高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系试题

某化学兴趣小组的同学设计了一套实验方案探究元素周期表中元素性质的变化规律：1、同一周期内从左到右元素金属性的递变规律；
2、同一主族内从上到下元素非金属性的递变规律。

实验方法（Ⅰ）	实验现象（Ⅱ）
1．钠与冷水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞。	A．产生白烟
2．向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水	B．反应不十分剧烈，产生的气体能燃烧，溶液变成浅红色。与酸反应剧烈，产生大量气泡且可以燃烧
3．镁带用砂纸打磨后在空气中燃烧	C．产生大量气泡、气体可以燃烧
4．NaI溶液中加入溴水和CCl4	D．下层溶液变橙色
5．镁带用砂纸打磨后与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞。镁带用砂纸打磨后与2mol/L盐酸反应。	E．浮于水面，熔成小球，迅速向四处游动，溶液变成红色
6．蘸浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒接近	F．下层溶液变紫色
7．NaBr溶液中加入氯水和CCl4	G．发出耀眼的强光，生成白色物质
8．铝片用砂纸打磨后与2mol/L盐酸反应	H．生成淡黄色沉淀

回答下列问题：
（1）从上表（Ⅰ）中选择实验方法，从（Ⅱ）中选择相应的实验现象，上下对应地填写符合要求的答案在空格中（有几个填几个，不一定把空格填满）。

	探究同一周期从左到右元素金属性的递变规律				探究同一主族内从上到下元素非金属性的递变规律
Ⅰ
Ⅱ

（2）实验结论（用元素符号表示具体的强弱顺序）：
元素的金属性：                      ，元素的非金属性：                。
（3）上表（Ⅰ）中实验方法8反应的离子方程式
（4）上表（Ⅱ）中实验现象D反应的离子方程式

【改编】Ⅰ．M、A、B、C、D、E均为短周期主族元素，A的最外层电子数是M的4倍，A、B、C、D、E、F在周期表中位置如图所示。（请用化学用语作答）

A	B	C	D
		E	F

（1）A在周期表中的位置                                    。
（2）D、E、F三种元素形成的简单离子半径由大到小的顺序为                             。
（3）由M、B、C三种元素以原子个数比4：2：3形成化合物Q，Q中所含化学键类型有          。检验该化合物中阳离子的方法是                      。（用离子方程式表示）。
（4）B与C可组成质量比为7:16的三原子分子，该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有    。
①酸雨      ②温室效应      ③光化学烟雾      ④臭氧层破坏
Ⅱ．一定条件下，2X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s)。
（5）若反应在一定温度的恒容条件下进行，按下表数据投料，反应达到平衡状态，数据如下：

物质	X	Y	Z	W
起始投料/ mol	2	1	2	0
平衡时物质的量		0.2

则平衡时容器的压强与原来压强的比值为________，X的转化率为__________。

已知A、B、D为中学常见的单质，甲、乙、丙、丁、戊为短周期元素组成的化合物。其中，丙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体；丁是一种高能燃料，其组成元素与丙相同，1mol丁分子中不同原子的数目比为1 ：2，且含有18 mol电子；戊是一种难溶于水的白色胶状物质，既能与强酸反应，也能与强碱反应，具有净水作用。各物质问的转化关系如图所示（某些条件已略去）。请回答：

（1）甲和水反应生成戊和丙的化学方程式为_______________________。
（2）乙与强碱反应的离子方程式：________________________。
（3）丁中所包含的化学键类型有___________________(填字母序号)。
a．离子键         b．极性共价键        c．非极性共价键
丙分子溶于水所得溶液中含有的氢键有____________种。
（4）利用单质B与D为原料、含H^＋的固体物质作电解质，以金属铂为电极材料组成原电池制备丙，则生成产物丙的电极反应式为______________。
（5）反应②中，0．5molNaClO参加反应时，转移1mol电子，其化学方程式为：______________。
（6）一定条件下，A与TiO₂、C（石墨）反应只生成乙和碳化钛（TiC），二者均为某些高温结构陶瓷的主要成分。已知该反应生成l mol乙时放出536kJ热量，其热化学方程式为：___________。

锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。
I．镓（Ga）是火法冶炼锌过程中的副产品，镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似。氮化镓（GaN）是制造LED的重要材料，被誉为第三代半导体材料。
（1）Ga的原子结构示意图为____________________。
（2）GaN可由Ga和NH₃在高温条件下合成，该反应的化学方程式为_____________________。
（3）下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是____________________（填字母序号）。

A．一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠

B．常温下，Ga可与水剧烈反应放出氢气

C．Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到

D．一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐

II．工业上利用锌焙砂（主要含Zn0、ZnFe₂O₄，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物）湿法制取金属锌的流程如图所示，回答下列问题：

已知：Fe的活泼性强于Ni
（4）ZnFe₂O₄可以写成ZnO·Fe₂O₃，写出ZnFe₂O₄与H₂SO₄反应的化学方程式________________。
（5）净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe²⁺氧化；第二步是控制溶液pH，只使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀。净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是_____________________________________________________。
（6）净化II中加入Zn的目的是______________________________________________。
（7）常温下，净化I中，如果要使c(Fe³⁺) < 10^-5 mol/L，则应控制溶液pH的范围为_______________。
已知：K_sp[Fe(OH)₃] =" 8.0" × 10^-38；lg5 = 0.7

【化学－选修3物质结构与性质】(15分）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题：
（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区别晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态Fe原子有_______个未成对电子，Fe³⁺的电子排布式为_________。可用硫氰化钾检验Fe³⁺，形成的配合物的颜色为____________。
（3）新制的Cu(OH)₂可将乙醛（CH₃CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu₂O。乙醛中碳原子的杂化轨道为___________，1mol乙醛分子中含有的键的数目为___________。乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是___________            。Cu₂O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和定点，则该晶胞中有        个铜原子。
（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数nm，晶胞中铝原子的配位数为  。列式表示Al单质的密度         gcm^-3。

Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：① Z的原子序数为29，而Q、R、X、Y均为短周期主族元素；② R原子有3个未成对电子；③ Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4；④ Y原子价电子（外围电子）排布为msⁿmpⁿ。请回答下列问题：
（1）R的氢化物RH₃中R采取______杂化，其键角_____109°28′（选填“>”、“＝”或者“<”）。
（2）Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是（选填字母代号）_____。
a．稳定性：甲＞乙；沸点：甲＞乙  
b．稳定性：甲＞乙；沸点：甲＜乙
c．稳定性：甲＜乙；沸点：甲＜乙  
d．稳定性：甲＜乙；沸点：甲＞乙
（3）下列与H₂X分子互为等电子体的微粒有（选填字母代号）      。
a．CH₄           b．H₂S            c．NO₂              d．NH₂^-
（4）由X和Y形成的化合物属于________晶体（填晶体类型），30 g该晶体中有_____mol共价键。
（5）Z是    （填元素符号），它位于周期表的      区，其晶体的三维堆积模型见下图，

称之为面心立方最密堆积，其配位数为     。Z²⁺的外围电子排布式是____________。1个Z²⁺与4个RH₃以配位键结合形成_________________离子（填化学式）。

【化学——选修3：物质结构与性质】
目前半导体生产展开了一场“铜芯片”革命——在硅芯片上用铜代替铝布线，古老的金属铜在现代科技应用上取得了突破，用黄铜矿(主要成分为CuFeS₂)生产粗铜，其反应原理如下：

（1）基态铜原子的外围电子层排布为__________________，硫、氧元素相比，第一电离能较大的元素是________(填元素符号)。
（2）反应①、②中均生成有相同的气体分子，该分子的中心原子杂化类型是________，其立体结构是______________。
（3）某学生用硫酸铜溶液与氨水做了一组实验：CuSO₄溶液蓝色沉淀沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液。写出蓝色沉淀溶于氨水的离子方程式_______________________；深蓝色透明溶液中的阳离子内存在的化学键类型有                。
（4）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途，铜晶体中铜原子堆积模型为_____________；铜的某种氧化物晶胞结构如图所示，若该晶体的密度为d g/cm³，阿伏加德罗常数的值为N_A，则该晶胞中铜原子与氧原子之间的距离为________cm。((用含d和N_A的式子表示)。

短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增，A、B两元素相邻，B、C、E原子的最外层电子数之和为13，E原子最外层电子数是B原子内层电子数的3倍或者C原子最外层电子数的3倍，B、D原子最外层电子数之和等于C、E原子最外层电子数之和。下列说法正确的是
A．元素A所形成的氧化物只有一种
B．元素B的最高价氧化物对应的水化物为强酸
C．元素C、D、E的最高价氧化物对应的水化物两两之间可发生反应
D．氢化物的稳定性：A>B

【化学——选修3物质结构与性质】原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。
请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为            。
（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是          （填化学式），呈现如此递变规律的原因是                             。
（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为         ，另一种的晶胞如图二所示，该晶胞的空间利用率为          （保留两位有效数字）。（）

（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为          ，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是           (填选项序号)。
①极性键    ②非极性键    ③配位键    ④金属键
（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是           。请写出上述过程的离子方程式                              。

【化学——选修3：物质结构与性质】
A、B、C、D、E是元素周期表中五种短周期元素，原子序数依次增大。A、B、C、D位于同一周期。已知A原子核外有3个能级，且每个能级上的容纳的电子数目相同。C与E同主族，且C的单质为空气中的主要成份。X元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子。回答下列问题：
（1）C、D、E中第一电离能最大的是           （填元素符号），X的价电子排布式为       。
（2）B的气态氢化物分子呈       形。该分子的中心原子的杂化方式为            。
（3）A的一种单质相对分子质量为720，分子构型为一个32面体,其中有12个五元环，20个六元环（如图1）。则1molA的这种单质中π键的数目为           。

（4）X元素对应的单质在形成晶体时，采用如图2所示的堆积方式。

则这种堆积模型的配位数为       ，如果X的原子半径为a cm，阿伏加德常数的值为N_A，则计算此单质的密度表达式为       g/cm³（不必化简）。

(A)【化学—物质结构与性质】
物质中铁含量的测定方法是多种多样的。
I．土壤中铁含量的测定是先将Fe³⁺还原为Fe²⁺，然后使Fe³⁺与邻啡罗啉结合显橙红色，再用比色法测定。其中涉及以下反应：4FeCl₃ + 2NH₂OH·HCl＝4FeCl₂ + N₂O↑+ 6HCI + H₂O。
（1）基态Fe²⁺的核外电子排布式为             。
（2）羟胺(NH₂OH)中采用sp3杂化的原子是        ；羟胺极易溶于水，主要原因是            。
（3）羟胺的组成各元素中，元素的第一电离能(I₁)由大到小的顺序为             （用元素符号表示）。
（4）吡啶和邻啡罗啉都是含氮的有机物，l mol吡啶中含有σ键的物质的量为   mol。
Ⅱ．奶粉中铁含量的测定是在酸性介质中使Fe³⁺与K₄Fe(CN)₆生成普鲁士蓝（Ⅱ）（化学式为Fe₄[Fe(CN)₆]₃），再用光度法测定铁的含量。反应原理如下：
3K₄Fe(CN)₆+4FeCl₃＝Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓+12KCl
（5）Fe₄[Fe(CN)6]3是一种配合物，其中含有的化学键有_______；
a．共价键   
b．氢键   
c．配位键   
d．金属键   
e．离子键
（6）若K₄ Fe(CN)6和FeCl3的物质的量按某种比例发生反应，可生成普鲁士蓝（I），其晶胞结构如下图所示：据此判断普鲁士蓝（I）中n(K⁺)：n(Fe³⁺)：n (Fe²⁺)：n (CN^—)=         。

元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：
（1）按原子序数递增的顺序（稀有气体除外），以下说法正确的是               。
a．原子序数和离子半径均减小             
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水合物碱性减弱，酸性增强 
d．单质的熔点降低
（2）原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为       ，氧化性最弱的简单阳离子是   。
（3）已知：

化合物	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3
类型	离子化合物	离子化合物	离子化合物	共价化合物
熔点/℃	2800	2050	714	191

工业制镁时，电解MgCl₂而不电解MgO的原因是                           ；制铝时，电解Al₂O₃而不电解AlCl₃的原因是                                                 。
（4）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

写出SiCl₄的电子式：      ；在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：                                 。
（5）P₂O₅是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是          。
a．NH₃          b．HI           c．SO₂          d．CO₂
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1:1。写出该反应的化学方程式：             。

Ⅰ.A、B、C、D、E为五种常见的短周期元素，常温下，A、B可形成B₂A₂和B₂A两种液态化合物，B与D可组成分子X，X水溶液呈碱性，C元素的焰色反应呈黄色，E与C同周期，且E的最高价氧化物的水化物呈两性。试回答：
（1）D元素在周期表中的位置为                         ;
（2）由A、D、E三种元素形成的盐的水溶液呈酸性，用离子方程式解释其原因      ；
（3）用A单质和B单质可制取气体燃料电池，该电池用多孔的惰性电极浸入浓KOH溶液，两极分别通入A单质和B单质。写出该电池负极的电极反应式：          。
Ⅱ.将20mLpH=2的NaHSO₄溶液逐滴加入到20mL 0.1mol·L^－1Na₂CO₃溶液中，向此反应后的溶液中滴加0.001 mol·L^－1BaCl₂溶液，首先析出的沉淀是                    。[K_SP（BaSO₄）=1.1×10^-10mol²·L^-2；K_SP（BaCO₃）=5.1×10^-9mol²·L^-2]
Ⅲ.某温度下在容积固定的密闭容器中，下列反应达到平衡：M(g)+H₂O(g)N(g)+H₂(g)

n(M):n(H2O)	M转化率	H2O转化率
1：1	0.5	0.5
1：2	0.67	0.33
1：3	0.75	0.25

①该反应的平衡常数为_____。该温度下，向容器中充入1molM、3mol H₂O、2mol N、1.5molH₂，则起始时该反应速率V正____V逆（填“>”、“<”或“=”）
②结合表中数据判断下列说法中正确的是                 。
A．增加H₂O（g）的量，M的转化率升高而H₂O（g）的转化率降低
B．若M与H₂O（g）的转化率相同时，二者的初始投入量一定相同
C．M和H₂O（g）初始物质的量之比等于二者转化率之比
D．当M与H₂O（g）物质的之比为1：4时，M的转化率为0.85

周期表中有X、Y、Z三种元素，已知：①X原子核外电子排布占有3个轨道，并且其第一电离能在同周期中按由大到小的顺序排列居第三位。②Y位于X的相邻周期，且Y最外层的p轨道有一个未成对电子。③Z与Y可组成化合物ZY₃，ZY₃溶液遇苯酚呈紫色。请回答：
（1）Z元素原子的价电子排布式为       ，其能与一些分子或离子形成配合物，[Z(CN)₆]^4－中离子CN^－的电子式为     。
（2）将ZY₃溶液滴入沸水可得到红褐色液体,反应的离子方程式是        此液体具有的性质是   。
A．光束通过该液体时形成光亮的“通路”
B．插入电极通直流电后，有一极附近液体颜色加深
C．向该液体中加入硝酸银溶液，无沉淀生成
D．将该液体加热、蒸干、灼热后，有氧化物生成
（3）①常温下，将20mL 0.1mol·L^—1Y的最高价氧化物对应水化物的水溶液与VmL  0.1mol·L^—1 X气态氢化物的水溶液混合后pH＝7，则V 20mL(填“>”“<”或“＝”)。
②常温下，将pH=2的Y的最高价氧化物对应水化物的水溶液V₁mL与V₂mL0.0lmol·L^—1X气态氢化物的水溶液混合后，溶液呈酸性，则V₁与V₂的关系满足
A．V₁>V₂       B．V₁<V₂       C．V₁=V₂        D．无法确定
此时溶液中离子浓度大小顺序可能为
A．c(YO₄^—)>c(XH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH^—)
B．c(YO₄^—)>c(H⁺)>c(XH₄⁺)>c(OH^—)
C．c(YO₄^—)>c(XH₄⁺)=c(H⁺)>c(OH^—)
D．c(H⁺)>c(YO₄^—)>c(XH₄⁺) >c(OH^—)
（4）氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂作用下只发生主反应①和副反应②
4NH₃(g)+5O₂(g) 4NO(g)+6H₂O(g);△H=－905kJ/mol①
4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g)+6H₂O(g);△H=－1268kJ/mol②
下列说法正确的是

A．工业上进行氨催化氧化生成NO时,温度应控制在  780⁰C~840⁰C之间，且780⁰C时的平衡常数大于840⁰C时的平衡常数
B．工业上采用物料比n(O₂)/n(NH₃)在1.7~2.0之间,主要是为了提高反应速率
C．在加压条件下生产能力可提高5~6倍,主要是因为加压可提高原料的转化率
D．氮气氧化为NO的热化学方程式为：N₂(g)+O₂(g)2NO(g); △H=－181.5kJ/mol

【化学—选修3物质结构与性质】
已知A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大。A与C原子的基态电子排布中L能层都有两个未成对电子，C、D同主族。 E、F都是第四周期元素，
E原子的基态电子排布中有4个未成对电子，F原子除最外能层只有
1个电子外，其余各能层均为全充满。根据以上信息填空：
（1）基态D原子中，电子占据的最高能层符号   ，该能层具有的原子轨道数为    。
（2）E^2＋离子的价层电子排布图是        ，F原子的电子排布式是              。
（3）A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为         ，B元素的气态氢化物的VSEPR模型为      。
（4）化合物AC₂、B₂C和阴离子DAB^－互为等电子体，它们结构相似，DAB^－的电子式为      。
（5）配合物甲的焰色反应呈紫色，其内界由中心离子E^3＋与配位体AB^－构成，配位数为6，甲的水溶液可以用于实验室中E^2＋离子的定性检验，检验E^2＋离子的离子方程为      。
（6）某种化合物由D，E，F三种元素组成，其晶胞如图所示，则其化学式为           ，该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度d=      g/cm³。（保留两位小数）