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填空题

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）Z元素位于元素周期表________区，目前该元素发现________种同位素；
（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）X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物沸点由高到低顺序是（用化学式表示）______．

回答下问题：
（1）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是__________________。
（2）C、Si、N的电负性由大到小的顺序是__________________。
（3）氟化氢水溶液中存在的氢键有_________种。
（4）金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛，Ni的基态原子有________种能量不同的电子。很多不饱和有机物在Ni催化下可以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__________(填物质编号)，HCHO分子的立体构型为______________。

氨和水都是常用的试剂。请回答下列问题：
（1）氮元素在元素周期表中的位置是             ；基态氮原子的核外电子中，未成对电子数与成对电子数之比为____________。
（2）NH₃分子可结合一个H^＋形成铵根离子(NH)。
①NH₃分子中N原子的杂化类型是____________。
②NH₃分子与H^＋结合的过程中未发生改变的是____________(填选项字母)。
A．微粒的空间结构    B．N原子的杂化类型    C．H—N—H的键角
（3）将氨气通入CuSO₄溶液中，产生蓝色沉淀，继续通过量氨气，沉淀溶解，得到蓝色透明溶液。[Cu(H₂O)₆]^2＋(水合铜离子)和[Cu(NH₃)₄]^2＋中共同含有的化学键类型是             。生成蓝色沉淀的离子方程式是                    。

合成尿素的反应为：完成下列填空:
（1）写出NH₃的电子式                ；画出碳原子结构示意图                 ；氧元素位于周期表第          周期第              族。
（2）上述反应所涉及的4种元素，原子半径从大到小的排列顺序为           。
（3）上述反应所涉及的4种元素中，非金属性最强的是           。
（4）一定条件下，在10L的恒容密闭容器中，充入2mol NH₃和1mol CO₂，反应经5min后达到平衡，测得容器中水蒸气0．6mol,则平均反应速率v(NH₃)=           mol/(L·min)。
（5）下列能说明上述反应己达平衡的是          。（填序号）
a．2c(NH₃)=c(H₂O)                b．CO₂的浓度不变
c．v_正(NH₃):v_正（CO₂）=2:1         d．气体的压强不变
（6）为提高氨气的转化率，工业上用该反应生产尿素时，合适的反应条件是           。(填序号)
a．200℃    b．800℃    c．101kPa    d．24000kPa

利用周期表中同族元素的相似性，可预测元素的性质。
（1）P元素的基态原子有_______个未成对电子，白磷的分子式为P₄，其结构如下图所示。

科学家目前合成了N₄分子，N原子的杂化轨道类型是________，N -N键的键角为________；N₄分解后能产生N₂并释放出大量能量，推测其用途为________。
（2） N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
（3）立方氮化硼晶体的结构如下图所示：

该晶体中，B原子填充在N原子的________空隙，且占据此类空隙的比例为________ (填百分数)。
（4） N与As是同族元素，B与Ga是同族元素，立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，两种晶体中熔点较高的是________；立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm，则其密度为________g·cm^-3 (用含a的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值)。

钴（Co）是人体必需的微量元素。含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用。请回答下列问题：
（1）Co基态原子的电子排布式为                    ；
（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学疗法中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用。其结构如图所示，中心离子为钴离子。

①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为              ；
（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为              ；
②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是                    ；
（3）CoCl₂中结晶水数目不同呈现不同的颜色。

CoCl₂可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶。简述硅胶中添加CoCl₂的作用：                     ；
（4）用KCN处理含Co²⁺的盐溶液，有红色的Co(CN)₂析出，将它溶于过 量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)₆]^4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)₆]^3-，写出该反应的离子方程式：                     ；
（5）Co的一种氧化物的晶胞如右图所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有________个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO₂的层状结构(如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）。下列用粗线画出的重复结构单元示意图不能描述CoO₂的化学组成的是              。


A.                  B.                  C.                   D.

填空题
（1）碳原子最外电子层含有__________个电子，一个碳原子可以跟其他非金属原子形成__________共价键。
（2）在有机合成过程中，引入碳碳双键的三种方法是_____________、________________、_____________。
（3）根据官能团不同，单糖可分为_______________和________________________。
（4）核酸分为DNA和RNA，DNA的主要功能是________________；RNA的主要功能是____________。

掺杂微量铜、硼、镓、硒等元素的单晶硅太阳能电池是第三代太阳能电池之一。
（1）Cu²⁺的电子排布式为___________________。
（2）已知铜转化为水合离子过程如下：

已知I₁=745.5kJ/mol，I₂=1957.3kJ/mol。在水溶液中Cu²⁺比Cu更稳定的原因是_____________。
（3）铜与类卤素(SCN)₂反应生成Cu(SCN)₂。1mol(SCN)₂含有π键的数目为_______________。HSCN有两种结构，H-S-C≡N(硫氰酸)的沸点低于H-N=C=S（异硫氰酸）的沸点，其原因是_________________。
（4）BF₃能与NH₃反应生成配合物BF₃-NH₃，该配合物中B原子的杂化方式为___________________。
（5）铜和硒可形成的半导体团簇分子的球棍模型如图所示，其分子式为__________________。

（6）镓与某有机物形成的配合物过程如下图，在图上画出产物中的配位键。

（7）与Si同周期部分元素的电离能如下图所示，其中a、b和c分别代表_____________。

A．a为I1、b为I2、c为I3	B．a为I2、b为I3、c为I1
C．a为I3、b为I2、c为I1	D．a为I1、b为I3、c为I2

钢铁分析中常用过硫酸盐氧化法测定钢中锰的含量，反应原理为：
2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O  2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺
（1）基态锰原子的价电子排布式为           。
（2）上述反应涉及的元素属于同主族元素，其第一电离能由大到小的顺序为         (填元素符号)。
（3）已知H₂S₂O₈的结构如图。

①H₂S₂O₈硫原子的轨道杂化方式为                。
②上述反应中被还原的元素为                  。
③上述反应每生成1 mol MnO₄^-，S₂O₈^2- 断裂的共价键类型及其数目为           、          。
(4)一定条件下，水分子间可通过氢键将从H₂O分子结合成三维骨架结构，其中的多面体孔穴中可包容气体小分子，形成笼形水合包合物晶体。

①右图是一种由水分子构成的正十二面体骨架(“o”表示水分子)，其包含的氢键数为           ；
②实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ·mol^-1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol^-1，其原因可能是                 。
（5）MnO₂可用于碱锰电池材料的正极材料，加入某种纳米粉体可以优化碱锰电池的性能，该纳米粉体的结构如右图。该纳米粉体的化学式为__________。
（6）铑（Rh）与钴属于同族元素，性质相似。铑的某配合物的化学式为CsRh(SO₄)₂·4H₂O，该物质易溶于水，向其水溶液中加入一定浓度的BaCl₂溶液，无沉淀生成，该盐溶于水的电离方程式为               。

二氧化氯（ClO₂）是国际公认高效、安全的杀菌、保鲜剂，是氯制剂的理想替代品。工业上制备ClO₂的方法很多，NaClO₃和NaClO₂是制取ClO₂的常见原料。
完成下列填空：
（1）以下反应是制备ClO₂的一种方法：H₂C₂O₄ + 2 NaClO₃ + H₂SO₄  → Na₂SO₄ + 2 CO₂↑ + 2 ClO₂↑ + 2 H₂O，上述反应物中属于第三周期的元素的原子半径大小顺序是__________；其中原子半径最大元素的原子，其核外有            种不同能量的电子。
（2）ClO₂的分子构型为“V”形，则ClO₂是______________（选填“极性”、“非极性”）分子，其在水中的溶解度比氯气__________（选填“大”、“小”、“一样”）。
（3）ClO₂具有强氧化性，若ClO₂和Cl₂在消毒时自身均被还原为Cl^-，ClO₂的消毒能力是等质量Cl₂的___________倍（保留2位小数）。
（4）若以NaClO₂为原料制取ClO₂，需要加入具有________（填“氧化”、“还原”）性的物质。
（5）工业上将氯碱工业和制取NaClO₃联合进行。研究发现，电解时，不同反应环境下的总反应分别为：
4 NaCl + 18 H₂O → 4 NaClO₃ + 3 O₂↑+ 18 H₂↑（中性环境）
NaCl + 3 H₂O → NaClO₃ + 3 H₂↑（微酸性环境）
①电解时，氢气在__________极产生。
②更有利于工业生产NaClO₃的反应环境是___________，理由__________________。

X、Y、Z、Q、R、T分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X、Y、Z同周期且相邻，都是蛋白质的组成元素；X、T同族，Q与R原子的最外层电子数之和与T原子的最外层电子数相等。U是d区元素，U²⁺的核外最高能级有2对成对电子。
请回答下列问题：
（1）Q原子的核外电子排布式为               。
（2）XZ₂的分子中σ键与π键数目之比为             ，YZ₂^-离子的VSEPR模型名称是            。
（3）Q、R、T的单质形成的晶体中，熔点由高到低的顺序是           （填化学式），既能与强酸反应，又能与强碱反应的是                （填化学式）。
（4）通常情况下，U²⁺的溶液很稳定，它与YH₃形成的配位数为6的配离子却不稳定，在空气中易被氧化为 [U(YH₃)₆]³⁺，该反应的离子方程式是                         。

神舟十号飞船是中国“神舟”号系列飞船之一，它是中国第五艘搭载太空人的飞船。神舟十号飞船发射成功后，将与2011年发射升空的天宫一号目标飞行器进行交会对接，开展相关空间科学试验。火箭推进器是成功发射的重要因素，事实上，推进器的发展经历了一个漫长的过程。
（1）20世纪前，黑火药是世界上唯一的火箭推进剂，黑火药是由硝酸钾、硫磺、木炭组成，黑火药爆炸的化学方程式为：S+3C+2KNO₃＝K₂S+N₂↑+3CO₂↑。
①K₂S的电子式为                     。
②取黑火药爆炸后的残留固体，加水溶解过滤，得到滤液。写出检验此溶液中是否含有K^＋的实验操作方法                         。
（2）20世纪60年代，火箭使用的是液体推进剂，常用的氧化剂有四氧化二氮、液氧等，可燃物有肼（N₂H₄）、液氢等。
①肼（N₂ H₄）溶于水显碱性，其原理与氨相似，但其碱性不如氨强，写出其溶于水呈碱性的离子方程式：                               。
②一种与N₂ H₄电子数相等的绿色氧化剂，能将油画表面黑色的PbS氧化成白色的PbSO₄，使油画变白、翻新，化学方程式为：                               。
（3）以上的火箭推进剂一般含有氮元素，含氮化合物种类丰富。有一含氮化合物，具有很强的爆炸性,86g该化合物爆炸分解会生成标况下N₂67. 2L和另一种气体单质H₂。写出其爆炸的化学方程式                。

卤族元素的单质能与H₂反应

H2+F2=2HF	在暗处能剧烈化合并发生爆炸
H2+Cl2=2HCl	光照或点燃发生反应
H2+Br2=2HBr	加热至一定温度才能反应
H2+I2=2HI	不断加热才能缓慢反应，生成的HI会分解

（1）卤族元素位于周期表中的__________族。
（2）用电子式表示HCl的形成过程__________。
（3）依据上表，可以推测出：随着原子序数的递增，__________（填字母）。
a. 单质的熔沸点逐渐升高             b. 元素的非金属性逐渐减弱
c. 卤化氢的还原性依次减弱           d. 卤化氢的稳定性依次减弱
（4）不同卤素原子之间可形成卤素互化物，其性质与卤素单质相近。写出BrCl和SO₂在水溶液中发生反应的化学方程式____________。

H、C、N、O、Al、S是常见的六种元素。
完成下列填空：
（1）．碳元素有¹²C、¹³C和¹⁴C等同位素。在¹⁴C原子中，核外存在           对自旋相反的电子。
（2）．碳在形成化合物时，其所成化学键以共价键为主，原因是                   。
（3）．任选上述元素可组成多种四原子的共价化合物，请写出其中含非极性键的一种化合物的电子式             。
（4）．上述元素可组成盐NH₄Al(SO₄)₂。向10mL1mol/L NH₄Al(SO₄)₂溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下。

①NH₄Al(SO₄)₂溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序是      ，请解释阳离子浓度差异的原因           。
②写出N点反应的离子方程式           。
③若向10mL1mol/L NH₄Al(SO₄)₂溶液中加入20mL1.2mol/LBa(OH)₂溶液，充分反应后，产生沉淀______   mol。

A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大。其中A、D元素同主族，B、
C元素同周期；由A、B、C、D中的两种元素可形成原子个数比为1:1的多种化合物，甲、乙、丙、丁为其中的四种，它们的元素组成如下表所示：

化合物	甲	乙	丙	丁
组成元素	B、C	A、C	A、D	C、D

常温下，甲物质为气体，密度略小于空气；乙物质为液体；丙物质和丁物质为固体且都为离子化合物。请填写下列空白：
（1）丙物质的化学式为           ，丁物质中阴离子与阳离子的个数之比为          。
（2）研究表明乙物质具有弱酸性，则乙物质在水中的电离方程式为                。
（3）某同学设计了一个以结构简式为 BA₃－CA的物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如下图：

①写出ⅰ中通入该物质这一极的电极反应式                             。

②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式          ；原混合液中CuSO₄溶液物质的量浓度为       mol/L。