高中化学性质实验方案的设计填空题

(12分)【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并作答。若多做，则按A小题评分。
A．[物质结构与性质]原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，X基态原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y基态原子的2p原子轨道上有3个未成对电子，Z是地壳中含量最多的元素，W的原子序数为22。
（1）W基态原子的核外电子排布式为________。元素X、Y、Z的电负性由大到小的顺序为________。
（2）与XYZ^－互为等电子体的一种分子、一种离子分别为________、________(填化学式)。
（3）二元弱酸H₂X₂Z₄中X原子轨道的杂化类型是_______，1 molH₂X₂Z₄分子中含有σ键的数目为_______。
（4）YH₃极易溶于水的主要原因是________________。元素W的氧化物WO₂可与氢氟酸发生非氧化还原反应，生成配合物H_nWF₆，该反应的化学方程式为________。
（5）Z、W与Ca形成晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为________。

铜单质及其化合物在很多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
（1）Cu位于元素周期表第四周期第ⅠB 族。Cu^2＋的核外电子排布式为                   。
（2）如图1是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为       。

（3）胆矾CuSO₄·5H₂O可写成［Cu(H₂O)₄］SO₄·H₂O，其结构示意图如图2：下列说法正确的是      (填字母)。

A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp^3杂化

B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键

C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

（4）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成［Cu(NH₃)₄］²⁺配离子。已知NF₃与NH₃的空间构型都是三角锥形，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是：                 。
（5）Cu₂O的熔点比Cu₂S的         (填“高”或“低”)，请解释原因：                  。
（6）S单质的常见形式为S₈，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________

（7）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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为____________________;

【化学—选修3：物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素,其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素，C的氢化物水溶液呈碱性；D的基态原子3p轨道上有3个未成对电子；E、F为副族元素，4s能级均只有一个电子。回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素按电负性由小到大的顺序是_________（用元素符号表示)。
（2）B与氧原子能形成四原子阴离子，其中B的杂化方式为_____________；C的三氯化物分子的立体构型为____________________________________。
（3）任写一种与BC^—离子互为等电子体的离子__________________（写出化学式）。
（4）F原子的外围电子排布式为_____________，F晶体中原子的堆积方式是下图中的_________(填写“甲”、“乙”或“丙”)。

（5）E的离子可以形成多种配合物，将ECl₃溶液蒸发浓缩，析出深绿色晶体。该晶体中E³⁺、Cl^—、H₂O的物质的量之比为1∶3∶6，且E的配位数为6。向1.0mol该晶体的溶液中加入足量AgNO₃溶液产生143.5g白色沉淀，则该配合物的化学式为__________________________。
（6）AD是一种耐磨材料，其结构与金刚石相似，下图为其晶体结构单元，它可由A的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。

①写出合成AD的化学方程式：________________________。
②已知晶体中A与D原子的最近距离为a pm，则该晶体密度的表达式为_________g/cm³。（不需化简，阿伏加德罗常数为N_A）

（本题15分）铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途.请回答以下问题：
（1）Cu⁺基态核外电子排布式为          
（2）与OH^－互为等电子体的一种分子为       （填化学式）。
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为__________。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl₃，另一种的化学式为___________；

（4）Cu₂O的熔点比Cu₂S的           （填“高”或“低”），请解释原因_________。
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_______；该晶体中，原子之间的作用力是________；
（6）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF₂的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为__________。
（7）将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO₄作催化剂，即发生反应，生成硫酸铜。其反应过程的第2步是：2Fe^3＋＋Cu===2Fe^2＋＋Cu^2＋，请写出其第l步反应的离子方程式__________________________________。

【物质结构与性质】
Fe、C、N、O、H可以组成多种物质。回答以下问题：
（1）基态铁原子中，未成对电子数有      个。
（2）铁单质在一定条件下可与CO反应生成配位化合物——羰基铁[Fe（CO)₅]，其结构如图。已知CO分子与N₂分子结构相似，分子中C、O原子均能提供孤电子对形成配位键。

①CO分子中σ键与π键数目之比为                 ；
②从电负性角度分析，Fe（CO)₅中与Fe形成配位键的是    （填“碳”或“氧”）原子。
③与羰基铁分子的极性相似的分子是            。
A．SO₂    B．CS₂     C．BF₃     D．PCl₃
（3）CH₄、H₂O分子的键角分别为a、b。则a    b（填>、=或<），原因是            。
（4）血红素分子结构如图所示。

①血红素分子间存在的作用力有         （填名称）；
②与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是      。

锂亚硫酰氯（Li-SOCl₂）电池具有能量密度高、工作电压和放电电压平稳、工作温度范围宽及贮存寿命长等优点，在航海、医疗及井下油田设备等方面的应用广泛。
（1）Li-SOCl₂电池总反应可表示为：4Li+2SOCl₂ =" 4LiCl" +S +SO₂，该反应的反应物和生成物中不存在的相互作用是       （填序号）。
a.离子键    
b.共价键    
c.氢键    
d.范德华力     
e.金属键
（2）亚硫酰氯（SOCl₂）中硫的化合价为           ，1molSOCl₂中的σ键数目是      。S、O、Cl三种元素电负性从大到小的顺序是              。
（3）在Li-SOCl₂电池的碳正极中加入金属酞菁配合物可提高电池的容量和寿命。右图为一种铁酞菁配合物的结构，其中M为Fe²⁺，写出Fe²⁺的价电子排布式             。请在图中用箭头表示出配位键。

（4）人们发现Li⁺溶剂化倾向和形成共价键倾向很强，提出类似氢键的锂键。如LiF·HF中就存在锂键，下列LiF·HF的结构式正确的是（其中锂键用…表示）            。（填序号）
a. F—H…Li—F                   b.H—F…Li—F

【化学——选修《物质结构与性质》】
I.信息：在20℃、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”（如下图)：

（1）s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为δs－s，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为δp－p，则H₂O分子中含有的共价键用符号表示为________.
（2）下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用类型完全相同的是________.
A．金刚石     B．干冰        C．食盐       D．固态氨
（3）已知：2H₂OH₃O^＋＋OH^－，H₃O^＋的立体构型是______，含1molH₂O的冰中最多可形成“氢键”___mol.
（4）根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H₃O^＋互为等电子体的分子或离子________.
II.A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素.A、B元素原子的价电子排布分别为ns¹、ns²np²，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p能级中有1个电子.
（1）A、C形成的化合物________（填序号).
①一定属于离子化合物
②一定属于共价化合物
③可能属于离子化合物，也可能属于共价化合物
（2）C原子的电子排布式为________.
（3）若A元素的原子最外层电子排布为1s¹，写出A、C形成的含有配位键的一种微粒符号________.
（4）当n＝2时，每个BC₂中含有________个σ键，________个π键.当n＝3时，B与C形成的晶体类型为________.
（5）若D元素与Fe形成某种晶体，该晶体的晶胞如图所示.则该晶体的化学式是________（用元素符号表示)；若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为________g/cm³.

[化学——选修3：物质结构与性质](15分)As、N、O等非金属元素的化合物在工业生产中有重要的应用。
（1）核电荷数比As小4的元素基态原子的电子排布式为                  。
（2）前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有      种。
（3）已知氮的最高价氧化物为无色晶体．它由两种离子构成，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       。
（4）磷化硼有多种晶型，下图示意的是磷化硼分子的分子结构图，其分子式为      。
  
（5）钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其结构如下图所示。由此判断该钙的氧化物的化学式为        。已知该氧化物的密度是ρg·cm ^-3．则晶胞离得最近的两个钙离子间的距离为        cm(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

选做[化学—物质结构与性质]氨是重要的化工原料，用途很广。
（1）合成氨工厂常用醋酸二氨合铜（由[Cu(NH₃)₂]⁺ 和CH₃COO^－构成）溶液吸收对氨合成催化剂有毒害的CO气体。
①醋酸二氨合铜所含的元素中，第一电离能最大的是    （填元素名称）。
②醋酸二氨合铜所含元素组成的单质，所属的晶体类型有    （填标号）。
a．离子晶体     b．分子晶体      c．原子晶体       d．金属晶体
③第4周期元素中，基态原子与基态Cu原子具有相同未成对电子数的有       种（不含Cu）。
（2）BF₃气体与NH₃相遇立即生成一种白色晶体：BF₃ + NH₃＝ F₃B—NH₃。
①BF₃和NH₃分子的空间构型分别为     、     。
②晶体F₃B—NH₃中，B原子的杂化轨道类型为      。
（3）NH₃可用于合成尿素、硫酸铵等氮肥。某化肥厂从生产的硫酸铵中检出一种组成为N₄H₄(SO₄)₂的物质。该物质易溶于水，在水溶液中以SO₄^2－和N₄H₄⁴⁺两种正四面体构型的离子存在。N₄H₄⁴⁺遇碱生成一种形似白磷的N₄分子。

①下列相关说法中，正确的是     （填序号）。
a．N₄是N₂的同分异构体
b．1mol N₄分解生成N₂，形成了4mol π键
c．白磷的沸点比N₄高，原因是P—P键键能比N—N键大
d．白磷的化学性质比N₂活泼，说明P的非金属性比N强
②画出N₄H₄⁴⁺的结构（标明其中的配位键）：           。

[化学—物质结构与性质]选做人类生活和工业生产都离不开金属。请根据相关信息回答：
（1）²³⁵U可用于核能发电。科学家们采用“气体扩散法”从UF₆ 获得高浓度的²³⁵U。已知UF₆在常温常压下是固体，在56.4℃升华成气体，说明UF₆属于                    晶体。
（2）某丁香酸金属铜配合物的结构简式如下图所示，请回答。

该化合物中碳原子的杂化方式有        ，Cu原子的外围电子排布式         。
（3）某铜的配合物在煤的液化中起催化作用，其阳离子结构如下图。

①在该离子内部含有的化学键类型有     （填字母）。
a．离子键   
b．极性键   
c．非极性键  
d．配位键
e．范德华力   
f．氢键
②煤液化获得的甲醇经催化氧化可得到重要工业原料甲醛（HCHO）。甲醇的沸点  64.96℃，甲醛的沸点-21℃，甲醛的沸点更低的原因是分子间没有氢键。你认为甲醛分子间没有氢键的原因是         。
③甲醛分子σ键和π键的个数比为            。
（4）具有6 配位的Co^3＋的配合物[Co(NH₃)_mCl_n]Cl_(3-n)具有一定的抗肿瘤活性。1 mol该配合物与足量AgNO₃溶液反应生成2 mol AgCl沉淀，则m=       、n＝     。

【化学—选修3物质结构与性质】（1）A和B单质燃烧时均放出大量热，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)	I1	I2	I3	I4
A	932	1821	15390	21771
B	738	1451	7733	10540

根据上述信息，写出B的基态原子核外电子排布式         ，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为           。
（2）钴(Co)可形成分子式均为Co(NH₃)₅BrSO₄的两种配合物，往其中一种配合物的溶液中加入AgNO₃溶液时，无明显现象，往其溶液中加BaCl₂溶液时若，产生白色沉淀，则该配合物的化学式为                ，中心离子的配位数为      。
（3）参考下表中的物质熔点回答下列问题

物质	NaF	NaCl	NaBr	NaI	NaCl	KCl	RbCl	CsCl
熔点(℃)	995	801	755	651	801	776	715	646

根据上表数据解释钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点变化规律                 。
（4）C₆₀可用作储氢材料。C₆₀的结构如图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             。科学家把C₆₀和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图2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）三聚氰胺分子的结构简式如图3，则其中氮原子轨道杂化类型是       ，l mol三聚氰胺分子中含        mol键。
（6）碳化硅的晶胞与金刚石的晶胞相似如图4，设晶胞边长为a cm，碳原子直径为b cm，硅原子直径为c cm，则该晶胞的空间利用率为                         （用含a、b、c的式子表示）。

【化学—物质结构与性质】石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）

（1）图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为____________________________。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是________________，该C与相邻C形成的键角_______（填“>”“<”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H₂O中，则氧化石墨烯可与H₂O形成氢键的原子有_________（填元素符号）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C₆₀），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为_____________，该材料的化学式为__________。

选做[化学—选修3:物质结构与性质] (15分）X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：
（1）R核外电子排布式为__________________。
（2）X、Y、Z、W形成的有机物YW(ZX₂）₂中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，ZW₃^-离子的立体构型是__________。
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_____________（填化学式），原因是_________________。
（4）将Q单质的粉末加入到ZX₃的浓溶液中，并通入W₂，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为______________________________________。
（5）W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为____________（填化学式）。Na⁺的配位数为_____________，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。已知该晶胞的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近的W离子间距离为            nm(用含ρ、N_A的计算式表示）。

[化学—选修3：物质结构与性质]Fe²⁺、Fe³⁺与O₂^2—、CN^—、F^—、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。
（1）N、O、F三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序是         。
（2）基态Fe³⁺核外M能层的电子排布式为           。
（3）铁有δ、γ、α三种同素异形体（如下图），则γ晶胞原子堆积名称为_____________。假设各种晶型的铁单质都是由半径为r的铁原子堆积而成，则晶胞δ与晶胞α的密度比为_______________（列式并化简）。

（4）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图1所示。此物质中碳原子的杂化方式有            。

（5）配合物K₃[Fe(CN）₆]可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的电子式为        。已知(CN）₂是直线形分子，并具有对称性，则(CN）₂中π键和σ键的个数比为       。
（6）F^—不仅可与Fe³⁺形成[FeF₆]^3—，还可以与Mg²⁺、K⁺形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，结构如图2所示。该晶体的化学式为        。在该晶体中与一个F^—距离最近且相等的F^—的个数为          。

【化学—物质结构与性质】硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有重要应用价值。
（1）硼原子的电子排布式是                        。
（2）最简单的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），结构见下图，其中B原子的杂化方式为           。
（3）BF₃和BCl₃都有强烈接受孤电子对的倾向，如三氟化硼气体与氨气相遇，立即生成白色固体，写出该白色固体结构式，并标注出其中的配位键                          。
（4）近年来，人们肯定硼是人和动物氟中毒的重要解毒剂。硼在体内可与氟形成稳定的配合物      ，并以和氟相同的途径参加体内代谢，但毒性比氟小，且易随尿排出，故认为硼对氟化物具有解毒作用。
（5）经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)₃单元结构如图（1）所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构如图（2）所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。

①H₃BO₃是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式                                  ，
②根据结构判断下列说法正确的是                 。
a．硼酸晶体属于原子晶体      
b．硼酸晶体有鳞片状的外层
c．硼酸晶体是分子晶体        
d．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂
e．在B(OH)₃单元中，B原子以sp³杂化轨道和氧原子结合而成
f．H₃BO₃分子的稳定性与氢键有关
g．含1mol H₃BO₃的晶体中有3mol氢键
h．分子中硼原子最外层为8e^-稳定结构
③硼酸常温下为白色片状晶体，溶于水（273K时溶解度为6.35），在热水中溶解度明显增大（373K时为27.6）。请分析其中原因                                                    。