高中化学性质实验方案的设计填空题

【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

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—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__________。

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）。

【化学——选修3 物质结构与性质】选考下图为元素周期表的一部分，字母下方数值为该元素电负性，根据信息回答下列问题（用相应元素符号进行答题）：

（1）b、h两元素可形成化合物bh₂，写出其电子式：        。
（2）e、g两元素可形成两种化合物eg₃、e₂g₆，eg₃的分子构型为       ，eg₃、e₂g₆中心原子e的杂化方式分别为       、       。
（3）d元素形成的单质可与g的氢化物浓溶液在加热条件下反应生成一种以二价d离子为内界中心原子（配位数为4）的配位化合物与一种可燃性气体，写出反应的化学方程式：               。
（4）f、g、h、i四种元素对应单质分子的键能如下表：

共价键	f—f	g—g	h—h	i—i
键能（kJ/mol）	157	242.7	193.7	152.7

试从原子半径角度阐述f—f键键能反常的原因：              。
（5）c元素的元素符号是       ，价电子排布式为       ，下图是
一种受到较多关注的c元素单质与金属镧（La）形成的储氢材料的结构示意图，请在图中勾画出该晶体的一个晶胞。计算出该合金的化学式为：                           。

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       。

[化学——选修3：物质结构与性质] 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族,e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。请填写下列空白。
（1）e元素基态原子的核外电子排布式为____________。
（2）b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为____________（填元素符号），其原因是__________________。
（3）a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为  ；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是    （填化学式，写出两种）。
（4）已知c、e能形成晶胞如图甲和图乙所示的两种化合物，化合物的化学式为分别为：甲________，乙     ；甲高温易转化为乙的原因是__________________。
（5）这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图丙所示）。该化合物中，阴离子为  ，该化合物加热时首先失去的组分是  ，判断理由是     。

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            。

【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                                                    。

[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          。

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        。

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)。

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。

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         。