届二轮复习 原子结构与性质 专题卷全国通用.docx
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届二轮复习原子结构与性质专题卷全国通用
原子结构与性质
1.我国从国外进口某原料经测定主要含有A、B、C、D、E五种前四周期元素,且原子序数依次增大。
元素A、B、C、D、E的原子结构等信息如下:
元素
元素性质或原子结构
A
周期表中原子半径最小的元素
B
原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同
C
最外层p轨道半充满
D
位于短周期,其原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍
E
位于ds区且原子的最外层电子数与A的相同
请回答下列问题:
(用A、B、C、D、E所对应的元素符号作答)
(1)B、C、D第一电离能由小到大为________________________________________。
(2)E的二价离子的电子排布式为_______________________________________________。
(3)A2B2D4常用作除锈剂,该分子中B的杂化方式为________;1molA2B2D4分子中含有σ键数目为________。
(4)与化合物BD互为等电子体的阴离子化学式为________(任写一种)。
(5)B2A6、C2A4分子中均含有18个电子,它们的沸点相差较大,主要原因是________________________________________________________________________。
(6)BD2在高温高压下所形成晶体的晶胞如图D141所示。
一个该晶胞中含________个D原子。
图D141
2.A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大。
A元素可形成自然界硬度最大的单质;B与A同周期,核外有三个未成对电子;X原子的第一电离能至第四电离能分别是I1=578kJ/mol,I2=1817kJ/mol,I3=2745kJ/mol,I4=11575kJ/mol;常温常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质;Z的一种同位素的质量数为63,中子数为34。
请回答下列问题。
(1)AY2是一种常用的溶剂,是________(填“极性分子”或“非极性分子”),一个分子中存在________个σ键。
(2)X与NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________。
B的最简单气态氢化物容易液化,理由是__________________。
(3)X、氧、B元素的电负性由大到小顺序为________________(用元素符号作答)。
(4)Z的基态原子核外电子排布式为______________________________________。
元素Z与盐酸以及空气反应可生成超氧酸:
Z+HCl+O2===ZCl+HO2。
HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基,具有极高的活性。
下列说法或表示不正确的是________(填序号)。
①氧化剂是O2
②HO2在碱中不能稳定存在
③氧化产物是HO2
④1molZ参加反应有1mol电子发生转移
(5)已知Z的晶胞结构如图D142所示,又知Z的密度为9.00g/cm3,则晶胞边长为________cm;ZYO4常作电镀液,其中YO
的空间构型是__________。
Y原子的杂化轨道类型是________。
图D142
3.氧元素和卤族元素都能形成多种物质,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。
(1)COCl2的空间构型为____________;溴的价电子排布式为________________。
(2)已知CsICl2不稳定,受热易分解,倾向于生成晶格能更大的物质,则它按下列________式发生。
A.CsICl2===CsCl+ICl
B.CsICl2===CsI+Cl2
(3)根据下表提供的第一电离能数据判断:
最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是________。
氟
氯
溴
碘
第一电离能(kJ/mol)
1681
1251
1140
1008
(4)下列分子既不存在spσ键,也不存在ppπ键的是________。
A.HClB.HFC.SO2D.SCl2
(5)已知ClO
为角形,中心氯原子周围有四对价层电子。
ClO
中心氯原子的杂化轨道类型为________________________________________________________________________,
写出CN-的等电子体的分子式:
______________________________________(写出1个)。
(6)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,其结构如图D143所示。
由此可判断该钙的氧化物的化学式为________。
已知该氧化物的密度是ρg·cm-3,则晶胞中离得最近的两个钙离子间的距离为________cm(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。
图D143
4.前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,A、B属于同一短周期元素且相邻,A元素所形成的化合物种类最多,C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,基态C、F原子的价电子层中未成对电子均为1个,且C、F原子的电子数相差为10,基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差为2。
(1)六种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号,下同),电负性最大的是________。
(2)黄血盐是由A、B、C、D四种元素形成的配位化合物C4[D(AB)6],易溶于水,广泛用作食盐添加剂(抗结剂)。
请写出黄血盐的化学式:
________,1molAB-中含有π键的数目为________,黄血盐晶体中各种微粒间的作用力不涉及________(填序号)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键
e.氢键 f.分子间的作用力
(3)E2+的价层电子排布图为________________,很多不饱和有机物在E催化下可与H2发生加成反应:
如①CH2===CH2、②HC≡CH、③
、④HCHO。
其中碳原子采取sp2杂化的分子有________(填物质序号),HCHO分子的立体结构为________形,它加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是(须指明加成产物是何物质)______________________________。
(4)金属C、F晶体的晶胞结构如图D144(请先判断对应的图),C、F两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为________。
金属C的晶胞中,若设该晶胞的密度为ag/cm3,阿伏伽德罗常数为NA,C原子的摩尔质量为M,则表示C原子半径的计算式为r=________cm。
图D144
5.Ⅰ.砷化镓为第三代半导体,以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。
已知砷化镓的晶胞结构如图D145所示。
请回答下列问题:
图D145
(1)下列说法正确的是________(填序号)。
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B.第一电离能As>Ga
C.电负性As>Ga
D.原子半径As>Ga
(2)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃下反应制得,反应的方程式为________________________________________________________________________。
(3)AsH3空间形状为________;已知(CH3)3Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为________。
Ⅱ.金属铜的导电性仅次于银,居金属中的第二位,大量用于电气工业。
(4)请解释金属铜能导电的原因:
____________________________。
Cu2+的核外电子排布式为__________________。
(5)在硫酸铜溶液中通入过量的氨气,小心蒸发,最终得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体,晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有________和________。
6.氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。
请回答下列问题:
(1)基态氮原子的价电子排布图为__________________________________________。
(2)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成:
已知其阴离子构型为平面正三角形,则其阳离子的构型为________形,阳离子中氮原子的杂化方式为________。
(3)某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,广泛用于陶瓷工业等领域。
工业上用氮气、氧化铝和碳在一定条件下反应生成CO和X(X的晶胞结构如图D146所示),工业制备X的化学方程式为______________。
图D146
(4)X晶体中包含的化学键类型为________(填字母标号)。
A.离子键
B.共价键
C.配位键
D.金属键
(5)已知氮化硼与X晶体类型相同,且氮化硼的熔点比X高,其原因是_________________
________________________________________________________________________。
(6)若X的密度为ρg/cm3,则晶胞中最近的两个Al原子间的距离为________________cm(阿伏伽德罗常数用NA表示,不必化简)。
参考答案
1.
(1)C<O<N
(2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9
(3)sp2 7mol或7×6.02×1023个
(4)CN-或C
(5)N2H4分子间存在氢键 (6)16
[解析]由题意推断出各元素:
A为H,B为C,C为N,D为O,E为Cu。
(1)N的2p轨道中的电子为半满,较稳定,所以其第一电离能比相邻元素均要大。
(2)Cu的价电子为3d104s1,失去电子时,先失4s轨道上的电子,则Cu2+的价电子为3d9。
(2)H2C2O4的结构式为
,C为sp2杂化,单键全为σ键,C===O中有一个为σ键,故1molH2C2O4中共有7molσ键。
(6)从晶胞图知,D原子全部位于晶胞内,共有16个。
2.
(1)非极性分子 2
(2)2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑ 分子间形成氢键
(3)O>N>Al
(4)[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1 ③
(5)
正四面体 sp3杂化
[解析]A是碳元素;B是氮元素;X为铝元素;Y是硫元素;Z是铜元素。
(1)AY2化学式是CS2,其结构式为S===C===S,直线形,是非极性分子,一分子CS2中存在2个σ键。
(2)B的最简单气态氢化物是NH3,氮原子电负性大,分子间形成氢键,所以容易液化。
(3)Al、O、N的电负性与非金属性一致,由大到小顺序为O>N>Al。
(4)①O2中氧元素的化合价是0价,HO2中氧元素的化合价是-0.5价,化合价降低作氧化剂,故正确,不选;②HO2为弱酸,具有酸性,可与碱反应,故HO2在碱中不能稳定存在,正确,不选;③还原产物是HO2,故错误;④1molCu参加反应生成+1价铜离子,有1mol电子发生转移,正确。
(5)铜原子位于顶点和面心,数目为8×1/8+6×1/2=4,即该晶胞实际拥有4个铜原子,晶胞中含有4个铜原子,则晶胞质量为
g,设晶胞边长为acm,该晶胞体积为a3cm3,则密度ρ=
g/cm3=
=9.00g/cm3,则a=
。
SO
中中心原子S的价层电子对数为4,孤电子对数为(6+2-2×4)/2=0,其空间结构为正四面体,硫原子杂化方式为sp3。
3.
(1)平面三角形 4s24p5
(2)A (3)碘 (4)D (5)sp3杂化 N2或CO (6)CaO2
×
[解析]
(1)光气(COCl2)各原子最外层都满足8电子稳定结构,光气分子的结构式是
,故COCl2为平面三角形;溴有4个电子层,最外层有7个电子,溴的价电子排布式为4s24p5。
(2)离子晶体中离子电荷越多,半径越小离子键越强,离子晶体的晶格能越大。
晶格能CsCl>CsI,所以发生的反应为CsICl2===CsCl+ICl。
(3)元素的第一电离能越小,元素失电子能力越强,得电子能力越弱,则越容易形成阳离子,根据表中数据知,卤族元素中第一电离能最小的是I,则碘元素易失电子生成简单阳离子。
(4)HCl、HF中只存在spσ键,SO2中存在ppπ键,SCl2里面存在的是ppσ键。
(5)ClO
中心氯原子的价层电子对数为4,属于sp3杂化;等电子体是具有相同的价电子数目和原子数目的分子,所以与CN-互为等电子体的分子为N2或CO。
(6)钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体,根据其结构钙离子与过氧根离子个数比为1∶1,化学式为CaO2;晶胞的质量为(
×72)g,根据密度公式得到晶胞体积V=
=
cm3,则晶胞中离得最近的两个钙离子间的距离为
×
cm。
4.
(1)K N
(2)K4[Fe(CN)6] 2NA def
(3)
①③④ 平面三角 加成产物CH3OH分子之间能形成氢键 (4)2∶3
[解析]A元素所形成的化合物种类最多,则A为碳元素、B为氮元素;C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,只能处于第四周期,基态C、F原子的价电子层中未成对电子均为1个,且C、F原子的电子数相差为10,可推知C为K、F为Cu,基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差为2,D、E价电子排布分别为3d64s2,3d84s2,故D为Fe、E为Ni。
(1)六种元素中K的金属性最强,其第一电离能最小,非金属性越强电负性越大,故电负性最大的是N。
(2)CN-与氮气互为等电子体,CN-中存在C≡N三键,故1molCN-中含有π键的数目为2NA,黄血盐晶体中含有离子键、配位键、共价键,没有金属键、氢键、分子间的作用力。
(3)①、③、④中C原子价层电子对数都是3,没有孤电子对,C原子采取sp2杂化,②HC≡CH中C原子价层电子对数是2,没有孤电子对,C原子采取sp杂化,HCHO分子的立体结构为平面三角形,它加成产物为甲醇,甲醇分子之间形成氢键,其熔、沸点比CH4的熔、沸点高。
(4)金属K晶体为体心立方堆积,晶胞结构为图Ⅰ,晶胞中K原子配位数为8,金属Cu晶体为面心立方最密堆积,晶胞结构为图Ⅱ,以顶点Cu原子研究与之最近的原子位于面心,晶胞中Cu原子配位数为12,K、Cu两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为8∶12=2∶3;金属K的晶胞中,K原子数目=1+8×1/8=2,若K原子的摩尔质量为M,阿伏伽德罗常数为NA,则晶胞质量=
g,设该晶胞的密度为ag/cm3,则晶胞体积=
=
cm3,晶胞棱长=
cm,K原子半径为r,则晶胞体对角线长度=4r,故3
=(4r)2,可计算出r。
5.
(1)BC
(2)(CH3)3Ga+AsH3
GaAs+3CH4
(3)三角锥形 sp2
(4)铜为金属晶体,由铜离子与自由电子构成,自由电子在外加电场的作用下可以发生定向移动 1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9
(5)离子键 配位键
[解析](3)一分子AsH3中含有3个σ键和1个孤电子对,为三角锥形,(CH3)3Ga中Ga形成3个σ键,没有孤电子对,为sp2杂化。
(4)铜为金属晶体,由铜离子与自由电子构成,自由电子在外加电场的作用下可以发生定向移动,故可以导电,Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。
(5)[Cu(NH3)4]SO4晶体属于配合物,氨气分子、硫酸根离子中存在普通共价键,四氨合铜络离子与硫酸根之间形成离子键、铜离子与氨气分子之间形成配位键。
6.
(1)
(2)直线 sp
(3)Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO
(4)BC
(5)氮化硼与氮化铝均为原子晶体,且硼原子半径小于铝原子半径,B—N键键能大于Al—N键键能
(6)
·
[解析]
(2)氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子构型为平面正三角形,化学式应为NO
,则其阳离子的化学式为NO
,其中心原子价电子对数为(5-2×2-1)/2+2=2,所以其中的氮原子按sp方式杂化,阳离子的构型为直线形。
(3)根据X的晶胞结构图可知,晶胞中含有氮原子数为4,含有铝原子数为8×1/8+1/2×6=4,所以X的化学式为AlN,根据元素守恒可以写出化学方程式为Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO。
(4)根据X的结构可知,每个铝和氮周围都有四个共价键,都达到8电子稳定结构,而铝原子最外层原来只有三个电子,氮原子最外层有5个电子,所以在AlN中有配位键,根据AlN的性质可知它为原子晶体,所以晶体中含有共价键,所以BC正确。
(5)氮化硼与AlN相比,硼原子半径比铝原子半径小,所以键能就大,它们都是原子晶体,所以氮化硼的熔点比AlN高。
(6)根据X的晶胞结构图可知,距离最近的两个Al应为面心和顶点的两个铝原子,设晶胞边长为acm,则最近距离为
×acm,根据题意ρ=m/V=
g/cm3=
g/cm3,故最近距离为
·
cm。
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