高中化学性质实验方案的设计试题

(1)锌是一种重要的金属,锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌元素在周期表中的位置:　　　　周期,　　　　族,　　　　区。 
②NH₃分子中氮原子的杂化轨道类型为　　　　,基态氮原子的核外电子排布式是　。 

③如图表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞,其中Zn和X通过共价键结合,该化合物的化学式为　　　　;该化合物的晶体熔点比干冰高得多,原因是　。 
(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140~145 pm,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　。 

②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如右图所示,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　　　　。 
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　　　　。 

太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空:
(1)亚铜离子(Cu⁺)基态时的电子排布式为　。 
(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),用原子结构观点加以解释　。 
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF₃能与NH₃反应生成BF₃·NH₃。BF₃·NH₃中B原子的杂化轨道类型为　　　　,B与N之间形成　　　　键。 

(4)单晶硅的结构与金刚石相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得上图所示的金刚砂(SiC)结构;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　。 

ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅤA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)白磷单质中的P原子采用的轨道杂化方式是　　　　。 
(2)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,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为　　　　。 
(3)As原子序数为　　　　,其核外M层和N层电子的排布式为　　　　。 
(4)NH₃的沸点比PH₃　　　　(填“高”或“低”),原因是　。 
P的立体构型为　　　　。 
(5)H₃PO₄的K₁、K₂、K₃分别为7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13。硝酸完全电离,而亚硝酸K=5.1×10^-4,请根据结构与性质的关系解释:
①H₃PO₄的K₁远大于K₂的原因　; 
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因　。 
(6)NiO晶体结构与NaCl晶体类似,其晶胞的棱长为a cm,则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为　　　　cm(用含有a的代数式表示)。在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如下页图),可以认为氧离子作密致单层排列,镍离子填充其中,列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为　　　　g(氧离子的半径为1.40×10^-10 m)。 

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1所示。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2所示。

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　　　　。 

A、B、C、D、E、F为前四周期元素且原子序数依次增大,其中A含有3个能级,且每个能级所含的电子数相同;C的最外层有6个运动状态不同的电子;D是短周期元素中电负性最小的元素;E的最高价氧化物的水化物酸性最强;F除最外层原子轨道处于半充满状态,其余能层均充满电子。G元素与D元素同主族,且相差3个周期。
(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的是　　　　(用元素符号表示)。 
(2)E的最高价含氧酸中E的杂化方式为　　　　。 
(3)F原子的外围电子排布式为　　　　。 
(4)DE,GE两种晶体,都属于离子晶体,但配位数不同,其原因是　。 
(5)已知DE晶体的晶胞如图所示,若将DE晶胞中的所有E离子去掉,并将D离子全部换为A原子,再在其中的4个“小立方体”中心各放置一个A原子,且这4个“小立方体”不相邻。位于“小立方体”中的A原子与最近的4个A原子以单键相连,由此表示A的一种晶体的晶胞(已知A—A键的键长为a cm,N_A表示阿伏加德罗常数的数值),则该晶胞中含有　　　　个A原子,该晶体的密度是　　　　g·cm^-3(列式表示)。 

砷(As)在地壳中含量不大,但砷的化合物却是丰富多彩。
(1)基态砷原子的电子排布式为　　　　;砷与溴的第一电离能较大的是　　　　。 
(2)AsH₃是无色稍有大蒜味的气体。AsH₃的沸点高于PH₃,其主要原因是　。 
(3)Na₃AsO₄可作杀虫剂。As的空间构型为　　　　,与其互为等电子体的一种分子为　　　　。 
(4)某砷的氧化物俗称“砒霜”,其分子结构如图所示。该化合物的化学式为　　　　,As原子采取　　　　杂化。 

(5)GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中,每个As与　　　　个Ga相连,As与Ga之间存在的化学键有　　　　(填字母)。 

A．离子键

B．σ键

C．π键

D．氢键　E.配位键　F.金属键　G.极性键

有a、b、c、d、f五种前四周期元素，原子序数依次增大，a、b、c三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，第一电离能I₁(a)<I₁(c)<I₁(b)且其中基态b原子的2p轨道处半充满状态，已知bc₂⁺与ac₂互为等电子体，d为周期表前四周期中电负性最小的元素，f的原子序数为29。请回答下列问题。(如需表示具体元素请用相应的元素符号)
（1）写出bc₂⁺的电子式__________，基态f原子的核外电子排布式为___________。
（2）b的简单氢化物极易溶于c的简单氢化物，其主要原因是                 。

（3）化合物甲由c、d两种元素组成，其晶胞如甲图，甲的化学式___________。
（4）化合物乙的部分结构如乙图，乙由a、b两元素组成，硬度超过金刚石。①乙的晶体类型为________________________，其硬度超过金刚石的原因是_________________________。
②乙的晶体中a、b两种元素原子的杂化方式均为___________________。

M是原子序数<30的一种金属，常用于航空、宇航、电器及仪表等工业部门，M原子的最外层有空轨道，且有两个能级处于电子半充满状态。
（1）M原子的外围电子排布式为_____________________，在周期表中属于    区元素。
（2）M的堆积方式属于钾型，其晶胞示意图为______(填序号)。

（3）MCl₃·6H₂O有三种不同颜色的异构体
A、[M(H₂O)₆]Cl₃，B、[M(H₂O)₅Cl]Cl₂·H₂O和C、[M(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O。为测定蒸发MCl₃溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体，取0.010 mol MCl₃·6H₂O配成溶液，滴加足量AgNO₃溶液，得到沉淀2.870 g。该异构体为_______________ (填A或B或C)。
（4） MO₂Cl₂常温下为暗红色液体，熔点－96.5℃，沸点117℃，能与丙酮(CH₃COCH₃)、CCl₄、CS₂等互溶。
①固态MO₂Cl₂属于________晶体；
②CS₂中碳原子和丙酮(CH₃COCH₃)羰基中的碳原子分别采取的杂化方式为______杂化和________杂化。
（5）＋3价M的配合物K[M(C₂O₄)₂(H₂O)₂]中，配体是______，与C₂O₄^2-互为等电子体的分子是(填化学式)__________。

X、Y、Z、M、R、W为六种短周期元素，原子序数依次递增。Y、Z、M是同周期元素，且Z、M最外层电子数之差为1。X⁺ 无电子，—ZX是有机物中常见官能团。Y是组成化合物最多的元素，组成为R ZX的物质能溶解W₂Z₃型物质。下列说法不正确的是

A．由X与Y组成的化合物的沸点可能高于由X与Z组成的化合物的沸点

B．X、Z、R三种元素中的任意两种组合成的（1∶1型）物质中均含有共价键

C．常压条件下，沸点：X2Z2＞XM ；简单离子半径：Z＞M＞R＞W

D．R 3WM6晶体可作为工业电解熔融W2Y3制W单质时的助熔剂

有位于周期表前四周期的A、B、C、D、E、F六种元素，其原子序数依次增大。已知A原子核外有三个未成对电子；A与B形成的一种化合物常温下是红棕色气体；化合物C₂E的晶体为离子晶体；D单质的熔点在同周期单质中最高；E原子核外的M层中只有两对成对电子；F原子核外最外层电子数与C相同，其余各层均充满。请根据以上信息，回答下列问题：
（1）A、B、C、D四种原子的第一电离能由小到大的顺序为______（用元素符号表示）。
（2）C的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点   （填“高”或“低”），理由是        。
（3）E的最高价氧化物分子的空间构型是                  。
（4）基态F⁺离子的核外电子排布式是                          ，F的高价离子与A的最常见氢化物形成的配离子的化学式为                。
（5）Q分子是A₂B的等电子体，Q的结构式为                   ，Q分子的中心原子的杂化类型是                。
（6）下图是B、F两元素组成的一种化合物的晶胞，其化学式为              。

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．CH₂O与水分子间能形成氢键
B．CH₂O和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
C．C₆H₆分子中含有6个键和1个大键，C₆H₆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）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。
（4）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X的化学式为            。

（5）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      　 。

已知元素A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大,A的p能级电子数是s能级的一半，C的基态原子2p轨道有2个未成对电子；C与D形成的化合物中C显正化合价；E的M层电子数是N层电子数的4倍，F的内部各能层均排满，且最外层电子数为1。
请回答下列问题：
（1）C原子基态时电子排布式为                  。
（2）B、C两种元素第一电离能为:     ＞     (用元素符号表示)。试解释其因：                                           。
（3）任写一种与AB^_离子互为等电子体的离子       。
（4）B与C形成的四原子阴离子的立体构型为        ，其中B原子的杂化类型是       。
（5）F(OH)₂难溶于水，易溶于氨水，写出其溶于氨水的离子方程式                         。
（6）D和E形成的化合物的晶胞结构如图,其化学式为            ，∠EDE=       ；E的配位数是   ；已知晶体的密度为g·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a=          cm．（用、N_A的计算式表示)

同一周期（短周期）各元素形成单质的沸点变化如下图所示（按原子序数连续递增顺序排列）。该周期部分元素氟化物的熔点见下表。

（1）A原子核外共有________种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子；
（2）元素C的原子核外电子排布式______________________；
（3）解释上表中氟化物熔点差异的原因：__________________________；
（4）在E、G、H三种元素形成的氢化物中，热稳定性最大的是________（填化学式）。A、B、C三种原子形成的简单离子的半径由大到小的顺序为___________（填离子符号）。

A、B是短周期VIIA族的两种元素，A的非金属性比B强。下列关于A、B的说法正确的是
A．A元素的单质可以把B元素的单质从NaB溶液中置换出来
B．NaA、NaB的晶体都是离子晶体，且NaA晶体的熔点比NaB高
C．HA的沸点比HB高，是因为1mol HA分子中H-A键断裂时吸附的能量比1mol
HB分子中H-B键断裂时吸收的能量多
D．常温下,溶液的pH均大于7

一定条件下， Ni²⁺与丁二酮肟生成鲜红色沉淀A。

（1）基态Ni²⁺的核外电子排布式为   。
（2）丁二酮肟组成元素中C、N、O的电负性由大到小的顺序为   。丁二酮肟分子中C原子轨道的杂化类型是   。
（3）元素Ni的一种碲（Te）化物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为   。
（4）Ni(CO)₄是一种无色液体，沸点为42.1℃，熔点为-19.3℃。Ni(CO)₄的晶体类型是   。请写出一种由第二周期主族元素组成的且与CO互为等电子体的阴离子的电子式   。