内容正文:
丰城九中2025-2026学年下学期高一年级日新班6月阶段性化学检测
时间:75分钟 总分:100分 日期:2026.6.12
可能用到的相对原子质量:C:12 N:14 O:16 Na:23 Al:27 Fe:56 Ag:108 Cl:35.5 Cu:64
一、单项选择题(14小题,每小题只有一个最佳答案。每小题3分,共42分)
1. “神舟十三号”飞船所使用的砷化镓太阳能电池是我国自主研发、自主生产的产品,拥有全部知识产权。砷(As)和镓(Ga)都位于第四周期,分别位于第VA族和第IIIA族。下列说法不正确的是
A. 原子半径
B. 热稳定性
C. 酸性:
D. 的化学性质可能与相似
2. 下列说法正确的是
A. 过渡元素都是d区元素
B. 基态钛原子的核外电子有22种空间运动状态
C. 基态铬、镍原子的核外未成对电子数之比为
D. 第四周期的金属元素从左到右,元素的金属性依次减弱
3. 下列粒子的VSEPR模型为平面三角形但其空间结构不为平面三角形的是
A. H3O+ B. BF3 C. NO D. SO2
4. A、B、C、D是前四周期的四种元素,原子序数依次增大。A元素对应的单质在空气中的含量最高,B元素原子的最外层电子数是其内层的3倍,C元素的价层电子排布式为,D元素+3价离子的3d轨道为半充满状态,下列说法正确的是
A. A的常见单质中键与键数目之比为1∶2
B. B的简单氢化物为极性键形成的非极性分子
C. 工业上通过电解C元素的氯化物获得C单质
D. D位于元素周期表的ds区
5. 前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且位于不同族,基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等,Z可与X形成、两种无色化合物,Y、W均满足最高能级的轨道处于半满状态,但Y的内层轨道全充满,W的成单电子数在前四周期元素中是最多的。下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 、均为只含有极性键的极性分子
C. 由X、Y、Z三种元素组成的物质一定为共价化合物
D. W元素属于元素周期表ds区的金属元素
6. 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol呋喃()中含有的σ键数目为
B. 1 mol乙醇中杂化的原子数为
C. 常温下,28 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的原子数为
D. 标准状况下,11.2 L 中含有的原子总数为
7. 已知次氯酸分子的结构式为,下列有关说法正确的是
A. 原子发生杂化 B. 原子与原子形成键
C. 该分子为极性分子 D. 该分子为直线形分子
8. 类比推理是化学上研究物质的重要思想,下列“类比”合理的是
A. 碳与碳形成的π键键能小于碳与碳形成的σ键键能,则氮与氮形成的π键键能小于氮与氮形成的σ键键能
B. O-H键键能大于N-H键键能,则N-H键键能大于C-H键能
C. F-F键长比Cl-Cl键长短,则F-F键能比Cl-Cl键能大
D. 是非极性分子,则是非极性分子
9. 反应可用于处理有机工业废水。下列说法错误的是
A. 基态铜原子价电子排布式为
B. H2O2分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,属于非极性分子
C. 空间结构为正四面体形
D. H2O分子中的H-O-H键角小于NH3分子中的H-N-H键角
10. 结构决定其性质是基本的化学学科思想。下列实例与解释相符的是
选项
实例
解释
A
热稳定性:
分子间可形成氢键
B
分子的极性大于
元素的电负性大于元素
C
键角:
中心原子的孤电子对数目不同
D
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
A. A B. B C. C D. D
11. 是一种绿色的硝化试剂,固态是离子型结构,存在和两种离子。已知原子总数相同,价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是
A. 结构和结构相似 B. 是平面三角形结构
C. 的键角比的大 D. 中存在4中心5电子的离域大键
12. 用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型,有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是
A. 、、都是直线形的分子
B. 键角为,键角大于
C. 、、都是正四面体形的分子
D. 、、都是平面三角形的分子
13. 法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物,其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 该分子中键与键数目之比为
B. 该分子与分子间不能形成氢键
C. 该分子中C原子只有1种杂化方式
D. 法匹拉韦是手性药物
14. 下列说法不正确的是
A. 乙烯中C原子的杂化:
B. ,I和II互为对映异构体
C. 中有1个手性碳原子
D. SO3有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式,两种形式中S原子杂化类型不相同
二、非选择题(共4大题,每空2分,共58分)
15. 回答下列问题:
(1)硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在药物和材料等领域具有广泛应用。基态硒的原子结构示意图为______________,基态硒原子中存在__________种不同空间运动状态的电子,同周期基态原子中未成对电子数与硒相同的其他元素有__________种。
(2)乙烷硒啉是一种抗癌新药,其结构简式如图所示。
①乙烷硒啉中电负性最大的元素为__________(填元素符号)。
②Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为_______________(用元素符号表示)。
③乙烷硒啉中碳原子的杂化轨道类型为_______________。
④比较键角大小:气态分子__________离子(填“>”、“<”或“=”)。
⑤根据价层电子对互斥理论,推测的空间结构为_______________。
16. 根据所学知识,分析回答关于下列元素及其化合物的结构及性质的相关问题。
(1)可看作中一个氧原子被硫原子取代而得到的产物,两者是等电子体,其结构如图所示。则的空间结构是_____________,中心硫原子的杂化方式为_____________。
(2)已知过二硫酸根离子的结构式如图所示。则中S原子的化合价为__________。已知过二硫酸(强酸)可以将氧化得到,写出该反应的离子方程式_______________。
(3)已知过二硫酸和焦硫酸结构如下,它们均具有强氧化性,一定条件下均可转化为硫酸()。分析过二硫酸和焦硫酸结构可知,两者显强氧化性的原因____________(填“相同”、“不相同”)
(4)是常见的供氢剂、还原剂,其阴离子的空间结构是__________,写出其电子式______。
(5)已知铍与铝的化合物性质相似。将溶液和溶液混合产生白色沉淀,写出发生反应的离子方程式:______________________________。
17. 根据所学知识回答下列相关问题。
(1)可发生水解反应,机理如下。(已知含s、p、d轨道的杂化类型通常有:①、②、③)则中间体中Si采取的杂化类型可能为__________(填标号)。
(2)已知CO与N₂互为等电子体,则CO的电子式为:__________。
(3)臭氧分子中的大π键可以表示为__________。臭氧中的共价键是_______________(填“极性键、非极性键”),臭氧是_______________(填“极性分子、非极性分子”)。相同条件下臭氧在水中的溶解度比氧气的溶解度__________(填“更大、更小”)。
(4)已知C₆₀的结构如下图所示,每个碳原子与相邻的3个碳原子形成单键。根据欧拉公式(简单多面体中的顶点数V、面数F、棱数E符合V+F=E+2),推测每个C₆₀中存在的五边形和六边形的数目分别为_______________。
(5)查表得到各分子中C−Cl键的键长如下:
一氯乙烷(CH₃CH₂Cl)
一氯乙烯(CH₂=CHCl)
一氯乙炔(CH≡CCl)
键长(×10⁻¹⁰ m)
1.8031
1.7369
1.6471
已知一氯乙烯(CH₂=CHCl)分子结构如下图所示:
其中C原子采取杂化,C原子的一个杂化轨道与Cl的一个3p轨道形成σ键,并且垂直于分子平面的Cl的另一个3p轨道与C的没有参与杂化的2p轨道形成3中心4电子的大π键(),使得一氯乙烯()分子中C−Cl键长短于一氯乙烷。
根据以上信息分析,在一氯乙炔()分子中,C−Cl键长更短的理由是:
(i)C的杂化轨道中s成分占比越高,形成的C−Cl键键长越短;
(ii)_______________________________________________________。
18. 如图是元素周期表的一部分,根据元素在周期表中的位置,回答下列问题:
(1)第二周期所有元素中第一电离能介于①和②之间的有__________种。
(2)⑩的基态原子中有__________种能量不同的电子。
(3)元素⑦⑧可形成原子个数比为1∶1的共价化合物,分子中各原子最外层均达到8电子的稳定结构,试写出其结构式_______________,该分子为_______________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)下列有关性质的比较正确且能用元素周期律解释的是__________(填标号)
A. 电负性:②>③ B. 简单氢化物的稳定性:③>⑦
C. 简单氢化物的沸点:③>⑦ D. 最高价氧化物对应的水化物的碱性:④>⑤
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丰城九中2025-2026学年下学期高一年级日新班6月阶段性化学检测
时间:75分钟 总分:100分 日期:2026.6.12
可能用到的相对原子质量:C:12 N:14 O:16 Na:23 Al:27 Fe:56 Ag:108 Cl:35.5 Cu:64
一、单项选择题(14小题,每小题只有一个最佳答案。每小题3分,共42分)
1. “神舟十三号”飞船所使用的砷化镓太阳能电池是我国自主研发、自主生产的产品,拥有全部知识产权。砷(As)和镓(Ga)都位于第四周期,分别位于第VA族和第IIIA族。下列说法不正确的是
A. 原子半径
B. 热稳定性
C. 酸性:
D. 的化学性质可能与相似
【答案】C
【解析】
【详解】A.同周期自左而右,原子半径减小,Ga和As位于同一周期,原子序数As>Ga,原子半径Ga>As;同主族自上而下原子半径增大,As在P的下一周期,原子半径As>P,所以原子半径Ga> As>P,A正确;
B.同主族自上而下非金属性减弱,非金属性N>P> As,非金属性越强,氢化物越稳定,所以热稳定性NH3> PH3> AsH3,B正确;
C.同周期自左而右,非金属性增强,非金属性S>P,同主族自上而下非金属性减弱,P> As,所以非金属性S>P>As,所以酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4,C错误;
D.镓(Ga)是第四周期IIIA族元素,与Al同族,与Al具有相似性质,氢氧化铝是两性氢氧化物,Ga金属性虽然比Al强,但可能具有两性,D正确;
故选C。
2. 下列说法正确的是
A. 过渡元素都是d区元素
B. 基态钛原子的核外电子有22种空间运动状态
C. 基态铬、镍原子的核外未成对电子数之比为
D. 第四周期的金属元素从左到右,元素的金属性依次减弱
【答案】C
【解析】
【详解】A.过渡元素包含d区、ds区和f区元素,并非都是d区元素,A错误;
B.基态钛原子的核电荷数为22,核外22个电子的总运动状态有22种,空间运动状态对应电子占据的原子轨道数目,共12种,B错误;
C.基态Cr原子的核外电子排布为,未成对电子数为6;基态Ni原子的核外电子排布为,未成对电子数为2,因此基态铬、镍原子的核外未成对电子数之比为3∶1,C正确;
D.第四周期的金属元素包含主族元素与过渡金属元素,仅主族元素从左到右金属性依次减弱,过渡金属元素不遵循该递变规律,D错误;
故选C。
3. 下列粒子的VSEPR模型为平面三角形但其空间结构不为平面三角形的是
A. H3O+ B. BF3 C. NO D. SO2
【答案】D
【解析】
【详解】A.H3O+中心原子O的价层电子对数为4,有一个孤电子对,VSEPR模型为四面体,空间结构为三角锥形,A不符合题意;
B.BF3中心原子B的价层电子对数为3,无孤电子对,VSEPR模型和空间结构均为平面三角形,B不符合题意;
C.NO中心原子N的价层电子对数为3,无孤电子对,VSEPR模型和空间结构均为平面三角形,C不符合题意;
D.SO2中心原子S的价层电子对数为3,有一个孤电子对,VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,D符合题意;
故选D。
4. A、B、C、D是前四周期的四种元素,原子序数依次增大。A元素对应的单质在空气中的含量最高,B元素原子的最外层电子数是其内层的3倍,C元素的价层电子排布式为,D元素+3价离子的3d轨道为半充满状态,下列说法正确的是
A. A的常见单质中键与键数目之比为1∶2
B. B的简单氢化物为极性键形成的非极性分子
C. 工业上通过电解C元素的氯化物获得C单质
D. D位于元素周期表的ds区
【答案】A
【解析】
【分析】首先推断元素:A单质在空气中含量最高,A为;B原子最外层电子数是内层的3倍,B为;C价层电子排布式为,s轨道最多填2个电子故,价层排布为,C为;D的+3价离子3d轨道半充满(有5个电子),D原子价层排布为,D为,据此解题。
【详解】A.A的常见单质中存在氮氮三键,1个三键包含1个键和2个键,二者数目比为,A正确;
B.B的简单氢化物如,为V形结构,正负电荷中心不重合,是极性分子,B错误;
C.为共价化合物,熔融状态不导电,工业上电解熔融制备单质,C错误;
D.D为,价层电子排布为,位于元素周期表d区,ds区为第ⅠB、ⅡB族元素,D错误;
故答案选A。
5. 前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且位于不同族,基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等,Z可与X形成、两种无色化合物,Y、W均满足最高能级的轨道处于半满状态,但Y的内层轨道全充满,W的成单电子数在前四周期元素中是最多的。下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 、均为只含有极性键的极性分子
C. 由X、Y、Z三种元素组成的物质一定为共价化合物
D. W元素属于元素周期表ds区的金属元素
【答案】A
【解析】
【分析】由基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等,推出X为H元素;Z可与X形成X2Z2、X2Z两种无色化合物,则Z为O元素,Y内层轨道全充满且最高级轨道半充满,且原子序数H<Y<O,X、Y、Z、W不同族,则Y为N元素;W最高级轨道半充满且成单电子数在前四周期中最多,则W价电子排布式为3d54s1,W为Cr。
【详解】A.同一周期从左到右第一电离能总趋势逐渐增大(但Ⅰ1(ⅡA)> Ⅰ1(ⅢA), Ⅰ1(ⅤA)> Ⅰ1(ⅥA)),同一主族从上到下第一电离能逐渐减小,故Ⅰ1满足N>O>H>Cr,即Y>Z>X>W,A正确;
B.X2Z2为H2O2,含有非极性键,B错误;
C.由X、Y、Z三种元素组成的物质可以是硝酸铵,为离子化合物,C错误;
D.W元素为Cr,其价层电子排布式为3d54s1,属于d区元素(ds区元素d轨道全充满),D错误;
答案选A。
6. 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol呋喃()中含有的σ键数目为
B. 1 mol乙醇中杂化的原子数为
C. 常温下,28 g乙烯和丙烯的混合气体中含有的原子数为
D. 标准状况下,11.2 L 中含有的原子总数为
【答案】C
【解析】
【详解】A.呋喃分子中五元环骨架含5个σ键,4个碳原子各连1个C-Hσ键,碳碳双键中的σ键已计入环骨架σ键,总σ键数为9,1mol呋喃含有的σ键数目为,A错误;
B.乙醇的结构为,两个饱和碳原子、羟基氧原子的价层电子对数均为4,均采取杂化,1mol乙醇中杂化的原子数为,B错误;
C.乙烯和丙烯的最简式均为,28g混合气体中的物质的量为,每个含3个原子,总原子数为,C正确;
D.标准状况下为液态,无法使用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量,不能确定原子总数,D错误;
故选C。
7. 已知次氯酸分子的结构式为,下列有关说法正确的是
A. 原子发生杂化 B. 原子与原子形成键
C. 该分子为极性分子 D. 该分子为直线形分子
【答案】C
【解析】
【详解】A.HClO中O原子的价层电子对数为,故O原子采取sp3杂化,而非sp2杂化,A错误;
B.O原子与Cl原子之间为单键,只形成σ键,不存在π键,B错误;
C.HClO分子空间构型为V形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,C正确;
D.O原子上有2对孤对电子,分子空间构型为V形,不是直线形分子,D错误;
故选C。
8. 类比推理是化学上研究物质的重要思想,下列“类比”合理的是
A. 碳与碳形成的π键键能小于碳与碳形成的σ键键能,则氮与氮形成的π键键能小于氮与氮形成的σ键键能
B. O-H键键能大于N-H键键能,则N-H键键能大于C-H键能
C. F-F键长比Cl-Cl键长短,则F-F键能比Cl-Cl键能大
D. 是非极性分子,则是非极性分子
【答案】D
【解析】
【详解】A.氮原子半径小于碳原子,氮原子间p轨道肩并肩重叠程度更大,形成的π键键能大于N-N σ键键能,类比不合理,A错误;
B.实际N-H键键能(约391 kJ/mol)小于C-H键键能(约413 kJ/mol),该类比不成立,B错误;
C.F原子半径小,F-F键中两个氟原子的孤对电子排斥作用大,导致F-F键能小于Cl-Cl键能,类比不合理,C错误;
D.和均为直线形对称结构,正负电荷中心重合,都属于非极性分子,类比合理,D正确;
故选D。
9. 反应可用于处理有机工业废水。下列说法错误的是
A. 基态铜原子价电子排布式为
B. H2O2分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键,属于非极性分子
C. 空间结构为正四面体形
D. H2O分子中的H-O-H键角小于NH3分子中的H-N-H键角
【答案】B
【解析】
【详解】A.Cu是29号元素,基态铜原子的核外电子排布为,价电子排布式为,A正确;
B.分子中是极性共价键,是非极性共价键,但分子结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,B错误;
C.中心S原子价层电子对数为,为杂化,无孤电子对,空间结构为正四面体形,C正确;
D.孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,中心O原子价层电子对数为,为杂化,有2对孤电子对,中心N原子价层电子对数为,为杂化,有1对孤电子对,因此中键角小于中键角,D正确;
故选B。
10. 结构决定其性质是基本的化学学科思想。下列实例与解释相符的是
选项
实例
解释
A
热稳定性:
分子间可形成氢键
B
分子的极性大于
元素的电负性大于元素
C
键角:
中心原子的孤电子对数目不同
D
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.热稳定性属于化学性质,由共价键键能决定,的非金属性强于,键键能大于键,热稳定性,氢键属于分子间作用力,仅影响熔沸点等物理性质,与热稳定性无关,A错误;
B.是三角锥形的极性分子,是平面正三角形的非极性分子,二者极性差异是因为分子空间结构对称性不同,且实际的电负性大于,B错误;
C.中心氮原子为杂化,无孤电子对,键角为120°,中心氮原子为杂化,无孤电子对,键角约为109°,二者中心氮原子孤电子对数目均为0,键角差异是因为杂化方式不同,C错误;
D.原子的能级是量子化的,电子跃迁时吸收或释放的光子能量是不连续的,因此原子光谱为不连续的线状谱线,实例与解释相符,D正确;
答案选D。
11. 是一种绿色的硝化试剂,固态是离子型结构,存在和两种离子。已知原子总数相同,价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是
A. 结构和结构相似 B. 是平面三角形结构
C. 的键角比的大 D. 中存在4中心5电子的离域大键
【答案】D
【解析】
【详解】A.和原子总数均为3,价电子总数均为16,二者互为等电子体,结构相似,A正确;
B.的中心N原子的价层电子对数为,无孤电子对,则是平面三角形结构,B正确;
C.的中心N原子的价层电子对数为,无孤电子对,空间构型为直线形,键角为180°;为平面三角形,键角为120°,故的键角比的大,C正确;
D.为平面三角形结构,1个N和3个O共4个原子参与形成离域大π键,参与成键的电子总数为6,即中存在4中心6电子的离域大π键,D错误;
故选D。
12. 用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型,有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是
A. 、、都是直线形的分子
B. 键角为,键角大于
C. 、、都是正四面体形的分子
D. 、、都是平面三角形的分子
【答案】D
【解析】
【详解】A.的中心S原子价层电子对数为,含1个孤电子对,为V形结构,仅、HI为直线形,因此三者不都是直线形分子,A错误;
B.的中心B原子价层电子对数为,无孤电子对,为平面三角形结构,键角为120°;的中心Sn原子价层电子对数为,含1个孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力,因此键角小于120°,B错误;
C.、为正四面体形分子,的中心S原子价层电子对数为,无孤电子对,为正八面体形结构,C错误;
D.HCHO中C原子形成3个σ键,无孤电子对,为平面三角形结构;的中心B原子价层电子对数为,为平面三角形结构;的中心S原子价层电子对数为,无孤电子对,为平面三角形结构,因此三者都是平面三角形分子,D正确;
故答案选D。
13. 法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物,其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 该分子中键与键数目之比为
B. 该分子与分子间不能形成氢键
C. 该分子中C原子只有1种杂化方式
D. 法匹拉韦是手性药物
【答案】C
【解析】
【详解】A.单键均为σ键,该分子中σ键共15个,键与键不可能存在13:4的数目,A错误;
B.该分子含有N-H键和电负性大的N、O原子,可与水分子的H、O形成氢键,因此可与分子间形成氢键,B错误;
C.该分子中所有C原子均形成3个σ键,无孤电子对,价层电子对数均为3,均为杂化,只有1种杂化方式,C正确;
D.手性分子需要存在连有4个不同原子/基团的饱和手性碳原子,该分子中无饱和碳原子,不存在手性碳,不属于手性药物,D错误;
故选C。
14. 下列说法不正确的是
A. 乙烯中C原子的杂化:
B. ,I和II互为对映异构体
C. 中有1个手性碳原子
D. SO3有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式,两种形式中S原子杂化类型不相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.sp²杂化过程是2s轨道激发一个电子至2p,随后2s与两个2p轨道混合形成三个sp2杂化轨道,剩余一个p轨道参与π键,图示符合sp2杂化形成机制,A正确;
B.两者结构互为镜像,且无法通过旋转重合互为对映异构体,I和II每个分子含一个手性碳原子,连接基团均为:–H、–CH3、–COOH、–NH2,空间排布相反,符合对映异构体定义,B正确;
C.手性碳原子是连接四个不同的原子或基团的碳原子,该物质的手性碳原子如图标注,有3个手性碳原子,C错误;
D.单分子三氧化硫中硫原子的价层电子对数为,为sp2杂化;而图中所示的三聚分子固体中每个S原子与四个O原子成键,价层电子对数为4,为sp3杂化,因此两种形式中S原子杂化类型不相同,D正确;
故答案为C。
二、非选择题(共4大题,每空2分,共58分)
15. 回答下列问题:
(1)硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在药物和材料等领域具有广泛应用。基态硒的原子结构示意图为______________,基态硒原子中存在__________种不同空间运动状态的电子,同周期基态原子中未成对电子数与硒相同的其他元素有__________种。
(2)乙烷硒啉是一种抗癌新药,其结构简式如图所示。
①乙烷硒啉中电负性最大的元素为__________(填元素符号)。
②Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为_______________(用元素符号表示)。
③乙烷硒啉中碳原子的杂化轨道类型为_______________。
④比较键角大小:气态分子__________离子(填“>”、“<”或“=”)。
⑤根据价层电子对互斥理论,推测的空间结构为_______________。
【答案】(1) ①. ②. 18 ③. 3
(2) ①. O ②. N>O>Se ③. 、 ④. > ⑤. 正四面体形
【解析】
【分析】基态Se为34号元素,核外电子排布式为,据此可确定原子结构、电子空间运动状态数目、未成对电子数,再梳理第四周期元素的价电子排布,筛选出未成对电子数为2的其他元素。乙烷硒啉的组成元素为C、H、N、O、Se,结合元素周期律可分析电负性、第一电离能的递变顺序,根据碳原子的成键特点判断杂化类型,通过价层电子对互斥理论计算中心Se的价层电子对数、孤电子对数,进而分析键角大小与粒子空间结构。
【小问1详解】
基态Se的原子序数为34,核外有4个电子层,各层电子数依次为2、8、18、6,对应原子结构示意图为。
电子的空间运动状态由原子轨道决定,每个原子轨道对应一种空间运动状态。基态Se的核外电子占据的轨道包括1s、2s、2p轨道共3个、3s、3p轨道共3个、3d轨道共5个、4s、4p轨道共3个,总轨道数为1+1+3+1+3+5+1+3=18,故存在18种不同空间运动状态的电子。
基态Se的价电子排布为,4p轨道有2个未成对电子。第四周期基态原子未成对电子数为2的元素,除Se外,还有Ti,价电子排布,未成对电子数2;Ni,价电子排布,未成对电子数2;Ge,价电子排布,未成对电子数2,共3种。
【小问2详解】
① 同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,乙烷硒啉含有的元素为C、H、N、O、Se,其中电负性最大的为O。
② 同周期主族元素第一电离能呈增大趋势,N的2p轨道为半充满的稳定结构,第一电离能大于同周期相邻的O;同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,O的第一电离能大于Se,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>Se。
③ 乙烷硒啉中,苯环上的碳原子、羰基上的碳原子均形成3个σ键,无孤电子对,杂化类型为;中间连接两个N原子的亚甲基碳原子形成4个σ键,无孤电子对,杂化类型为,故碳原子的杂化轨道类型为、。
④ 气态分子中,中心Se的价层电子对数为,无孤电子对,为杂化,空间结构为平面三角形,键角为120°;中,中心Se的价层电子对数为,含1对孤电子对,为杂化,空间结构为三角锥形,孤电子对的斥力大于成键电子对,键角小于109°28′,故气态分子的键角大于离子的键角。
⑤ 中,中心Se的价层电子对数为,无孤电子对,根据价层电子对互斥理论,其空间结构为正四面体形。
16. 根据所学知识,分析回答关于下列元素及其化合物的结构及性质的相关问题。
(1)可看作中一个氧原子被硫原子取代而得到的产物,两者是等电子体,其结构如图所示。则的空间结构是_____________,中心硫原子的杂化方式为_____________。
(2)已知过二硫酸根离子的结构式如图所示。则中S原子的化合价为__________。已知过二硫酸(强酸)可以将氧化得到,写出该反应的离子方程式_______________。
(3)已知过二硫酸和焦硫酸结构如下,它们均具有强氧化性,一定条件下均可转化为硫酸()。分析过二硫酸和焦硫酸结构可知,两者显强氧化性的原因____________(填“相同”、“不相同”)
(4)是常见的供氢剂、还原剂,其阴离子的空间结构是__________,写出其电子式______。
(5)已知铍与铝的化合物性质相似。将溶液和溶液混合产生白色沉淀,写出发生反应的离子方程式:______________________________。
【答案】(1) ①. 四面体形; ②. ;
(2) ①. +6; ②. ;
(3)不相同; (4) ①. 正四面体形; ②. ;
(5);
【解析】
【小问1详解】
与互为等电子体,等电子体的空间结构、中心原子杂化方式均相似。中心硫原子的价层电子对数为4,无孤电子对,空间结构为正四面体形,中心硫原子采取杂化,故的空间结构为四面体形,中心硫原子的杂化方式为。
【小问2详解】
设中硫元素的化合价为,其结构中含有1个过氧键,2个氧原子为-1价,剩余6个氧原子为-2价,离子所带总电荷为-2,根据化合物中各元素正负化合价代数和等于离子所带电荷,可得,解得。过二硫酸为强酸,在溶液中完全电离为与,被氧化为,Mn元素化合价从+2升高至+7,每个失去5个电子;中过氧键的-1价氧被还原为-2价,每个得到2个电子,根据得失电子守恒,与的化学计量数之比为2:5,再结合电荷守恒、原子守恒,配平后离子方程式为。
【小问3详解】
焦硫酸的结构中不含过氧键,其强氧化性源于分子中+6价的硫元素;过二硫酸的结构中含有过氧键,其强氧化性源于过氧键中-1价的氧元素,二者显强氧化性的原因不相同。
【小问4详解】
中心硼原子的价层电子对数为,无孤电子对,故其空间结构为正四面体形。中硼原子最外层3个电子,加上离子所带1个单位负电荷,共4个电子,与4个氢原子各形成1对共用电子对,无孤电子对,电子式为。
【小问5详解】
铍与铝的化合物性质相似,类比铝盐与四羟基合铝酸盐反应生成氢氧化铝沉淀的规律,溶液中的与溶液中的反应生成白色沉淀,离子方程式为。
17. 根据所学知识回答下列相关问题。
(1)可发生水解反应,机理如下。(已知含s、p、d轨道的杂化类型通常有:①、②、③)则中间体中Si采取的杂化类型可能为__________(填标号)。
(2)已知CO与N₂互为等电子体,则CO的电子式为:__________。
(3)臭氧分子中的大π键可以表示为__________。臭氧中的共价键是_______________(填“极性键、非极性键”),臭氧是_______________(填“极性分子、非极性分子”)。相同条件下臭氧在水中的溶解度比氧气的溶解度__________(填“更大、更小”)。
(4)已知C₆₀的结构如下图所示,每个碳原子与相邻的3个碳原子形成单键。根据欧拉公式(简单多面体中的顶点数V、面数F、棱数E符合V+F=E+2),推测每个C₆₀中存在的五边形和六边形的数目分别为_______________。
(5)查表得到各分子中C−Cl键的键长如下:
一氯乙烷(CH₃CH₂Cl)
一氯乙烯(CH₂=CHCl)
一氯乙炔(CH≡CCl)
键长(×10⁻¹⁰ m)
1.8031
1.7369
1.6471
已知一氯乙烯(CH₂=CHCl)分子结构如下图所示:
其中C原子采取杂化,C原子的一个杂化轨道与Cl的一个3p轨道形成σ键,并且垂直于分子平面的Cl的另一个3p轨道与C的没有参与杂化的2p轨道形成3中心4电子的大π键(),使得一氯乙烯()分子中C−Cl键长短于一氯乙烷。
根据以上信息分析,在一氯乙炔()分子中,C−Cl键长更短的理由是:
(i)C的杂化轨道中s成分占比越高,形成的C−Cl键键长越短;
(ii)_______________________________________________________。
【答案】(1)② (2)
(3) ①. ②. 极性键 ③. 极性分子 ④. 更大
(4)12、20 (5)一氯乙炔分子中,氯参与形成2套3中心4电子的大π键()
【解析】
【小问1详解】
SiCl4中,Si的价层电子对数为4,Si采取的杂化类型为sp3。根据SiCl4(H2O)的结构式可知,Si的价层电子对数为5,采取sp3d杂化,则杂化类型为②;
【小问2详解】
氮气中形成氮氮三键,根据等电子原理,CO和氮气互为等电子体,其电子式为;
【小问3详解】
O3分子呈V形,在3个原子之间还存在着1个分子平面的大π键,分子中的大π键可用符号表示,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),则O3中的大π键应表示为;臭氧的价层电子对数为2+=3,含有一个孤电子对,故空间结构为V形,正负电荷重心不重合,含有极性键,为极性分子;臭氧和水为极性分子,氧气为非极性分子,由相似相溶原理可知,臭氧在水中的溶解度比氧气的更大;
【小问4详解】
多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:V+F=E+2,即顶点数+面数=2+棱边数;设C60分子中五边形数为x,六边形数为y。依题意可得方程组:(5x+6y)=(3×60),60+(x+y)=2+(3×60),解得:x=12,y=20,即C60分子有12个五边形和20个六边形;
【小问5详解】
一氯乙烯中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键(),一氯乙炔中Cl的3py轨道与C的2py轨道形成3中心4电子的大π键()、Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键(),形成2套,同时Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短。
18. 如图是元素周期表的一部分,根据元素在周期表中的位置,回答下列问题:
(1)第二周期所有元素中第一电离能介于①和②之间的有__________种。
(2)⑩的基态原子中有__________种能量不同的电子。
(3)元素⑦⑧可形成原子个数比为1∶1的共价化合物,分子中各原子最外层均达到8电子的稳定结构,试写出其结构式_______________,该分子为_______________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)下列有关性质的比较正确且能用元素周期律解释的是__________(填标号)
A. 电负性:②>③ B. 简单氢化物的稳定性:③>⑦
C. 简单氢化物的沸点:③>⑦ D. 最高价氧化物对应的水化物的碱性:④>⑤
【答案】(1)3 (2)8
(3) ①. Cl-S-S-Cl ②. 极性分子 (4)BD
【解析】
【分析】结合元素周期表的周期、主族分区结构,根据各序号对应的周期数、主族序数,精准匹配对应元素:①为B,②为N,③为O,④为Na,⑤为Al,⑥为Si,⑦为S,⑧为Cl,⑨为Cu,⑩为Ga。
【小问1详解】
第二周期元素第一电离能的递变规律为同周期从左到右呈增大趋势,其中Be的2s轨道全满、N的2p轨道半满,第一电离能出现反常,第二周期各元素第一电离能顺序为,介于B和N之间的元素为Be、C、O,共3种。
【小问2详解】
⑩为Ga,基态原子电子排布式为,不同能级的电子能量不同,共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p共8种不同能级,因此有8种能量不同的电子。
【小问3详解】
⑦为S,⑧为Cl,二者形成原子个数比为1:1的共价化合物为,分子中各原子最外层均达到8电子稳定结构,结构式为Cl-S-S-Cl;为展开书页型结构,正负电荷中心不重合,属于极性分子。
【小问4详解】
A.同周期元素从左到右电负性逐渐增大,电负性,即③>②,A错误;
B.同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,简单氢化物稳定性逐渐减弱,稳定性,即③>⑦,该规律符合元素周期律,B正确;
C.沸点高于是因为分子间存在氢键,氢键不属于元素周期律范畴,不能用元素周期律解释,C错误;
D.同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,碱性,即④>⑤,该规律符合元素周期律,D正确;
故选BD。
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