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简答题

下表是元素周期表的一部分，针对所给的10种元素，完成下列各小题。

主族 周期	ⅠA	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA	0
2				C	N	O
3	Na	Mg		Si		S	Cl	Ar
4		Ca

 
（1）金属性最强的元素是               （填元素名称）；
（2）第三周期中，最高价氧化物水化物酸性最强的是                （填化学式）；
（3）C和N中，原子半径较小的是              ；
（4）Si是带来人类文明的重要元素之一，其氧化物常用于制造             （填一种高性能的现代通讯材料的名称）；
（5）镁是一种重要的金属材料，工业上采用电解熔融氯化镁获得金属镁，该反应的化学方程式为                  。

(14分)下表为元素周期表的一部分：(用元素符号或化学式填空)

族 周期
	①
						②
	③			④		⑤	⑥

（1）写出元素④在周期表中的位置______________。
（2）②、③、⑤的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
（3）④、⑤、⑥的气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序是_________________________。
（4）①、②、③、⑥中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的电子式：____________________。
Ⅱ.由上述部分元素组成的物质间，在一定条件下，可以发生下图所示的变化，其中A是一种淡黄色固体。请回答：

（1）写出固体A与液体X反应的离子方程式                                     。
（2）气体Y是一种大气污染物，直接排放会形成酸雨。可用溶液B吸收，当B与Y物质的量之比为1:1且恰好完全反应时，所得溶液D的溶质为                （填化学式）。
（3）写出气体C与气体Y反应的化学方程式                                 。

根据物质相似性、特殊性来学习元素性质是常见的学习方法。
（1）铍(Be)与铝元素相似，其氧化物及氢氧化物具有两性，请写出BeO与盐酸反应的离子方程式_____，Be(OH)₂溶于NaOH溶液的化学方程式为：Be(OH)₂+2NaOH＝Na₂ BeO₂+2H₂ O，往10.0mL1.00mol·L^-1的Be(NO₃)₂溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加人量的变化图：

（2）锗与硅元素相似，锗也是良好的半导体，以下是工业冶炼锗的简单流程图：

①GeCl₄的晶体类型为__________。
②写出过程III发生反应的化学方程式__________。
③以下有关工业冶炼锗的说法正确的是__________。

A．GeO2与SiO2性质相似，均易与盐酸反应

B．过程II的蒸馏是利用GeCl4难溶于水的性质实现的

C．过程IV发生的反应中，GeO2作氧化剂

D．上述过程涉及的基本反应类型有复分解反应、置换反应

（3）某同学为了探究硫与浓硝酸的反应产物，将硫与浓硝酸混合，结果生成一种纯净无色气体A，A遇空气变红棕色，据此写出硫与浓硝酸反应的化学方程式___________________。

LiAlH₄由Li⁺、A1H₄^一构成，是有机合成中常用的还原剂。
（1）Al元素在周期表的位置是第__________周期__________族。
（2）比较离子半径大小：Li⁺__________ H^一（选填“>"、“<”或“=”）。
（3）LiAlH₄中含有的化学键类型为____________________________________。
（4）LiAlH₄中氢元素的化合价为__________，它与水反应生成的单质气体为__________。
（5）LiCl溶液显酸性，用离子方程式说明原因____________________________________。
（6）如图所示，已知75％A的水溶液常用于医疗消毒，则A的结构简式为__________；CH₃COOH与A在浓硫酸催化下生成B的有机反应类型为__________。

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大，A的p能级电子数是s能级的一半，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F的内部各能层均排满，且最外层电子数为1。
请回答下列问题。
（1）C原子基态时电子排布式为                  。
（2）B、C两种元素第一电离能为           (用元素符号表示)。试解释其原因：                                           。
（3）任写一种与AB^－离子互为等电子体的离子       。
（4）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为        ，其中B原子的杂化类型是       。
（5）F(OH)₂难溶于水，易溶于氨水，写出其溶于氨水的离子方程式                         。
（6）D和E形成的化合物的晶胞结构如图，其化学式为            ；∠EDE=       ；E的配位数是   ；已知晶体的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=          cm。(用ρ、N_A的计算式表示)

【化学------选修物质结构与性质】
五种短周期元素甲、乙、丙、丁、戊的原子序数依次增大，甲和丙同族，乙离子和丙离子具有相同的电子层结构。甲和乙、丁、戊均能形成共价型化合物。甲和乙形成的化合物在水中呈碱性，单质丁在单质戊中可燃烧产生白色烟雾。回答下列问题：
（1）五种元素中，原子半径最大的是          ，非金属性最强的是            ；（填元素符号） 
（2）由甲和乙、丁、戊所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是            ；（用化学式表示）
（3）甲和乙形成的化合物的中心原子的杂化类型为                  ；甲和乙形成的化合物可与甲和戊形成的化合物反应，其产物中存在的化学键类型为                ；
（4）除乙外，上述元素的电负性从大到小依次为           ；（填元素符号）
（5）单质戊与水反应的离子方程式为                                  
（6） 一定条件下1.86g单质丁与2.912L单质戊（标准状况）反应， 则产物为        ，（用化学式表示）其物质的量之比为                  。

【化学——选修化学与技术】
明矾石经处理后得到明矾[ KAl(SO₄)₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O+3S＝2K₂SO₄ +2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是                  ；
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是        ；
（3）A1₂O₃在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是      ；

（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新
型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程
式是               ；
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g)           △H₁= 一197 kJ/mol；
2H₂O (g)＝2H₂O(1)                  △H₂＝一44 kJ/mol；
2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(g)＝2H₂SO₄(l)    △H₃＝一545 kJ/mol。
则SO₃ (g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                              ；
（6）焙烧948吨明矾(M＝474 g/mol )，若SO₂的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫
酸        吨。

近现代战争中，制造坦克战车最常用的装甲材料是经过轧制和热处理后的合金钢，热处理后整个装甲结构的化学和机械特性和最大限度的保持一致。钢中合金元素的百分比含量为：铬0.5~1.25 镍0.5~1.5 钼0.3~0.6 锰0.8~1.6 碳0.3
（1）铬元素的基态原子的价电子层排布式是                 。
（2）C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体中，C原子的杂化方式为　　　　.
（3）Mn和Fe的部分电离能数据如表：

元   素	Mn	Fe
电离能 /kJ·mol^－1	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

 
根据表数据，气态Mn^2＋再失去一个电子比气态Fe^2＋再失去一个电子难，其原因是         。
（4）镍（Ni）可形成多种配合物，且各种配合物有广泛的用途。
某镍配合物结构如右图所示，分子内含有的作用力
有               （填序号）。
A．氢键     B．离子键    C．共价键   D．金属键   E．配位键
组成该配合物分子且同属第二周期元素的电负性由大到小的顺序是   　　     。
（5）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)₄，呈四面体构型。423K时，Ni(CO)₄分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉。试推测：四羰基镍的晶体类型是   　　      
（6）铁能与氮形成一种磁性材料，其晶胞结构如右图所示，则该磁性材料的化学式为              

、I．德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C₂₀，该笼状结构是由许多正五边形构成如图。

①C₂₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
②多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数＋面数＋棱边数＝2,
请回答： C₂₀分子共有________个正五边形，共有________条棱边。
II.A、B、C是短周期非金属元素，核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns²np²，C是地壳中含量最多的元素。D元素的核电荷数为29。请用对应的元素符号或化学式填空：
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。
(2)分子(AB)₂中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，每个原子最外层电子数均满足八电子，其结构式为________，1 mol该分子中含有π键的数目为________。该分子中碳原子的杂化轨道类型是__________________，该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)基态D原子的电子排布式为________________。

【物质结构与性质】
已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与P电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。
（1）基态E原子的价电子排布式为               ；
（2）AB₃^2-的立体构型是    ，其中A原子的杂化轨道类型是    。
（3）A₂^2-与B₂²⁺互为等电子体，B₂²⁺的电子式可表示为    ，1mol B₂²⁺中含有的π键数目为   。
（4）用氢键表示式写出C的氢化物水溶液中存在的所有氢键        。
（5）化合物DC₂的晶胞结构如图所示，该离子化合协晶体的密度为a g/cm³，则晶胞的体积是         （只要求列算式，阿伏加德罗常数的值为N_A）

(15分)W、M、N、X、Y、Z是六种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数的变化如右图所示，已知W的一种同位素的质量数为18，中子数为10；M和Ne原子的核外电子数相差1；N与X相邻，N的单质是日常生活中常用的金属材料；Y的最外层电子数是其最内层电子数的3倍；Z的非金属性在同周期主族元素中最强。

(1)W的另一种同位素的质子数与中子数相等，原子符号表示为     ；元素Y在周期表中的位置是                    。
(2)下列有关物质性质的比较中，正确的是       (填字母编号)。

A．W、X、Y三种元素最简单氢化物的稳定性：W＞Y＞X

B．M、X、Z三种元素形成的单质熔点：X＞M＞Z

C．Y、Z两种元素的含氧酸酸性：Z＞Y

D．Y、Z两种元素的单核阴离子还原性：Y＞Z

(3)元素W与M按原子个数比1：l形成的化合物的电子式为           。
(4)元素X与Z形成的五原子分子的空间结构属于       形。
(5)与Z同族的元素都能与氢元素形成氢化物，其中水溶液酸性最弱的是   (填化学式)。
(6)含有N元素的两种离子在溶液中相遇能快速发生反应，写出该反应的离子方程式        。

氮元素可形成叠氮化物及络合物等。
（1）氢叠氮酸(HN₃)是一种弱酸，它的酸性类似于醋酸，微弱电离出H^＋和N₃^－。
①写出与N₃^－互为等电子体的分子：   　     ，N₃^－的空间构型是   　　　 型。
②叠氮化物、氰化物能与Fe^3＋及Cu^2＋及Co^3＋等形成络合物，如：[Co (N₃)(NH₃)₅]SO₄、Fe(CN)₆^4－。写出钴原子在基态时的价电子排布式：     　　　  。CN^－中C原子的杂化类型是   　　　    。
（2）由叠氮化钠(NaN₃)热分解可得纯N₂：2NaN₃(s)＝2Na(l)+3N₂(g)，有关说法正确的是 　         (选填序号)

A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小

B．第一电离能（I1）：N＞P＞S

C．钠晶胞结构如图，该晶胞分摊2个钠原子

D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小

（3）对氨基苯酚（）的沸点高于邻氨基苯酚（）的沸点（填：“大于”、“小于”、“等于”），理由是                       

1965年合成了催化剂A，实现了温和条件下的烯烃加氢。
5-1 A是紫红色晶体，分子量925.23，抗磁性。它通过RhCl₃·3H₂O和过量三苯膦（PPh₃）的乙醇溶液回流制得。画出A的立体结构。
5-2 A可能的催化机理如下图所示（图中16e表示中心原子周围总共有16个电子）：

画出D的结构式。
5-3 确定图中所有配合物的中心原子的氧化态。
5-4 确定A、C、D和E的中心离子的杂化轨道类型。
5-5 用配合物的价键理论推测C和E显顺磁性还是抗磁性，说明理由。