高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系简答题

以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼因发现“准晶体”而独享2011年诺贝尔化学奖以及奖金。现在，准晶体已在很多应用领域“大展拳脚”，可用来制造不粘锅、发光二极管、热电转化设备等。
（1）铁在周期表中的位置              ，铝的原子结构示意图为          ；
（2）工业炼铝用的原料是       （填Al₂O₃或AlCl₃），不用另一种的原因是     
                                                               ；
（3）铜在潮湿的空气中会生成铜绿，写出该反应方程式
                                                           ；
（4）用电解法制Fe(OH)₂沉淀，下列可做电解质溶液的是     

A．纯净水

B．NaCl溶液

C．NaOH溶液

D．CuCl2溶液

分）【化学选修
A-I为原子序数递增的前4周期的元素，已知A原子的最外层电子是次外层电子数的2倍，D为周期表中电负性最大的元素，F与C位于同一主族，E与G在周期表的位置是上下相连，两元素所在主族中所有元素都是金属，H为应用最广泛的金属；I处于周期表中的第二副族。请回答下列问题：（以下问题中的所有原子都必须在上述元素中寻找）
（1）B单质分子中 键数目比为____。B、C、D第一电离能由小到大的顺序为__________（填写元素符号）。
（2）H元素原子的价层电子排布式为____，H^3＋离
子可以与上述元素中的三种形成的某阴离子生成血红色
络合物；该阴离子又与A-I元素中的某些原子形成的分
子互为等电子体，这种分子的化学式为____（写一种即
可）．该阴离子空间构型为____。
（3）D与G可以形成下图的晶胞，则黑点表示的是元素____（填写元素符号），该元素原子在该晶胞中的配位数为____．

（4）若将上述晶胞圆圈对应的原子所在上下两层平面原子，按两条相互垂直的对角线上各去掉该原子2个（共去掉4个），并将小点和圆圈对应的原子更改为另外两种元素的原子，则这个晶胞化学式为____，若再将留下的所有原子换成另外一种新元素的原子，成为另外一种晶胞，该成键原子键角为    ；（5）已知，F单质晶体的原子堆积为ABAB型，那么，该晶体的空间利用率为____。如果F单质的摩尔质量为M，晶胞棱长为a，晶胞高度为c则，该晶体密度表达式为____。（阿伏加德罗常数用表示，不化简）如果F的原子半径为R，用R表示的晶胞高度为____。

（1）碳、氮、氧的第一电离能大小顺序为             ，氧原子电子排布式为       。
（2）氨分子氮原子杂化类型        ，氨水中四种氢键哪一种是主要的         ，规律是什么？                   。画出氢氟酸溶液中最主要氢键                  。
                                
（3）DNA中四种碱基间通过氢键可能的配对方式，用虚线把氢键表示出来

（4）试分析富马酸的K₂大于其顺式异构体马来酸K₂的原因。

（5）下表是三种火箭推进剂的沸点，为什么火箭推进剂选择氮元素？               。

物质	H2	N2H4	H2NN(CH3)2
沸点／℃	-252．8	113．5	～116

（6）常压下，水冷却至0 ℃以下，即可结晶成六方晶系的冰。日常生活中见到的冰、霜和雪等都是属于这种结构，其晶胞如下图所示（只显示氧原子，略去氢原子），晶胞参数侧棱c＝737 pm，菱形底边a＝452 pm，底面菱形的锐角是60°。

回答下列问题：
①计算晶胞中含有几个水分子。 ②计算冰的密度。

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表：

元   素	Mn	Fe
电离能 /kJ·mol^－1	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

 
根据表数据，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。
某镍配合物结构如右图所示，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，其晶胞结构如右图所示，则该磁性材料的化学式为              

【物质结构与性质】
根据元素周期表中第四周期元素的相关知识，回答下列问题：
（1）第四周期元素的基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有________种；写出Cu⁺的核外电子排布式________。
（2）按电子排布，可将周期表里的元素划分成五个区域，第四周期元素中属于s区的元素有________种，属于d区的元素有________种。
（3）CaO晶胞如所示，CaO晶体中Ca²⁺的配位数为    ；CaO的焰色反应为砖红色，许多金属或它们的化
合物都可以发生焰色反应，其原因是_______。

（4）由叠氮化钾（KN₃）热分解可得纯N₂：2KN₃(s)=2K(l)+3N₂(g)，下列有关说法正确的是_______（填选项字母）。
A NaN₃与KN₃结构类似，前者晶格能较小
B晶体钾的晶胞结构如图所示：，每个晶胞中分摊2个钾原子
C氮的第一电离能大于氧
D氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性小
（5）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。O₂在其催化作用下，可将CN^-氧化成CNO^-。CN^-的电子式为_______,CNO^-的中心原子的杂化方式为______。
（6）在CrCl₃溶液中，一定条件下存在组成为[CrCl_n(H₂O)_6－n]^x＋ (n和x均为正整数）的配离子，将其通过氢离子交换树脂（R-H)，可发生离子交换反应：
[CrCl_n(H₂O)_6-n]^X++ xR-R_x[CrCl_n(H₂O)_6－n]+xH⁺。将含0.0015 mol[CrCl_n(H₂O)_6－n]^x＋的溶液，与R-H完全交换后，中和生成的H⁺需浓度为0.1200 mol·L^-1NaOH溶液25.00 mL，则该配离子的化学式为_______。

人民网2012年11月8日西宁电，青海盐湖海纳化工有限公司15万吨电石项目投产。以电石(CaC₂ )为原料可生产许多重要的有机物质，电石可由CaO制得(同时还得到一种可燃性气体物质)，有关转化关系如下图所示

(1)写出制备电石及由电石生成乙炔的化学方程式为__________________、__________________。
(2)基态Ca^2＋的电子排布式为______________，上面转化关系图中涉及到的元素中，电负性最大的元素是______________，第一电离能最小的元素是________________。
(3)乙炔、乙烷分子中的碳原子杂化类型分别为________________、______________，甲烷的空间构型是________________，该空间构型中，键角__________(填>、<、＝)109°28′。
(4)与CH₂＝CH₂相比，CH₂＝CHCl属于易液化的气体，原因是___________________。
(5)假设下图是电石的晶胞，则一个晶胞中含有________个钙离子，研究表明，亚玲形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca^2＋周围距离相等且最近的C有________个。

【物质结构与性质】
X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素。其中X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，N的原子序数比M小1, Q在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是       ，属      区元素，它的最外层电子的电子排布图为                    。
（2）XZ₂分子的立体结构是       ，YZ₂分子中Y的杂化轨道类型为     ，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是    （写分子式），理由是       。
（3）含有元素N的盐的焰色反应为      色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是            。
（4）元素M与元素Q形成晶体结构如图所示，设其晶胞边长为a pm，则a位置与b位置之间的距离为_______pm（只要求列算式）。

【物质结构与性质】
芦笋中的天冬酰胺（结构如图）和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效。

（1）天冬酰胺所含元素中_______（填元素名称）元素基态原子核外未成对电子数最多。
（2）天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有_______种。
（3）H₂S和H₂Se的参数对比见下表。

①H₂Se的晶体类型为_________，含有的共价键类型为_________。
②H₂S的键角大于H₂Se的原因可能为____________________。
（4）已知钼(Mo)位于第五周期VIB族，钼、铬、锰的部分电离能如下表所示

A是____________（填元素符号），B的价电子排布式为            。

A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素。A和D最外层电子数相同；C、E最低负价相同。B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，A和C可形成两种常见的化合物甲和乙（相对分子质量甲<乙），D₂C中阳离子与阴离子的电子层结构相同。请回答下列问题：
（1）B的氢化物与E的氢化物比较，沸点较高的是              （填化学式）。
（2）已知乙能与由A、C、D组成的化合物的溶液反应，请写出反应的离子方程式             。
（3）A、B两种元素可形成一种离子化合物，该离子化合物的电子式为      。
（4）向A、B、C三种元素组成的某盐溶液中滴加AgNO₃溶液生成白色沉淀，该反应的化学方程式为____________。已知该盐溶液呈酸性，0.1mol·L^-1该盐溶液中离子浓度由大到小的顺序是_________________________。
（5）化合物X、Y由A、C、D、E四种元素中的三种组成的强电解质，且两种物质水溶液的酸碱性相同，组成元素的原子数目之比均为1∶1∶1，若X能抑制水的电离，Y能促进水的电离，则X与Y反应的离子方程式是                      。

【化学－物质结构与性质】
原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。其中A的基态原子有3个不同的能级，各能级中的电子数相等；C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同；D为它所在周期中原子半径最大的主族元素；E和C位于同一主族，F的原子序数为29。
（1）F原子基态的核外电子排布式为                   。
（2）在A、B、C三种元素中，第一电离能由小到大的顺序是             （用元素符号回答）。
（3）元素B的简单气态氢化物的沸点远高于元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是                                     。
（4）由A、B、C形成的离子CAB^－与AC₂互为等电子体，则CAB^－的结构式为          。
（5）在元素A与E所形成的常见化合物中，A原子轨道的杂化类型为        。
（6）由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为          。

［化学——物质结构与性质］由Cu、N、B等元素组成的新型材料有着广泛用途。
（1）基态 Cu⁺ 的核外电子排布式为            。在高温下CuO 能分解生成Cu₂O，试从原子结构角度解释其原因：                               。
（2）立方氮化硼是一种新型的超硬、耐磨、耐高温的结构材料，它属于　  　晶体。
（3）化合物A (H₃BNH₃) 是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物 (HB=NH)₃通过3CH₄ + 2 (HB=NH)₃ + 6H₂O →3CO₂ + 6H₃BNH₃ 制得。
①与上述化学方程式有关的叙述不正确的是         。（填标号）

A．反应前后碳原子的轨道杂化类型不变

B．CH4、H2O、CO2分子空间构型分别是：正四面体形、V形、直线形

C．第一电离能：N＞O＞C＞B

D．化合物A中存在配位键

②1个 (HB=NH)₃分子中有　　个σ键。
（4）在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。图（a）是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为　　      。图（b）是硼砂晶体中阴离子的环状结构，其中硼原子采取的杂化类型为　      　　。

短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图所示，其中W的氧化物是酸雨形成的主要物质。

（1） 写出W的原子结构示意图：               。
（2） 将足量X的最高价氧化物通入含Y元素的阴离子溶液中。反应的离子方程式为               。
（3） 已知:①X(s) + O₂(g) ＝XO₂(g)　             ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1
②H₂(g) + 1/2 O₂(g) ＝H₂O(g)　　         ΔH＝－242.0 kJ·mol^－1
③XH₄(g) + 2O₂(g) ＝XO₂(g) + 2H₂O(g)      ΔH＝－802.0 kJ·mol^－1
则XH₄气体分解成氢气和X固体的热化学方程式为　        　　。
（4） ZO是由单质X和ZO₂反应制取单质Z的中间产物。隔绝空气时，ZO与NaOH溶液反应(产物含有一种固体单质和一种钠盐)的化学方程式为_______________。
（5） 利用原电池原理，可用W的一种氧化物、O₂和H₂O来制备W的最高价氧化物对应水化物。写出该电池负极反应式：___________。
（6） 将W的气态氢化物通入一定量的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，生成气体与HCl的物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。

①O点溶液中所含溶质的化学式为____________。
②a点溶液中，c(Na⁺): c(Cl^－)= _______________。

有A、B、C、D、E、R六种短周期元素，其元素特征信息如下表：

元素编号	元素特征信息
A	其单质是密度最小的物质
B	其阴离子带两个单位的负电荷，单质是空气主要成分之一
C	其阳离子与B的阴离子具有相同的电子层结构，其原子的最外层电子数是次外层的1/4
D	其氢氧化物和氧化物都有两性，且与C同周期
E	与C同周期，其原子半径在该周期最小
R	有多种化合价，其最高正价为+6价

回答下列问题：
（1）写出下列元素的名称：C        ，E         ；画出B的阴离子结构示意图：                   。
（2）B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序是                    （用化学式表示）。E元素的最高价含氧酸的化学式是          ；
（3）实验证明D的氢氧化物（或氧化物）具有两性的操作方法是：                   。
（4）在一定条件下，RO₃^2－与R^2－可发生反应：RO₃^2－＋2R^2－＋6H^＋ = 3R＋3H₂O，下列有关叙述中，正确的是          （填序号）。
A．元素R位于周期表中第3 周期，ⅥA族         
B．R^2－与氖原子电子层结构相同
C．RO₃^2－在它能发生的所有反应中都只具有氧化性
D．反应中消耗1 mol RO₃^2－ ，转移的电子的物质的量为4 mol
（5）请写出涉及上述元素间的两个反应的离子方程式，要求：（1）单质之间的置换 （2）在方程式中如为两种非金属则必须是不同主族的。                       ；                   。

  A、B、C、D、E、F、G七种元素，试按下列所给条件推断，①A、B、C是同一周期的金属元素，原子核外有三个电子层，A的原子半径在所属周期中最大，且原子半径A>B>C；②D、E是非金属元素，它们跟氢气化合可生成气态氢化物HD和HE，室温时，D的单质是液体，E的单质是固体
③F在常温下是气体，性质稳定，是除氢气外最轻的气态④G是除氢外原子半径最小的元素
（1）A 的名称是       ，B位于周期表中第   周期第   族，C的原子结构示意图是              
（2）A元素与D元素形成化合物的电子式是                      
（3）F的元素符号是                       
（4）在上述七种元素中，最高价氧化物对应的水化物碱性最强的化学式是              ，酸性最强的化学式是           ，气态氢化物最稳定的化学式是           
（5）将C的氧化物对应的水化物投入到A的氧化物对应的水化物中，反应的化学方程式是                    

A、B、C、D、E、F六种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。A、D同主族，可形成离子化合物X；B的氢化物与F的氢化物可反应生成离子化合物Y， 且B的单质是空气中含量最高的物质；C原子的最外层电子是次外层电子数的3倍；D、E、F 3种原子最外层共有11个电子， 且这3种元素的最高价氧化物的水化物两两皆能发生反应生成盐和水。
（1）B元素的名称是________，B单质的结构式为_____________。
（2）用电子式表示化合物X的形成过程__________________________________。
（3）化合物Y的电子式为_____________，A₂C₂的电子式为_____________。
（4）D、E最高价氧化物的水化物之间反应的离子方程式为          ___________。