高中化学性质实验方案的设计试题

【化学—选修3：物质结构与性质】
现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。

A元素的核外电子数和电子层数相等，也是原子半径最小的元素

B元素原子的核外p电子数比s电子数少1

C原子的第一至第四电离能分别是: I1=738kJ/mol  I2 =" 1451" kJ/mol  I3 = 7733kJ/mol  I4 = 10540kJ/mol

D原子核外所有p轨道全满或半满

E元素的主族序数与周期数的差为4

F是前四周期中电负性最小的元素

G在周期表的第七列

 
（1）已知BA₅为离子化合物，写出其电子式           
（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有    个方向，原子轨道呈    形
（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布为，
该同学所画的电子排布图违背了                                         
（4）G位于           族       区，价电子排布式为                           
（5）DE₃ 中心原子的杂化方式为          ，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为              
（6）检验F元素的方法是                 ，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是  
                                                                         
（7）F元素的晶胞如下图所示，若设该晶胞的密度为a g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，
F原子的摩尔质量为M，则F原子的半径为             cm

(13分)（1）A、B、D为短周期元素，请根据信息回答问题：

元素	A	B	D
性质或结构信息	工业上通过分离液态空气获得其单质，单质能助燃	气态氢化物的水溶液显碱性	原子有三个电子层，简单离子在本周期中半径最小

①第一电离能：A     B（填“>”、“＝”、“<”），基态D原子的电子排布式为         。
②B和D由共价键形成的某化合物BD在2200℃开始分解，BD的晶体类型为                。
（2）发展煤的液化技术被纳入“十二五规划”，中科院山西煤化所关于煤液化技术的高效催化剂研发项目取得积极进展。已知：煤可以先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇（CH₃OH）,从而实现液化。
①某含铜离子的离子结构如右图所示：

在该离子内部微粒间作用力的类型有：         （填字母）。
A．离子键  B.极性键 C.非极性键  D.配位键  E.范德华力  F.氢键
②煤液化获得甲醇,再经催化得到重要工业原料甲醛(HCHO)，甲醇的沸点为65℃，甲醛的沸点为－21℃，两者均易溶于水。甲醇的沸点比甲醛高是因为甲醇分子间存在着氢键，而甲醛分子间没有氢键。甲醇和甲醛均溶于水，是因为它们均可以和水形成分子间氢键。请你说明甲醛分子间没有氢键的原因是                                                 。
③甲醇分子中，进行sp³杂化的原子有        ，甲醛与H₂发生加成反应，当生成1mol甲醇时，断裂的∏键的数目为            

下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

（1）写出上表中元素⑨原子的外围电子排布式             。
（2）在元素③与①形成的水果催熟剂气体化合物中，元素③的杂化方式为：   
（3）按要求完成下列各题
a．第一电离能：元素④       元素⑤（选填“＞”、“＝”、“＜”)。
b．与元素④所形成的单质互为等电子体的分子、离子的化学式        、        （各写一种）。
c．元素④的气态氢化物X的水溶液在微电子工业中，可作刻蚀剂H₂O₂的清除剂，所发生反应的产物不污染环境，其化学方程式为________________________________
d．由X与氧气、KOH溶液构成原电池，负极会产生元素④的单质。则其负极反应式为_____________________________。
（4）由元素③和⑧形成的液态化合物Z，是非极性的直线形分子。0.2mol的Z在O₂中完全燃烧，生成两种气态氧化物，298K时放出热量215kJ。该反应的热化学方程式为_________________________
（5）在测定①与⑥形成化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是：                                                 。
（6）元素⑩所形成的单质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。已知该原子的半径为d pm，相对原子质量为M，N_A代表阿伏加德罗常数，请回答：

晶体中该原子的配位数为      ，一个晶胞中包含的原子数目为        ；该晶体的密度为                  g·cm^－3（用字母表示，不必化简）。

A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素，其原子序数依次增大。A的原子中没有成对电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D及其同主族元素的氢化物沸点变化趋势如图；F是地壳中含量最高的金属元素；G与F同主族。请回答下列问题：
（1）写出F元素基态原子的核外电子排布式              ；
（2）B、C、D三种元素电负性由大到小的顺序是                （用元素符号表示）；
（3）下列有关上述元素的说法，正确的是           （填序号）；
①CA₃沸点高于BA₄，主要是因为前者相对分子质量较大
②Ni(BD)₄常温下为液态，易溶于CCl₄、苯等有机溶剂，因此固态Ni(BD)₄属于离子晶体
③C的氢化物的中心原子采取sp²杂化
④F单质的熔点高于E单质，是因为F单质的金属键较强
⑤比G的原子序数少1的元素第一电离能高于G
（4）CA₃分子的空间构型为           ，1 mol B₂A₄分子中含有         molσ键；
（5）ED是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。ED的熔点比NaCl高，其原因是                                           。
说明：O摄氏度=273K

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
A．黄血盐（亚铁氰化钾，K₄[Fe（CN）₆] ）易溶于水，广泛用做食盐添加剂（抗结剂），食盐中黄血盐的最大使用量为10 mg·kg^－1。黄血盐经长时间火炒，超过400℃时会分解生成剧毒的氰化钾。
回答下列问题：
（1）写出基态Fe²⁺的核外电子排布式        。K₄[Fe（CN）₆]  中Fe²⁺与CN^－两种离子之间的作用力是        。
（2）CN^－中碳原子的杂化方式为    ；1molCN^－中含有π键的数目为     。
（3）金属钾、铜的晶体的晶胞结构如下图（请先判断对应的图），钾、铜两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为       。

（4）黄血盐溶液与稀硫酸加热时发生非氧化还原反应，生成硫酸盐和一种与CN^－是等电子体的气态化合物，反应化学方程式为        。

A、B、C是中学化学中常见的三种短周期元素。已知：①A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；②B元素最高正价与最低负价的代数和为2；③C元素有多种化合价，且常温下C元素的单质与某种一元强碱溶液反应，可得到两种含C元素的化合物；④B、C两种元素质子数之和是A元素质子数的4倍。
(1) 写出A元素在周期表中的位置_______________________。
(2) 写出C的单质和强碱溶液反应的离子方程式____________________________________。
(3) 意大利罗马大学的FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的B₄气态分子。B₄分子结构与白磷分子结构相似，已知断裂1 mol B—B吸收167 kJ的热量，生成1 mol B≡B放出942 kJ热量。试写出由B₄气态分子变成B₂气态分子的热化学方程式：____________________________。
(4) 由B、C两种元素组成的化合物X，常温下为易挥发的淡黄色液体，X分子为三角锥形
分子，且分子里B、C两种原子最外层均达到8个电子的稳定结构。X遇水蒸气可形成一种常见的漂白性物质。则X的结构式为____________，X与水反应的化学方程式是___________________。
(5) A、B两种元素可形成一种硬度比金刚石还大的化合物Y。在化合物Y中，A、B原子间以单键相结合，且每个原子的最外层均达到8个电子的稳定结构。则Y的化学式为______________，Y晶体的熔点比金刚石熔点______（填“高”或“低”)。
(6) B₂H₄是一种可燃性液体，其水溶液呈弱碱性，是因为溶液中存在平衡：
H₂B－BH₂＋H₂O_________________________。

(12分)现有A、B、C、D、E五种短周期元素，其原子序数依次增大。A、C的基态原子电子排布中未成对电子数与其周期数相等，且A的最外层电子数是次外层电子数的2倍。D的阳离子、C的阴离子均与氖原子的电子层结构相同，且D的单质与C的单质反应能生成D₂C和D₂C₂两种化合物。E所在周期序数比所在主族序数大l。
(1)2011年是国际化学年，其中一项重要活动是纪念居里夫人获诺贝尔化学奖100周年。居里夫妇发现了放射I生镭(Ra)和钋(Po)元素，其中E与镭同主族，镭位于           族。
(2)E的基态原子的核外电子排布式是         ，A、B、C三种元素中第一电离能最大的是            ，B、c、D的原子半径由小到大的顺序为             (均用元素符号 表示)。
(3)D₂C₂与AC₂反应的化学方程式为             ，请写出该反应的一种用        。
(4)B与氢元素形成最简单的气态氢化物的空间构型为            ，其中共价键类型为              (填极性键或非极性键)。已知B≡B键能为946 kJ·mol^-1，H-H键能为
436 kJ·mol^-1，B—H键能为391 kJ·mol^-1，则B₂和H₂反应的热化学方程式为         。

X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期四种常见的元素。已知：W基态原子有7个轨道填充了电子；Y与Z原子最外层的电子数相同，但Y的原子半径比Z小；ZY₂和Y₃都具有漂白性，它们分子的空间构型都是V型；X的合金在生活中有非常广泛的用途，X分别与Y、Z形成化合物甲、乙，在甲、乙中X的质量分数分别为72.4％和63.64％；丙是由X、Y、Z三种元素组成的一种常见的还原剂，在溶液中反应1个阳离子失去1个电子。
（1）W基态原子的最外层（价层）的电子排布式为                          ；X³⁺最外层电子数为             ；Y、Z、W三种单质与Y、W两元素形成的化合物四种物质的熔点从高到低的排序是         。（填化学式）
（2）写出在溶液中，丙与酸性高锰酸钾反应的离子方程式：         。
（3）检验ZY₂的方法是（写出操作步骤和实验现象）            。
（4）高温下甲与W单质剧烈反应。在25℃、101kPa下测得每转移3mol e^-放热416.4kJ该反应的热化学方程式是                         。

【化学——物质结构与性质】
已知A、B、C、D都是短周期元素，它们的原子半径大小为B>C>D>A。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子有2个未成对电子。A、B、D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。E的硫酸盐溶液是制备波尔多液的原料之一。回答下列问题（用元素符号或化学式表示）。
（1）M分子中B原子轨道的杂化类型为             ，
1mol M中含有σ键的数目为                  。   
（2）化合物CA₃的沸点比化合物BA₄的高，其主要原因是               。
（3）写出与BD₂互为等电子体的C₃^－的结构式                  。
（4）E⁺的核外电子排布式为         ，图12是E的某种氧化物的晶胞结构示意图，氧的配位数为        。

（5）向E的硫酸盐溶液中通入过量的CA₃，写出该反应的离子方程式：             。

【化学——选修3：物质结构与性质】
已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于48。X的一种1∶2型氢化物分子中既有σ键又有π键，所有原子共平面。Z是金属元素，Z的单质和化合物有广泛的用途。已知Z的核电荷数小于28，且次外层有2个未成对电子。工业上利用ZO₂和碳酸钡在熔融状态下制取化合物M（M可看做一种含氧酸盐）。经X射线分析，M晶体的最小重复单元为正方体（如上图），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）Y²⁺的结构示意图________________；Z的价层电子排布式为____________。
（2）X在该氢化物中以_____________方式杂化；X和Y形成的化合物YX₂的电子式为_____________________。
（3）①制备M的化学反应方程式是______________________________________；
②在M晶体中，若将Z⁴⁺置于立方体的体心，Ba²⁺置于立方体的顶点，则O^2–处于立方体的_______________；
③已知O^2–半径为1.4×10^–10 m，Z⁴⁺的半径为6.15×10^–11m，阿佛加德罗常数为N_A，则M的密度为_______________g·cm^–3。（不必化简）

【化学—物质结构与性质】
已知a、b、x、y、z五种元素的原子序数依次增大，其中a原子的半径是所有原子中半径最小的，b原子中的电子有6种不同的运动状态，y原子的L层有2对成对电子，z元素的电负性是前四周期中最小的。
（1）x、y两种元素的第一电离能的大小为x      y（填“>”、“<”或“=”），用原子结构的知识解释原因                                         ；
（2）固体物质M的化学式为x a ₅，它的所有原子最外层都符合相应的稀有气体原子的最外电子层结构。则该化合物中a元素的化合价为       和        ；该化合物中x原子的杂化方式为　　　　；
（3）如果把晶胞顶点与最近三个面心所围成的空隙叫做四面体空隙，z原子可作为容体掺入C₆₀晶体的空隙中，形成具有良好的超导性的掺杂C₆₀化合物。现把C₆₀ 抽象成质点，该晶体的晶胞结构如图所示，若每个四面体空隙填入一个z元素的原子，则 z元素全部填满C₆₀晶体的四面体空隙后，所形成的掺杂C₆₀化合物的化学式为     。

W、X、Y、Z为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。其中，W的一种原子核内没有中子，Y的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍。Y与Z能形成两种常见的离子化合物Z₂Y和Z₂Y₂。X与Y能形成两种化合物，其相对分子质量之比为7 : 11。请回答：
（1）Z在元素周期表中的位置是____。
（2）X、Z两元素原子的次外层电子数之比为____。
（3）由W与X两种元素组成的物质甲，其相对分子质量为28。甲可能发生的反应有____（填序号）。
①与氢气反应   ②与氧气反应  ③与水反应       ④与酸性高锰酸钾溶液反应   
（4）由W、X、Y三种元素组成的有机物乙，相对分子质量为60。由W、X、Y、Z四种元素组成的无机物丙，相对分子质量为84，受热易分解。又知，乙与丙反应能放出气体，写出乙溶液与丙溶液反应的化学方程式：____。

已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增加。其中A与B 、A与D在周期表中位置相邻，A原子核外有两个未成对电子，B元素的第一电离能比同周期相邻两个元素都大，C原子在同周期原子中半径最大（稀有气体除外）；E与C位于不同周期，E原子核外最外层电子数与C相同，其余各层电子均充满。请根据以上信息，回答下列问题：（答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）

（1）A、B、C、D四种元素电负性由大到小排列顺序为                              
（2）C形成的晶体中，其微粒堆积方式为          ;
（3）D单质的熔点很高，可用作计算机的核心部件，但会被氢氧化钠溶液腐蚀，其腐蚀的离子方程式为：                                     ；D的氧化物在通讯方面有重要用途，90克D的氧化物中含共价键的数目为             。
（4）E核外电子排布式是                                ，E的某种化合物的结构如图所示，则此化合物中各种粒子间的相互作用力有                                    

【物质结构与性质】
组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N及S、P和少量的Cu、Fe、Zn等，其中铜及其合金是人类最早使用的金属材料，用途广泛。
（1）铜原子的核外电子排布式是                    ；O、N、S的第一电离能由大到小的顺序为                    。
（2）铜的熔点比钙高，其原因是                         ；
右图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图，则该合金中Ca和Cu的原子个数比为                。

（3）Cu²⁺能与NH₃、H₂O、Cl^-等形成配位数为4的配合物。
①[Cu（NH₃）₄]²⁺中存在的化学键类型有               （填序号）。
A．配位键B．金属键C．极性共价键D．非极性共价键E．离子键
②[Cu（NH₃）₄]²⁺具有对称的空间构型，[Cu（NH₃）₄]²⁺中的两个NH₃被两个Cl^-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH₃）₄]²⁺的空间构型为           （填序号）。
A．平面正方形       B．正四面体     C．三角锥型     D．V型
③某种含Cu²⁺的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：
HOCH₂CH=CH₂→CH₃CH₂CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为           。

Ⅰ．顺铂是美国教授B Rosenberg等人于1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物，它的化学式为Pt(NH₃)₂Cl₂。1995年WHO对上百种治癌药物进行排名，顺铂的综合评价列第2位。

①顺铂中的配体有               。（写化学式）
②与NH₃互为等电子体的分子、离子有          。
（至少各举一例）
③碳铂是1，1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称，是第二代铂族抗癌药物，其他毒副作用低于顺铂。碳铂的结构为：
碳铂中含有的作用力有             。（填字母）

A．极性共价键

B．非极性共价键

C．配位键

D．离子键

E．金属键       F．σ键            G．π键
④碳铂的中心离子的配位数为     ，C原子的杂化方式有          ；
⑤铂（Pt）单质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。

晶胞中铂（Pt）原子的配位数为       。
Ⅱ．原子序数小于36的元素A和B，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数B比A多1，基态B原子中含有三个未成对电子。请写出A^2＋在基态时外围电子（价电子）排布式为       ，B元素在周期表中的位置为          。