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]在周期表中1～36号之间的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大，已知A与其余五种元素既不同周期也不同主族，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，C元素原子的最外层有3个自旋方向相同的未成对电子，D原子核外电子有8种不同的运动状态，E元素在第四周期，E的基态原子中未成对电子数是核外电子总数的1/4，F元素位于周期表的ds区，其基态原子最外能层只有一个电子。
（1）写出基态E原子的价电子排布式                      。
（2）B、C、D三种元素第一电离能由小到大的顺序为       （用元素符号表示）。
（3）A与C形成CA₃型分子，分子中C原子的杂化类型为         ，分子的立体结构为       ；C的单质与化合物BD是等电子体，根据等电子体原理，写出化合物BD的电子式       。
（4）A₂D的沸点在同族元素中最高，其原因是             。A₂D由液态形成晶体时密度       （填“增大”、“不变”或“减小”），其主要原因          （用文字叙述）。
（5）已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式为        （用元素符号表示）；若相邻D原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为      g·cm^-3(用含a、N_A的符号表示)。

【原创】在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A⁺无电子，B的最简单气态氢化物能引起温室效应，C的氧化物是导致光化学烟雾的主要原因，D原子核外电子有8种不同的运动状态， E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，F元素的基态原子最外能层只有一个电子，其它能层均已充满电子。
（1）写出基态E原子的价电子排布式                。
（2）A与C形成CA₃型分子，分子中C原子的杂化类型为         ，分子的立体结构为         ；
（3）根据等电子体原理，写出BD化合物的电子式         ；
（4）A₂D由液态形成晶体时密度减小，主要原因是                                （用文字叙述）。
（5）已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式为
（用元素符号表示）；该化合物在稀硫酸中发生歧化反应，写出该化学反应方程式                 。

【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若都做，则按A小题评分。
【改编】A.[物质结构与性质]磷化硼是一种高折射率红棕色晶体，可通过单质B与Zn₃P₂（或PH₃）反应，也可热解PCl₃·BCl₃制得。
（1）锌原子基态时核外电子排布式为               。
（2）BCl₃中硼原子的杂化轨道类型为            ，PH₃空间形状为             （用文字描述）。
（3）PCl₃能够与配合物Ni(CO)₄发生配体置换反应：Ni(CO)₄ +4PCl₃ = Ni(PCl₃)₄ +4CO。
①与CO互为等电子体的一种分子的化学式为               。
②1molPCl₃中含键数目为            。
（4）立方BP的晶胞结构如图所示，晶胞中含B原子数目为  。

已知X，Y，Z，Q为短周期非金属元素，R是长周期元素，X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍；Y的基态原子有7种不同运动状态的电子；Z元素在地壳中含量最多；Q是电负性最大的元素；R⁺离子只有三个电子层且完全充满电子。
回答下列问题：（答题时，X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示）
（1）X元素为        ，X、Y、Z中第一电离能最大的是        。
（2）已知Y₂Q₂分子存在如图所示的两种结构（球棍模型，短线不一定代表单键）：

该分子中Y原子的杂化方式是        。
（3）X与Y元素可以形成一种超硬新材料，其晶体部分结构如图所示，有关该晶体的说法正确的是    （填正确答案编号）。

A．该晶体属于分子晶体

B．此晶体的硬度比金刚石还大

C．晶体的化学式是X3Y4

D．晶体熔化时破坏共价键

（4）有一种AB型分子与Y单质分子互为等电子体，它是一种常用的还原剂，其化学式为             。
（5）R的基态原子的电子排布式为         ，R与Z形成的某离子晶体的晶胞结构如图，则该晶体的化学式为         ，该晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞的体积是         cm³。

元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷（As）、锑（Sb）等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：
（1）N₄分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N₄是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp³，该分子的空间构型为________，N—N键的键角为________。
（2）基态砷原子的最外层电子排布式为________。
（3）电负性是用来表示两个不同原子形成化学键时吸引键合电子能力的相对强弱，是元素的原子在分子中吸引共用电子对的能力。由此判断N、P、As、Sb的电负性从大到小的顺序是______________。
（4）联氨（N₂H₄）可以表示为H₂N—NH₂，其中氮原子采用的轨道杂化方式为________，联氨的碱性比氨的碱性________（填“强”或“弱”），其原因是________________________________________________________________。
写出N₂H₄与N₂O₄反应的化学方程式：____________________。
（5）元素X与N同周期，且X的原子半径是该周期主族元素原子半径中最小的，X与Ca形成的化合物CaX₂的晶胞结构如图所示：

CaX₂的晶体类型是________，一个晶胞中含有Ca的离子数为________，含有X的离子数为________。

叠氮化钠（NaN₃）是一种无色晶体，常见的两种制备方法为2NaNH₂＋N₂O＝NaN₃＋NaOH＋NH₃，3NaNH₂＋NaNO₃＝NaN₃＋3NaOH＋NH₃↑。

回答下列问题：
（1）氮所在的周期中，电负性最大的元素是________，第一电离能最小的元素是_______。
（2）基态氮原子的L层电子排布图为_______________。
（3）与N₃^－互为等电子体的分子为__________（写出一种）。依据价层电子对互斥理论，NO₃^－的空间构型为_____________。
（4）氨基化钠（NaNH₂）和叠氮化钠（NaN₃）的晶体类型为_________________。叠氮化钠的水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因：_____________________________。
（5）N₂O沸点（－88．49℃）比NH₃沸点（－33．34℃）低，其主要原因是__________________。
（6）安全气囊的设计原理为6NaN₃＋Fe₂O₃ 3Na₂O＋2Fe＋9N₂↑。
①氮分子中σ键和π键数目之比为________________________。
②铁晶体中存在的化学键类型为__________________________。
③铁晶体为体心立方堆积，其晶胞如图所示，晶胞边长为a cm，该铁晶体密度为___________（用含a、N_A的表达式表示，其中N_A为阿伏加德罗常数）。

已知前四周期六种元素A、B、C、D、E、F的原子序数之和为107，且它们的核电荷数依次增大。B原子的p轨道半充满，其氢化物沸点是同族元素中最低的，D原子得到一个电子后3p轨道全充满，A与C能形成A₂C型离子化和物，其中的阴、阳离子相差一个电子层，E^4＋离子和氩原子的核外电子排布相同。请回答下列问题：
（1）A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序是____________（填元素符号）
（2）化合物BD₃的分子空间构型可描述为_________，B的原子轨道杂化类型为________。
（3）已知F元素在人体内含量偏低时，会影响O₂在体内的正常运输。已知F^2＋与KCN溶液反应得F（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物。则F的基态原子价电子排布式为______。CN^－与___________（一种分子）互为等电子体，则1个CN^－中π键数目为___________。
（4）EO₂与碳酸钡在熔融状态下反应，所得晶体的晶胞结构如图所示，则该反应的化学方程式为________
在该晶体中，E^4＋的氧配为数为____________。若该晶胞边长为a nm可 计算该晶体的密度为__________g／cm³（阿伏加德罗常数为N_A）

已知：A、B、C、D为周期表1～36号中的元素，它们的原子序数逐渐增大。A的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子相同；D的基态原子的M电子层上有4个未成对电子。
请回答下列问题：
（1）D是元素周期表中第________周期，第________族的元素；其基态原子的外围电子排布式为________。
（2）A、B、C、D四种元素中，电负性最大的是________（填元素符号）。
（3）由A、B、C形成的离子CAB^－与AC₂互为等电子体，则CAB^－中A原子的杂化方式为________。B的氢化物的沸点远高于A的氢化物的沸点的主要原因是________________________________________________________________。
（4）D能与AC分子形成D（AC）₅，其原因是AC分子中含有________________。D（AC）₅常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断D（AC）₅晶体属于________（填晶体类型）。
（5）SiO₂的晶胞可作如下推导：先将NaCl晶胞中的所有Cl^－去掉，并将Na^＋全部换成Si原子，再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个Si原子便构成了晶体Si的一个晶胞。再在每两个相邻的Si原子（距离最近的两个Si原子）中心连线的中点处增添一个O原子，便构成了SiO₂晶胞，故SiO₂晶胞中有________个Si原子，________个O原子。

2012年12月，我国成功实现歼—15飞机在“辽宁号”航母上的起降实验，建造航母平台和舰载飞机离不开如钛、物质A等材料。请回答下列问题：
(1)写出钛基态原子的核外电子排布式：___________________________。
(2)已知元素A处于第3周期，其原子的第一至第四电离能数据如表所示：

电离能(kJ/mol)	I1	I2	I3	I4
A	738	1 451	7 733	10 540

 
①A的元素符号为________。
②与元素A同周期的电负性最大的元素为________(填元素符号)，该元素能与同周期的另一种非金属元素形成5原子分子，该分子的中心原子采用的杂化方式是________，该分子的空间构型为________。
(3)钛镁合金是制造高性能飞机的重要材料。已知钛、镁金属均采用六方最密堆积()，下列说法正确的是________(填序号)。
A．用钛镁合金来制造高性能飞机，主要由于其价格昂贵，制造出的飞机能卖个好价钱
B．在高温下切割金属钛不会产生任何安全事故
C．钛、镁金属晶体中，其配位数均为12
D．金属钛的熔点很高(1 668 ℃)，与金属键关系不大
(4)钙钛型复合氧化物(如图所示)可用于制造航空母舰中的热敏传感器，该晶体以A原子为晶胞的顶点，A可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B是V、Cr、Mn或Fe时，这种化合物具有很好的电化学性能。用A、B、O表示钙钛型复合氧化物晶体的化学式为________。

我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气的原因主要是交通污染。
(1)Zn^2＋在基态时核外电子排布式为_______________________________。
(2)SO₄^2—的空间构型是________(用文字描述)。
(3)PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_x、O₃、CH₂===CH—CHO、HCOOH、 (PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是________；
a．N₂O结构式可表示为N===N===O
b．O₃分子呈直线形
c．CH₂===CH—CHO分子中碳原子均采用sp²杂化
d．相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
②1 mol PAN中含σ键数目为________；

③NO能被FeSO₄溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H₂O)₅]SO₄，该配合物中心离子的配位数为________(填数字)。
(4)测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β射线吸收法，β射线放射源可用⁸⁵Kr。已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n＝________(填数字)。

[物质结构与性质]已知：A、B、C、D、E、F六种元素，原子序数依次增大。A原子核外有两种形状的电子云，两种形状的电子云轨道上电子数相等；B是短周期中原子半径最大的元素；C元素3p能级半充满；E是所在周期电负性最大的元素；F是第四周期未成对电子最多的元素。
试回答下列有关的问题：
（1）写出F元素的电子排布式：________________。
（2）已知A元素的一种氢化物分子中含四个原子，则在该化合物的分子中A原子的杂化轨道类型为__________。
（3）已知C、E两种元素形成的化合物通常有CE3、CE5两种。这两种化合物中一种为非极性分子，一种为极性分子，属于极性分子的化合物的分子立体构型是________________。
（4）B、C、D、E的第一电离能由大到小的顺序是________（写元素符号）。四种元素最高价氧化物的水化物形成的溶液，物质的量浓度相同时，pH由大到小的顺序是________________（写化学式）。
（5）由B、E两元素形成的化合物组成的晶体中，阴、阳离子都具有球型对称结构，它们都可以看做刚性圆球，并彼此“相切”。如下图所示为B、E形成化合物的晶胞结构图以及晶胞的剖面图：

晶胞中距离一个B＋最近的B＋有________个。若晶体密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则E－的离子半径为________cm（用含NA与ρ的式子表达）。

ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA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)白磷单质中的P原子采用的轨道杂化方式是　　　　。 
(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为　　　　。 
(3)As原子序数为　　　　,其核外M层和N层电子的排布式为　　　　。 
(4)NH₃的沸点比PH₃　　　　(填“高”或“低”),原因是　。 
P的立体构型为　　　　。 
(5)H₃PO₄的K₁、K₂、K₃分别为7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13。硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.1×10^-4,请根据结构与性质的关系解释:
①H₃PO₄的K₁远大于K₂的原因　; 
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因　。 
(6)NiO晶体结构与NaCl晶体类似,其晶胞的棱长为a cm,则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为　　　　cm(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”(如下页图),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1.40×10^-10 m)。 

有位于周期表前四周期的A、B、C、D、E、F六种元素，其原子序数依次增大。已知A原子核外有三个未成对电子；A与B形成的一种化合物常温下是红棕色气体；化合物C₂E的晶体为离子晶体；D单质的熔点在同周期单质中最高；E原子核外的M层中只有两对成对电子；F原子核外最外层电子数与C相同，其余各层均充满。请根据以上信息，回答下列问题：
（1）A、B、C、D四种原子的第一电离能由小到大的顺序为______（用元素符号表示）。
（2）C的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点   （填“高”或“低”），理由是        。
（3）E的最高价氧化物分子的空间构型是                  。
（4）基态F⁺离子的核外电子排布式是                          ，F的高价离子与A的最常见氢化物形成的配离子的化学式为                。
（5）Q分子是A₂B的等电子体，Q的结构式为                   ，Q分子的中心原子的杂化类型是                。
（6）下图是B、F两元素组成的一种化合物的晶胞，其化学式为              。

已知：A、B、C、D、E、F六种元素核电荷数依次增大，属周期表中前四周期的元素。其中A原子核外有三个未成对电子；化合物B₂E的晶体为离子晶体，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的熔点在同周期元素形成的单质中最高；F能形成红色(或砖红色)的F₂O和黑色的FO两种氧化物。
回答下列问题：
（1）F的原子的M层电子排布式为                           。
（2）B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为                   。(用元素符号表示)
（3）A的简单氢化物分子极易溶于水,其主要原因是                                 .
（4）E的最高价氧化物分子的空间构型是                。其中心原子的杂化方式为          。
（5）F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子,配位数为       。
（6）A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示，则其化学式为             ；（黑色球表示F原子）,已知紧邻的白球与黑球之间的距离为a cm, 该晶胞的密度为             g/cm³。

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________________________________________，F的晶体中原子的堆积方式是下图中的_______(填写“甲”、“乙”或“丙”)。

（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晶体的晶胞如下图所示: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”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acm, N_A表示阿伏加德罗常数）,则该晶胞中含有个   A原子，该晶体的密度是_____g/cm³。