阶段过关检测六A 物质结构与性质Word文件下载.docx
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②已知该晶体的摩尔质量为Mg/mol,密度为ρg/cm3,设NA为阿伏加德罗常数的值。
则该晶胞的体积是 cm3(用含M、ρ、NA的代数式表示)。
解析:
(1)①Cu是29号元素,位于元素周期表中第四周期第ⅠB族,故Cu的基态原子价电子排布式为3d104s1。
②Ni是28号元素,原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s等7个能级。
2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑;
①反应式中非金属元素有三种:
O、C、Cl,CCl4中C表现正化合价、Cl表现负化合价,CrO2Cl2中Cl为+1价,O为-2价,电负性越大,对成键电子吸引力越大,元素相互化合时该元素表现负价,故电负性:
O>
Cl>
C。
②COCl2分子中有1个C
O键和2个C—Cl键,所以COCl2分子中σ键的数目为3,π键的数目为1,个数比为3∶1,中心原子C电子对数=3+
=3,故中心原子杂化方式为sp2。
③NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同,说明两者都是离子晶体,离子晶体的熔点与离子键的强弱有关,离子所带电荷数越多,离子半径越小,离子键越强,熔点越高。
因为Ni2+的离子半径小于Fe2+的离子半径,所以熔点是NiO>
FeO。
(3)①该合金的晶胞中心有一个镍原子,其他8个镍原子都在晶胞面上,镧原子都在晶胞顶点,所以晶胞实际含有的镍原子为1+
×
8=5,晶胞实际含有的镧原子为8×
=1,所以晶体的化学式LaNi5;
②一个晶胞的质量m=
根据m=ρV,即V=
。
答案:
(1)①3d104s1 ②7
(2)①O>
C ②3∶1 sp2 ③>
两者均为离子晶体,且阴、阳离子电荷数均为2,但Fe2+的离子半径较大,离子晶体晶格能小
(3)①LaNi5 ②
2.(17分)金属钛(22Ti)号称航空材料。
回答下列问题:
(1)钛元素基态原子未成对电子数为 个,能量最高的电子占据的能级符号为 ,该能级所在能层具有的原子轨道数为 。
(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键有 。
a.σ键b.π键c.离子键d.配位键
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图所示:
化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为 ,化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为 。
(4)工业上制金属钛采用金属还原四氯化钛。
先将TiO2(或天然的金红石)和足量炭粉混合加热至1000~1100K,进行氯化处理,生成TiCl4。
写出生成TiCl4的化学反应式程式:
______________________
。
(5)有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体的化学式为 ,该晶体中Ti原子周围与它距离最近且相等的N原子的个数为
。
已知晶体的密度为ρg·
cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长为 cm(用含ρ、NA的式子表示)。
(1)Ti元素价电子排布式为3d24s2,基态原子价电子排布图为
可见钛元素基态原子未成对电子数为2个,能量最高的电子占据的能级符号为3d,该能级所在能层为M能层,M能层有3s、3p、3d,分别含有原子轨道数目为1、3、5,具有的原子轨道数为9。
(2)[Ti(OH)2(H2O)4]2+中的化学键只有σ键和配位键。
(3)采取sp2杂化的碳原子价层电子对数是3,该分子中碳原子价层电子对数为3的有:
苯环上的碳原子、连接羰基的碳原子,所以一共有7个;
采取sp3杂化的原子价层电子对数是4,价层电子对数是4的原子有:
连接甲基和羟基的碳原子、氧原子和氮原子,同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素大于相邻元素,所以这三种元素第一电离能从小到大顺序是C<
O<
N。
(4)TiO2和足量炭粉混合加热至1000~1100K,生成TiCl4的化学反应方程式为TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO。
(5)观察晶胞N位于立方体的顶点和面心位置,N数=8×
+6×
=4;
Ti位于晶胞内,有4个,化学式可写为TiN;
由晶胞图可知与Ti相连的N有四个,组成正四面体;
晶胞质量为4×
g,晶体的密度为ρg·
cm-3,则晶胞边长为
=
cm。
(1)2 3d 9
(2)ad (3)7 C<
N
(4)TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
(5)TiN 4
3.(17分)镍与ⅤA族元素形成的化合物是重要的半导体材料,应用最广泛的是砷化镓(GaAs),回答下列问题:
(1)基态Ga原子的核外电子排布式为 ,基态As原子核外有 个未成对电子。
(2)镓失去电子的逐级电离能(单位:
kJ·
mol-1)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192,由此可推知镓的主要化合价为 和+3。
砷的电负性比镍 (填“大”或“小”)。
(3)比较下列镓的卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因:
。
镓的卤化物
GaCl3
GaBr3
GaI3
熔点/℃
77.75
122.3
211.5
沸点/℃
201.2
279
346
GaF3的熔点超过1000℃,可能的原因是_______________________
(4)二水合草酸镓的结构如图所示,其中镓原子的配位数为 ,草酸根中碳原子的杂化方式为 。
(5)砷化镓熔点为1238℃,立方晶胞结构如图所示,晶胞参数为a=565pm。
该晶体的类型为 ,晶体的密度为 g·
cm-3。
(设NA为阿伏加德罗常数的数值,列出算式即可)
(1)Ga位于第四周期ⅢA族,31号元素,因此核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1(或1s22s22p63s23p63d104s24p1);
As位于ⅤA族,核外有3个未成对电子。
(2)根据电离能的数值,第一电离能与第二电离能相差较大,因此Ga可表现+1价,As为非金属,Ni为金属,因此As的电负性比镍大。
(3)根据表格数值,GaCl3、GaBr3、GaI3的熔、沸点依次升高,它们均为分子晶体,结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强;
GaF3熔点比其余三个高很多,说明GaF3属于离子晶体。
(4)根据结构图,Ga的配位数为4,C原子有3个σ键,无孤电子对,因此C的杂化类型为sp2。
(5)砷化镓晶体熔点高,属于原子晶体;
Ga位于顶点和面心,个数为8×
=4,As位于晶胞内部,原子个数为4,化学式为GaAs,晶胞的质量为
g,晶胞的体积为(565×
10-10)3cm3,则晶胞的密度为
g·
(1)[Ar]3d104s24p1(或1s22s22p63s23p63d104s24p1) 3
(2)+1 大 (3)GaCl3、GaBr3、GaI3的熔、沸点依次升高,它们均为分子晶体,结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强 GaF3为离子晶体
(4)4 sp2
(5)原子晶体
4.(17分)已知:
元素周期表中前四周期的六种元素A、B、C、D、E、F核电荷数依次增大,其中A原子核外有三个未成对电子;
化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子;
C元素是地壳中含量最高的金属元素;
D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的;
F2+核外各层电子均充满。
请根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为 (用元素符号表示)。
(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点高,理由是
(3)E的最高价氧化物分子的立体构型是 ,是 (填“极性”“非极性”)分子。
(4)F原子的核外电子排布式是 。
(5)E、F形成某种化合物有如图所示两种晶体结构(深色球表示F原子),其化学式为 。
(a)中E原子的配位数为 。
若在(b)的结构中取出一个平行六面体作为晶胞,则平均一个晶胞中含有 个F原子。
结构(a)与(b)中晶胞的原子空间利用率相比,(a) (填“>
”或“=”)(b)。
C元素是地壳中含量最高的金属元素,即C为Al,D单质的熔点在同周期元素形成的单质中最高,推出D为Si,F2+核外各层电子均充满,推出F为Zn,化合物B2E的晶体为离子晶体,E原子核外的M层中只有两对成对电子,即E为S,B为Na,A原子核外有三个未成对电子,即A为N。
(1)金属性越强,第一电离能越小,非金属性越强,第一电离能越大,Na的金属性强于Al,N的非金属性强于Si,因此第一电离能由小到大的顺序是Na<
Al<
Si<
(2)B的氯化物是NaCl,属于离子晶体,D的氯化物是SiCl4,属于分子晶体,一般情况下,离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。
(3)E的最高价氧化物是SO3,有3个σ键,孤电子对数为
=0,价层电子对数为3,立体构型为平面正三角形,属于非极性分子。
(4)F为Zn,位于第四周期ⅡB族,即核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)。
(5)根据(a)S位于顶点和面心,个数为8×
=4,Zn位于体内,有4个,化学式为ZnS,根据(a)离S最近的Zn有4个,则S的配位数为4,在(b)的结构中取出一个平行六面体,结构是
(灰色球表示Zn原子),含有锌原子的个数为4×
+1=2,(a)图中S2-之间形成面心立方最密堆积,(b)图中S2-形成六方最密堆积,这两种堆积方式的原子空间利用率相等。
(1)Na<
N
(2)NaCl为离子晶体而SiCl4为分子晶体 (3)平面正三角形 非极性
(4)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)
(5)ZnS 4 2 =
5.(17分)英国曼彻斯特大学科学家安德烈·
海姆和康斯坦丁·
诺沃肖洛夫因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。
制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。
石墨烯的球棍模型示意图如图所示:
(1)下列有关石墨烯说法正确的是 。
A.键长:
石墨烯>
金刚石
B.石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C.12g石墨烯含σ键数为NA
D.从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
(2)化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一,催化剂为金、铜、钴等金属或合金,含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①铜原子在基态时,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为 ;
第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有 。
②乙醇的沸点要高于相对分子质量比它还高的丁烷,请解释原因:
。
③下列分子属于非极性分子的是 。
a.甲烷b.二氯甲烷
c.苯d.乙醇
④酞菁与酞菁铜染料分子结构如图,酞菁分子中碳原子采用的杂化方式是 ;
酞菁铜分子中心原子的配位数为 。
⑤金与铜可形成的金属互化物合金(如图,该晶胞中,Au占据立方体的8个顶点):
它的化学式可表示为 ;
在Au周围最近并距离相等的Cu有 个,若2个Cu原子核的最小距离为dpm,该晶体的密度可以表示为 g/cm3。
(阿伏加德罗常数的值用NA表示)
(1)金刚石中碳原子之间只存在σ键,石墨烯中碳原子之间存在σ键和π键,因此键长:
石墨烯<
金刚石,故A错误;
石墨烯是平面形分子,分子中所有原子可以处于同一平面,故B正确;
一个碳原子中含有
个单键,即
个σ键,所以12g石墨烯含σ键数为
NA,故C错误;
石墨层内是共价键,石墨层与层之间的作用力是范德华力,所以从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力,故D正确。
(2)①铜原子在基态时的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,在有电子填充的能级中,能量最高的能级符号为3d;
第四周期元素中,最外层电子数与铜相同的元素还有4s1和3d54s1,即K和Cr;
②乙醇分子间存在氢键,使得其熔沸点升高,而丁烷不存在氢键;
③甲烷为正四面体,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故a正确;
二氯甲烷为四面体分子,结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,故b错误;
苯为平面正六边形,结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故c正确;
乙醇结构不对称,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,故d错误;
④酞菁分子中碳原子含有3个σ键和1个π键,所以采取sp2杂化;
该分子中能提供孤对电子的氮原子才是配位原子,所以酞菁铜分子中心原子的配位数为2;
⑤该晶胞中含Cu原子个数=6×
=3,含有Au=8×
=1,所以其化学式为Cu3Au或AuCu3,根据图示,铜原子周围最近并距离相等的Au原子有4个,根据化学式,在Au周围最近并距离相等的Cu有12个;
若2个Cu原子核的最小距离为dpm,则晶胞的棱长为
dpm=
d×
10-10cm,该晶体的密度=
g/cm3。
(1)BD
(2)①3d K、Cr ②乙醇分子间可形成氢键而丁烷分子间不能形成氢键 ③ac ④sp2 2 ⑤Cu3Au或AuCu3 12
6.(17分)某绿色农药结构简式为图1,回答下列问题。
(1)基态硒原子的核外电子排布式为 ,该农药组成元素中,第一电离能较大的前三种元素是 (按由大到小顾序排列)。
(2)分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的立体构型为 ;
CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的,试比较上述三种分子的键角 (按由大到小顺序排列)。
(3)H2SeO3分子的中心原子杂化类型是 ,试比较H2SeO3、H2SeO4和H2SO4三种酸的酸性强弱(按由强到弱顺序排列) 。
(4)石墨是碳元素的一种同素异形体,石墨晶体可看作ABABA……堆积方式,晶胞结构和部分晶胞参数如图2所示;
碱金属离子可填充在石墨层间形成石墨夹层化合物,同时堆积方式从ABABAB……变为AAAA……。
①原子坐标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。
石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为:
A(0,0,0)、B(0,1,
)。
则C原子的坐标参数为 。
②晶胞参数用以描述晶胞的大小和形状。
已知石墨晶胞底边长为apm,层间距为dpm,阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨的密度为 g/cm3(写出表达式即可)。
③图3为石墨夹层化合物W的投影图,试写出W的化学式:
,微粒之间存在的化学键有 。
(1)基态硒原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4,该农药组成元素中,第一电离能较大的前三种元素是F、O、N,一般非金属性越强,第一电离能越大,非金属性:
F>
N,而且由于氮原子最外层电子处于半充满的较稳定状态,使得氮的第一电离能大于氧,所以第一电离能:
N>
O。
(2)分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子形成单键,构成的立体构型为四面体形;
CSe2与CO2是等电子体,CSe2是直线形分子,键角是180°
H2Se与H2O是等电子体,H2Se的键角小于105°
CCl4是正四面体形分子,键角是109°
28′,所以上述三种分子的键角:
CSe2>
CCl4>
H2Se。
(3)H2SeO3分子有两个羟基,中心原子价层电子对数为4,杂化类型是sp3,H2SeO3、H2SeO4和H2SO4三种酸的非羟基氧原子数分别是1、2、2,非金属性S>
Se,酸性:
H2SO4>
H2SeO4>
H2SeO3。
(4)①石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为A(0,0,0)、B(0,1,
),则C原子的坐标参数为(
②石墨晶胞六元环平均含有2个碳原子,底面积为
a2pm2,晶胞体积为d×
a2pm3,则石墨的密度为
1030g/cm3(写出表达式即可)。
③平均每4个六元环含有1个Li+,每个六元环平均含有2个碳原子,所以W的化学式为C8Li,微粒之间存在的化学键有金属原子与非金属原子之间形成的离子键和非金属原子之间的共价键。
(1)[Ar]3d104s24p4 F>
O
(2)四面体形 CSe2>
H2Se
(3)sp3 H2SO4>
H2SeO3(4)①(
) ②
1030 ③C8Li 离子键和共价键
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