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专题三随堂测试
第三单元分子结构与物质性质
1.(2008·海南化学,23)在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是( )
A.最易失去的电子能量最高B.电离能最小的电子能量最高
C.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D.在离核最近区域内运动的电子能量最低
解析:
电子本身的能量越高,就越容易失去、电离能就越小,就在离核越远的区域内运动。
2p轨道电子的能量比3s轨道电子的能量要低。
答案:
C
2.(2008·海南化学,24)已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体,其晶胞如下图所示,则下面表示该化合物的化学式正确的是( )
A.ZXY3B.ZX2Y6
C.ZX4Y8D.ZX8Y12
解析:
由晶胞可知X占据8个顶点,属于该晶胞的n(X)=8×
=1;Y占据12条棱的中间,属于该晶胞的n(Y)=12×
=3;Z占据该晶胞的体心,属于该晶胞的n(Z)=1。
故化学式为ZXY3。
答案:
A
3.(2008·江苏化学,21)A.已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A
其中A、B、C是同一周期的非金属元素。
化合物DC的晶体为离子晶体,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。
AC2为非极性分子。
B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。
E的原子序数为24,ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物,且两种配体的物质的量之比为2∶1,三个氯离子位于外界。
请根据以上情况,回答下列问题:
(答题时,A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________________________________________________________________________。
(2)B的氢化物分子的空间构型是________,其中心原子采取________杂化。
(3)写出化合物AC2的电子式________;一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体,其化学式为________。
(4)E的核外电子排布式是________,ECl3形成的配合物的化学式为________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时,B被还原到最低价,该反应的化学反应方程式是________________。
解析:
本题是元素推断和考查物质结构、性质的一道综合题。
根据D、C形成DC离子晶体,且D、C都为二价离子,A、B、C为同周期的非金属,所以D可能为Mg或Ca,C可能为O或S,又因为B、C的氢化物比同族相邻周期元素氢化物沸点高,所以B、C的氢化物一定能形成氢键,且核电荷数A
(1)非金属性越强,越难失去电子,第一电离能越大,但N是p轨道半充满,所以I1:
C (2)B的氢化物为NH3,空间构型为三角锥型,中心原子是sp3杂化;(3)AC2为CO2,其电子式为 · ·C· · ,N与O形成和CO2的等电子体物质应为N2O;(4)Cr的电子排布为[Ar]3d54s1,根据信息,ECl3形成配位化合物的化学式为[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3;(5)反应式为: 4Mg+10HNO3===4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O。 答案: (1)C (2)三角锥型 sp3 (3) · ·C· · N2O (4)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) [Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3 (5)4Mg+10HNO3===4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O 4.(2008·山东理综,32)氮是地球上极为丰富的元素。 (1)Li3N晶体中氮以N3-存在,基态N3-的电子排布式为________________。 (2)N≡N的键能为942kJ·mol-1,N—N单键的键能为247kJ·mol-1,计算说明N2中的______键比________键稳定(填“σ”或“π”)。 (3)(CH3)3NH+和AlCl 可形成离子液体。 离子液体由阴、阳离子组成,熔点低于100℃,其挥发性一般比有机溶剂________(填“大”或“小”),可用作________(填代号)。 a.助燃剂b.“绿色”溶剂c.复合材料d.绝热材料 (4)X+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层,它与N3-形成的晶体结构如下图所示。 X的元素符号是______,与同一个N3-相连的X+有________个。 解析: (1)基态N3-有10个电子,根据核外电子排布的规律得1s22s22p6。 (2)3molN—N单键的键能之和为3mol×247kJ·mol-1=741kJ,小于1molN≡N的键能942kJ。 (3)离子液体由阴、阳离子组成,挥发性小且能溶解许多极性物质。 (4)X+电子充满K、L、M三个电子层,由此得出核外有2+8+18=28个电子,则X有29个电子是Cu元素。 由图可以看出,从每个N3-出来,可以延伸出6条棱,每条棱上都有一个Cu+。 答案: (1)1s22s22p6 (2)π σ (3)小 b (4)Cu 6 5.用A+、B-、C2-、D、E、F、G分别表示含有18个电子的七种微粒(离子或分子),请回答: (1)A元素是________、B元素是________、C元素是________(用元素符号表示)。 (2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是________。 (3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子,其分子式是________。 (4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是________,电子式是________,分子构型为________,属于________分子(填“极性”或“非极性”)。 (5)G分子中含有8个原子,其分子式为________,其中心原子的杂化方式为________,分子中含有________个σ键。 解析: 含有18个电子的微粒: 单核微粒: Ar、K+、Ca2+、Cl-、S2-,可见A+、B-、C2-分别为K+、Cl-、S2-;A、B、C元素分别为K、Cl、S。 双原子分子有: HCl、F2。 可见D、E分别为HCl、F2。 三原子分子为: H2S,H2S与H2O构型相似,都属于V形,分子中正电重心和负电重心不重合,属于极性分子。 八原子分子有: C2H6,碳原子采取sp3杂化,每个碳原子分别与3个氢原子形成3个σ键,两个碳原子之间形成1个σ键。 答案: (1)K Cl S (2)HCl (3)F2 (4)H2S H H V形 极性 (5)C2H6 sp3杂化 7 6.C、Si、Ge、Sn是同族元素,该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要的应用。 请回答下列问题: (1)Ge原子核外电子排布式为________________________________________________________________________。 (2)C、Si、Sn三种元素的单质中,能够形成金属晶体的是________。 (3)按要求推出下列氧化物的立体结构、成键方式或性质。 ①CO2分子的立体结构及碳氧之间的成键方式________; ②SiO2晶体的立体结构及硅氧之间的成键方式________; ③已知SnO2是离子晶体,写出其主要的物理性质________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(写出2条即可)。 (4)CO可以和很多金属形成配合物,如Ni(CO)4,Ni与CO之间的键型为________。 (5)碳氧键的红外伸缩振动频率与键的强度成正比。 已知Ni(CO)4中碳氧键的伸缩振动频率为2060cm-2,CO分子中碳氧键的伸缩振动频率为2143cm-2,则Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO分子中碳氧键的强度________(填字母)。 A.强B.弱C.相等D.无法确定 解析: (1)Ge为32号元素,故其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2。 (2)因为Sn为金属元素,其单质晶体为金属晶体。 (3)①CO2分子中C原子sp杂化,故CO2分子为直线形,碳氧键为共价键(π和σ)。 ②SiO2中Si原子sp3杂化,形成硅氧四面体结构,且又通过共价键形成立体网状结构得原子晶体。 ③SnO2为离子晶体,其特性为熔沸点较高,硬度较大,熔融时导电等。 (4)配合物中,中心原子与配位体之间形成配位键。 (5)根据红外伸缩振动频率与键的强度成正比,已知2143cm-2>2060cm-2,故Ni(CO)4中碳氧键的强度比CO中碳氧键强度弱。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2 (2)Sn (3)①直线形,共价键(或σ键与π键) ②正四面体结构,共价键(或σ键) ③熔化时导电,具有较高的熔点 (4)配位键 (5)B 7.有A、B、C、D、E、F、G七种元素,除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。 A、E、G位于元素周期表的s区,其余元素位于p区,A、E的原子外围电子层排布相同,A的原子半径在所有原子中最小;B原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数;C元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1;D元素的第一电离能列同周期主族元素第三高;F的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍;G的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同。 回答下列问题: (1)D的元素符号为________,G的原子结构示意图为________。 (2)F的电子排布式为________,BF2是__________分子(填“极性”或“非极性”),它的晶体类型是________晶体。 (3)D的前一元素第一电离能高于D的原因: ________________。 (4)由A、B、C形成的ABC分子中,含有________个σ键,________个π键。 (5)比较F、D的气态氢化物沸点________>________,原因是________________________________________________________________________。 解析: 由“除E为第四周期元素外其余均为短周期元素,A、E的原子外围电子层排布相同,A的原子半径在所有原子中最小”知A为氢元素,E为钾元素;由“F的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍”知F为氧元素;由“G位于元素周期表的s区”及“G的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同”知G为镁元素;由“B原子的最外层中p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数”知B为碳元素;再由“A、B、C形成的ABC分子”及“C元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1”知C为氮元素;由“D元素的第一电离能列同周期主族元素第三高”知D为硫元素。 S的前一元素(P)的第一电离能高于S的原因是P的3p能级为半充满状态的3p3,是稳定结构,而S元素的3p能级为3p4,是不稳定的结构。 故P的第一电离能高于S。 由A、B、C形成的ABC分子为HCN,其中含2个σ键,2个π键。 F、D形成的氢化物分别为H2O和H2S,因H2O分子间含有氢键,故其沸点高于H2S。 答案: (1)S (2)1s22s22p4 非极性 分子 (3)D的前一元素是P,P的3p能级为半充满状态的3p3,是稳定结构,而S元素的3p能级为3p4,是不稳定的结构。 故P的第一电离能高于S (4)2 2 (5)H2O H2S H2O分子间含有氢键,作用力强于范德华力 8.(2009·宁夏理综,38)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。 X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。 请回答下列问题: (1)X元素原子基态时的电子排布式为________,该元素的符号是________; (2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________,该元素的名称是________; (3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为________; (4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是________________; (5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: (1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知其电子排布式为: 1s22s22p63s23p63d104s24p3并推出其元素符号为As。 (2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y和Z元素的原子序数之和为42-33=9,Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4,再根据Z可形成负一价离子,推出Y电子排布为后者,轨道表示 ,元素名称为氧,Z为氢。 (3)X与Z形成的化合物为AsH3,其空间构型可类比同主族的氢化物NH3,为三角锥型。 (4)根据电子守恒配平即可。 (5)氢化物的稳定性和元素的非金属性有关,或与共价键的键长有关。 键长越短,键能越大,氢化物越稳定。 所以NH3>PH3>AsH3。 沸点高低和分子间作用力有关。 分子间作用力越大,沸点越高。 NH3可以形成分子间氢键,沸点最高,AsH3比PH3的相对分子质量大,所以AsH3沸点高于PH3。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As (2) 氧 (3)三角锥型 (4)As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O (5)稳定性: NH3>PH3>AsH3,因为键长越短,键能越大,化合物越稳定 沸点: NH3>AsH3>PH3,NH3可以形成分子间氢键,沸点最高;AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3的沸点比PH3高 9.请完成下列各题: (1)前四周期元素中,基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。 (2)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与单晶硅相似。 Ga原子的电子排布式为__________________。 在GaN晶体中,每个Ga原子与________个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为________________。 在四大晶体类型中,GaN属于________晶体。 (3)在极性分子NCl3中,N原子的化合价为-3,Cl原子的化合价为+1,请推测NCl3水解的主要产物是________________(填化学式)。 解析: (1)这五种元素为H、C、O、P、Fe (2)因GaN晶体结构与单晶硅相似所以每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体。 GaN属于原子晶体。 (3)根据题意,NCl3水解的化学方程式为NCl3+4H2O===3HClO+NH3·H2O。 答案: (1)5 (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (或[Ar]3d104s24p1) 4 正四面体 原子 (3)HClO、NH3·H2O 10.(2008·海南化学,25)四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增加,且核电荷数之和为51;Y原子的L层p轨道中有2个电子;Z与Y原子的价层电子数相同;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1。 (1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们的分子式分别是__________、________;杂化轨道分别是________、________;a分子的立体结构是________________________________________________________________________; (2)Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是________晶体、________晶体; (3)X的氧化物与Y的氧化物中,分子极性较小的是(填分子式)________; (4)Y与Z比较,电负性较大的是(填元素符号)________; (5)W的元素符号是________,其+2价离子的核外电子排布式是________________。 解析: 由Y原子的L层p轨道中有2个电子,可推出Y为C;由Z与Y原子的价层电子数相同,可知Z为14Si或32Ge;再由W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d轨道中的电子数与最外层电子数比为5∶1,且只能位于第四周期等条件能得出W的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,故为30Zn。 而X、Y、Z、W的核电荷数之和为51,所以Z只能是14Si、X只能是1H。 最后根据价层电子对互斥模型得出它们的构型及对应的杂化类型。 答案: (1)CH4 SiH4 sp3 sp3 正四面体 (2)分子 原子 (3)CO2 (4)C (5)Zn 1s22s22p63s23p63d10 一、选择题 1.Co(Ⅲ)的八面体配合物为CoClm·nNH3,若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀,则m、n的值是( ) A.m=1,n=5B.m=3,n=4C.m=5,n=1D.m=4,n=5 解析: 由1mol配合物生成1molAgCl知道1mol配合物电离出1molCl-即配离子显+1价,外界有一个Cl-,又因为Co显+3价,所以[CoClm-1·nNH3]+中有两个Cl-,即m=3,又因为是八面体,所以n=6-2=4。 答案: B 2.在有机物分子中,当碳原子连有4个不同原子或原子团时,这种碳原子称为“手性碳原子”,凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。 例如,如图所示有机物含有一个手性碳原子,具有光学活性。 当发生下列化学变化,生成的新有机物无光学活性的是( ) A.与新制银氨溶液共热B.与甲酸酯化 C.与金属钠发生置换反应D.与H2加成 解析: 中的手性碳原子为标*的碳原子,当该碳原子失去手性后新有机物无光学活性。 其与H2加成后生成CCH3OOCHCH2OHCH2OH,原手性碳原子失去手性,其他(A、B、C三项)反应后,仍具有手性碳原子,故仍具有光学活性。 答案: D 3.(2008·海南化学,22)在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。 则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( ) A.sp,范德华力B.sp2,范德华力C.sp2,氢键D.sp3,氢键 解析: 由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化,故B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。 答案: C 4.(2009·上海单科,2)以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是( ) 解析: A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子,而D项能详尽地描述出电子的运动状态。 答案: D 5.下列说法中错误的是( ) A.SO2、SO3都是极性分子 B.在NH 和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键 C.元素电负性越大的原子,吸引电子的能力越强 D.原子晶体中原子以共价键结合,具有键能大、熔点高、硬度大的特性 解析: SO3是非极性分子。 答案: A 6.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构,两个结论都正确的是( ) A.直线形;三角锥型B.V形;三角锥型 C.直线形;平面三角形D.V形;平面三角形 解析: S原子最外层尚有孤对电子,参与成键电子对间的排斥,故H2S为V形结构;BF3中B原子最外层电子全部参与成键,三条B—F键等效排斥,故分子的立体构型为平面三角形。 答案: D 7.三氯化磷分子的空间构型是三角锥型而不是平面正三角形,下列关于三氯化磷分子空间构型的叙述,不正确的是( ) A.PCl3分子中的三个共价键的键长、键角都相等 B.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键 C.PCl3分子中三个共价键键能、键角均相等 D.PCl3是非极性分子 解析: P—Cl键是由不同原子形成的,属于极性共价键,三个P—Cl键相同,键长、键能都相等,三个P—Cl键之间的夹角均为100°,PCl3为三角锥型结构,分子中正电荷重心和负电荷重心不重合,属于极性分子。 答案: D 8.(2009·安徽理综,25)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素,其原子序数依次增大。 W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质,X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子,Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。 (1)W位于元素周期表第________周期第______族。 W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。 (2)Y的基态原子核外电子排布式是________,Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。 (3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 (4)已知下列数据: Fe(s)+ O2(g)===FeO(s) ΔH=-272.0kJ·mol-1 2X(s)+ O2(g)===X2O3(s) ΔH=-1675.7kJ·mol-1 X的单质和FeO反应的热化学方程式是________________________________________________________________________。 解析: 形成酸雨的主要物质是N和S的氧化物,Y的原子序数比W大,由此可推出W为氮元素,Y为硫元素;根据基态原子核外电子排布所遵循的原则,可以写出X的电子排布式为: 1s22s22p63s23p1,X为铝元素;Z能够形成红色Z2O和黑色ZO两种氧化物,推知Z为铜元素。 (1)W是氮元素,同周期元素气态氢化物稳定性从左到右逐渐增强。 (2)S的原子半径比Al的小,更难失电子,第一电离能S的大于Al。 (4)根据盖斯定律,将第二式减去第一式的三倍得3FeO(s)+2Al(s)===Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=-859.7kJ·mol-1。 答案: (1)二 ⅤA 弱 (2)1s22s22p63s23p4 大 (3)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O (4)3FeO(s)+2Al(s)===Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=-859.7kJ·mol-1 9.(2009·福建理综,30)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次
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