高中化学性质实验方案的设计试题

请回答以下问题：
（1）第四周期的某主族元素，其第一至五电离能数据如下图1所示，则该元素对应原子的M层电子排布式为   ．
（2）如下图2所示，每条折线表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是   ．简述你的判断依据   ．
（3）CO₂在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图3所示．该晶体的类型属于   （选填“分子”“原子”“离子”或“金属”）晶体，该晶体中碳原子轨道的杂化类型为   。

（4）在离子晶体中正、负离子间力求尽可能多的接触，以降低体系的能量，使晶体稳定存在。已知Na⁺半径是Cl^-的a倍，Cs⁺半径是Cl^-的b倍，请回顾课本上NaCl和CsCl的晶胞，其晶胞边长比为   ．
（5）Fe的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的A-D图中正确的是   ．铁原子的配位数是   ，假设铁原子的半径是r cm，该晶体的密度是p g／cm³，则铁的相对原子质量为     （设阿伏加德罗常数的值为N_A）。

硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为      ，该能层具有的原子轨道数为      、电子数为         。
（2）硅主要以硅酸盐、              等化合物的形式存在于地壳中。
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以              相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献          个原子。
（4）单质硅可通过甲硅烷(SiH₄)分解反应来制备。工业上采用Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介质中反应制得SiH₄，该反应的化学方程式为                                                  。
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

化学键	C—C	C—H	C一O	Si—Si	Si—H	Si一O
键能／(kJ·mol^－1)	356	413	336	226	318	452

 
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是                                                                                  。
②SiH₄的稳定性小于CH₄，更易生成氧化物，原因是                                             。
（6）在硅酸盐中，SiO₄^4－四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为                 。Si与O的原子数之比为            。

碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度位列第14位，远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：
（1）基态碳原子的电子排布式为           。
（2）在CO₂分子中，碳原子采用          杂化轨道与氧原子成键。
（3）COCl₂俗称光气，分子中C原子采取sp²杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl₂分子的空间构型为            。
（4）二茂铁(₅H₅)₂Fe是Fe²⁺与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲（），它能与Fe²⁺形成红色配合物（如图1），该配离子中Fe²⁺与氮原子形成配位键共有        个。

（5）普鲁士蓝可用作染料，它的结构如图2所示。
普鲁士蓝中，n(K^＋)∶n(Fe^3＋)∶n(Fe^2＋)∶n(CN^－)=            。
（6）CaC₂晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似，但CaC₂晶体中哑铃C₂^2－的存在，使晶胞沿一个方向拉长（如图3）。CaC₂中C₂^2－与O₂²⁺互为等电子体，O₂²⁺的电子式可表示为          。
已知CaC₂晶体密度为ag·cm^－3，N_A表示阿伏加德罗常数，则CaC₂晶胞体积为    cm³。

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        。

（1）Fe³⁺可以与SCN^-、CN^-、F^-、有机分子等形成很多的配合物。
①写出基态Fe³⁺的核外电子排布式                                             。
②已知(CN)₂是直线型分子，并有对称性，则(CN)₂中π键和σ键的个数比为           。
③下图是SCN^-与Fe³⁺形成的一种配合物，画出该配合物中的配位键（以箭头表示）。
④F^-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（如下图）。该晶体的化学式为                                    。
 
（2）氨气是一种重要的化工原料。
①液氨和水类似,也能发生电离：NH₃+NH₃NH₄⁺+NH₂^－，其离子积常数为l．0×l0^－30。现将2．3g金属钠投入1．0 L液氨中，钠完全反应生成NaNH₂，假设溶液的体积不变，所得溶液中NH₄⁺的浓度
为                                              。
②已知：N₂(g)+O₂(g)＝2NO(g)     △H＝＋180kJ·mol^－l
4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g)     △H＝－908 kJ·mol^－l
写出氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式：                              。
（3）在下图装置中，若通电一段时间后乙装置左侧电极质量增加。

①下列说法错误的是                 ；

A．乙中左侧电极反应式：Cu^2++2e^-＝Cu

B．电解一段时间后，装置丙的pH减小

C．向甲中通人适量的HCl气体，可使溶液恢复到电解前的状态

D．电解一段时间后，向乙中加入0.1molCu(OH)2可使电解质溶液复原,则电路中通过的电子为0.2mol②若将甲中溶液换成MgCl2,则电解总反应的离子方程式为；

③若Cu电极上质量增加2.16 g, 甲溶液体积为200mL, 则甲溶液的pH=                  。

[选修3—物质结构与性质]
19—Ⅰ下列物质的结构或性质与氢键无关的是      。

A．乙醚的沸点	B．乙醇在水中的溶解度
C．氢化镁的晶格能	D．DNA的双螺旋结构

19—Ⅱ钒（₂₃V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。
回答下列问题：
（1）钒在元素周期表中的位置为          ，其价层电子排布图为               。
（2） 钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为     、       。
（3）V₂O₅常用作SO₂转化为SO₃的催化剂。SO₂分子中S原子价层电子对数是       对，分子的立体构型为        ；SO₃气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为        ；SO₃的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为       ；该结构中S—O键长由两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为       (填图2中字母），该分子中含有       个σ键。

（4）V₂O₅溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na₃VO₄），该盐阴离子的立体构型为        ；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为       。

A、B、C、D、E五种短周期元素，F为第四周期过渡元素，核电荷数依次增加。

元素	有关性质及结构信息
A	A的一种原子内无中子
B	B原子的电子填充了4个原子轨道
C	C2^2—离子与电负性最大的元素的单质互为等电子体
D	D是短周期金属性最强的元素
E	C与E同族
F	外围电子排布式为nd^2n(n+1)s^(n-1)

 
（1）E^2-基态核外电子排布式           ，D单质的晶胞为体心立方，其配位数是           ，C的氢化物在同族元素中沸点反常，其原因是              。
（2）由A、B两种元素组成的非极性分子有多种，其中乙是一个分子含4个原子的的分子，乙的结构式是           。已知1g乙完全燃烧热为46.16 kJ，乙燃烧热的热化学反应方程式是                   。
（3）甲是由A、B、C三种元素组成的相对分子质量最小的物质。甲的中心原子的杂化方式是             。由甲中的两种元素组成，且与甲的电子数相等的物质的分子式是        ，该物质与C的单质在K₂CO₃溶液中形成燃料电池的负极反应式为        。
（4）分别由A、C、D、E四种元素中的3种组成的两种物质丙和丁在溶液中反应生成气体和沉淀，该化学方程式是                                   。
（5）C与D形成一种物质戊，将过量戊加入过量F与稀硫酸反应后的溶液，得到红褐色沉淀和气体，发生反应的离子方程式是                               。

科学家正在研究温室气体 $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 的转化和利用。
（1） $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 所含的三种元素电负性从小到大的顺序为。
（2）下列关于 $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 的说法正确的是(填序号)。
a．固态 $C{O}_2$ 属于分子晶体
b． $C{H}_4$ 分子中含有极性共价键，是极性分子
c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 $C{H}_4$ 熔点低于 $C{O}_2$

d． $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 分子中碳原子的杂化类型分别是 $s{p}^3$ 和 $sp$

（3）在 $Ni$ 基催化剂作用下， $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 反应可获得化工原料 $CO$ 和 $H_2$ .
①基态 $Ni$ 原子的电子排布式为，该元素位于元素周期表的第族。
② $Ni$ 能与 $CO$ 形成正四面体形的配合物 $Ni(CO{)}_4$ ,1 $molNi(CO{)}_4$ 中含有 $mol\sigma$ 键。
（4）一定条件下， $C{H}_4$ 和 $C{O}_2$ 都能与 $H_{2}O$ 形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。 $C{H}_4$ 与 $H_{2}O$ 形成的水合物俗称"可燃冰"。

①"可燃冰"中分子间存在的2种作用力是。
②为开采深海海底的"可燃冰"，有科学家提出用 $C{O}_2$ 置换 $C{H}_4$ 的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 $nm$ ，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是。

已知A、B、C、D、M、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子有6种不同的运动状态，且S轨道电子数是P轨道电子数的两倍；C原子L层上有2对成对电子。M和W均有“生物金属”之称，M⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同；W处于周期表中第8列。请回答下列问题：
（1）l mol B₂A₂分子中含σ键的数目是             。
（2）BC ₂在高温高压下所形成的晶体其晶胞（晶体中最基本的重复单元）如图所示。则该晶体的类型属于         晶体（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）；该晶体中B原子轨道的杂化类型为                。

（3）“生物金属”M内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图。若该晶胞的密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，M原子的摩尔质量为Mr g/mol，则该晶胞的“边长”为      cm。

（4）“生物金属”W元素应用广泛，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输。已知W²⁺与KCN溶液反应得W（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配离子结构如图所示。

①W元素基态原子价电子排布式为                   。
②CN^—与       （一种单质分子）互为等电子体。
（5）光谱证实单质D与强碱溶液反应有[D(OH)₄]^—生成，则[D(OH)₄]^—中存在          。
a．极性键        b．配位键        c．σ键        d．π键

X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；x^2－和Y⁺有相同的核外电子排布；Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气态单质。回答下列问题（相关回答均用元素符号或化学式表示）：
（1）R的基态原子的核外电子排布式是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）X与Z中电负性较大的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Z的某种含氧酸盐常用于实验室中X的单质的制取，此酸根离子的空间构型是＿＿＿＿＿，此离子中含有的化学键类型是＿＿＿＿；X一Z一X的键角＿＿＿＿＿109． 5⁰。（填“＞”、“＝”或“＜”）
（4）X与Y形成的化合物Y₂X的晶胞如图。其中X离子的配位数为_______，以相距一个X离子最近的所有Y离子为顶点构成的几何体为       。该化合物与MgO相比，熔点较高的是＿＿＿＿＿。

（5）已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为＿＿＿＿g/cm³。（列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A）

金属镍，铁及非金属元素碳在合金材料，有机合成材料中有广泛的应用．请回答下列问题：
（1）Ni原子的核外电子排布式为                       ．
（2）Fe原子的外围电子排布图为                       ．
（3）含碳化合物丙烯腈(H₂C=CH—C≡N)分子中碳原子轨道杂化类型为                             
（4）NiO，FeO的晶体类型均与氯化钠晶体相同，Ni²⁺和Fe²⁺离子半径分别为69 Pm和78 Pm，则两种物质的熔点
NiO     FeO(填“>”或“<”)，判断依据是                                                  ．
（5）CaC₂晶体的晶胞也与氯化钠相似，但由于CaC₂晶体中的C₂^2-存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC₂晶体中1个C₂^2-周围距离最近且相等的Ca²⁺数目为              ，C₂^2-与O₂²⁺互为等电子体，写出O₂²⁺的电子式                 ．
（6）铁在一定条件下可形成体心立方堆积的晶体，设铁原子半径为r，请用含r的代数式表示该晶体空间利用率                    ．

已知A、B、C、D、E、F、G都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子，G的+1价阳离子正好充满K,L,M三个电子层。回答下列问题：
（1）A、B、C、D、E、F、G几种元素中第一电离能最小的是____(填元素符号)，D元素的原子核外有       种不同运动状态的电子；有        种不同能级的电子。基态的F³⁺核外电子排布式是        。
（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是             。
（3）化合物ECAB中的阴离子与AC₂互为等电子体，该阴离子的电子式是             。
（4）FD₃与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是            。
（5）化合物EF[F(AB)₆]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的

（E^＋未画出）。该蓝色晶体的一个晶胞中E^＋的个数为          。
（6）G的二价阳离子能与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子：该配离子中含有的化学键类型有               。（填字母）

a．配位键        b．极性键        c．离子键       d．非极性键
阴离子CAB^－中的A原子与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）中C原子的杂化方式为     。

（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 __________。

【化学—选修3物质结构与性质】已知：碳、氮、氢、氧四种元素可形成多种化合物，且有非常重要的用途。
（1）C、N、H电负性的大小顺序为             。
（2）甲烷与二氧化氮可发生如下反应：CH₄(g)+2NO₂(g)=CO₂(g)+N₂(g)+2H₂O(g) ,若反应中有2mol C-H键断裂，则形成的π键共有          mol。
（3）F₂与NH₃在一定条件下可形成NF₃，NF₃分子的空间构型为            形 。
（4）现已合成出一种硬度比金刚石还大的晶体氮化碳，其化学式为           。其硬度比金刚石大的主要原因是              。
（5）配合物Y的结构如图所示，Y中含有                   （填序号）。

A.非极性共价键
B.配位键
C.极性键
D.氢键
E.金属键
Y中碳原子的杂化方式有                                   。
写出镍（Ni）原子的价电子排布式                          。
（6）氨气与铁在一定条件下发生置换反应，一种产物的晶胞结构如下图所示，若该立方体晶胞的棱长为a pm，则该晶体的密度为          g/cm³（N_A为阿佛加德罗常数的值）。