高中化学性质实验方案的设计试题

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
21．A．《物质结构与性质》
在5－氨基四唑（）中加入金属Ga，得到的盐是一种新型气体发生剂，常用于汽车安全气囊。

⑴基态Ga原子的电子排布式可表示为      ；
⑵5－氨基四唑中所含元素的电负性由大到小的顺序为      ，其中N原子的杂化类型为      ；在1 mol 5－氨基四唑中含有的σ键的数目为      。
⑶叠氮酸钠(NaN₃)是传统安全气囊中使用的气体发生剂。
①叠氮酸钠(NaN₃)中含有叠氮酸根离子（N₃^－），根据等电子体原理N₃^－的空间构型为      。
②以四氯化钛、碳化钙、叠氮酸盐作原料，可以生成碳氮化钛化合物。其结构是用碳原子取代氮化钛晶胞（结构如右图）顶点的氮原子，这种碳氮化钛化合物的化学式为      。

前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A^－和B⁺的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。
回答下列问题：
（1）C的元素符号为        D²⁺的电子排布式为_______。
（2）四种元素中第一电离最小的是________，电负性最大的是________。（填元素符号）
（3）A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。

该化合物的化学式为_________；D的配位数为_______；该晶体的密度为_______g·cm^-3。
（4）A^－、B⁺和C³⁺三种离子组成的化合物B₃CA₆，其中化学键的类型有_____；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_______，配位体是____。

A-E是周期表中1一36号的元素，它们的原子序数依次递增且分别位于前四周期的各个周期中。对它们的性质及结构的描述如下。
A原子的基态只有一种形状的电子云，并容易形成共价键；B原子的最外电子层的电子排布可表示为nsⁿnpⁿ，其元素最高正化合价与最低负化合价的代数和为0；C与B同周期，其第一电离能髙于周期表中与之相邻的所有元素；D元素在周期表中位于C元素的下一周期，其电负性在同周期元素中最大；E原子最外电子层只有未成对电子，其内层所有轨道全部充满，但并不是第IA族元素。
（1）请写出E原子基态的电子排布式____________。
（2）A与C形成的最简单化合物(甲）分子的立体结构是____________，其中C原子的杂化方式是______
（3）A与D元素形成的化合物（乙）与甲相比,沸点较低的是（写化学式）____________原因是________________________
（4）B元素可形成B₇₀单质，它在一定条件下吸收可见光后可高效杀灭癌细胞，有望成为癌症治疗药物的候选材料。它与金属钾掺杂在一起的化合物，其晶胞如图所示（白球位于立方体的体心和顶点，小黑球位于立方体的面上），则该化合物中B₇₀与钾原子个数比为______。

A、B、C是短周期非金属元素，核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns²np²，C是地壳中含量最多的元素。D、E是第四周期元素，其中E元素的核电荷数为29。D原子核外未成对电子数在同周期中最多。请用对应的元素符号或化学式填空：
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为   。
（2）分子(AB)₂中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，每个原子最外层电子数均满足八电子，其结构式为   ，1mol该分子中含有键的数目为   。
（3）基态D原子的外围电子排布式为   。DO₂Cl₂熔点：－96 .5℃，沸点：117℃，则固态DO₂Cl₂属于   晶体。
（4）E的氢化物的晶胞结构如图所示，其化学式是   。
 

MnO₂是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一，在活性材料MnO₂中加入CoTiO₃纳米粉体，可以提高其利用率，优化碱锰电池的性能。
（1）写出基态Mn原子的核外电子排布式______________________。
（2）CoTiO₃晶体结构模型如图。在CoTiO₃晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。
    
（3）二氧化钛(TiO₂)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O₂在其催化作用下，可将CN^－氧化成CNO^－，进而得到N₂。与CNO^－互为等电子体的分子、离子化学式分别为________、________(各写一种)。
（4）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式如图。三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是_________；1 mol三聚氰胺分子中σ键的数目为________。三聚氰胺的相对分子质量与硝基苯的相近，但三聚氰胺的熔点比硝基苯的高，其原因是__________________。

【化学－选修3，物质结构与性质】X、Y、Z、W都是元素周期表中的前四周期元素，它们的核电荷数依次增大。X原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，Y是地壳中含量最多的元素。Z元素形成的一种化合物常用作净水剂。W元素是第四周期元素中未成对电子数最多的元素，WCl₃能与X、Y的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2∶1，1mol配合物与足量的AgNO₃溶液反应能生成3molAgCl。请回答下列问题：
（1）XH₃可作低温溶剂，它易液化的原因是                ，Y所在周期中第一电离能最大的主族元素是            。
（2）XY₃^－离子的立体构型是     ，其中心原子采取    杂化。
（3）W^3＋的核外电子排布式是         ，WCl₃形成的六配位的配合物化学式为     。
（4）某种Z—Fe合金的晶胞如图所示，该合金的化学式为         。若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为        g·cm^－3。

A、B、C、D、E、F、G为前四周期元素。A、B最外层电子排布可表示为as^a、bs^bbp^b(a≠b)；C元素对应单质是空气中含量最多的物质；D的最外层电子数是内层电子数的3倍；E与D同主族，且位于D的下一周期；F与E同周期，且是本周期中电负性最大的元素，基态G原子核外电子填充在7个能级中，且价层电子均为单电子。
（1）元素B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为______________（用元素符号表示）。
（2）ED₃分子的空间构型为________，中心原子的杂化方式为_________。
（3）四种分子①BA₄②ED₃③A₂D④CA₃键角由大到小排列的顺序是__________（填序号）。
（4）CA₃分子可以与A⁺离子结合成CA₄⁺离子，这个过程中发生改变的是_________（填序号）。
a．微粒的空间构型    b．C原子的杂化类型
c．A-C-A的键角     d．微粒的电子数
（5） EBC^-的等电子体中属于分子的有__________（填化学式），EBC^-的电子式为______________。
（6）G的价层电子排布式为________，化合物[G(CA₃)_6]F₃的中心离子的配位数为              。
（7）B的某种单质的片层与层状结构如图1所示，其中层间距离为hcm.图2为从层状结构中取出的晶胞。试回答：

①在B的该种单质的片层结构中，B原子数、B-B键数、六元环数之比为              。
②若B的该种单质中B-B键长为a cm，则B的该种单质的密度为               g.cm^-3。

原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E位于周期表的前四周期。A基态原子的2p轨道上有2个未成对电子；C的最外层电子数是次外层电子数的3倍，C与D同主族相邻；E位于周期表的ds区，最外层只有一对成对电子。请回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素第一电离能最大的是（填元素符号）______，基态E原子的电子排布式为______。
（2）C、D的简单氢化物中沸点较高的是__________（填分子式），原因是____________。
（3）A元素可形成多种单质，其中分子晶体的分子式为______________，原子晶体的名称是          ；A的一种单质为层状结构的晶体（如图），其原子的杂化轨道类型为______________。

（4）①化合物DC₂的立体构型为______________，中心原子的价层电子对数为              。
②用KMn0₄酸性溶液吸收DC₂气体时，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，该反应的离子方程式为______________。
（5）D与E能形成化合物X，X的一种晶体晶胞结构如图所示，X的化学式为               ，E的配位数为________________；若晶胞边长为a，则晶体E的密度计算式为ρ=                  。

1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。

（1）科学家通过X射线探明，NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似，其中三种晶体的晶格能数据如下表：

晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能／(kJ·mol^－1)	786	715	3401

四种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是                 ，Na、Mg、Al第一电离能I₁从小到大的排列顺序是                  。
（2）科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下，其中配位键和氢键均采用虚线表示。

①实验证明，用蒸汽密度法测得的H₂O的相对分子质量比用化学式计算出来的相对分子质量要大，其原因是                                 。
②SO₄^2-中S原子的杂化类型是             ，与其互为等电子体的分子有             （任写一种）
③Cu²⁺还能与NH₃、Cl^－等形成配位数为4的配合物，［Cu(NH₃)₄］²⁺中存在的化学键类型有          （填序号）。
A．配位键    B．离子键    C．极性共价键   D．非极性共价键
④写出基态Cu原子的外围电子排布式                             ；
金属铜采用面心立方堆积方式，已知Cu原子的半径为r pm，相对原子质量为M，N_A表示阿伏加德罗常数，则金属铜的密度是             g/cm³（列出计算式）。

［化学—选修3物质结构与性质】（巧分）已知A, B、C、D, E, F为元素周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素，其中A的一种同位素原子中无中子，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，D与E同主族，且E的原子序数是D的2倍，F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位。试回答下列问题：
（l）F元素的价层电子排布式为      。
（2）关于B₂A₂的下列说法中正确的是      （填选项序号）。
①B₂A₂中的所有原子都满足8电子稳定结构
②B₂A₂是由极性键和非极性键构形成的非极性分子
③每个B₂A₂分子中键和键数目比为1:1
④B₂A₂分子中的A-B键属于键
（3）B,C,D三种元素第一电离能按由大到小的顺序排列为   （用元素符号表示） B、C、D三种元素中与BD₂互为等电子体的分子式为    （用元素符号表示）
（4）A₂E分子中心原子的杂化类型为_____。比较A₂D与A₂E分子的沸点，其中沸点较高的原因为      。元素D可形成两种同素异形体，其中在水中溶解度更大的是      （填分子式）。
（5） F单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，信息如下：

则方式I与方式II中F原子配位数之比为      ，晶体密度之比为      。

已知：A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周期表中前四周期的元素。其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子；G原子核外价电子数与B相同，其余各层均充满。B、E两元素组成化合物B₂E的晶体为离子晶体。C、F的原子均有三个能层，C原子的第一至第四电离能(KJ·mol^－1)分别为578、1817、2745、11575；C与F能形成原子数目比为1∶3、熔点为190 ℃的化合物Q。
(1)B的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位数为____________；E元素的最高价氧化物分子的立体构型是________________。F元素原子的核外电子排布式是_______________，G的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为________________。
(2)试比较B、D分别与F形成的化合物的熔点高低并说明理由________________。
(3)A、G形成某种化合物的晶胞结构如图所示。若阿伏加德罗常数为N_A，该化合物晶体的密度为a g·cm^－3，其晶胞的边长为________ cm。

(4)在1.01×10⁵ Pa、T₁℃时，气体摩尔体积为53.4 L·mol^－1，实验测得Q的气态密度为5.00 g·L^－1，则此时Q的组成为________________。

(化学一物质结构与性质，13分)铜及其化合物在现代生活中应用广泛。
（1）用黄铜矿炼铜的最后一步反应为：
①硫元素的基态原子核外电子排布式为__________________。
②铜元素的电离能：___________ (填“>"或“<")。
③反应中形成的化学键类型为_________________。
（2）硫酸铜与有机物X按1:2反应生成配合物M,其配离子结构如图。

已知A为第二周期元素。
①配合物M的晶体类型为________________。
②构成配离子的元素中，有两种元素基态原子未成对电子数相同，这两种元素的电负性从大到小的顺序是_______________(填元素符号)。
③1 mo1有机物X中含键的数目为________________。
（3）Cu²⁺在生成[Cu(NH₃)₄]²⁺时，核外3d轨道上的1个未成对电子跃迁到4p轨道上，则Cu²⁺的轨道杂化方式不是sp³的原因是________________________。

（选考）A.［物质结构与性质］
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是          ；
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含键数为N_A
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（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、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为           __________；
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______________________          ；
③金与铜可形成的金属互化物合金（如图），它的化学式可表示为          ；
④下列分子属于非极性分子的是          ；
a．甲烷        b．乙炔        c．苯        d．乙醇
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式是          ；酞菁铜分子中心原子的配位数为          。

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）F元素的电子排布式为                ，A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                       。
（2）A的氢化物的分子空间构型是                  ，其中心原子采取              杂化，
属于                （填“极性分子”和“非极性分子”）。
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：

元   素	M	F
电离能 （kJ·mol^－1）	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态M^2＋再失去一个电子比气态F^2＋再失去一个电子难。对此，你的解释                               ；
（4）晶体熔点：DC      EC（填“<、=、>”），原因是                                           。
（5）H₂S和C元素的氢化物(分子式为H₂C₂)的主要物理性质比较如下：

	熔点／K	沸点／K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因              。

过渡金属元素及其化合物的应用广泛，是科学家们进行前沿研究的方向之一。
（1）测定土壤中铁的含量时需先将三价铁还原为二价铁，再采用邻啡罗啉做显色剂，用比色法测定，若土壤中含有高氯酸盐时会对测定有干扰。相关的反应如下：
4FeCl₃+2NH₂OH•HCl＝4FeCl₂+N₂O↑+6HCl+H₂O
①基态Fe原子中，电子占有的最高能层符号为__________，核外未成对电子数为__________，Fe³⁺在基态时，外围电子排布图为______________________________。
②羟胺中（NH₂OH）采用sp³杂化的原子有_______________，三种元素电负性由大到小的顺序为________；与ClO₄^-互为等电子体的分子的化学式为_______________________。
（2） 过渡金属原子可以与CO分子形成配合物，配合物价电子总数符合18电子规则。如Cr可以与CO形成Cr(CO)₆分子：价电子总数（18）=Cr的价电子数（6）+CO提供电子数（2×6）。Fe、Ni两种原子都能与CO形成配合物，其化学式分别为_____________、______________。
（3） Pt²⁺的常见配合物Pt(NH₃)₂Cl₂存在两种不同的结构：一种为淡黄色(Q)，不具有抗癌作用，在水中的溶解度较小；另一种为黄绿色(P)，具有抗癌作用，在水中的溶解度较大。
①Q是_________________分子(选填“极性”或“非极性”)。
②P分子的结构简式为__________________________。
（4）Ni_XO晶体晶胞结构为NaCl型，由于晶体缺陷，x值为0.88，晶胞边长为a pm。晶胞中两个Ni原子之间的最短距离为___________pm。若晶体中的Ni分别为Ni²⁺、Ni³⁺，此晶体中Ni^2﹢与Ni^3﹢的最简整数比为_________。