高中化学性质实验方案的设计试题

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）。

(15分) A、B、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大。A元素可形成自然界硬度最大的单质；B与A同周期,核外有三个未成对电子；X原子的第一电离能至第四电离能分别是:I₁ ="578" kJ/mol，I₂="1" 817 kJ/mol，I₃=" 2" 745 kJ/mol，I₄ ="11" 575 kJ/mol；常温常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质；Z的一种同位素的质量数为63,中子数为34。请回答下列问题：
（1）AY₂是一种常用的溶剂,为   分子(填“极性”或“非极性”),分子中存在    个σ键。
（2）X形成的单质与NaOH溶液反应的离子方程式为           超高导热绝缘耐高温纳米XB在绝缘材料中应用广泛,其晶体与金刚石类似,属于    晶体。B的最简单氢化物容易液化,理由是          。
（3）X、氧、B元素的电负性由大到小的顺序为      (用元素符号作答) 。
（4）Z的基态原子核外电子排布式为        。元素Z与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸:Z+HCl+O₂＝ZCl+HO₂, HO₂(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基,具有极高的活性。下列说法或表示不正确的是    (填序号)
①氧化剂是O₂
②HO₂在碱中不能稳定存在
③氧化产物是HO₂
④1 mol Z参加反应有1 mol电子发生转移
（5）已知Z的晶胞结构如下图所示,又知Z的密度为9.00 g/cm³,则晶胞边长为   cm。ZYO₄常作电镀液,其中YO₄^2-的空间构型是     ,Y原子的杂化轨道类型是    杂化。

（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。

A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，G²⁺的3d轨道有9个电子，请回答下列问题：
（1）F的基态原子电子排布式为                 。
（2）B、C、D的原子的第一电离能由小到大的顺序为              （用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是                    。
a．分子中都含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．都是含极性键和非极性键的非极性分子
d．互为等电子体，分子的空间构型都为直线形
e．中心原子都是sp杂化
（4）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中。与一个F原子距离最近的F原子的数目为          ，该晶体的化学式为           。

（5）向GSO₄(aq)中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，写出沉淀消失的离子反应方程式：                                    。

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。

已知A、B、C、D、E、F、G七种元素原子序数均小于36，它们的核电荷数依次增大。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的基态电子排布中L能层有两个未成对电子，E和D同主族；F原子的基态电子排布中有4个未成对电子；G与F在周期表中同族，且G原子的外围电子排布中有2个未成对电子。根据以上信息填空：
（1） B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为            （用元素符号表示）
（2）F^2＋离子的价层电子排布图是               ，
（3）B元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为          ，E元素的氢化物的VSEPR模型为       。
（4）A和C形成的二元共价化合物中，分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物_____（填化学式）；其中心原子C的杂化方式为              。
（5）化合物BD₂、C₂D和阴离子EBC^－互为等电子体，它们结构相似，EBC^－的电子式为       。F常作为配合物的中心离子，1mol F（BC）₆^3-中含有σ键的数目为_______；
（6）GD的晶体结构与氯化钠相同，在晶胞中G离子的配位数是_______；已知晶胞的边长为a nm，晶体的摩尔质量为b g·mol^-1，N_A为阿伏加德罗常数的值，则晶体的密度为_________g·cm^-3。

( 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___________。

选修原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为                  ，第一电离能最小的元素是                （填元素符号）。
（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是            （填化学式），呈现如此递变规律的原因是                   。
（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为              、另一种的晶胞如图二所示，该晶胞的空间利用率为               ，若此晶胞中的棱长为356．6 pm，则此晶胞的密度为            （保留两位有效数字）。（）

（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为                ，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是              （填选项序号）。
①极性键  ②非极性键  ③配位键  ④金属键
（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是                 。请写出上述过程的离子方程式：                                 。

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       。

元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1。元素Y基态原子的3p轨道上有5个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。元素W基态原子核外电子共有16种运动状态。
（1）①在元素周期表中，元素Y位于第       周期第       族，元素X位于      区；
②Z所在周期中，第一电离能最大的元素是         （填元素名称）；
③X⁺的核外电子排布式为        ；
④Y和W两元素所形成的最高价氧化物对应的水化物酸性较强的是        （填化学式）。
（2）X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

①在1个晶胞中，X离子的数目为            。
②该化合物的化学式为                      。
（3）X与W的最高价含氧酸的浓溶液反应的化学方程式为            。

第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物。
（1）下列叙述正确的是       。（填字母）
A．HCHO与水分子间能形成氢键
B．HCHO和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
C．苯分子中含有6个键和1个大键，苯是非极性分子
D．CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：

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

Mn元素价电子排布式为                ，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                               。
（3）铁原子核外有__________种运动状态不同的电子。
（4）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于          区。
（5）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X的化学式为             。

（6）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN^－离子，可在X的催化下，先用NaClO将CN^－氧化成CNO^－，再在酸性条件下CNO^－继续被NaClO氧化成N₂和CO₂。
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为                    。
②与CNO^－互为等电子体微粒的化学式为           （写出一种即可）。
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式         。

选修：物质结构与性质】（铁和铜都是日常生活中常见的金属，有着广泛的用途。请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置       ______
（2）k₃[Fe(CN)₆]溶液可用于检验     ______（填离子符号）CN^-中碳原子杂化轨道类型为     ____，C、N、O三元素的第一电离能由大到小的顺序为         ___（用元素符号表示）。
（3）配合物Fe(CO)_x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Fe（CO）_x晶体属于____________（填晶体类型）。Fe(CO)_x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=____________。Fe(CO)_x在一定条件下发生反应：Fe(CO)_x（s）Fe（s）+xCO（g）。已知反应过程中只断裂配位键，则该反应生成物含有的化学键类型有       _________。
（4）铜晶体铜碳原子的堆积方式如右图所示。
     
①基态铜原子的核外电子排布式为    ________________。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目               。
（5）某M原子的外围电子排布式为3s²3p⁵，铜与M形成化合物的晶胞如附图所示（黑点代表铜原子）。
①该晶体的化学式为               。
②已知铜和M的电负性分别为1.9和3.0，则铜与M形成的化合物属于     _______（填“离子”、“共价”）化合物。
③已知该晶体的密度为g.cm^-3，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为      ________________pm（只写计算式）。

【化学——选修3：物质结构与性质】
（1）按已知的原子结构规律，27号元素在周期表中的位置是                  ，其价电子的轨道排布图为                      。
（2）若en代表乙二胺（  ）,则配合物[Pt（en）₂]Cl₄中心离子的配位原子数为             。
（3）BeCl₂是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，指出Be的杂化轨道类型。
①                 ②                  
③                  
（4）磷化硼（BP）是一种有价值的耐磨硬涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。它是通过在高温氢气氛围下（＞750℃）三溴化硼和三溴化磷反应制得。BP晶胞如图所示。

①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式。
三溴化硼
三溴化磷
②在BP晶胞中B的堆积方式为                    。
③计算当晶胞晶格参数为478pm（即图中立方体的每条边长为478pm）时磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离             。

卤族元素的单质和化合物很多，请用物质结构与性质的相关知识回答：
（1）在一定浓度的氢氟酸溶液中，存在（HF）_n缔合分子，使HF分子缔合的作用力是___。
（2）ClO₄^－中心氯原子的杂化方式为_____，离子的立体构型为__________。
（3）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的分子结构分别如图I、II所示：请比较酸性强弱：HIO₃_____H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“＝”）。H₅IO₆分子中σ键与π键的个数比为          。

（4）下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是___。

A．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子

B．碘晶体中分子的配位数为12，具有分子密堆积特征

C．碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力

D．碘晶体中碘分子有3种排列方向

（5）观察CaF₂晶胞结构，判断F^－占据Ca²⁺ 形成的    面体空隙中，Ca²⁺ 占据F^－形成的     面体空隙中。若相邻两个Ca²⁺ 的核间距为a cm，晶胞密度为ρ g/cm³，N_A为阿伏加德罗常数，则CaF₂的摩尔质量可以表示为________g/mol。

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             。