高中化学性质实验方案的设计试题

[化学——选修3： 物质结构与性质]Sn是人类最早使用的元素之一，能形成SnCl₂，SnCl₄两种氯化物，SnCl₂常温下为白色晶体，具有一维链状的聚合结构，气态时以单分子形式存在，而SnCl₄常温下为无色液体。白锡和灰锡是Sn的两种同素异形体，白锡的晶体结构中Sn原子的配位数为4和6，灰锡的晶体结构与金刚石的晶体结构相似。白锡的密度大于灰锡的密度。
（1）Sn元素价层电子排布式为           。
（2）SnCl₂的一维链状聚合结构如图所示，在分子结构中标出所含有的配位键。其固体分子及气体分子中Sn的杂化方式为      。

（3）SnCl₄分子的空间构型为               ，SnCl₄与CCl₄中
沸点较高的是             。
（4）锡的某种氧化物的晶胞如图，其化学式为              。

（5）解释白锡分子的密度大于灰锡的密度的原因：               。
（6）若灰锡的晶胞边长为a pm，计算灰锡的密度为                 。

【化学——选修3：物质结构与性质】
已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X的一种1∶2型氢化物分子中既有σ键又有π键，所有原子共平面。Z是金属元素，Z的单质和化合物有广泛的用途。已知Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子。工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M（M可看做一种含氧酸盐）。经X射线分析，M晶体的最小重复单元为正方体（如上图），顶点位置为Z⁴⁺所占，体心位置为Ba²⁺所占，所有棱心位置为O^2–所占。

（1）Y²⁺的结构示意图________________；Z的价层电子排布式为____________。
（2）X在该氢化物中以_____________方式杂化；X和Y形成的化合物YX₂的电子式为_____________________。
（3）①制备M的化学反应方程式是______________________________________；
②在M晶体中，若将Z⁴⁺置于立方体的体心，Ba²⁺置于立方体的顶点，则O^2–处于立方体的_______________；
③已知O^2–半径为1.4×10^–10 m，Z⁴⁺的半径为6.15×10^–11m，阿佛加德罗常数为N_A，则M的密度为_______________g·cm^–3。（不必化简）

乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC₂与水反应生成乙炔。
（1）CaC₂与水反应生成乙炔的反应方程式为________.
（2）比较第二周期元素C、N、O三种元素的第一电离能从大到小顺序为 ______（用元素符号表示），用原子结构观点加以解释______。
（3）CaC中C₂^2－与O₂^2＋互为等电子体，O₂^2＋的电子式可表示为______；1molO₂^2＋中含有的Π键数目为_______。
（4）CaC₂晶体的晶胞结构与NaCI晶体的相似（如图所示），但CaC₂晶体中含有的中哑铃形C₂^2－的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC₂晶体中1个Ca^2＋周围距离最近的C₂^2－数目为______。

（5）将乙炔通入[Cu(NH₃)₂]Cl溶液生成Cu₂C₂红棕色沉淀。Cu⁺基态核外电子排布式为 _______。
（6）乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈(H₂C=CH-C≡N)。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是______；分子中处于同一直线上的原子数目最多为______。

W、X、Y、Z为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。其中，W的一种原子核内没有中子，Y的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍。Y与Z能形成两种常见的离子化合物Z₂Y和Z₂Y₂。X与Y能形成两种化合物，其相对分子质量之比为7 : 11。请回答：
（1）Z在元素周期表中的位置是____。
（2）X、Z两元素原子的次外层电子数之比为____。
（3）由W与X两种元素组成的物质甲，其相对分子质量为28。甲可能发生的反应有____（填序号）。
①与氢气反应   ②与氧气反应  ③与水反应       ④与酸性高锰酸钾溶液反应   
（4）由W、X、Y三种元素组成的有机物乙，相对分子质量为60。由W、X、Y、Z四种元素组成的无机物丙，相对分子质量为84，受热易分解。又知，乙与丙反应能放出气体，写出乙溶液与丙溶液反应的化学方程式：____。

Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：
①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②Y原子价电子（外围电子）排布msⁿmpⁿ
③R原子核外L层电子数为奇数；
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。
请回答下列问题：
（1）Z²⁺的核外电子排布式是                           。
（2）在[Z(NH₃)₄]²⁺离子中，Z²⁺的空间轨道接受NH₃分子提供的         形成配位键。
（3）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       。
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
（4）Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为           （用元素符号作答）
（5）Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π键的键数之比为        。
（6）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于      。

【物质结构与性质】
组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N及S、P和少量的Cu、Fe、Zn等，其中铜及其合金是人类最早使用的金属材料，用途广泛。
（1）铜原子的核外电子排布式是                    ；O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为                    。
（2）铜的熔点比钙高，其原因是                         ；
右图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和Cu的原子个数比为                。

（3）Cu²⁺能与NH₃、H₂O、Cl^-等形成配位数为4的配合物。
①[Cu（NH₃）₄]²⁺中存在的化学键类型有               （填序号）。
A．配位键B．金属键C．极性共价键D．非极性共价键E．离子键
②[Cu（NH₃）₄]²⁺具有对称的空间构型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为           （填序号）。
A．平面正方形       B．正四面体     C．三角锥型     D．V型
③某种含Cu²⁺的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：
HOCH₂CH=CH₂→CH₃CH₂CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为           。

向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂(如乙醇)，将析出深蓝色的晶体。
（一）在化学实验和科学研究中，水是一种最常用的溶剂。水是生命之源，它与我们的生活密切相关。
（1）写出H₂O的空间构型________。
（2）水分子在特定条件下容易得到一个H⁺，形成水合氢离子(H₃O⁺)。下列对上述过程的描述不合理的是          。

A．氧原子的杂化类型发生了改变	B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变	D．微粒中的键角发生了改变

（3）下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞示意图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是          (请用相应的编号填写)。

（二）胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料，波尔多液是一种保护性杀菌剂，广泛应用于树木、果树和花卉上。
（4）写出铜原子价电子层的电子排布式          ，与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素是          (填元素符号)。
（5）实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有    ____      。
（6）实验过程中加入C₂H₅OH后可观察到析出深蓝色[Cu(NH₃)₄]SO₄·H₂O晶体。实验中所加C₂H₅OH的作用是         ____________ 。

过渡金属元素及其化合物的应用广泛，是科学家们进行前沿研究的方向之一。
（1）测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁，再采用邻啡罗啉做显色剂，用比色法测定，若土壤中含有高氯酸盐时会对测定有干扰。相关的反应如下：
4FeCl₃+2NH₂OH•HCl＝4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O
①基态Fe原子中，电子占有的最高能层符号为__________，核外未成对电子数为__________，Fe³⁺在基态时，外围电子排布图为______________________________。
②羟胺中（NH₂OH）采用sp³杂化的原子有_______________，三种元素电负性由大到小的顺序为________；与ClO₄^-互为等电子体的分子的化学式为_______________________。
（2） 过渡金属原子可以与CO分子形成配合物，配合物价电子总数符合18电子规则。如Cr可以与CO形成Cr(CO)₆分子：价电子总数（18）=Cr的价电子数（6）+CO提供电子数（2×6）。Fe、Ni两种原子都能与CO形成配合物，其化学式分别为_____________、______________。
（3） Pt²⁺的常见配合物Pt(NH₃)₂Cl₂存在两种不同的结构：一种为淡黄色(Q)，不具有抗癌作用，在水中的溶解度较小；另一种为黄绿色(P)，具有抗癌作用，在水中的溶解度较大。
①Q是_________________分子(选填“极性”或“非极性”)。
②P分子的结构简式为__________________________。
（4）Ni_XO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值为0.88，晶胞边长为a pm。晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为___________pm。若晶体中的Ni分别为Ni²⁺、Ni³⁺，此晶体中Ni^2﹢与Ni^3﹢的最简整数比为_________。

【化学—选修3：物质结构与性质】
在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能与氢形成氢化物
（1）氨气是共价型氢化物。工业常用氨气和醋酸二氨合铜{[Cu（NH₃）₂]Ac}的混合液来吸收一氧化碳（醋酸根CH₃COO^-简写为Ac^-）。反应方程式为：[Cu（NH₃）₂]Ac+ CO+NH₃[Cu（NH₃）₃CO]Ac
①请写出基态Cu原子的电子排布式                  。
②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为                ，理由是                ；其中NH3应为            （填“极性”或“非极性”）分子。
③醋酸分子中的两个碳原子的化方式分别是               。
④生成物[Cu（NH₃）₃CO]Ac中所含化学键类型有          。（填序号）
a．离子键       b．金属键     c． 共价键        d． 配位键
（2）某离子型氢化物化学式为XY₂，晶胞结构如下图所示，其中6个Y原子（○）用阿拉伯数字1~6标注。

①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上。则5、6号Y原子均在晶胞         。（填“侧面”或“内部”）
②根据以上信息可以推知，XY₂晶体的熔沸点             （填“＞”“＝”“＜”）固态氨的沸点。
③若该晶胞的边长为a nm，密度为，XY₂的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数可表示为         

A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素。A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b(a≠b)；C元素对应单质是空气中含量最多的物质；D的最外层电子数是内层电子数的3倍；E与D同主族，且位于D的下一周期；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素，基态G原子核外电子填充在7个能级中，且价层电子均为单电子。
（1）元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为______________（用元素符号表示）。
（2）ED₃分子的空间构型为________，中心原子的杂化方式为_________。
（3）四种分子①BA₄②ED₃③A₂D④CA₃键角由大到小排列的顺序是__________（填序号）。
（4）CA₃分子可以与A⁺离子结合成CA₄⁺离子，这个过程中发生改变的是_________（填序号）。
a．微粒的空间构型    b．C原子的杂化类型
c．A-C-A的键角     d．微粒的电子数
（5） EBC^-的等电子体中属于分子的有__________（填化学式），EBC^-的电子式为______________。
（6）G的价层电子排布式为________，化合物[G(CA₃)_6]F₃的中心离子的配位数为              。
（7）B的某种单质的片层与层状结构如图1所示，其中层间距离为hcm.图2为从层状结构中取出的晶胞。试回答：

①在B的该种单质的片层结构中，B原子数、B-B键数、六元环数之比为              。
②若B的该种单质中B-B键长为a cm，则B的该种单质的密度为               g.cm^-3。

A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关信息如下表：

元素	相关信息
A	可形成自然界硬度最大的单质
B	与A元素同周期，核外有三个未成对电子
C	最外层电子数是其电子层数的3倍
D	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
E	常温常压下，E的单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质
F	F的一种同位素的质量数为63，中子数为34

（1）A、B、C元素的第一电离能由大到小的顺序为              （用元素符号表示）。F的基态原子核外电子排布式为                。
（2）AE₂是一种常用的溶剂，是          （填“极性”或“非极性”）分子，分子中σ键与π键个数比为       。
（3）写出D与NaOH溶液反应的离子方程式        。DB形成的晶体与金刚石类似，它属于                晶体。B的最简单氢化物容易液化，理由是        
    
（4）已知F的晶体结构如图所示，又知F的密度为9．00g·cm^-3，则晶胞边长为             ；FEC₄常作电镀液，其中EC₄^2-的空间构型是             ，其中E原子的杂化轨道类型是               。
（5）F的一种氯化物晶胞体结构如图所示，该氯化物的化学式是               。

（4-5必做）根据已学知识，请你回答下列问题：
（1）最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__________。某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布是4s24p4，该元素的名称是_________。
（2）根据VSEPR模型，PO43-的分子立体结构为：        ；乙醇易溶于水的原因是          ；HClO4的酸性强于HClO的原因是        ；
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点282°C，沸点315°，在300°C以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为________。
（4）某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，写出该元素原子的电子排布式是_____。写出铬元素在周期表中的位置________，它位于______区。
（5）如图是氯化铯晶体的晶胞示意图（晶体中最小的重复结构单元），已知晶体中2个最近的Cs＋核间距为a pm，氯化铯（CsCl）的相对分子质量M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为      g/cm3。

[化学一物质结构与性质](13分)钛被称为“国防金属’’和“生物金属”，是重要的结构材料。
（1）基态钛原子的核外电子排布式是_______________________________，钛所在的周期中第一电离能最小的元素是______________________________.
（2）金红石(TiO₂)的熔点，用熔盐法直接电解金红石可获得金属钛，金红石所属的晶体类型是______________________________________晶体。
（3）TiCl₄能与NH₄CI反应生成配合物(NH₄)₂[TiCl₆]。此配合物中，形成配位键时提供孤对电子的有_____________．(填元素符号)，空间构型呈正四面体的微粒是___________。
（4）TiO²⁺与H₂O₂在稀酸中反应生成橘红色的[TiO(H₂O₂) ] ²⁺离子，可用于钛的定性检验。
[TiO(H₂O₂) ] ²⁺中不含有_____________________________.
A．极性键   
B．非极性键   
C．键   
D．键   
E．离子键
（5）H₂O₂分子可看成H₂O分子中的一个H被OH所取代，下列关于H₂O₂的说法正确的是______
A．H₂O₂分子结构对称为非极性分子
B．I mol H₂O₂最多能形成2mol氢键
C．H₂O₂不稳定是因为氢键的键能较小
D．H₂O₂分子的空间构型为直线形

A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大,其中A含有3个能级,且每个能级所含的电子数相同;C的最外层有6个运动状态不同的电子;D是短周期元素中电负性最小的元素;E的最高价氧化物的水化物酸性最强;F除最外层原子轨道处于半充满状态,其余能层均充满电子。G元素与D元素同主族,且相差3个周期。
(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的是　　　　(用元素符号表示)。 
(2)E的最高价含氧酸中E的杂化方式为　　　　。 
(3)F原子的外围电子排布式为　　　　。 
(4)DE,GE两种晶体,都属于离子晶体,但配位数不同,其原因是　。 
(5)已知DE晶体的晶胞如图所示,若将DE晶胞中的所有E离子去掉,并将D离子全部换为A原子,再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个A原子,且这4个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的A原子与最近的4个A原子以单键相连,由此表示A的一种晶体的晶胞(已知A—A键的键长为a cm,N_A表示阿伏加德罗常数的数值),则该晶胞中含有　　　　个A原子,该晶体的密度是　　　　g·cm^-3(列式表示)。 

（10分，每空2分）决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题：
(1)已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离如下表所示：

电离能/kJ·mol^－^1	I1	I2	I3	I4
A	578	1 817	2 745	11 578
B	738	1 451	7 733	10 540

A通常显____价，A的电负性__  __B的电负性(填“＞”、“＜”或“＝”)。
(2)已知：波长为300 nm的紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ·mol^－1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因：    
                                            。

共价键	C—C	C—N	C—S
键能/kJ·mol^－^1	347	305	259

 (3)研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好。离子型氧化物V₂O₅和CrO₂中，适合作录音带磁粉原料的是________________。
(4)某配合物的分子结构如图所示，其分子内不含有__________(填字母)。

A．离子键   B．共价键   
C．金属键  D．配位键    E．氢键