高考龙泉一轮化学 检测 12.docx
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高考龙泉一轮化学检测12
阶段测试十二 物质结构与性质
满分:
100分 时间:
90分钟
1.(8分)(2014·四川)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。
请回答下列问题:
(1)Y基态原子的电子排布式是________;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。
(2)XY
离子的立体构型是________;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是________。
(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如上图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是________。
(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)①1s22s22p4 ②Cl
(2)①V形 ②O
(3)2∶1
(4)2Cu+8NH3·H2O+O2===2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
解析 分子式为XY2的红棕色气体为NO2,故X为N元素,Y为O元素,M层与K层电子数相等的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2,则Z为Mg元素,+2价离子的3d轨道上有9个电子的原子的外围电子排布式为3d104s1,则R为Cu元素。
(1)O元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4;第三周期元素中第一电离能最大的主族元素为Cl元素。
(2)NO
与O3为等电子体,两者结构相似,为V形;在Cu2+的水合离子中,O原子提供孤电子对,Cu2+提供空轨道。
(3)由晶胞结构可看出,阳离子位于顶点和体心,故阳离子个数=
×8+1=2个,阴离子位于面心和体内,故阴离子个数=
×4+2=4个,故阴离子与阳离子个数比为2∶1。
(4)深蓝色溶液中含有的离子为[Cu(NH3)4]2+,根据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可写出离子方程式。
2.(8分)(2014·新课标全国Ⅱ)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
回答下列问题:
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为________;分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式,写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________;酸根呈三角锥结构的酸是________。
(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1,则e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。
该化合物中,阴离子为________,阳离子中存在的化学键类型有________;该化合物加热时首先失去的组分是________,判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4
(3)HNO2、HNO3 H2SO3
(4)+1
(5)SO
共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
解析 a、b、c、d、e为前四周期元素,a的核外电子总数与其周期数相同,且原子序数最小,a为H;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,内层电子数为2,即
,为O元素;b的价电子层中的未成对电子有3个,且原子序数小于氧元素,则b为N元素;e的原子序数最大,且最外层只有1个电子,第四周期中,次外层有18个电子,最外层只有1个电子,共有29个电子,推知e为Cu元素;d与c同族,且原子序数比O大比铜小,推知d为S元素。
(1)b、c、d分别为N、O、S,因N原子电子排布式为1s22s23p3,p轨道半充满,故第一电离能最大的为N;e的价层电子排布式为3d104s1,故价层电子轨道示意图为
。
(2)a为H,与N、O、S可形成二元共价化合物,分别为NH3(三角锥形),H2O(V形),H2S(V形),其中呈三角锥形的分子的中心原子的杂化方式,可利用价层电子对互斥理论先求价层电子对数为3+
×(5-3)=4,故为sp3杂化;还能形成既含极性共价键、又含非极性共价键的化合物H2O2(H—O—O—H)、
,H—O、H—N为极性键,O—O、N—N为非极性键。
(3)这些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的为H2SO3,SO
价层电子对数为3+
×(6+2-6)=3+1=4。
(4)e为Cu,c为O,由图1可知,晶胞中含Cu原子为4个,含O原子为8×
+1=2个,故化学式为Cu2O,O为-2价,则Cu为+1价。
(5)含有H、N、O、S、Cu五种元素的化合物,结合课本选修3络合物有关知识,结合题目所给信息,观察中心为1个Cu2+,周围为4个NH3分子和2个H2O分子,得到该化合物化学式为Cu(NH3)4SO4·2H2O,加热时,由于H2O和Cu2+作用力较弱会先失去。
3.(8分)(2014·山东)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是__________________,该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。
该晶胞中M原子的个数为________,该材料的化学式为________________。
答案
(1)3
(2)sp3 < (3)O、H (4)12 M3C60
解析
(1)石墨烯是层状结构,每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。
(2)图乙中1号碳形成了4个共价键,故其杂化方式为sp3;图甲中的键角为120°,而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似,其键角接近109.5°。
(3)只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键。
(4)一个晶胞中M原子的个数为12×
+9=12;一个晶胞中C60的个数为8×
+6×
=4,M与C60的个数比为3∶1,故该材料的化学式为M3C60。
4.(8分)(2014·江苏)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu+基态核外电子排布式为________。
(2)与OH-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________;1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。
铜晶胞结构如下图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
答案
(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
(2)HF
(3)sp2 6NA或6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O
(5)12
解析
(1)Cu的原子序数为29,根据洪特规则特例:
能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时,体系的能量较低,原子较稳定,因此Cu原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故Cu+核外基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
(2)OH-为10电子微粒,电子数相等、原子数相等的微粒之间互为等电子体,故可以是HF。
(3)醛基(
)中所有原子在同一平面上,因此中心C原子为sp2杂化;乙醛的结构简式为CH3CHO,CH3CHO中,C—H键是σ键,C===O中,一个键是σ键,另一个键是π键,C—C键是σ键,因此1molCH3CHO中有6molσ键。
(4)CH3CHO被新制Cu(OH)2氧化为CH3COOH,CH3COOH再与NaOH反应生成CH3COONa。
(5)根据晶胞可知,铜晶体是面心立方结构,顶点离面心的铜原子距离最近,一个晶胞中,一个顶点离它最近的面心铜原子有3个,经过一个顶点的晶胞有8个,共24个面心铜原子,1个面心铜原子由2个晶胞共用,故每个铜原子周围距离最近的铜原子有12个。
5.(8分)(2014·福建)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,可作高温润滑剂。
立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。
它们的晶体结构如右图所示。
(1)基态硼原子的电子排布式为________。
(2)关于这两种晶体的说法,正确的是________(填选项字母)。
a.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
c.两种晶体中的BN键均为共价键
d.两种晶体均为分子晶体
(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________,其结构与石墨相似却不导电,原因是________。
(4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为________。
该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现。
根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。
1molNH4BF4含有________mol配位键。
答案
(1)1s22s22p1
(2)bc
(3)平面三角形 层状结构中没有自由移动的电子
(4)sp3 高温、高压 (5)2
解析
(1)B的原子序数为5,故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。
(2)立方相氮化硼只含有σ键,a项错误;六方相氮化硼质地软,是由于其层间作用力为范德华力,作用力小,b项正确;B、N均为非金属元素,两者形成的化学键为共价键,c项正确;六方相氮化硼属于分子晶体,立方相氮化硼属于原子晶体,d项错误。
(3)观察六方相氮化硼的晶体结构可知,每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形。
其结构虽与石墨相似,但由于N的电负性较大,共价键上的电子被N原子强烈吸引,不能自由移动,所以不导电。
(4)立方相氮化硼晶体中,每个硼原子形成4个共价单键,所以为sp3杂化;地下约300km的环境应为高温、高压。
(5)NH
中存在一个由氮原子提供孤电子对、H+提供空轨道而形成的配位键;在BF
中,存在一个由F提供孤电子对、B提供空轨道而形成的配位键,所以1mol氟硼酸铵中含有2mol配位键。
6.(8分)(2014·新课标全国Ⅰ)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有________个未成对电子。
Fe3+的电子排布式为________。
可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为________。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。
乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有________个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为________。
列式表示Al单质的密度________g·cm-3(不必计算出结果)。
答案
(1)X射线衍射
(2)4 1s22s22p63s23p63d5 血红色
(3)sp3、sp2 6NA CH3COOH存在分子间氢键 16
(4)12
解析
(1)区分晶体、准晶体和非晶体可运用X射线衍射的方法。
(2)基态铁原子的3d能级上有4个未成对电子,Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,Fe(SCN)3呈血红色。
(3)由乙醛的结构式(
)知,—CH3、—CHO上的碳原子分别为sp3、sp2杂化。
由于1个乙醛分子中含有4个C—H键、1个C—C键、1个C===O键,共有6个σ键,故1mol乙醛分子中含有6NA个σ键。
乙酸分子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键,故乙酸的沸点明显高于乙醛。
根据均摊原理,一个晶胞中含有的氧原子为4+6×
+8×
=8(个),再结合化学式Cu2O知一个晶胞中含有16个铜原子。
(4)面心立方晶胞中粒子的配位数是12。
一个铝晶胞中含有的铝原子数为8×
+6×
=4(个),一个晶胞的质量为
×27g,再利用密度与质量、晶胞参数a的关系即可求出密度,计算中要注意1nm=10-7cm。
7.(8分)(2014·衡阳二次联考)现有六种元素,其中A、B、C、D为短周期主族元素,E、F为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。
请根据下列相关信息,回答问题。
A
元素原子的核外p电子总数比s电子总数少1
B
元素原子核外s电子总数与p电子总数相等,且不与A元素在同一周期
C
原子核外所有p轨道全满或半满
D
元素的主族序数与周期数之差为4
E
是前四周期中电负性最小的元素
F
在周期表的第七列
(1)A基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有________个方向,原子轨道呈________形。
(2)某同学根据上述信息,所画的B原子的电子轨道排布式为
。
该种排布违背了________原理。
(3)F位于________族________区,其基态原子有________种运动状态。
(4)CD3中心原子的杂化方式为________,用价层电子对互斥理论推测其分子空间构型为________________________________________________________________________。
(5)若某金属单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示,其晶胞特征如图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
则晶体中该原子的配位数为________,该单质晶体中原子的堆积方式为四种基本堆积方式中的________。
答案
(1)3 纺缍体或哑铃形
(2)泡利不相容
(3)第ⅦB d 25
(4)sp3 三角锥形
(5)12 铜形(或面心立方堆积)
8.(8分)(2014·宝鸡三检)卤素除能形成卤化物外,还可以形成卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物。
(1)卤族元素位于周期表的________区。
基态溴原子的价电子排布式为________,最高能量的能层符号为________。
(2)气态HF是单体或环状六聚体共存的一种平衡混合物,这是因为________________________________________________________________________。
(3)已知IBr、BrCl等卤素互化物的结构、性质均与卤素单质相似,则Br2、IBr、BrCl的沸点由高到低的顺序为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据价层电子对互斥模型推测多卤素阳离子I
的空间构型为________,中心原子杂化类型为________。
(5)请比较亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的酸性强弱:
HClO2________HClO3(填“>”“<”或“=”),试从分子结构与性质的关系解释原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)多卤化物CsICl2在加热时会分解为晶体为晶格能相对较大的卤化物和卤素互化物,写出该反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(7)已知冰晶石熔融时电离方程式为Na3AlF6===3Na++AlF
,其晶胞结构如图所示,●位于大方体的顶点和面心,○位于大立方体的12条棱的中心和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是________。
若晶胞中两个最近的AlF
的距离为apm,则该晶体的密度为________g·cm-3(用含a的代数式表示,已知1pm=10-10cm)。
答案
(1)p 4s24p5 N
(2)HF分子间存在氢键
(3)IBr>Br2>BrCl
(4)V形(或角形) sp2
(5)< HClO2和HClO3可以分别表示为(HO)ClO和(HO)ClO2,HClO3分子中非羟基氧原子的数目大于HClO2分子中非羟基氧原子的数目,故HClO3分子中Cl的正电性更高,导致Cl—O—H中的电子更向Cl偏移,因而在水分子作用下,更易电离出H+,即酸性更强(只要答出HClO3分子中非羟基氧原子的数目多,分子中Cl的正电性更高即可给分)
(6)CsICl2
CsCl+ICl
(7)Na+
9.(8分)X、Y、Z、W、Q五种前四周期元素,原子序数依次增大。
已知五种元素中只有一种为金属元素,XW2分子与Y
为等电子体,元素W的原子序数等于元素Z的原子序数加8,Q的最外层电子数为2,次外层电子数等于Y和W2-最外层电子数之和。
根据以上信息回答下列问题:
(1)X、Y、Z的电负性由大到小的顺序为________。
(2)XW2的电子式为________,Y
的空间构型为________形。
(3)Q的价电子排布式为________。
(4)下列关于WZ2结构的说法正确的是________(填选项字母)。
A.WZ2为直线形非极性分子
B.WZ2为直线形极性分子
C.WZ2中W为sp3杂化
D.WZ2中W为sp2杂化
(5)α-QW的晶胞是立方体,用X射线粉末法测得该晶体胞边长a=520.0pm,26℃测得该晶体的密度为4.1g/cm3,请列式计算一个晶胞中含有的Q、W离子数。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(6)α-QW晶胞的一个侧面的投影图如图所示。
与Q离子距离最近且距离相等的W离子构成的几何图形是________。
答案
(1)O>N>C
(3)3d54s2
(4)D
(5)4.1×(520.0×10-10)3×6.02×1023÷87=4,即晶胞体中含有4个Mn2+和4个S2-。
(6)正八面体
10.(8分)化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,可由六元环状物质(HB===NH)3通过反应3CH4+2(HB===NH)3+6H2O===3CO2+6H3BNH3制得。
A在一定条件下通过多步去氢可最终转化为氮化硼(BN)。
请回答下列问题:
(1)与(HB===NH)3互为等电子体的分子为________(填分子式)
(2)下列关于合成A的化学方程式的叙述不正确的是________(填选项字母)。
a.反应前后碳原子的轨道杂化类型不变
b.CH4、H2O、CO2的分子空间构型分别为正四面体形、V形、直线形
c.第一电离能的大小关系为:
N>O>C>B
d.A中存在配位键
(3)氮化硼(BN)有多种晶型,其中立方氮化硼与金刚石的结构类似,则其晶胞中共有________个硼原子,________个氮原子。
(4)人工可以合成硼的一系列氢化物,其物理性质与烷烃相似,故称之为硼烷。
工业上采用LiAlH4和BF3在乙醚介质中反应制得乙硼烷(B2H6),同时生成另外两种产物。
该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)相关化学键的键能如下表所示,简要分析和解释下列事实。
化学键
B—H
B—O
B—B
键能(kJ·mol-1)
389
561
293
自然界中不存在硼单质,硼氢化物也很少,主要是含氧化合物,其原因为________________________________________________________________________
_____________________________________________________________