高中化学性质实验方案的设计试题

过渡金属的某些氧化物能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛，如铜锰氧化物（CuMn₂O₄）等。
（1）铜元素位于第4周期第ⅠB族。基态Cu⁺的核外电子排布式为________。SO₄^2-的空间构型为________。
（2）HCHO中含有的σ键和π键数目之比为_________________。
（3）火山喷出的岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是_______________。
（4）CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成配合物氯化羰基亚铜[Cu₂Cl₂(CO)₂·2H₂O]，其结构如图所示。

下列说法不正确的是___________

A．该配合物质只含有离子键和配位键	B．该配合物中Cl原子的杂化类型为sp^3
C．该配合物只有CO和H2O作为配体	D．CO与N2的价电子总数相同，其结构为

（5）请判断键角NF₃____ NH₃，其原因是_________________________。
（6）Cu₃N形成的晶体结构如图所示。则与同一个N^3-相连的Cu⁺有______个，Cu⁺的半径为a pm，N^3-的半径为b pm，则Cu₃N的密度为___________g/cm³。

已知：G、Q、R、T、X、Y、Z都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。G的简单阴离子最外层有2个电子，Q原子最外层电子数是内层电子数的两倍，X元素最外层电子数与最内层电子数相同；T₂R的晶体类型是离子晶体，Y原子基态3p原子轨道上有2个未成对电子，其单质晶体类型属于分子晶体；在元素周期表中Z元素位于第11列。
回答下列问题：
（1）Z的核外外围电子排布式是____________________________________________。
（2）X以及与X左右相邻的两种元素，其第一电离能由小到大的顺序为____________(填元素符号)。
（3）QR₂分子中，Q原子采取________杂化，写出与QR₂互为等电子体的一种分子的化学式：____________。
（4）分子式为G ₂R、G ₂Y的两种物质中一种更稳定，原因是_____________；T的氯化物的熔点比Q的氯化物的熔点高，原因是___________________。
（5）据报道，由Q、X、Z三种元素形成的一种晶体具有超导性，其晶体结构如下图所示。晶体中距每个X原子周围距离最近的Q原子有______个。

ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种化合价，含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
（1）Se原子中电子占据的最高能层符号是________，该能层具有的原子轨道数为     ，其核外M层电子的排布式为________；
（2）S单质的常见形式为S₈，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________；

（3）H₂Se的酸性比H₂S________(填“强”或“弱”)。气态SeO₃分子的立体构型为________，SO₄^2-离子的立体构型为________；
（4）含氧酸可表示为：(HO)_mRO_n，酸的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关，n越大，酸性越强。一般n="0" 弱酸，n="1" 中强酸，n=2强酸，n="3" 超强酸。
据实验事实可知硼酸（H₃BO₃）是一元弱酸，而亚磷酸是中强酸（H₃PO₃）
①写出硼酸（H₃BO₃）的电离方程式               。
②写出亚磷酸与过量的NaOH反应的化学方程式             。
（5）ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方ZnS晶体结构如图所示，ZnS的密度为d g·cm^-3，则其晶胞中a位置S^2－离子与b位置Zn^2＋离子之间的距离为________pm(列式表示)。

氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是                 。
（2）肼(N₂H₄)分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被－NH₂（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①N₂H₄的结构式为         。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)===3N₂(g)＋4H₂O(g)
若该反应中有4mol N－H键断裂，则形成的π键有      mol。
③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄。N₂H₆SO₄与硫酸铵晶体类型相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在    。
A．离子键     B．共价键     C．配位键    D．范德华力
（3）FeCl₃溶液与KSCN溶液混合，得到含多种配合物的红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是          。KSCN中的阴离子与CO₂互为等电子体，该阴离子的电子式是              。
（4）美国科学家合成了结构呈“V”形对称的N₅⁺，已知该离子中各原子均达到8电子稳定结构。则有关该离子的下列说法中正确的是                       。
A．每个N₅⁺中含有35个质子和36个电子   
B．该离子中有非极性键和配位键
C．该离子中含有2个π键                
D．与PCl₄⁺互为等电子体
（5）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。
a．CF₄         b．CH₄        c．NH₄^＋       d．H₂O
（6）N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，阳离子中氮的杂化方式为         。

原子序数依次增加的A、B、C、D、E、F六种常见元素中，A、B、C、D是短周期非金属元素，B、C、D同周期，E、F是第四周期的金属元素，E^2＋核外电子有18种运动状态，F^＋的三个能层电子全充满。下表是主要化合价及原子半径数据：

	A	B	C	D	E	F
主要化合价	-1	-3  +5	-2  +6	-1  +7	+2	+1  +2
原子半径	0．071	0．11	0．102	0．099	0．197	0．117

（1）B、C、D三种元素第一电离能数值由小到大的顺序是             (填元素符号)；
（2）F^2＋与NH₃ 形成配离子的结构式为                       ；该配离子具有对称的空间构型，其中两个NH₃被两个Cl^－取代，能得到两种不同结构的产物，则该配离子的空间构型为              。往某种蓝色溶液中加入氨水，形成蓝色沉淀，继续加入氨水，难溶物溶解变成蓝色透明溶液，可得到含有上述配离子的配合物。写出沉淀溶解的离子方程式                。
（3）A 、E两种元素形成晶体晶胞是下图中的        (填①、②、③或④)；
 
（4）下图四条折线分别表示ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素气态氢化物沸点变化，请选出A的氢化物所在的折线      （填n、m、x或y）。

由Cu、N、B、Ni等元素组成的新型材料有着广泛用途。
（1）基态Cu^＋的最外层核外电子排布式为_________。
（2）研究者预想合成一个纯粹由氮组成的新物种N₅⁺N₃^-，若N₅⁺中每个氮原子均满足8电子结构，以下有关N₅⁺推测正确的是    。
A．N₅⁺有24个电子
B．N₅⁺离子中存在三对未成键的电子对
C．N₅⁺阳离子中存在两个氮氮三键
（3）化合物A(H₃BNH₃)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物 (HB=NH)₃。通过3CH₄ +2(HB=NH)₃+6H₂O ==3CO₂+6H₃BNH₃制得。
①与上述化学方程式有关的叙述不正确的是_________。(填标号)
A．反应前后碳原子的轨道杂化类型不变
B．CH₄、H₂O、CO₂分子空间构型分别是：正四面体形、V形、直线形
C．第一电离能：N>O>C>B
D．化合物A中存在配位键
②1个(HB=NH)₃分子中有_________个σ键。
（4）在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。图(a)是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_________。图(b)是硼砂晶体中阴离子的环状结构，其中硼原子采取的杂化类型为_________。

（5） NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为acm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为_________(用含有a的代数式表示)。在一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如图)，可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为_________g(氧离子的半径为1． 40×10m，≈l． 732)。

（物质结构与性质）
Ⅰ.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。

试回答下列问题：
（1）请写出元素D的基态原子电子排布式___________________。
（2）元素A、B形成的单质中，______对应的单质熔点更高，原因是_________________。
（3）写出C的最高价氧化物的水化物与B的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式_______________。
（4）元素D可以形成化学式为D（NH₃）₅BrSO₄，配位数均为6的两种配合物。若往其中一种配合物的溶液中加入BaCl₂溶液时，无明显现象，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，则该配合物的化学式为____________。
Ⅱ.钇钡铜氧的晶胞结构如图。研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态：＋2价和＋3价。
（5）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Ba，Cu和O原子个数比，确定其化学式为________。
Ⅲ.BF₃与一定量的水形成晶体Q [（H₂O）₂·BF₃]，Q在一定条件下可转化为R：
（6）晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________（填字母）。
a．离子键  
b．共价键   
c．配位键
d．金属键  
e．氢键    
f．范德华力
（7）R中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用_____杂化。

(10分) 纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：

①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了           。

②根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为       。
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C－C的键长为154．45pm，C₆₀中C－C键长为145~140pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确并阐述理由                  。
②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为                   。

③继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是         。Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si₆₀分子中π键的数目为             。

X、Y、T、Q 四种元素，位于元素周期表前四周期，元素的性质或结构信息见下表。

元素	性质或结构信息
X	单质为双原子分子，分子中含有3对共用电子对，常温下单质气体性质稳定，但其原子较活泼。
Y	二价阳离子的外围电子层排布为3d^9
T	原子核外s轨道电子总数等于p轨道电子总数；人体内含量最多的元素，且其单质是常见的助燃剂。
Q	第三周期主族元素中原子半径最小。

请根据上述信息回答下列问题：
（1）写出 X₃^- 的一种等电子体的化学式         ；X的气态氢化物易液化的原因：        。
（2）写出T元素基态原子的核外电子排布图                ；Q元素的原子核外有     种运动状态不同的电子。
（3）元素 X 、T 的电负性相比，    的小（填元素名称）；元素 X 的第一电离能与T相比较，T的       （填“大”或“小”）。
（4）甲醛（CH₂O）分子中σ 键与π 键的个数之比为         。
（5）Y元素在周期表中位于      区。Y单质晶体的晶胞如图所示，该晶胞中实际拥有      个原子，该晶体中Y原子在三维空间里的堆积方式为            堆积。

（6）在Y的硫酸盐溶液中通入X的气态氢化物至过量，先出现蓝色沉淀，最后溶解形成深蓝色的溶液。此蓝色沉淀溶解的离子方程式为：                      。
（7）元素X与Q可形成化合物XQ₃，根据价层电子对互斥理论判断XQ₃的空间构型为:       ，分子中X原子的杂化方式为                杂化。

含碳物质具有许多优良性质。
（一）2010年诺贝尔物理学奖所指向的是碳的又一张奇妙脸孔：人类已知的最薄材料——石墨烯。

（1）下列说法中，正确的是        。
A．固态时，碳的各种单质的晶体类型相同 
B．石墨烯只含有非极性键
C．从石墨剥离得石墨烯需要破坏化学键  
D．石墨烯具有导电性
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜等或合金，含碳源可以是乙炔、苯、乙醇等中的一种或任意组合。
①乙醇和二甲醚（H₃C—O—CH₃）是同分异构体，二甲醚的沸点比乙醇        （填“高”或“低”），原因是        。
②铜的第一电离能（I₁）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I₂）却大于锌的第二电离能，其主要原因是                       。
（二）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料。
（3）已知金刚石中的C－C的键长为154．45pm，C₆₀中C－C键长为 145~140pm，有同学据此认为C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确，并阐述理由        。
（4）科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为        。

（5）继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是        ，Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si₆₀分子中π键的数目为        。

( 9分)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能kJ·mol^－1	I1	I2	I3	I4
A	932	1 821	15 390	21 771
B	738	1 451	7 733	10 540

①某同学根据上述信息，某同学推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了________。

②根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为____________。A原子杂化类型是_______________。
（2）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C₆₀可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm，C₆₀中C—C键长为145～140 pm，有同学据此认识C₆₀的熔点高于金刚石，你认为是否正确__________理由是____________________________。
②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为____________。晶胞中每个C₆₀分子周围与之等距离且最近的C₆₀分子数是_________。

③继C₆₀后，科学家又合成了Si₆₀、N₆₀；C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是____________。Si₆₀分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si₆₀分子中π键的数目为________。
（3）1986年，瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体，使超导工作取得突破性进展，为此两位科学家获得了1987年的Nobel物理学奖。其晶胞结构如图。

①根据图示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O原子个数比，其化学式________。
②已知该化合物中各元素的化合价Y为＋3价，Ba为＋2价，Cu为＋2价和Cu为＋3价，根据①所推出的化合物的组成，试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比_______________。
③Ba²⁺的配位数为___________。

本题由两小题构成，共16分。
Ⅰ、(8分)A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大。B、C、D同周期，A、D同主族，E和其他元素既不在同周期也不在同主族。B、C、D的最高价氧化物对应水化物均能互相发生反应生成盐和水。A和E可形成离子化合物，其晶胞结构如下图所示。

（1）A和E所形成化合物的电子式是__________。
（2）A、B、C、D四各元素的原子半径由小到大的顺序为__________(用元素符号表示)。
（3）A和E形成的化合物的晶体中，每个阳离子周围与它最近且距离相等的阳离子共有_________个。
（4）已知A和E所形成化合物晶体的晶胞体积为1.6×10^－22 cm³，则A和E组成的离子化合物的密度为(结果保留一位小数)__________。
Ⅱ．(8分)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：

元素编号	元素性质或原子结构
T	M层上有2对成对电子
X	最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y	常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z	元素最高正价是＋7价

（1）元素T的原子最外层共有________种不同运动状态的电子。元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是________。
（2）元素Y与氢元素形成一种离子YH₄⁺，写出该微粒的电子式________(用元素符号表示)。
（3）元素Z与元素T相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是________。
a．常温下Z的单质和T的单质状态不同
b．Z的氢化物比T的氢化物稳定
c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
d．Z原子的价电子数比T原子多
e．Z的最高价氧化物的水化物酸性强于T的最高价氧化物的水化物
f．Z的单质能与T的氢化物水溶液发生置换反应
（4）Z有多种常见含氧酸，酸性由强到弱的顺序是________________________。

按要求回答以下问题：
（1）X、Y、Z 是短周期非金属元素，核电荷数依次增大。X原子外围电子排布为ns²np²，Z是地壳中含量最多的元素。W、Q是第四周期元素，其中Q元素的核电荷数为29。W原子核外未成对电子数在同周期中最多。
①Y元素在周期表中的位置为______________ ；其轨道表示式为_________________。
②X、Y、Z元素的第一电离能由大到小的顺序为_________________（用元素符号作答），X与Z形成三原子分子的电子式为___________（用相关的化学用语作答）。
③Y的氢化物沸点_______Z的氢化物的沸点（填“ >”“<”或 “=”）。
④基态W原子的外围电子排布式为                   。
⑤Q的氢化物的晶胞结构如图所示，其化学式是         。

（2）过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。

①应用于合成氨反应的催化剂(铁)的表面上存在氮原子，上图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子)。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为________。
②现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3－n/2]_m，n＜5，m＜10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是______。(填序号)

元素	Mn	Fe
电离能
(kJ·mol^－1)
I1	717	759
I2	1 509	1561
I3	3 248	2 957

A．PFS中铁显＋3价
B．铁原子的价电子排布式是3d⁶4s²
C．由FeSO₄溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由上表可知气态Fe^2＋再失去一个电子比气态Mn^2＋再失去一个电子难
③铂（Pt）单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。

晶胞中铂（Pt）原子的配位数数为为       。

选考[化学一物质结构与性质]铜是应用较为广泛的有色金属。
（1）基态铜原子的核外电子排布式为            。
（2）金属化合物Cu₂Zn合金具有较高的熔点、较大的强度、硬度和耐磨度。Cu₂Zn合金的晶体类型是     。
（3）某含铜化合物的离子结构如图所示。

①该离子中存在的作用力有         ；
a．离子键       
b．共价键       
c．配位键
d．氢键         
e．范德华力
②该离子中第二周期的非金属元素的第一电离能由大到小的顺序是            ；
③该离子中N原子的杂化类型有            。
（4）铜与氧形成化合物的晶体结构如图。该化合物的化学式为        ，O的配位数是      。

氮（N）元素与多种元素可以形成多种化合物。
（1）NH₄Cl受热分解时克服的化学键有             ；NH₄Cl晶体不能导电的原因是             。
（2）N、H元素除了可以形成10电子分子NH₃外，还可形成18电子分子肼，肼的结构简式为NH₂—NH₂。若将肼分子中的2个H原子替换为甲基（—CH₃），所得分子的结构简式可能为           、           。
（3）平面型BF₃很容易与特定化合物[如N(CH₃)₃]以配位键形成四面体配位化合物，请在下图中用“→”标出B、N原子间存在的配位键。

（4）氮化硼（BN）是一种新型无机非金属材料，氮化硼有两种重要晶型A型和B型。A型氮化硼硬度很高，是特殊的耐磨和切削材料；B型氮化硼化学稳定性较好，是一种优良的润滑剂。A型氮化硼结构下图中   （选填“I”或“Ⅱ”）所示。工业上氮化硼以三氯化硼、氢气、氮气为原料，在高温条件下反应制得，写出该反应的化学方程式             。

（5）氢氧化铜与氨水形成铜氨溶液，已知［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         （选填“平面四边形”或“正四面体”）。［Cu(NH₃)₂]^＋在空气中立即转化为深蓝色的［Cu(NH₃)₄]²⁺，简述发生转化的可能原因             。
（6）向[Cu(NH₃)₄]SO₄溶液中通入SO₂至微酸性，有白色沉淀生成。该沉淀包含一种正四面体型的阳离子和一种三角锥型的阴离子，摩尔质量为162g/mol，且Cu、S、N的物质的量之比为1:1:1，则该白色沉淀的化学式为             。