高考化学化学键 综合题含详细答案.docx
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高考化学化学键综合题含详细答案
高考化学化学键综合题含详细答案
一、化学键练习题(含详细答案解析)
1.
A、B、C、D、E、F、G是周期表中短周期的七种元素,有关性质或结构信息如下表:
元素
有关性质或结构信息
A
地壳中含量最多的元素
B
B阳离子与A阴离子电子数相同,且是所在周期中单核离子半径最小的
C
C与B同周期,且是所在周期中原子半径最大的(稀有气体除外)
D
D原子最外层电子数是电子层数的2倍,其氢化物有臭鸡蛋气味
E
E与D同周期,且在该周期中原子半径最小
F
F的氢化物和最高价氧化物的水化物反应生成一种离子化合物
G
G是形成化合物种类最多的元素
(1)B元素符号为____,A与C以原子个数比为1:
1形成的化合物的电子式为___,用电子式表示C与E形成化合物的过程____,D形成的简单离子的结构示意图为____。
(2)F的氢化物是由____(极性或非极性)键形成的分子,写出实验室制备该氢化物的化学方程式____。
(3)非金属性D____E(填大于或小于),请从原子结构的角度解释原因:
__。
【答案】Al
极性2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O小于D的原子半径大于E的原子半径,所以得电子的能力比E弱
【解析】
【分析】
【详解】
A是地壳中含量最多的元素,则A为O元素;B阳离子与A离子电子数相同,且是所在周期中单核离子半径最小的,则B为Al;C与B同周期,且是所在周期中原子半径最大的(稀有气体除外),则C为Na;D原子最外层电子数是电子层数的2倍,其氢化物有臭鸡蛋气味,则D为S元素;E与D同周期,且在该周期中原子半径最小,则E为Cl;F的氢化物和最高价氧化物的水化物反应生成一种离子化合物,则F为N元素;G是形成化合物种类最多的元素,则G为碳元素;
(1)由分析可知B元素符号为Al,O与Na以原子个数比为1:
1形成的离子化合物是Na2O2,电子式为
;离子化合NaCl的电子式形成过程为
,S2-的离子的结构示意图为
;
(2)NH3是由极性键形成的极性分子,实验室利用氯化铵和氢氧化钙混合加热制备氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(3)S的原子半径大于Cl的原子半径,所以S得电子的能力比Cl弱,即S元素的非金属性小于Cl的非金属性。
2.
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+4H2O
2CH3OH+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=O
π
sp24
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。
3.
.《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”。
完成下列填空:
(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-
【解析】
【分析】
【详解】
(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->Cl-;
。
4.
(1)双氧水(H2O2)是一种绿色氧化剂,它的电子式为__。
(2)在常压下,乙醇的沸点(78.2℃)比甲醚的沸点(-23℃)高。
主要原因是__。
(3)联氨(又称肼,分子式N2H4)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。
①肼的水溶液显碱性原因是__(请用肼在水中一级电离的方程式来表示)。
②联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__。
【答案】
乙醇分子间形成了氢键,而甲醚却不能N2H4+H2O⇌NH2NH3++OH-N2H6(HSO4)2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)双氧水(H2O2)是一种绿色氧化剂,双氧水是共价化合物,电子式为
;
(2)在常压下,乙醇的沸点(78.2℃)比甲醚的沸点(-23℃)高。
主要原因是乙醇分子间形成了氢键,而甲醚却不能;
(3)①联氨在水中的电离方程式与氨相似,则联氨的第一步电离方程式为:
N2H4+H2O⇌NH2NH3++OH-,则肼的水溶液显碱性。
②联氨为二元弱碱,第一步电离方程式为:
N2H4+H2O⇌N2H5++OH-,第二步电离方程式为:
N2H5++H2O⇌N2H62++OH-,则联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。
5.
原子结构与元素周期表存在着内在联系。
根据所学物质结构知识,请回答下列问题:
(1)苏丹红颜色鲜艳、价格低廉,常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂,严重危害人们健康。
苏丹红常见有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4种类型,苏丹红Ⅰ的分子结构如图所示:
苏丹红Ⅰ在水中的溶解度很小,微溶于乙醇,有人把羟基取代在对位形成如图所示的结构:
则其在水中的溶解度会_____(填“增大”或“减小”),原因是_____。
(2)已知Ti3+可形成配位数为6,颜色不同的两种配合物晶体,一种为紫色,另一种为绿色。
两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。
为测定这两种晶体的化学式,设计了如下实验:
a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液;b.分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液,均产生白色沉淀;c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀,经洗涤干燥后称量,发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量为原紫色晶体的水溶液得到的沉淀质量的2/3。
则绿色晶体配合物的化学式为_______,由Cl-所形成的化学键类型是_______。
(3)如图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物的沸点,其中表示ⅦA族元素氢化物沸点的曲线是_____;表示ⅣA族元素氢化物沸点的曲线是_____;同一族中第3、4、5周期元素的氢化物沸点依次升高,其原因是__________;A、B、C曲线中第二周期元素的氢化物的沸点显著高于第三周期元素的氢化物的沸点,其原因是_______________。
【答案】增大苏丹Ⅰ已形成分子内氢键而使在水中的溶解度很小,而修饰后的结构易已形成分子间氢键,与水分子形成氢键后有利于增大在水中的溶解度[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O离子键、配位键BD结构与组成相似,分子间不能形成氢键,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高水、氨气、HF分子之间均能形成氢键,沸点较高
【解析】
【分析】
【详解】
(1)因为苏丹红Ⅰ易形成分子内氢键,而使在水中的溶解度很小,微溶于乙醇,而修饰后的结构易形成分子间氢键,与水分子形成氢键后有利于的增大在水中的溶解度,因此,本题答案是:
增大;苏丹红Ⅰ易形成分子内氢键而使在水中的溶解度很小,而修饰后的结构易形成分子间氢键,与水分子形成氢键后有利于的增大在水中的溶解度;
(2)Ti3+的配位数均为6,往待测溶液中滴入AgNO3溶液均产生白色沉淀,则有氯离子在配合物的外界,两份沉淀经洗涤干燥后称量,发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的
,可以知道紫色品体中含3个氯离子,绿色晶体中含2个氯离子,即绿色晶体的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,氯原子形成化学键有含有离子键、配位键,因此,本题答案是:
[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O;离子键、配位键;
(3)第二周期中元素形成的氢化物中,水为液态,其它为气体,故水的沸点最高,且相对分子质量越大,沸点越高,故B曲线为VIIA族元素氢化物沸点;HF分子之间、氨气分子之间均存在氢键,沸点高于同主族相邻元素氢化物,甲烷分子之间不能形成氢键,同主族形成的氢化物中沸点最低,故D曲线表示IVA族元素氢化物沸点;同一族中第3、4、5周期元素的氢化物结构与组成相似,分子之间不能形成氢键,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高;水分子之间、氨气分子之间、HF分子之间均形成氢键,沸点较高;因此,本题答案是:
B;D;结构与组成相似,分子之间不能形成氢键,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高;水、氨气、HF分子之间均形成氢键,沸点较高。
6.
(1)下列物质中,既含离子键又含共价键的化合物是_________;同时存在σ键和π键的分子是_________,含有极性键的非极性分子是_________。
A.N2B.C2H6C.CaCl2D.NH4Cl
(2)用“>”或“<”填空:
晶格能:
Na2O_______KCl酸性:
H2SO4_______HClO4离子半径:
Al3+_______F-
【答案】DAB><<
【解析】
【分析】
(1)A.N2分子含有非极性共价键,属于单质,氮气分子结构简式为N≡N,所以氮气分子中含有σ键和π键的非极性分子;
B.C2H6分子中碳原子和氢原子之间存在极性键,碳原子和碳原子之间存在非极性共价键,属于共价化合物,乙烷的结构式为
,乙烷分子中只含σ键的非极性分子;
C.CaCl2中只含离子键,属于离子化合物;
D.NH4Cl中铵根离子和氯离子之间存在离子键,氮原子和氢原子之间存在共价键,属于离子化合物,铵根离子中氮原子和氢原子之间存在σ键;
(2)离子化合物中,阴阳离子半径越小,离子所带电荷数越多,晶格能越大;非金属性越强,所对应元素的最高价含氧酸的酸性越强;具有相同电子排布的离子中,原子序数大的离子半径小。
【详解】
(1)由分析可知:
既含离子键又含共价键的化合物是NH4Cl;同时存在σ键和π键的分子是N2;含有极性键的非极性分子是C2H6。
(2)Na+的半径比K+半径小,O2-的半径比Cl-半径小,并且O2-带的电荷数比Cl-多,故晶格能:
Na2O>KCl;
同周期从左向右非金属性增强,非金属性S 具有相同电子排布的离子中,原子序数大的离子半径小,则离子半径为Al3+ 【点睛】 本题考查原子结构、元素周期律、分子结构、化学键,为高频考点,把握元素的位置、性质、元素周期律为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意规律性知识的应用。 7. 同一周期(短周期)各元素形成单质的沸点变化如下图所示(按原子序数连续递增顺序排列)。 该周期部分元素氟化物的熔点见下表。 氟化物 AF BF2 DF4 熔点/K 1266 1534 183 (1)A原子核外共有_______种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子; (2)元素C的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为__________; (3)解释上表中氟化物熔点差异的原因: _______; (4)在E、G、H三种元素形成的氢化物中,热稳定性最大的是_______(填化学式)。 A、B、C三种原子形成的简单离子的半径由大到小的顺序为______(填离子符号)。 【答案】114AlO2-+H++H2O Al(OH)3 Al3++3OH-NaF与MgF2为离子晶体,离子之间以离子键结合,离子键是强烈的作用力,所以熔点高;Mg2+的半径比Na+的半径小,离子电荷比Na+多,故MgF2的熔点比NaF高;SiF4为分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,故SiF4的熔点低HClNa+>Mg2+>Al3+ 【解析】 【分析】 图中曲线表示8种元素的原子序数(按递增顺序连续排列)和单质沸点的关系,H、I的沸点低于0℃,根据气体的沸点都低于0℃,可推断H、I为气体,气体元素单质为非气体,故为第三周期元素,则A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar。 (1)原子中没有运动状态相同的电子,由几个电子就具有几种运动状态; 根据核外电子排布式判断占有的能级; (2)氢氧化铝为两性氢氧化物,有酸式电离与碱式电离; (3)根据晶体类型不同,以及同种晶体类型影响微粒之间作用力的因素解答; (4)同周期自左而右非金属性增强,非金属性越强氢化物越稳定; 电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小,据此解答。 【详解】 由上述分析可知: A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar。 (1)A为Na元素,原子核外电子数为11,故共有11种不同运动状态的电子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s1,可见有4种不同能级的电子; (2)Al(OH)3为两性氢氧化物,在溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式的电离作用,电离方程式为: AlO2-+H++H2O Al(OH)3 Al3++3OH-; (3)NaF与MgF2为离子晶体,阳离子与阴离子之间以强烈的离子键结合,断裂化学键需消耗较高的能量,因此它们的熔沸点较高;由于Mg2+的半径比Na+的半径小,带有的电荷比Na+多,所以MgF2的熔点比NaF高;而SiF4为分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,破坏分子间作用力消耗的能量较少,故SiF4的熔点低; (4)同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强,元素的非金属性: Cl>S>P。 元素的非金属性越强,其相应的简单氢化物就越稳定,故HCl最稳定性,Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布都是2、8,电子层结构相同,对于电子层结构相同的离子来说,离子的核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径Na+>Mg2+>Al3+。 【点睛】 本题考查核外电子排布规律、晶体结构与性质的关系、元素周期律等的应用,根据图象信息判断出元素是解题关键,突破口为二、三周期含有气体单质数目。 8. Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素,在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小(不包括稀有气体),R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同,同一周期中R的一种单质的熔点最高,Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物。 (1)周期表中的位置: _________,其原子核外有______种不同形状的电子云。 这五种元素中,最外层有两个未成对电子的元素是________(用元素符号表示)。 (2)Q分别与X、Y形成的最简单化合物的稳定性______>______(用分子式表示) (3)Q与R两元素组成的分子构型可能是________(填写序号)。 a.直线型b.平面形c.三角锥形d.正四面体 (4)元素X、Y在周期表中位于同一主族,化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化(其中D是淀粉水解的最终产物): 非金属X_______Y(填“>”或“<”),请用事实说明该结论: __________。 【答案】第二周期第VA族2COH2O>NH3abd<2H2S+O2=2H2O+S↓ 【解析】 【分析】 Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素,在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小(不包括稀有气体),则Q的原子半径最小,Z的原子半径最大,所以Q是H元素,Z是Na元素;R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同,这三种元素处于第二周期,同一周期中R的一种单质的熔点最高,金刚石的熔点最高,所以R是C元素,Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物,则Y是O元素,所以X是N元素。 【详解】 根据上述分析可知Q是H,R是C,X是N,Y是O,Z是Na元素。 (1)X是N元素,原子核外电子排布为2、5,所以其处于第二周期第VA族,其核外电子排布式为1s22s22p3,有s、p两种轨道,故有两种不同形状的电子云,这五种元素中,最外层有两个未成对电子的元素是C和O元素; (2)Q分别与X、Y形成的最简单化合物是NH3、H2O,元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,O的非金属性大于N元素,所以氢化物的稳定性: H2O>NH3; (3)Q与R两元素组成的分子可能是甲烷、乙烯、乙炔、苯等烃类物质,其中甲烷为正四面体结构,乙烯为平面结构,乙炔为直线形结构,故合理选项是abd; (4)X是N,Y是O,二者是同一周期的元素,元素的非金属性越强,其相应的氢化物的稳定性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,活动性强的可以把活动性弱的置换出来,所以可根据置换反应: 2H2S+O2=2H2O+S↓,比较出元素的非金属性: N 【点睛】 本题考查原子结构与元素周期律的关系,正确推断元素的种类是解答本题的关键,要正确把握元素周期律的递变规律,掌握元素周期律的应用及判断方法。 9. 生活污水中氮元素是造成水体富营养化的主要原因。 若某污水中NH4Cl含量为180mg/L。 (1)写出NH4Cl的电子式_________。 (2)写出与氯同周期,有2个未成对电子的原子的电子排布式: _______、________ (3)为除去废水中的NH4+,向103L该污水中加入0.1mol/LNaOH溶液,理论上需要NaOH溶液的体积为_________L(计算结果保留两位小数)。 (4)若某污水中同时存在NH4+和NO3-时。 可用下列方法除去: 可先在酸性污水中加入铁屑将NO3-转化为NH4+后再除去,请配平下列离子方程式并标出电子转移的方向和数目: ___Fe+___NO3-+___H+=___Fe2++___NH4++___H2O,____________。 【答案】 1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p433.644110413 【解析】 【分析】 (1)NH4Cl是离子化合物,由NH4+、Cl-通过离子键构成,结合离子化合物的表示方法书写其电子式;
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- 高考化学 化学键 综合题含详细答案 高考 化学 综合 详细 答案