高中化学性质实验方案的设计试题

Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。已知：
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的能级，且每种能级中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N的质荷比最大值为78；
⑤Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）
（1）化合物M的空间构型为        ，其中心原子采取   杂化；化合物N在固态时的晶体类型为           。
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为                。
（3）由上述一种或多种元素组成的与RY₂互为等电子体的分子为         （写分子式）。
（4）Z原子基态时的外围电子排布式为     ；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞 结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为   。

（5）由R、X、Y三种元素组成的RXY^-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X₂、RY₂等物质。该反应的离子方程式为    。

[化学—选修3：物质结构与性质](15分)
Ⅰ．德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C₂₀，该笼状结构是由许多正五边形构成如图｡

①C₂₀分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
②多面体的顶点数､面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2，
请回答：C₂₀分子共有         个正五边形，共有         条棱边｡
Ⅱ．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元素的核电荷数为29｡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π键的数目为          ｡该分子中碳原子的杂化轨道类型是       ，该分子属于          分子(填“极性”或“非极性”)｡
（3）基态D原子的电子排布式为           ｡

下表为周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。

请回答下列问题:
(1)表中属于d区的元素是　　　　(填编号)。 
(2)元素⑥形成的最高价含氧酸根的立体构型是　　　　,其中心原子的杂化轨道类型是　　　　。
(3)元素②的一种氢化物是重要的化工原料,常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。有关该氢化物分子的说法正确的是　　　　。

A．分子中含有氢键

B．属于非极性分子

C．含有4个σ键和1个π键

D．该氢化物分子中,②原子采用sp^2杂化

(4)某元素的特征电子排布式为nsⁿn,该元素原子的核外最外层电子的孤电子对数为　　　　;该元素与元素①形成的分子X构形为　　　　;X在①与③形成的分子Y中的溶解度很大,其主要原因是                                                  。
(5)科学发现,②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如图(图中②、④、⑨分别位于晶胞的体心、顶点、面心),则该化合物的化学式为　　　　(用对应的元素符号表示)。 

[选修3—物质结构与性质]钒是我国的丰产元素，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键长有两类，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    。

已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X是有机物主要组成元素。X的一种1∶1型气态氢化物分子中既有σ键又有π键。Z是金属元素,Z的核电荷数小于28,且次外层有2个未成对电子。
(1)X在该氢化物中以　　　　方式杂化。X和Y形成的化合物的熔点应该　　　　(填“高于”或“低于”)X氢化物的熔点。 
(2)Y在周期表中位于　　　　　　　　　　　　;Z⁴⁺的核外电子排布式为　　　　。 
(3)工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M(M可看作一种含氧酸盐)。经X射线分析,M晶体的最小重复单位为正方体(如图),边长为4.03×10^-10 m,顶点位置为Z⁴⁺所占,体心位置为Ba²⁺所占,所有棱心位置为O^2-所占。

①制备M的化学反应方程式是　　　　　　　　　　　　(Z用元素符号表示)。 
②在M晶体中,Ba²⁺的氧配位数(Ba²⁺周围等距且最近的O^2-的数目)为　　　　。 
③晶体M密度的计算式为ρ=　　　　　　　　　　(Z相对原子质量为48)。

(12分)【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题作答。若多做，则按A小题评分。
A．【物质结构与性质】
氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)及新型多相催化剂组成的纳米材料能利用可见光分解水，生成氢气和氧气。

（1）Zn^2＋基态核外电子排布式为________。
（2）与水分子互为等电子体的一种阴离子是________(填化学式)。
（3）氮化镓(GaN)的晶体结构如图1所示，其中氮原子的杂化轨道类型是________；N、Ga原子之间存在配位键，该配位键中提供电子对的原子是________。
（4）ZnO是两性氧化物，能跟强碱溶液反应生成[Zn(OH)₄]^2－。 不考虑空间构型，[Zn(OH)₄]^2－的结构可用示意图表示为________。
（5）某种ZnO晶体的晶胞如图2所示，与O^2－距离最近的Zn^2＋有________个。

有原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素，A是短周期中族序数等于周期数的非金属元素；B元素的原子既不易失去，也不易得到电子，其基态原子每种轨道中电子数相同；C元素的价电子构型为nsⁿnp^n＋1；D的最外层电子数与电子层数之比为3∶1；E是地壳中含量仅次于铝的金属元素，其合金用途最广，用量最大。
(1)B与D形成的非极性分子中中心原子的孤电子对数是________，中心原子的杂化轨道类型为________。
(2)A分别与B、C、D能形成电子数为10的化合物，它们的沸点由高到低的顺序是________(写分子式)，它们的稳定性由弱到强的顺序是________(写分子式)。
(3)分子ABC、BA₂D的空间构型分别是________、________。
(4)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序是________(用元素符号表示)，第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(5)一个C的单质分子中存在________个π键、________个σ键。
(6)E的三种同素异形体，晶胞如图所示：

其中晶胞γ的堆积模型中E原子的配位数为________，该晶胞中所含原子数为________。

A、B、C、D、E、R六种元素位于周期表的前四周期，其原子序数依次增大。已知A原子核外有三个未成对电子；Ｂ的最外层电子数是内层电子数的３倍；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；R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的氯化物的熔点高，理由是                           。
（3）基态R⁺离子的核外电子排布式是                          。
（4）Q分子是A₂B的等电子体，Q的结构式为                    。
（5）图一是R单质的晶胞结构，配位数为                  ；图二是B、R两元素组成的一种化合物的晶胞，其化学式为                   。

(10分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。
（1）基态镍原子的外围电子排布式为            。
（2）金属镍能与CO形成配合物Ni(CO)₄,写出与CO互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式  、  。
（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可与H₂发生加成反应。
如①CH₂=CH₂、②HC≡CH、③、④HCHO,其中碳原子采取sp²杂化的分子有
(填物质序号),HCHO分子的立体结构为   形。
（4）金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如左下图所示。该合金的化学式为          。

（5）丁二酮肟常用于检验Ni²⁺:在稀氨水中,丁二酮肟与Ni²⁺反应生成鲜红色沉淀,其结构如上右图所示。该结构中,除共价键外还存在配位键和氢键,请在图中用箭头和“…”表示出配位键和氢键。

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_________。

【化学—选修3：物质结构与性质】
在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能与氢形成氢化物
（1）氨气是共价型氢化物。工业常用氨气和醋酸二氨合铜{[Cu（NH₃）₂]Ac}的混合液来吸收一氧化碳（醋酸根CH₃COO^-简写为Ac^-）。反应方程式为：[Cu（NH₃）₂]Ac+ CO+NH₃[Cu（NH₃）₃CO]Ac
①请写出基态Cu原子的电子排布式                  。
②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为                ，理由是                ；其中NH3应为            （填“极性”或“非极性”）分子。
③醋酸分子中的两个碳原子的化方式分别是               。
④生成物[Cu（NH₃）₃CO]Ac中所含化学键类型有          。（填序号）
a．离子键       b．金属键     c． 共价键        d． 配位键
（2）某离子型氢化物化学式为XY₂，晶胞结构如下图所示，其中6个Y原子（○）用阿拉伯数字1~6标注。

①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上。则5、6号Y原子均在晶胞         。（填“侧面”或“内部”）
②根据以上信息可以推知，XY₂晶体的熔沸点             （填“＞”“＝”“＜”）固态氨的沸点。
③若该晶胞的边长为a nm，密度为，XY₂的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数可表示为         

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。

A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中的常见元素，原子序数依次增大，相关信息如下表：

元素	相关信息
A	可形成自然界硬度最大的单质
B	与A元素同周期，核外有三个未成对电子
C	最外层电子数是其电子层数的3倍
D	第一电离能至第四电离能分别是I1=578KJ/mol，I2=1817KJ/mol，I3=2745KJ/mol, I4=11575KJ/mol
E	常温常压下，E的单质是固体，其氧化物是形成酸雨的主要物质
F	F的一种同位素的质量数为63，中子数为34

（1）A、B、C元素的第一电离能由大到小的顺序为              （用元素符号表示）。F的基态原子核外电子排布式为                。
（2）AE₂是一种常用的溶剂，是          （填“极性”或“非极性”）分子，分子中σ键与π键个数比为       。
（3）写出D与NaOH溶液反应的离子方程式        。DB形成的晶体与金刚石类似，它属于                晶体。B的最简单氢化物容易液化，理由是        
    
（4）已知F的晶体结构如图所示，又知F的密度为9．00g·cm^-3，则晶胞边长为             ；FEC₄常作电镀液，其中EC₄^2-的空间构型是             ，其中E原子的杂化轨道类型是               。
（5）F的一种氯化物晶胞体结构如图所示，该氯化物的化学式是               。

（4-5必做）根据已学知识，请你回答下列问题：
（1）最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__________。某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布是4s24p4，该元素的名称是_________。
（2）根据VSEPR模型，PO43-的分子立体结构为：        ；乙醇易溶于水的原因是          ；HClO4的酸性强于HClO的原因是        ；
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点282°C，沸点315°，在300°C以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为________。
（4）某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，写出该元素原子的电子排布式是_____。写出铬元素在周期表中的位置________，它位于______区。
（5）如图是氯化铯晶体的晶胞示意图（晶体中最小的重复结构单元），已知晶体中2个最近的Cs＋核间距为a pm，氯化铯（CsCl）的相对分子质量M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体的密度为      g/cm3。

[化学一物质结构与性质](13分)钛被称为“国防金属’’和“生物金属”，是重要的结构材料。
（1）基态钛原子的核外电子排布式是_______________________________，钛所在的周期中第一电离能最小的元素是______________________________.
（2）金红石(TiO₂)的熔点，用熔盐法直接电解金红石可获得金属钛，金红石所属的晶体类型是______________________________________晶体。
（3）TiCl₄能与NH₄CI反应生成配合物(NH₄)₂[TiCl₆]。此配合物中，形成配位键时提供孤对电子的有_____________．(填元素符号)，空间构型呈正四面体的微粒是___________。
（4）TiO²⁺与H₂O₂在稀酸中反应生成橘红色的[TiO(H₂O₂) ] ²⁺离子，可用于钛的定性检验。
[TiO(H₂O₂) ] ²⁺中不含有_____________________________.
A．极性键   
B．非极性键   
C．键   
D．键   
E．离子键
（5）H₂O₂分子可看成H₂O分子中的一个H被OH所取代，下列关于H₂O₂的说法正确的是______
A．H₂O₂分子结构对称为非极性分子
B．I mol H₂O₂最多能形成2mol氢键
C．H₂O₂不稳定是因为氢键的键能较小
D．H₂O₂分子的空间构型为直线形