全国高考化学 化学键的综合高考真题分类汇总及答案.docx
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全国高考化学化学键的综合高考真题分类汇总及答案
全国高考化学化学键的综合高考真题分类汇总及答案
一、化学键练习题(含详细答案解析)
1.
据《自然·通讯》(NatureCommunications)报道,我国科学家发现了硒化铜纳米催化剂在二氧化碳电化学还原法生产甲醇过程中催化效率高。
铜和硒等元素化合物在生产、生活中应用广泛。
请回答下列问题:
(1)基态硒原子的价电子排布式为________;硒所在主族元素的简单氢化物中沸点最低的是________。
(2)电还原法制备甲醇的原理为2CO2+4H2O2CH3OH+3O2。
①写出该反应中由极性键构成的非极性分子的结构式________;
②标准状况下,VLCO2气体含有________个π键。
(3)苯分子中6个C原子,每个C原子有一个2p轨道参与形成大π键,可记为(π右下角“6”表示6个原子,右上角“6”表示6个共用电子)。
已知某化合物的结构简式为,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,由此推知,该分子中存在大π键,可表示为_______,Se的杂化方式为________。
(4)黄铜矿由Cu+、Fe3+、S2-构成,其四方晶系晶胞结构如图所示。
则Cu+的配位数为________;若晶胞参数a=b=524pm,c=1032pm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,该晶系晶体的密度是________g·cm-3(不必计算或化简,列出计算式即可)。
【答案】4s24p4H2S或硫化氢O=C=Oπsp24或
【解析】
【分析】
(1)根据原子的构造原理书写基态硒原子的价电子排布式;根据同族元素形成的化合物的相对分子质量越大,物质的熔沸点越高,H2O分子之间存在氢键,物质的熔沸点最高分析判断;
(2)①化合物分子中都含有极性键,根据分子的空间构型判断是否属于非极性分子,并书写其结构简式;②先计算CO2的物质的量,然后根据CO2分子中含有2个π键计算π键个数;
(3)根据化合物中原子个数及参与形成化学键的电子数目书写大π键的表示;
(4)根据四方晶系CuFeS2晶胞结构所示分析可知亚铜离子形成四个共价键,硫原子连接两个亚铁离子和两个亚铜离子;用均摊方法,结合晶胞结构计算一个晶胞在含有的各种元素的原子个数,确定晶胞内共CuFeS2的数目,a=b=0.524nm,c=1.032nm,则晶体的密度=计算。
【详解】
(1)Se是34号元素,根据原子核外电子排布的构造原理,可知其核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p4,基态硒原子的价电子排布式为4s24p4;硒所在主族元素是第VIA,简单氢化物化学式通式是H2X,这些氢化物都是由分子构成,分子之间通过分子间作用力结合,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,分子间作用力越大,克服分子间作用力使物质气化消耗的能量就越高,物质的熔沸点就越高,由于H2O分子之间存在氢键,增加了分子之间的吸引力,使其熔沸点在同族元素中最高,故第VIA的简单氢化物中沸点最低的是H2S;
(2)①在方程式中的三种化合物分子中都存在极性共价键。
其中CO2是由极性键构成的非极性分子,其空间构型为直线型,结构式是O=C=O;
②VL标准状况下CO2的物质的量是n(CO2)=mol,由于在1个CO2分子中含有2个π键,所以molCO2气体中含有的π键数目为mol×2×NA/mol=;
(3)已知某化合物的结构简式为,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,由此推知,该分子中存在大π键,根据结构简式可知,形成大π键的原子个数是5个,有6个电子参与成键,因此可表示为π,其中Se的杂化方式为sp2;
(4)根据晶胞结构分析可知,由面心上Cu与2个S相连,晶胞中每个Cu原子与4个S相连,Cu+的配位数为4;
②晶胞中Fe2+数目=8×+4×+1=4,Cu+的数目=6×+4×=4,S2-数目为8×1=8,所以晶胞内共含4个CuFeS2,a=b=524pm,c=1032pm,则晶体的密度=g/cm3或g/cm3。
【点睛】
本题考查了原子结构、核外电子排布式、物质的熔沸点高低比较、化学键形成、微粒的空间结构、晶胞结构的计算应用,掌握构造原理及物质结构与物质性质的关系和均摊方法在晶胞计算的应用是解题关键,要熟练掌握原子杂化理论,用对称思维方式判断分子的极性,弄清长度单位的换算在晶胞密度计算的应用,该题同时考查了学生的空间想象能力和数学计算与应用能力。
2.
《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;
【解析】
【详解】
(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>N>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=。
【点睛】
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。
3.
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
【解析】
【分析】
(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。
【详解】
(1)由于元素的非金属性:
N>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。
【点睛】
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。
4.
南京理工教授制出了一种新的全氮阴离子盐—AgN5,目前已经合成出钠、锰、铁、钴、镍、镁等几种金属的全氮阴离子盐。
(1)基态Mn2+的价电子排布式为____;银与铜位于同一族,银元素位于
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