高中化学性质实验方案的设计试题

(15分)元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：
（1）N₄分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N₄是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp³，该分子的空间构型为________，N—N键的键角为________。
（2）基态砷原子的最外层电子排布式为________。
（3）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。
（4）叠氮化钠(NaN₃)用于汽车安全气囊中氮气的发生剂，写出与N₃^-互为等电子体的分子的化学式________(任写一种即可)。
（5）天然氨基酸的命名常用俗名(根据来源与性质)，例如，最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸[HOCH₂CH（NH₂）COOH]。判断丝氨酸是否存在手性异构体？________(填“是”或“否”)
（6）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长,耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为_______g·cm^－3(用含c的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值)，a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________pm(用含c的式子表示)。

近现代战争中，制造坦克战车最常用的装甲材料是经过轧制和热处理后的合金钢，热处理后整个装甲结构的化学和机械特性和最大限度的保持一致。钢中合金元素的百分比含量为：铬0.5~1.25 镍0.5~1.5 钼0.3~0.6 锰0.8~1.6 碳0.3
（1）铬元素的基态原子的价电子层排布式是                 。
（2）C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体中，C原子的杂化方式为　　　　.
（3）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

 
根据上表数据，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                                   。
（4）镍（Ni）可形成多种配合物，且各种配合物有广泛的用途。 某镍配合物结构如图所示，分子内含有的作用力有               （填序号）。

A氢键；B离子键；C共价键；D金属键；E配位键
组成该配合物分子且同属第二周期元素的电负性由大到小的顺序是            。
（5）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)₄，呈四面体构型。423K时，Ni(CO)₄分解为Ni和CO，从而制得高纯度的Ni粉。试推测：四羰基镍的晶体类型是             
（6）铁能与氮形成一种磁性材料，其晶胞结构如图所示，则该磁性材料的化学式为              。

Ⅰ.含氮化合物西瓜膨大剂别名氯吡苯脲，是经过国家批准的植物生长调节剂，实践证明长期使用对人体无害。已知其相关性质如下表所示：

分子式	结构简式	外观	熔点	溶解性
C12H10ClN3O		白色结晶粉末	170～172℃	易溶于水

 
（1）氯吡苯脲的晶体类型为_______        ，所含第二周期元素第一电离能从大到小的顺序为
________________（用元素符号表示）。
（2）氯吡苯脲熔点低，易溶于水的原因分别为                      _                        。
（3）查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。

异氰酸苯酯                2－氯－4－氨基吡啶             氯吡苯脲
反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂_______个σ键、断裂_______个π键。
（4）含氮的化合物氨气水溶液逐滴加入硝酸银溶液中制备银氨溶液，写出银氨溶液的配制过程中沉淀溶解的离子方程式                            。
Ⅱ．下列是部分金属元素的电离能

	X	Y	Z
第一电离能(kJ/mol)	520.2	495.8	418.8

 
（5）已知X、Y、Z的价层电子构型为ns¹，则三种金属的氯化物（RCl）的熔点由低到高的顺序为：
                              。
（6）RCl可用作有机合成催化剂, 并用于颜料, 防腐等工业。R^＋中所有电子正好充满K、L、M 三个电子层，它与Cl^－形成的晶体结构如下图所示。元素R基态原子的电子排布式              _      ，
与同一个Cl^－相连的 R^＋有         个。

第VA族元素及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用
（1）砷的电子排布式为                   ，N、P、As三种元素的最常见氢化物沸点由高到低的顺序为                    ，高纯度砷可用于生产半导体材料GaAs，在GaAs晶体中，Ga、As原子最外电子层均达到8电子稳定结构，则GaAs晶体中砷的配位数为     。
（2）对硝基苯酚水合物是一种具有特殊功能的物质，其结构简式为。该物质中几种元素的第一电离能由大到小的顺序是                  ，该物质的晶体中肯定不存在的作用力是             。
a．氢键    b．极性键    c．范德华力    d．离子键    e．σ键
（3）科学家将NaNO₃和Na₂O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO₄^2－互为等电子体，则该阴离子的化学式是              。
（4）PM2. 5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O₃、CH₂=CHCHO、HCOOH、CH₃COOONO₂ (PAN）等二次污染物。
①N₂O结构式可表示为N=N=O，N₂O中氮原子的杂化轨道类型为          ，1 mol PAN中含σ键数目为     。
②测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β-射线吸收法，β-射线放射源可用⁸⁵ Kr。Kr晶体为面心立方晶体，若晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则=              （填数字）。已知Kr晶体的密度为ρg/cm³，摩尔质量为Mg/mol，阿伏伽德罗常数用N_A表示，列式表示Kr晶胞参数a =                nm。

〔化学——选修3：物质结构与性质〕举世瞩目的中国探月工程三期再入返回试验器于2014年10月24日凌晨成功发射，为实现月球采样和首次地月往返踏出了成功的第一步。探月工程三期的主要目标是实现无人自动采样返回，突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接等核心关键技术。已知所用火箭推进剂为肼（N₂H₄）和过氧化氢（H₂O₂），火箭箭体一般采用钛合金材料。
请回答下列问题：
（1）N₂H₄、H₂O₂分子中电负性最大的元素在周期表中的位置为        ，第一电离能最大的元素为        。
（2）钛的原子序数为22，其基态电子排布式示意图为              。
（3）1 mol N₂H₄分子中含有的键数目为        。
（4）H₂O₂分子结构如图1，其中心原子杂化轨道为       ，估计它难溶于CS₂，简要说明原因         。

（5）氮化硼其晶胞如图2所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为    ，若立方氮化硼的密度为g·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近N原子间的距离为________cm。

(12分)【化学—物质结构与性质】
（1）下列叙述正确的是________。
a．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
b．化合物硫氰化铁和氢氧化二氨合银中都存在配位键
c．KCl、HF、CH₃CH₂OH、SO₂都易溶于水，且原因相同
d．MgO的熔点比NaCl的高，主要是因为MgO的晶格能大于NaCl的晶格能
（2）氨基酸是蛋白质的基石，甘氨酸是最简单的氨基酸(结构如图)，

在甘氨酸分子中，N 原子的杂化形式是_____，在甘氨酸分子中C、N、O原子的第一电离能从大到小的顺序是_______；氮可以形成多种离子，如N^3-、NH₂^-、NH₄⁺、N₂H₅⁺等，其中，NH₄⁺的空间构型是____。
（3）已知MO与CsCl的结构相似(如图所示)，MO晶体的密度为p g·cm^-3，N_A为阿伏加德罗常数，相邻的两个M²⁺的核间距为acm。写出Cs基态原子的价电子排布式______，MO的相对分子质量可以表示为_____。

选做【化学——物质结构与性质】化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素，请回答下列问题。
（1）NH₄NO₃是一种重要的化学肥料，其中N原子的杂化方式是     。
（2）维生素C是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富，该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是          。

a．分子中既含有极性键又含有非极性键
b．1 mol 分子中含有4 mol π键
c．该物质的熔点可能高于NaCl
d．分子中所含元素电负性由大到小的顺序为O＞C＞H
（3）维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有         。
（4）KSCN溶液可用于Fe^3＋的检验，原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道，因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe^3＋的价电子排布为                       ，与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是              。
（5）1183K以下纯铁晶体的晶胞如图1所示，1183K以上则转变为图2所示晶胞，则图1和图2中，铁原子的配位数之比为         。

翡翠的主要成分为NaAlSi₂O₆，还含有其他多种金属阳离子，其中Cr³⁺的含量决定其绿色的深浅。
（1）Na、Al、Si、O四种元素电负性由大到小的顺序为    。
（2）Cr³⁺的基态核外电子排布式为    。
（3）Cr可形成配合物K[Cr(C₂O₄)₂(H₂O)₂]，与H₂O互为等电子体的一种分子是    （填化学式），草酸根离子（C₂O₄^2－）中碳原子的杂化方式为    ，1 mol H₂C₂O₄分子中含有的σ键的数目为    。
（4）Cr和Ca可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞如图所示。当该晶体中部分Ca²⁺被相同数目的La³⁺替代时，部分铬由+4价转变为+3价。若化合物中La³⁺和Ca²⁺的物质的量之比为（x＜0.1），三价铬与四价铬的物质的量之比为      。

【化学—物质结构与性质】前36号元素A、B、C、D的核电荷数依次增大。第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，C最外层电子数是电子层数的三倍。D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均全充满。请回答下列问题：
（1）A、B、C第一电离能由小到大的顺序为______；基态D原子的价电子排布式为______。
（2）BC₃^-的空间构型为_______。
（3）1 molAB^-中含有的键数目为________个。
（4）已知镧镍合金LaNi_n晶胞（结构如图）体积为9．0×10^-23cm²，，储氢后形成LaNi_nH_3．5合金（晶胞体积不变，则n=________；氢在合金中的密度为________g/cm²（保留小数点后三位数字）。

[物质结构]X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY₂是红棕色气体；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R²⁺的3d轨道有9个电子。
请回答下列问题：
（1）Y基态原子的电子排布式是                ；
（2）Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是       。
（3）XY₂^—的立体构型是        ；
（4）Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是     。

（5）将R单质的粉末加入X气态氢化物的浓溶液中，不断鼓入空气充分反应，得到深蓝色的[R(NH₃)₄](OH)₂溶液，该反应的离子方程式是           ；1mol [R(NH₃)₄]²⁺中含有的σ键的数目是       。

氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是                  。
（2）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是          。
（3）（N₂H₄）分子可视为NH₃分子中的一个氢原子被—NH₂（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①N₂H₄分子中氮原子轨道的杂化类型是           。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N₂O₄（1）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=" —103" 8．7kJ．mol^—1
若该反应中有4mol N—H键断裂，则形成的键有         mol。
③肼能与硫酸反应生成N₂H₆SO₄，N₂H₆SO₄晶体类型与硫酸铵相同，则N₂H₆SO₄的晶体内不存在     （填标号）
a．离子键  b．共价键  c．配位键  d．范德华力
（4）氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料，在与石墨结构相似的六方氮化硼晶钵中，层内B原子与N原子之间的化学键为___        。
（5）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为3．615×l0^—10m，立方氮化硼晶胞中含有     个氮原子、     个硼原子，立方氮化硼的密度是     g．cm^一3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）

粉煤灰是燃煤电厂的工业废渣，其中含莫来石(Al₆Si₂O₁₃)的质量分数为38%，还有含量较多的SiO₂。用粉煤灰和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO₄，有关化学反应方程式：Al₆Si₂O₁₃+3Na₂CO₃ →2NaAlSiO₄ + 4NaAlO₂+3CO₂↑，结合上述反应完成下列填空：
(1)上述反应所涉及的元素中，原子核外电子数最多的元素在周期表中的位置是________________，其氧化物属于         晶体。
(2)上述元素中有三种元素在元素周期表中处于相邻位置，其原子半径从大到小的顺序为
     ＞       ＞(用元素符号表示)。
(3)二氧化碳分子的空间构型为             型。
(4)上述元素中有两种元素是同一主族，可以作为判断两者非金属性强弱的依据的是(填编号)。
a．该两种原子形成的共价键中共用电子对的偏向
b．最高价氧化物熔沸点高低
c．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱
d．单质与酸反应的难易程度

[化学——选修3物质结构与性质]氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图为______。氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为       形，阳离子中氮的杂化轨道类型为      。
（2）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气与氧化铝和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，工业制备X的化学方程式为_______。

（3）X晶体中包含的化学键类型为______。（填字母标号）

A．离子键

B．共价键

C．配位键

D．金属键

（4）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，可能的原因是______
（5）若X的密度为pg/cm³,则晶体中最近的两个N原子的距离为______cm（阿伏加德罗常数用N_A表示，不必化简）。

太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代就是铜铟镓硒CIGs（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
（1）亚铜离子（Cu⁺）基态时的价电子排布式表示为               。
（2）硒为第4周期元素，相邻的元素有砷和溴，则3种元素的第一电离能从大到小顺序为   （用元素符号表示）。
（3）Cu晶体的堆积方式是         （填堆积名称），其配位数为       ；往Cu的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH₃)₄]SO₄，下列说法正确的是_____

A．[Cu (NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键

B．在[Cu(NH3)4 ]^2+中Cu^2+给出孤对电子，NH3提供空轨道

C．[Cu (NH3)4]SO4组成元素中第一电离能最大的是氧元素

D．SO4^2-与PO4^3-互为等电子体，空间构型均为正四面体

（4）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性，其化合物往往具有加合性，因而硼酸（H₃BO₃）溶于水显弱酸性，但它却只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的电离平衡解释它只是一元弱酸的原因。
①H₃BO₃中B的原子杂化类型为         ；
②写出硼酸在水溶液中的电离方程式         。
（5）硅与碳是同一主族元素，其中石墨为混合型晶体，已知石墨的层 间距为335pm,C-C键长为142pm,计算石墨晶体密度（要求写出计算过程，得出结果保留三位有效数字,N_A为6.02×10²³mol^-1）

已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsⁿnpⁿ，D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子。
（1）基态E原子的价电子排布图                      。
（2）B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为            (用元素符号表示).
（3）BD中心原子杂化轨道的类型为           杂化；CA₄⁺的空间构型为        (用文字描述)。
（4）1mol B^一中含有键的数目为                   N_A。
（5）D、E元素最简单氢化物的稳定性        >        (填化学式)，理由是             .
（6）C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是          ，C原子的配位数是       。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为       g／cm³(用含a、N_A的符号表示)。