高中化学性质实验方案的设计填空题

选做【化学——物质结构与性质】
氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti(BH₄)₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①在基态Ti^2＋中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为______。
②BH₄^－的空间构型是________（用文字描述）。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用，实现储氢和输氢。下列说法正确的是________。
a．［Cu(NH₃)₄］^2＋中，N原子是配位原子
b．NH₃分子中氮原子的轨道杂化方式为sp²杂化
c．键角NH₄^＋<NH₃
d．相同压强时，NH₃的沸点比PH₃的沸点高
（3）富氢材料NH₃和F₂在Cu催化剂存在下反应直接得到NF₃

上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有________（填序号）
a．离子晶体       b．分子晶体
c．原子晶体       d．金属晶体
（4）某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单元如图所示。则这种合金的化学式为________________。

【化学一选修3：物质结构与性质】(15分)己知A、B、C、D、E、F、G、H八种元素都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，A是原子半径最小的主族元素，B有三种不同的能级且每种能级上所含电子数相同，C的单质性质稳定且一种氢化物极易溶于水，D能形成两种互为同素异形体的气态单质，A、D、E的核内质子数之和与F的核内质子数相同，F的基态原子中有4个未成对电子，G比F原子多一个核内质子，上述H元素的＋l价阳离子的KLM能层为全充满结构。
回答下列问题：
（1）A、B、C、D几种元素中第一电离能最大的是____(填元素符号)；D元素的原子核外有     种不同运动状态的电子：E原子M能层中具有的轨道数为__   。
（2）F有两种常见的离子，画出低价态离子价电子排布图  ____．在这两种离子之间    更稳定(填化学式)：从微观结构角度解释该离子更稳定的原因：____  。
（3）由A、B、C、D四种元素形成的某种离子化合物，其原予个数比为4:1:2:11，科学家第一次合成有机物利用的便是这种离子化合物，请根据等电子体原理写出该离子化合物的电子式：____  。

（1）有9种微粒：①NH₂^－；②—NH₂；③Br^－；④OH^－；⑤—NO₂；⑥—OH；⑦NO₂；⑧CH₃^＋；⑨—CH₃．属于官能团的有(填序号)___         _____ 。
（2）有下列8种晶体，用序号回答下列问题：

A．水晶

B．冰

C．白磷

D．固态氩

E．氯化铵  
F．铝 
G．金刚石
①属于原子晶体是             ，直接由原子构成的分子晶体是  _____ 。
②由极性分子构成的分子晶体是          ,含有共价键的离子晶体是  _____ 。
③在一定条件下能导电而不发生化学反应的是  _____。
分子内存在化学键，但受热熔化时，化学键不发生变化的是  _____。
（3）在NaCl晶胞中8个顶点 、6个面心处各有一个Na^＋ ，12条棱的中点、体心各有一个Cl^－ ，KCl和NaCl的晶格型式相同。已知Na^＋离子的半径是Cl^－离子的0.5倍，是K^＋离子的0.7 倍，计算：KCl晶胞和NaCl晶胞的边长之比为  _____ 。
（4）如下图：由正五边形构成的多面体有20个顶点，多面体中有_____个正五边形，共有____条棱边.

( 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___________。

【化学—物质结构与性质】金属及其合金应用广泛。
（1）与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是___________________。
（2）下图是部分主族元素第一电离能梯度图，图中，a点对应的元素为氢，b点对应的元素为______（填元素符号）。

（3）乙醇可被三氧化铬（CrO₃）氧化为乙醛（CH₃CHO）。乙醇与乙醛的相对分子质量相差不大，但乙醇的沸点（78.5℃）却比乙醛的沸点（20.8℃）高出许多，其原因是_____________________。
（4）将CrCl₃·6H₂O溶解在适量水中得到深绿色溶液，溶液中Cr^3＋以［Cr(H₂O)₅Cl］^2＋形式存在。［Cr(H₂O)₅Cl］^2＋中Cr^3＋的轨道杂化方式不是sp³，理由是                 。
（5）元素Al与元素Fe形成某种晶体结构如图所示。若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为_______g·cm^—3。

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       。

（选考）水是地球表面上普遍存在的化合物，我们可以用我们学习的物质结构与性质的有关知识去认识它。
（1）水的组成元素为氢和氧。氧的基态原子的价电子排布图为______________，氧的第一电离能在同周期元素中由大到小排第______位。
（2）根据杂化轨道理论，水分子中的氧原子采取的杂化形式是_______；根据价层电子对互斥理论，水分子的VSEPR模型名称为______________；根据等电子体原理，写出水合氢离子的一个等电子体（写结构式）_____________。
（3）水分子可以形成许多水合物。
①水分子可以作配体和铜离子形成水合铜离子[Cu（H₂O）₄]²⁺，1mol水合铜离子中含有σ键数目为_________。
②图是水合盐酸晶体H₅O₂⁺·Cl^-中H₅O₂⁺离子的结构。

在该离子中，存在的作用力有______________。
a．配位键  
b．极性键  
c．非极性键  
d．离子键
e．金属键  
f．氢键  
g．范德华力 
h．π键  
i．σ键
（4）韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。请从结构上解释生成暖冰的原因_________________________________。
（5）最新研究发现，水能凝结成13种类型的结晶体，除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的性质：有在-30℃才凝固的超低温冰，它的坚硬程度可和钢相媲美，能抵挡炮弹轰击；有在180℃高温下依然不变的热冰；还有的冰密度比水大，号称重冰。图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸。

①该冰中的每个水分子有_________个氢键；
②冰融化后，在液态水中，水分子之间仍保留有大量氢键将水分子联系在一起，分子间除了无规则的分布及冰结构碎片以外，一般认为还会有大量呈动态平衡的、不完整的多面体的连接方式。下图的五角十二面体是冰熔化形成的理想多面体结构。假设图中的冰熔化后的液态水全部形成下图的五角十二面体，且该多面体之间无氢键，则该冰熔化过程中氢键被破坏的百分比为________。

③如果不考虑晶体和键的类型，哪一物质的空间连接方式与这种冰连接类似?____________；
④已知O－H…O距离为295pm，列式计算此种冰晶体的密度               g/cm³（已知295²=8．70×10⁴，295³=2．57×10⁷，=1．41，=1．73）。

【化学——选修3 物质结构与性质】A，B，C，D，E五种元素，均位于周期表的前四周期，它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为57；B原子的L层P轨道中有2个电子，C的原子核外有三个未成对电子，D与B原子的价电子数相同，E原子的K层电子数与最外层电子数之比为2:1，其d轨道处于全充满状态。
（1）B，D可分别与A形成只含一个中心原子的共价化合物X和Y，其中X的电子式为       ；Y采取的杂化轨道类型为        ；C与A形成的常见化合物的分子构型为    。
（2）B和D的最高价氧化物的晶体中熔点较高的是（填化学式）           ，其原因        。
（3）B与C比较电负性较大的是         （填元素符号），E^2＋的核外电子排布式为              。
（4）E^2＋与C的常见氢化物形成的配离子的离子反应方程式为                  。
（5）铝单质的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。若已知铝原子半径为d，N_A表示阿伏加德罗常数，摩尔质量为M，则该原子的配位数        ，该晶体的密度可表示为______________，据下图计算，Al原子采取的面心立方堆积的空间利用率为 __________。

【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  。

【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【化学物质结构与性质】右图a～f分别表示由H、C、N、Na、Si、Cu元素组成的单质，其中c、d均为热和电的良导体。单质分别对应的熔点如图所示：

（1）从电负性角度分析，C、Si和N元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为                 ；
（2）图中d单质对应元素原子的电子排布式        。用价层电子对互斥理论推断，单质a、b、f对应的元素以原子个数比1:1:1形成的分子中化学键的键角为        。
（3）a与b的元素形成的10电子中性分子X，X溶于水后的溶液滴入到含d元素高价离子的溶液中至过量，生成的含d元素离子的化学式为             。
（4）上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸分子的结构模型（原子共平面）如图：

则可判断该元素原子（中心原子）的杂化方式是        。氮化硅是一种高温陶瓷材料，硬度大、熔点高、化学性质稳定，其基本结构单元如图，则其化学式为_______。

[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)。

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] 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     。

【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：                           。