氢键对物质性质的影响及分析
5.(1)已知两种有机物的相关数据如表:
物质
CH3CH2F
CH3CH2NH2
相对分子质量
48
45
沸点/℃
-37.7
16.6
化合物CH3CH2NH2的沸点高于CH3CH2F的原因是
。
(2)已知C2H5NH3NO3的熔点只有12 ℃,而NH4NO3的熔点为170 ℃,NH4NO3熔点高于C2H5NH3NO3的原因是 。
6.(1)苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是
。
(2)沸点:N2H4 P2H4(填“>”或“<”),判断依据是 。
(3)S8的结构如图所示,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。
(4)研究发现,CO2低压合成甲醇的反应为CO2+3H2CH3OH+H2O,该反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为 ,原因是
。
7.按要求回答下列问题:
(1)HCHO分子的空间结构为 形,它与H2加成后,加成产物的熔点、沸点比CH4的熔点、沸点高,其主要原因是(须指明加成产物是何物质)
。
(2)S位于周期表中第 族,该族元素气态氢化物中,H2Te比H2S沸点高的原因是 ,
H2O比H2Te沸点高的原因是
。
8.(1)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键,据此判断,相同温度下电离平衡常数:Ka2(水杨酸) (填“>”或“<”)Ka(苯酚),其原因是
。
(2)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因是
。
(3)H2O分子内的O—H、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为
。的沸点比高,原因是 。
探究点三 晶体的熔、沸点比较及原因分析
9.(1)K和Cr位于同一周期,且核外最外层电子排布式相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 。
(2)GaF3的熔点高于1000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是
。
(3)四卤化硅SiX4的沸点和二卤化铅PbX2的熔点如图所示。
①SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是
。
②结合SiX4的沸点和PbX2的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化学键的离子性 、共价性 。(填“增强”“不变”或“减弱”)
10.(1)氯化铝的熔点为190 ℃,而氟化铝的熔点为1290 ℃,导致这种差异的原因是 。
(2)CuO的熔点比CuS的高,原因是 。
(3)一些氧化物的熔点如表所示。
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔点/℃
1570
2800
23.8
-75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因:
。
11.如图是元素周期表的一部分:
(1)写出元素①的元素符号: ,与①同周期的主族元素中,第一电离能比①大的有 种。
(2)基态锑(Sb)原子的价层电子排布为 。[H2F]+[SbF6]-(氟酸锑)是一种超强酸,则[H2F]+的空间结构为 。
(3)下列说法正确的是 (填字母)。
a.N2H4分子中含5个σ键和1个π键
b.基态P原子中,电子占据的最高能级符号为M
c.Sb 位于p区
d.升温实现液氨→氨气→氮气和氢气变化的阶段中,微粒间破坏的主要的作用力依次是氢键、极性共价键
(4)GaN、GaP都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体硅类似,熔点如表所示,解释GaN、GaP熔点变化原因: 。
物质
GaN
GaP
熔点/℃
1700
1480
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