高中化学性质实验方案的设计试题

铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。
(1) 已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子电子排布式________。已知自然界丰度最大的铁的同位素是中子数为30的铁原子，则该种同位素符号________。
(2) Fe原子或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，则与之形成配合物的分子的配位原子应具备的结构特征是________。Fe(CO)₃一种配合物，可代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂，其配体是CO分子。写出CO的一种常见等电子体分子的结构式________；两者相比较，沸点较髙的是________填分子式）。
(3) 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，在两种晶体中最邻近的铁原子间距离相同。

①图1和图2中，铁原子的配位数之比为________。
②空间利用率是指构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比，则图1和图2中，铁原子的空间利用率之比为________。

有A、B、C、D、E、F六种元素，A是周期表中原子半径最小的元素，B是电负性最大的元素，C的2p轨道中有三个未成对电子，F原子核外电子数是B 与C核外电子数之和，D 是主族元素且与E同周期，E能形成红色或砖红色E₂O和黑色的EO两种氧化物，D与B可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示。请回答下列问题：

（1）E⁺离子基态时的电子排布式为_______________
（2）A₂F的分子空间构型为_____________，FO₃分子中F原子的杂化方式 ______________
（3）CA₃极易溶于水，其原因主要是______________
（4）从图中可以看出，D 与B形成的离子化合物的化
学式为______________（用元素符号表示），该离子晶体的
密度为ag·cm^-3，则晶胞的体积是____________（写出表达式即可，不用化简）
（5）已知E单质的晶体为面心立方最密堆积 (在晶胞的顶点和面心均含有一个E原子)，则 E的晶体中E原子的配位数为   

决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题：
（1）已知A和B为第三周期元素，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	578	1817	2745	11578
B	738	1451	7733	10540

 
A通常显      价，A的电负性           B的电负性(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（2）已知：波长为300 nm的紫外光的光子，光子的能量与光的频率的关系为E＝hv，式中h＝6.63×10^－34J·s，光的波长与光的频率v的关系为，其中光速c=3×10⁸m·s^-1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，求波长为300 nm的紫外光的光子所具有的能量        kJ·mol^－1，说明人体长时间照射紫外光后皮肤是否会受伤害的原因：                         。（未说明原因不给分）

共价键	C—C	C—N	C—S
键能/kJ·mol^－1	347	305	259

 
（3）科学家通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、TiN的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。下表是3种离子晶体的晶格能数据：

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

 
离子键的强弱可以用离子晶体的晶格能来衡量，KCl、CaO、TiN 3种离子晶体熔点从高到低的顺序是         。MgO晶体中一个Mg^2＋周围和它最邻近且等距离的Mg^2＋有       个。
（4）研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好。离子型氧化物V₂O₅和CrO₂中，适合作录音带磁粉原料的是              。
（5）某配合物的分子结构如图所示，其分子内不含有      (填字母)。

A．离子键      B．共价键    C．配位键     D．氢键

A、B、C都是元素周期表中的短周期非金属元素，它们的核电荷数依次增大。A原子的核外成对电子数与未成对电子数相等，B原子的最外层p轨道的电子为半满结构，C是地壳中含量最多的元素。D、E是第四周期元素，D原子核外最外层电子数有1个电子，其余各层电子均充满；E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：

⑴A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                  。
⑵D与E的原子化热分别为340 kJ·mol^-1和125 kJ·mol^-1，则它们的熔点：D       E(填“＞”、“＜”、“="”" )。
⑶分子A₂B₂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              。
⑷基态Ｅ原子的外围电子排布式为                  。EO₂Cl₂熔点：－96 .5℃，沸点：117℃，则固态EO₂Cl₂属于       晶体。
⑸D的氢化物的晶体结构如图所示，其化学式是           ，图中白球构成的晶体结构是由       （填“密置层”或“非置密层”）按一定的方式在三维空间堆积形成的，写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式                          。

(1)写出CO²⁺离子基态的价电子排布式：__________________________________。
(2)SO₃^2-的空间构型是：___________________________________________。
(3)OCN^-与CO₂是等电子体，则OCN^-中C原子的杂化方式是：_______________。
(4)六方氮化硼(BN)晶体具有很高的熔点，B原子和N原子均为sp²杂化。该晶体中存在的作用力有：__________________。
(5)元素O、Mg、Ni可形成一种晶体，其晶胞如图所示。在晶体中，每个Ni²⁺离子与_____________个Mg²⁺离子配位。该晶体的化学式是____________。

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       。 

铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中。超细铜粉的某制备方法如下：

（1）[Cu(NH₃)₄]SO₄中，N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为：   。
（2） SO₄^2－中硫原子的杂化轨道类型是    ：写出一种与SO₄^2－互为等电子体的分子    。
（3）某反应在超细铜粉做催化剂作用下生成，则分子中 σ 键与 π 键之比为    
（4）该化合物[Cu(NH₃)₄]SO₄中存在的化学键类型有   。（填字母）

A．离子键

B．金属键

C．配位键

D．非极性键 E．极性键

（5）NH₄CuSO₃中的金属阳离子的核外电子排布式为   。
（6）铜的某氯化物的晶胞结构如右图所示，该化合物的化学式为   。

常见元素A、B、C、D，其原子结构的相关信息如下表：

元素	相关信息
A	A原子的核外电子总数等于其基态电子层数
B	B原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍
C	C的基态原子L电子层中有3个未成对电子
D	D的外围电子层排布为(n+1)d^3n(n+2)s^n

 
请回答下列问题：
(1)A的原子结构示意图是_______；D元素位于周期表第______周期 ______族。
(2)在由B和A形成的众多分子中，只要B原子的成键轨道满足______(填字母序号），分子中所有的原子就有可能在同一个平面内。
A．sp³或sp²杂化轨道
B．sp³或sp杂化轨道
C．sp或sp²杂化轨道
(3)如图，在B晶体的一个晶胞中含有______个B原子。

(4)制备C₂A₄的方法是用次氯酸钠(NaClO)溶液氧化过量的CA₃。
①CA₃分子是______(填“极性”或“非极性”）分子。
②写出制备C₂A₄的总反应方程式____________
(5)DC1₃晶体溶于水溶液呈酸性，其原因是(用离子方程式表示）：______________________________

由碳原子构成的纳米碳管可以作为储存氢气的优良容器，其单层部分结构示意图如下，下列说法正确的是

A．纳米碳管是一种无机化合物

B．纳米碳管中碳原子间以共价键结合

C．纳米碳管与石墨互为同位素

D．0.12g纳米碳管中含有6.02×l0^22个碳原子

硼．碳．氮．硅元素的单质及其化合物是构成自然界的重要物质。
（1）硼元素原子核外电子排布式_________________。氮元素原子的核外电子中，未成对电子数与成对电子数之比为　　　　　　　　　　　　　 。
（2）甲烷是最简单的有机物，实验室可通讨下列反应制取：，反应涉及到的物质中，X属于      　　　　晶体(填 晶体类型)，MgO晶体的熔点比CaO高，主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　 。
（3）甲硅烷能与硝酸银发生如下反应：SiH₄+8AgNO₃+2 H₂O → 8Ag↓+SiO₂↓+8 HNO₃该反应中氢元素被氧化，由此可判断非金属性Si比 H　　　　 (填“强”．“弱”或“无法比较”)
（4）石墨晶体具有层状结构，在层与层之间嵌入金属K原子，能形成石墨夹层离子化合物(KC₈)，KC₈固态时也能导电，导电的粒子是　　　　　　　 。

I．下列说法中正确的是         。

A．第一电离能由大到小的顺序为O>N>C

B．由于C和O互为等电子体，所以可以推断O的电子式为

C．根据岩浆晶出规则，Ca0比Mg0更容易在岩浆冷却过程中先结晶

D．液态HF通常也可以写成（HF）n的形式，是因为液态HF分子间存在氢键

Ⅱ．（1）兰聚氰胺分子的结构简式如图所示，则其中氮原子轨道杂化类型是       ，l mol三聚氰胺分子中含        mol键。

（2）某元素位于第四周期VIII族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的M层电子排布式为____   。
（3）过渡金属配合物Ni（ CO）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=____  。
（4）碳化硅的晶胞结构（如右图）与金刚石类似（其中“●”为碳原子，“○”为硅原子）。图中“●”点构成的堆积方式与下列图式中          所表示的堆积方式相同。


（5）碳化硅的结构中，与碳原子距离最近且相等的碳原子有         个。设晶胞边长为a cm，碳原子直径为b cm，硅原子直径为c cm，则该晶胞的空间利用率为      （用含a、b、c的式子表示）。

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_______，F的晶体中原子的堆积方式是下图中的_______(填写“甲”、“乙”或“丙”)。

（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晶体的晶胞如下图所示

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, NA表示阿伏加德罗常数）,则该晶胞中含有_____个A原子，该晶体的密度是_____ g/cm

现有A、B、C、D四种短周期元素，它们的相关结构和性质信息如下表所示，请结合相关信息，完成相关的问题：

元素	相关结构和性质
A	其单质的一种晶体不是金属晶体，但是电的良导体，且难熔、质软并有润滑性，可用作原子核反应堆的慢化剂、火箭发动机喷灌和电极材料等。
B	其单质既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，其简单离子在第三周期单核离子中半径最小。
C	是蛋白质的组成元素之一，原子核外有三种不同能量的电子，且未成对电子数最多。
D	原子核外最外层电子排布式为ns^nnp^2n+1

（1）表中所述A的单质晶体中微粒间的相互作用有_____________、_____________。
（2）B元素的氧化物所对应的晶体属于____晶体（填“分子”、“原子”、“离子”、“金属”），工业上制备B元素单质的化学方程式：_______________________。
（3）钠与C元素形成的Na₃C晶体中，C元素以C^3-存在，C^3-的电子排布式为_____________。C元素的气态氢化物溶于水后溶液呈碱性的原因（用方程式表示）_____________（填序号）。
（4）与D同主族的短周期元素，其单质及其化合物与D的单质及化合物均具有的性质为____ （填序号）。
A．常温下单质跟水剧烈反应并放出氧气    B．气态氮化物具有很强的热稳定性
C．气态氢化物极易溶于水并呈强酸性      D．在HXO中X的化合价均为+l价

碳与硅是十分重要的两种元素，金刚石、SiC具有耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。
（1）碳元素在周期表中的位置是_______________，其原子核外通常未成对电子数为___________个。
（2）已知2Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)→P₄(g)+6CaO(s)+10CO(g)反应中，被破坏的化学键有________。
a．离子键      b.极性共价键   c. 非极性共价键
（3）一定条件下，Na还原CCl₄可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，除去粗产品中少量钠的试剂为_______________。
（4）下列叙述正确的有____________填序号），
①Na还原CCl₄的反应、Cl₂与H₂O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③NaSiO₃溶液与SO₃的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④Si在一定条件下可与FeO发生置换反应

现有1——20号元素A、B、C、D所对应的物质的性质或微粒结构如下表：

元素	物质性质或微粒结构
A	M层上有2对成对电子
B	B的离子与D的离子具有相同电子层结构，且可以相互组合形成干燥剂
C	常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
D	元素最高正价是＋7价

 
（1）元素A的原子最外层共有______种不同运动状态的电子，有___种能量不同的电子。B的
离子与D的离子相互组合形成的干燥剂的化学式是_________。
（2）元素C与氢元素形成带一个单位正电荷的离子，写出该微粒的电子式（用元素符号表示）
_________________
（3）元素A与元素D相比，非金属性较强的是_____（用元素符号表示），下列表述中能证明
这一事实的是_______
A．常温下A的单质和D的单质状态不同  
B．A的氢化物比D的氢化物稳定
C．一定条件下D能从A的氢化物水溶液中置换出A单质
D．HD的酸性比HA酸性强
（4）C的氢化物固态时属于______晶体，该氢化物与A的最高价氧化物水化物反应的化学方程式是__________________________________________________。