高中化学性质实验方案的设计试题

(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。

【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             。

已知A、B、C、D、E、F、G都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子，G的+1价阳离子正好充满K,L,M三个电子层。回答下列问题：
（1）A、B、C、D、E、F、G几种元素中第一电离能最小的是____(填元素符号)，D元素的原子核外有       种不同运动状态的电子；有        种不同能级的电子。基态的F³⁺核外电子排布式是        。
（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是             。
（3）化合物ECAB中的阴离子与AC₂互为等电子体，该阴离子的电子式是             。
（4）FD₃与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是            。
（5）化合物EF[F(AB)₆]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的

（E^＋未画出）。该蓝色晶体的一个晶胞中E^＋的个数为          。
（6）G的二价阳离子能与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子：该配离子中含有的化学键类型有               。（填字母）

a．配位键        b．极性键        c．离子键       d．非极性键
阴离子CAB^－中的A原子与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）中C原子的杂化方式为     。

[化学—选修3：物质结构与性质]已知A、B、C、D、E、F、G为前四周期七种元素且原子序数依次增大，其中A的基态原子中没有成对电子，B的基态原子中有6种不同运动状态的电子，C原子核外成对电子数比未成对电子数多1，其氢化物常用作制冷剂，D原子中有2个未成对电子，E基态原子在同周期中原子半径最大，F原子价电子排布为ns^n-1nPⁿ⁺¹ ,G基态原子核外所有轨道都处于全满状态且属ds区的元素。
（1）G基态原子价电子排布式                  ；
（2）B、C、D基态原子第一电离能由大到小的顺序              ；
（3）离子化合物CA₅的晶体中含有的化学键有               ；
A．离子键   
B．极性键    
C．非极性键    
D．配位键      
E．金属键
（4）E₂D的熔点比E₂F的熔点         （填“高”或“低”），原因是         ；
（5）与BD₂互为等电子体的分子有               （要求写一种）
（6）GF在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。GF晶体结构如图所示,其晶胞边长为x pm,该晶体的密度为                 g·cm^-3(列式表示),a、b位置两粒子之间的距离为             pm(列式表示)（已知阿伏伽德罗常数为N_A）

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         。

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。

碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度位列第14位，远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：
（1）基态碳原子的电子排布式为           。
（2）在CO₂分子中，碳原子采用          杂化轨道与氧原子成键。
（3）COCl₂俗称光气，分子中C原子采取sp²杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl₂分子的空间构型为            。
（4）二茂铁(₅H₅)₂Fe是Fe²⁺与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲（），它能与Fe²⁺形成红色配合物（如图1），该配离子中Fe²⁺与氮原子形成配位键共有        个。

（5）普鲁士蓝可用作染料，它的结构如图2所示。
普鲁士蓝中，n(K^＋)∶n(Fe^3＋)∶n(Fe^2＋)∶n(CN^－)=            。
（6）CaC₂晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似，但CaC₂晶体中哑铃C₂^2－的存在，使晶胞沿一个方向拉长（如图3）。CaC₂中C₂^2－与O₂²⁺互为等电子体，O₂²⁺的电子式可表示为          。
已知CaC₂晶体密度为ag·cm^－3，N_A表示阿伏加德罗常数，则CaC₂晶胞体积为    cm³。

发展低成本、新型太阳能是解决未来社会能源问题的有效途径。目前，太阳能电池的发展已经进入了第三代，其常用材料除单晶硅，还有铜铟镓硒等化物质。完成下列填空：
（1）与铜同周期、基态原子最外层电子数相同的过渡元素，其基态原子的电子排布式_________。
（2）硒为第四周期元素，相邻的元素有砷和溴，则这3种元素的第一电离能从大到小顺序（用元素符号表示）           。
（3）硼元素与镓元素处于同一主族，三氟化硼分子的空间构型是___________；三溴化硼、三氯化硼分子结构与三氟化硼相似，如果把B—X键都当作单键考虑来计算键长，理论值与实测键长结果如下表。硼卤键长实测值比计算值要短得多，可能的原因是______________。

（4）金属铜能形成多种配合物，如复合物氯化羰基亚铜[Cu₂C1₂（CO）₂·2H₂O]，其结构如图。

①该配合物中Cl原子的杂化类型为____________。
②该配合物中的配位体有_____________种。
（5）金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，反应的离子方程式为                   ；
（6）单晶硅的结构与金刚石结构相似，若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子，则得如图所示的金刚砂（SiC）结构。在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为_____；若SiC晶体密度为a g.cm^-3，SiC的摩尔质量为M g.mol^-1，阿伏伽德罗常数用N_A表示，则Si与C最近的距离为        pm （列式表示）。

有以下六种元素：A是宇宙中最轻的元素。D原子核外有1个未成对电子，D⁺比E原子少一个电子层，E原子得一个电子填入3P轨道后，3P轨道呈全充满状态。G原子2P轨道有2个未成对电子，M的最高化合价和最低化合价的代数和为4，与G的原子序数差8.
L位于周期表第四周期、第12纵行且是六种元素中原子序数最大的。R是由M、L形成的化合物，其晶胞结构如图所示，

请回答下列问题：
（1）E元素的电负性____________（填“>”“<”或“＝”）M元素的电负性。
（2）G的第一电离能比它同周期前一族相邻元素的第一电离能____________（填“大”或“小”）。
（3）M₂E₂广泛用于橡胶工业，在该化合物分子中，所有原子最外层均满足8电子稳定结构。则在M₂E₂分子中M原子的杂化类型是__________，M₂E₂是___________（填“极性”或“非极性”）分子。
（4）L的外围电子排布式为____________，该元素位于周期表中的____________族。
（5）R的化学式为________________（用元素符号表示），属于____________晶体。
已知R晶体的密度为ρ g.cm^－3，则该晶胞的边长a____________cm。（阿常数用NA表示）

【化学一选修3：物质结构与性质】硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）均属于硼族元素（第ⅢA族），它们的化合物或单质都有重要用途。回答下列问题：
（1）写出基态镓原子的电子排布式              。
（2）已知：无水氯化铝在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分于（Al₂Cl₆），更高温度下Al₂Cl₆则离解生成A1Cl₃单分子。
①固体氯化铝的晶体类型是               ；
②写出Al₂Cl₆分子的结构式                ；
③单分子A1Cl₃的立体构型是              ，缔合双分子Al₂Cl₆中Al原子的轨道杂化类型是           。
（3）晶体硼的结构单元是正二十面体，每个单元中有12个硼原子（如图），若其中有两个原子为¹⁰ B，其余为¹¹B，则该结构单元有             种不同的结构类型。

（4）金属铝属立方晶系，其晶胞边长为405 pm，密度是2．70g·cm^－3，计算确定其晶胞的类型（简单、体心或面心立方）                  ；晶胞中距离最近的铝原子可看作是接触的，列式计算铝的原子半径r(A1)=                  pm。

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。

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            。

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：                                 。

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）。

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：                                    。