高考化学 化学键的综合压轴题专题复习附答案Word文档格式.docx
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(5)Na2O2与H2O反应生成氧气和氢氧化钠,其反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(6)2H2O2
O2↑+2H2O,每生成1mol转移2mol电子,故6.8gH2O2的物质的量:
=0.2mol,生成氧气的物质的量为0.1mol,转移的电子的数目为0.1mol×
2×
6.02×
1023mol-1=1.204x1023;
V(O2)=0.1mol×
22.4L·
mol1=2.24L。
2.
工业制备纯碱的原理为:
NaCl+CO2+NH3+H2O→NH4Cl+NaHCO3↓。
完成下列填空:
(1)上述反应体系中出现的几种短周期元素,非金属性最强的是__,第二周期原子半径由大到小的是__。
(2)反应体系中出现的非金属元素可形成多种化合物,其中和铵根离子空间构型相同且属于有机物的电子式是__,该分子为__(选填“极性”、“非极性”)分子。
(3)写出上述元素中有三个未成对电子的原子核外电子排布式__,下列关于该元素和氧元素之间非金属性大小判断依据正确的是___(填编号)
a.最高价氧化物对应水化物的酸性
b.两元素形成化合物的化合价
c.气态氢化物的稳定性
d.氢化物水溶液的酸碱性
侯氏制碱法也称联碱法,联合了合成氨工厂,发生如下反应:
N2+3H2
2NH3
(4)工业为了提高H2的转化率,一般会加入稍过量的N2,这样做对平衡常数的影响是__(填“变大”,“变小”或“无影响”,下同),对N2的转化率的影响是___,对H2的反应速率的影响是__。
(5)该反应的催化剂是__(填名称)。
反应本身为放热反应,但是工业仍然选择高温的理由是:
__。
【答案】OC>N>O
非极性1s22s22p3bc无影响减小变大铁触媒高温加快反应速率,催化剂适宜温度
(1)上述反应体系中出现的几种短周期元素为:
H、C、N、O、Na、Cl。
同周期元素,从左往右非金属性越来越强,同族元素从下往上,非金属性越来越强,所以几种短周期元素中非金属性最强的是O;
同周期从左往右,元素的原子半径越来越小,C、N、O为第二周期的元素,其原子半径由大到小的顺序为:
C>N>O;
(2)铵根离子空间构型为正四面体形,反应体系中出现的非金属元素可形成多种化合物,其中和铵根离子空间构型相同且属于有机物的是CH4,其电子式是
,该分子为非极性分子;
(3)上述元素中有三个未成对电子的原子为N,其核外电子排布式为1s22s22p3,关于N与O元素之间非金属性大小判断依据:
a.O无最高价氧化物对应的水化物,a不能作为判据;
b.可根据两元素形成化合物NO中两元素的化合价来判断两者的非金属性大小,b能作为判据;
c.两者的气态氢化物分别为H2O、NH3,根据氢化物的稳定性可判断两者的非金属性大小,c能作为判据;
d.氢化物水溶液的酸碱性不能作为判断两者的非金属性大小的依据,d不能作为判据;
答案选bc;
(4)工业为了提高H2的转化率,加入稍过量的N2,因为温度不变,所以反应的平衡常数不变,增大N2的量,平衡移动最终只能削弱条件改变带来的影响而不能彻底消除,所以N2的量会比加量前平衡时的量要多,所以N2的转化率会降低,但会提高另一反应物(H2)的转化率;
(5)合成氨反应的催化剂是铁触媒。
高温能够加快反应速率,且在该温度下适合催化剂发挥作用,即催化剂的活性强。
【点睛】
元素非金属性大小的主要比较方法:
①根据元素周期表判断:
同周期从左到右,非金属性逐渐增强;
同主族从上到下非金属性逐渐减弱。
②从元素单质与氢气化合难易上比较:
非金属单质与H2化合越容易,则非金属性越强。
③从形成氢化物的稳定性上进行判断:
氢化物越稳定,非金属性越强。
④从非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断:
若最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则非金属性越强。
⑤从非金属阴离子还原性强弱判断:
非金属阴离子还原性越强,对应原子得电子能力越弱,其非金属性越弱。
⑥根据两种元素对应单质化合时电子的转移或化合价判断:
一般来说,当两种非金属元素化合时,得到电子而显负价的元素原子的电子能力强于失电子而显正价的元素原子。
3.
《NatureEnergy》报道了巾科院大连化学物理研究所科学家用Ni-BaH2/Al2O3、Ni-LiH等作催化剂,实现了在常压、100-300℃的条件下合成氨。
(1)在元素周期表中,氧和与其相邻且同周期的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为__;
基态Ni2+的核外电子排布式为___,若该离子核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于___(填“基”或“激发”)态。
(2)氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位,也是重要的化工原料,可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。
甘氨酸(NH2CH2COOH)是组成最简单的氨基酸,熔点为182℃,沸点为233℃。
①硝酸溶液中NO3⁻的空间构型为____。
②甘氨酸中N原子的杂化类型为____,分子中σ键与π键的个数比为____,晶体类型是___,其熔点、沸点远高于相对分子质量几乎相等的丙酸(熔点为-2l℃,沸点为141℃)的主要原因:
一是甘氨酸能形成内盐;
二是____。
(3)NH3分子中的键角为107°
,但在[Cu(NH3)4]2+离子中NH3分子的键角如图l所示,导致这种变化的原因是____
(4)亚氨基锂(Li2NH)是一种储氢容量高、安全性能好的固体储氢材料,其晶胞结构如图2所示,若晶胞参数为dpm,密度为ρg/cm3,则阿伏加德罗常数NA=____(列出表达式)mol-l。
【答案】F>
N>
O1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8激发平面三角形sp39:
1分子晶体分子数相同时,甘氨酸分子间形成的氢键数目比丙酸分子间形成的氢键数目多(或甘氨酸中氨基的存在也会使分子间产生氢键)形成配合离子后,配位键与NH3中N—H键之间的排斥力小于原孤对电子与NH3中N—H键之间的排斥力,故配合离子中NH3的N—H键间的键角变大;
(1)与氧相邻且同周期的元素为N和F,由于N原子最外层电子为半充满状态,第一电离能较大,所以三者第一电离能由大到小的顺序为F>
O;
Ni元素为28号元素,失去最外层两个电子形成Ni2+,基态Ni2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8;
基态Ni2+的核外电子空间运动状态有1+1+3+1+3+5=14种,若该离子核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于激发态;
(2)①NO3⁻的中心原子价层电子对数为
=3,孤电子对数为0,所以空间构型为平面三角形;
②甘氨酸(NH2CH2COOH)中N原子形成两个N-H键和一个N-C键,达到饱和状态,价层电子对数为4,所以为sp3杂化;
分子中碳氧双键中存在一个π键,其余共价键均为σ键,所以分子中σ键与π键的个数比为9:
1;
甘氨酸熔沸点较低属于分子晶体;
分子数相同时,甘氨酸分子间形成的氢键数目比丙酸分子间形成的氢键数目多(或甘氨酸中氨基的存在也会使分子间产生氢键);
(3)形成配合离子后,配位键与NH3中N—H键之间的排斥力小于原孤对电子与NH3中N—H键之间的排斥力,故配合离子中NH3的N—H键间的键角变大;
(4)根据均摊法,该晶胞中Li原子个数为8,其分子式为Li2NH,则晶胞中NH原子团的个数为4,则晶胞的质量为m=
g,晶胞参数为dpm=d×
10-10cm,所以晶胞的体积V=d3×
10-30cm3,则密度
,解得NA=
。
含有—OH、—NH2等基团的物质容易形成分子间氢键,使熔沸点升高;
甲烷和氨气均为sp3杂化,但由于σ键对σ键的排斥力小于孤电子对σ键的排斥力,所以甲烷分子中键角比氨气分子中键角大。
4.
.《自然》杂志曾报道我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄的研究结果,这种测量方法叫“铝铍测年法”。
(1)l0Be和9Be___(填序号)。
a.是同一种原子b.具有相同的中子数
c.具有相同的化学性质d.互为同位素
(2)写出A1(OH)3与NaOH溶液反应的化学方程式:
___。
(3)研究表明28A1可以衰变为26Mg,可以比较这两种元素金属性强弱的方法是__(填序号)。
a.比较Mg(OH)2与A1(OH)3的碱性强弱
b.比较这两种元素的最高正化合价
c.将打磨过表面积相同的镁条和铝片分别和100℃热水作用,并滴入酚酞溶液
d.比较这两种金属的硬度和熔点
(4)目前还有一种测量方法叫“钾氩测年法”。
两种常见简单阴离子的核外电子排布与Ar相同,两者的半径大小关系为:
___(用化学符号表示);
其中一种离子与钾同周期相邻元素的离子所形成的化合物可用作干燥剂,用电子式表示该物质的形成过程:
【答案】cd2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑acS2->
Cl-
(1)l0Be和9Be是中子数不同,质子数相同的Be的两种核素,互为同位素,它们的化学性质相似,故答案为:
cd;
(2)A1(OH)3具有两性,能与NaOH溶液反应,其反应的化学方程为2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑,故答案为:
2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑;
(3)a.金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,则比较Mg(OH)2与A1(OH)3的碱性强弱,可以比较这两种元素金属性强弱,故a正确;
b.金属性为元素是否容易失去电子,而不是失去几个电子,则比较这两种元素的最高正化合价不能比较这两种元素金属性强弱,故b错误;
c.判断金属性可以用金属单质与水反应的剧烈程度进行判断,镁条能与热水发生反应,而铝几乎与水不发生反应,则可以比较这两种元素金属性强弱,故c正确;
d.硬度和熔点属于物理性质,不能用于比较金属性,故d错误;
综上所述,故答案为:
ac;
(4)核外电子排布与Ar相同的阴离子可以为S2-、Cl-,二者电子层数相同,核电荷数小的半径大,则S2->
Cl-;
氯化钙可用作干燥剂,用电子式表示氯化钙的形成过程为
,故答案为:
S2->
5.
完成下列问题:
(1)氮和磷氢化物热稳定性的比较:
NH3______PH3(填“>
”或“<
”)。
(2)PH3和NH3与卤化氢的反应相似,产物的结构和性质也相似。
下列对PH3与HI反应产物的推断正确的是_________(填序号)。
a.不能与NaOH反应b.含离子键、共价键c.受热可分解
(3)已知H2与O2反应放热,断开1molH-H键、1molO=O键、1molO-H键所需要吸收的能量分别为Q1kJ、Q2kJ、Q3kJ,由此可以推知下列关系正确的是______。
①Q1+Q2>
Q3②2Q1+Q2<
4Q3③2Q1+Q2<
2Q3
(4)高铁电池总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,写出电池的正极反应:
__________,负极反应________________。
【答案】>
bc②FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
(1)根据元素的非金属性越强,其相应的简单氢化物越稳定分析;
(2)PH3与HI反应产生PH4I,相当于铵盐,具有铵盐的性质;
(3)根据旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量的差值即为反应热,结合燃烧反应为放热反应分析解答;
(4)根据在原电池中,负极失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,结合物质中元素化合价及溶液酸碱性书写电极反应式。
(1)由于元素的非金属性:
P,所以简单氢化物的稳定性:
NH3>
PH3;
(2)a.铵盐都能与NaOH发生复分解反应,所以PH4I也能与NaOH发生反应,a错误;
b.铵盐中含有离子键和极性共价键,所以PH4I也含离子键、共价键,b正确;
c.铵盐不稳定,受热以分解,故PH4I受热也会发生分解反应,c正确;
故合理选项是bc;
(3)1molH2O中含2molH-O键,断开1molH-H、1molO=O、1molO-H键需吸收的能量分别为Q1、Q2、Q3kJ,则形成1molO-H键放出Q3kJ热量,对于反应H2(g)+
O2(g)=H2O(g),断开1molH-H键和
molO=O键所吸收的能量(Q1+
Q2)kJ,生成2molH-O新键释放的能量为2Q3kJ,由于该反应是放热反应,所以2Q3-(Q1+
Q2)>
0,2Q1+Q2<
4Q3,故合理选项是②;
(4)在原电池中负极失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应。
根据高铁电池总反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH可知:
Fe元素的化合价由反应前K2FeO4中的+6价变为反应后Fe(OH)3中的+3价,化合价降低,发生还原反应,所以正极的电极反应式为:
FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-;
Zn元素化合价由反应前Zn单质中的0价变为反应后Zn(OH)2中的+2价,化合价升高,失去电子,发生氧化反应,所以负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2。
本题考查了元素周期律的应用及键能与反应热的关系、原电池反应原理的应用。
元素周期律是学习化学的重要规律,要掌握物质性质变化的规律及物质的特殊性,结合具体物质分析。
在化学反应过程中伴随的能量变化可能是热能、电能及光能,化学能的断裂与形成是能量变化的根本原因。
在书写原电池电极反应式时要结合元素化合价升降及电解质溶液的酸碱性分析,明确负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
6.
铜是重要的金属,广泛应用于电气、机械制造、国防等领域,铜的化合物在科学研究和工农业生产中有许多用途。
回答下列问题:
(1)CuSO4晶体中S原子的杂化方式为________,SO42-的立体构型为_______________。
(2)超细铜粉可用作导电材料、催化剂等,其制备方法如下:
①NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为__________________。
N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为__________________________(填元素符号)。
②向CuSO4溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]SO4,下列说法正确的是________
A.氨气极易溶于水,原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故
B.NH3分子和H2O分子,分子空间构型不同,氨气分子的键角小于水分子的键角
C.Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇,会析出深蓝色的晶体
D.已知3.4g氨气在氧气中完全燃烧生成无污染的气体,并放出akJ热量,则NH3的燃烧热的热化学方程式为:
NH3(g)+3/4O2(g)=1/2N2(g)+3/2H2O(g)ΔH=-5akJ·
mol-1
(3)硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物A,其结构如下左图所示。
①1mol氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有σ键的数目为________________。
②氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。
写出二氧化碳的一种等电子体:
____________(写化学式)。
③已知:
硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体,其结构如上右图所示。
则该化合物的化学式是________________。
【答案】sp3正四面体1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)N>O>SAC8×
1023N2O(或SCN-、NO3-等)Cu2O
(1)计算S原子的价电子对数进行判断;
(2)①先判断金属离子的化合价,再根据根据核外电子排布式的书写规则书写,注意3d能级的能量大于4s能级的能量,失电子时,先失去最外层上的电子;
根据第一电离能的变化规律比较其大小;
②A.氨气分子与水分子之间存在氢键,氢键的存在使物质的溶解性显著增大;
B.据分子的空间结构判断;
C.根据相似相容原理判断;
D.燃烧热方程式书写在常温下进行,H2O为液态;
(3)①共价单键为σ键,共价双键中一个是σ键、一个是π键;
②原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体;
③利用均摊法确定该化合物的化学式。
(1)CuSO4晶体中S原子的价层电子对数=
=4,孤电子对数为0,采取sp3杂化,SO42-的立体构型为正四面体形;
(2)①NH4CuSO3中的阳离子是是Cu+,它的核外电子排布是,1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10);
根据同一周期第一电离能变化规律及第ⅡA、ⅤA反常知,第一电离能大小顺序为,N>
O>
S;
②A.氨气极易溶于水,原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故,选项A正确;
B.NH3分子和H2O分子,分子空间构型不同,氨气是三角锥型,水是V形,氨气分子的键角大于水分子的键角,选项B错误;
C.Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇,会析出深蓝色的晶体,选项C正确;
D.燃烧热必须是生成稳定的氧化物,反应中产生氮气和水蒸气都不是稳定的氧化物,选项D错误;
答案选AC;
(3)①氨基乙酸钠结构中含有N-H2个,C-H2个,碳氧单键和双键各一个,N-C、C-C各一个共8个σ键;
②等电子体为价电子数和原子个数相同,故采用上下互换,左右调等方法书写为N2O、SCN-、N3-等;
③根据均摊法计算白球数为8×
+1=2,黑球为4个,取最简个数比得化学式为Cu2O。
本题考查较为全面,涉及到化学方程式的书写、电子排布式、分子空间构型、杂化类型的判断以及有关晶体的计算。
解题的关键是正确理解原子结构及杂化轨道计算。
7.
现有下列物质:
①KCl②CH4③NH4NO3④I2⑤Na2O2⑥HClO4⑦N2⑧CO⑨SO2⑩金刚石⑪CH3CH2OH⑫MgO⑬MgCl2⑭KOH⑮HCl⑯Al2O3
请回答下列问题。
(1)两性氧化物是___(填序号),其电子式为___。
(2)最简单的有机化合物是___(填序号),用电子式表示其形成过程:
(3)属于共价化合物的是___(填序号),含有共价键的离子化合物是___(填序号)。
(4)由两种元素组成,且含有离子键和共价键的化合物为___(填序号),这两种元素的单质反应生成该化合物的化学方程式为___。
【答案】⑯
②
②⑥⑧⑨⑪⑮③⑤⑭⑤2Na+O2
Na2O2
(1)两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物;
(2)最简单的有机化合物是CH4,甲烷为共价化合物;
(3)一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中可能含有共价键,只含共价键的化合物为共价化合物;
(4)由两种元素组成,且离子键、共价键都含有的是Na2O2。
(1)两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物,这里只有Al2O3,Al2O3是离子化合物,其电子式为:
⑯;
(2)最简单的有机化合物是CH4,甲烷为共价化合物,用电子式表示其形成过程为:
②;
(3)只含共价键的化合物为共价化合物,CH4、HClO4、CO、SO2、CH3CH2OH、HCl中只含共价键,属于共价化合物;
含有共价键的离子化合物有:
NH4NO3、Na2O2、KOH,故答案为:
②⑥⑧⑨⑪⑮;
③⑤⑭
;
(4)由两种元素组成,且离子键、共价键都含有的是Na2O2,钠和氧气反应生成过氧化钠的化学方程式:
2Na+O2
Na2O2,故答案为:
⑤;
Na2O2。
一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,不同非金属元素之间易形成极性键,同种非金属元素之间易形成非极性键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中可能含有共价键,只含共价键的化合物为共价化合物。
8.
现有a~g7种短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如表所示,请回答下列问题:
(1)下列选项中,元素的原子间最容易形成离子键的是___(填序号,下同),元素的原子间最容易形成共价键的是___。
A.c和fB.b和gC.d和gD.c和e
(2)下列由a~g7种元素原子形成的各种分子中,所有原子最外层都满足8电子稳定结构的是___(填序号)。
A.ea3B.agC.fg3D.dg4
(3)由题述元素中的3种非金属元素形成的AB型离子化合物的电子式为___。
(4)c与e可形成一种化合物,试写出该化合物的化学式:
___,其含有的化学键类型为___,其与过量稀盐酸反应的化学方程式为___。
【答案】BCCD
Mg3N2离子键Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl
首先确定a~g的7种元素具体是什么元素,
(1)一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键;
(2)根据各分子中非金属元素的原子形成的共用电子对情况分析;
(3)3种非金属元素形成的AB型离子化合物是NH4Cl;
(4)根据化合物中的成键元素来判断化学键类型,并根据物质
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