高中化学性质实验方案的设计试题

(12分)【选做题】本题包括A、B两小题，请选定一中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。
A．[物质结构与性质]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：
2Cr₂O₇^2－＋3CH₃CH₂OH＋16H^＋＋13H₂O→4[Cr(H₂O)₆]^3＋＋3CH₃COOH
（1）Cr^3＋基态核外电子排布式为_________；配合物[Cr(H₂O)₆]^3＋中，与Cr^3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。
（2）CH₃COOH中C原子轨道杂化类型为______________；1molCH₃COOH分子中含有δ键的数目为______。
（3）与H₂O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H₂O与CH₃CH₃OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为___________。

选做【化学——物质结构与性质】化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素，请回答下列问题。
（1）NH₄NO₃是一种重要的化学肥料，其中N原子的杂化方式是     。
（2）维生素C是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富，该物质结构简式如图所示。以下关于维生素C的说法正确的是          。

a．分子中既含有极性键又含有非极性键
b．1 mol 分子中含有4 mol π键
c．该物质的熔点可能高于NaCl
d．分子中所含元素电负性由大到小的顺序为O＞C＞H
（3）维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有         。
（4）KSCN溶液可用于Fe^3＋的检验，原因是铁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。Fe^3＋的价电子排布为                       ，与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是              。
（5）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，则图1和图2中，铁原子的配位数之比为         。

【化学—物质结构与性质】前36号元素A、B、C、D的核电荷数依次增大。第二周期元素A原子的核外成对电子数是未成对电子数的2倍，B原子的最外层p轨道的电子为半充满结构，C最外层电子数是电子层数的三倍。D是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与氢原子相同，其余各层电子均全充满。请回答下列问题：
（1）A、B、C第一电离能由小到大的顺序为______；基态D原子的价电子排布式为______。
（2）BC₃^-的空间构型为_______。
（3）1 molAB^-中含有的键数目为________个。
（4）已知镧镍合金LaNi_n晶胞（结构如图）体积为9．0×10^-23cm²，，储氢后形成LaNi_nH_3．5合金（晶胞体积不变，则n=________；氢在合金中的密度为________g/cm²（保留小数点后三位数字）。

[化学——选修3物质结构与性质]氮的化合物在无机化工领域有着重要的地位。请回答下列问题：
（1）基态氮原子的价电子排布图为______。氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成：已知其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为       形，阳离子中氮的杂化轨道类型为      。
（2）某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，广泛用于陶瓷工业等领域。工业上用氮气与氧化铝和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，工业制备X的化学方程式为_______。

（3）X晶体中包含的化学键类型为______。（填字母标号）

A．离子键

B．共价键

C．配位键

D．金属键

（4）已知氮化硼与X晶体类型相同，且氮化硼的熔点比X高，可能的原因是______
（5）若X的密度为pg/cm³,则晶体中最近的两个N原子的距离为______cm（阿伏加德罗常数用N_A表示，不必化简）。

已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsⁿnpⁿ，D是地壳中含量最多的元素。E是第四周期的p区元素且最外层只有2对成对电子，F元素的基态原子第四能层只有一个电子，其它能层均已充满电子。
（1）基态E原子的价电子排布图                      。
（2）B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为            (用元素符号表示).
（3）BD中心原子杂化轨道的类型为           杂化；CA₄⁺的空间构型为        (用文字描述)。
（4）1mol B^一中含有键的数目为                   N_A。
（5）D、E元素最简单氢化物的稳定性        >        (填化学式)，理由是             .
（6）C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是          ，C原子的配位数是       。若相邻C原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为       g／cm³(用含a、N_A的符号表示)。

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

请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是          （填编号）。
（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为     ；
（3）④ ⑤ ⑥ ⑦四种元素的第一电离能由大到小的顺序是          （用元素符号表示）。
（4）按原子轨道的重叠方式，③与⑥形成的化合物中σ键有     个，π键有     个。
（5）某元素的特征电子排布式为nsⁿnpⁿ⁺¹，该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为      ；该元素与元素①形成的分子X的空间构形为       ，属于    分子（填“极性”或“非极性”）。
（6）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：                 。
（7）1183 K以下⑨元素形成的晶体的基本结构单元如图1所示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的原子间距离相同。
       
在1183 K以下的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为______个，在1183 K以上的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为________。

已知A、B、C、D、E、F、G都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子，G的+1价阳离子正好充满K、L、M三个电子层。回答下列问题：
（1）A、B、C、D、E、F、G几种元素中第一电离能最小的是___________(填元素符号)，D元素的原子核外有     种不同运动状态的电子；有      种不同能级的电子。基态的F³⁺核外电子排布式是        。
（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是                   。
（3）化合物AC₂的电子式是            。
（4）FD₃与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是                            。
（5）化合物EF[F(AB)₆]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的1/8（E^＋未画出）。该蓝色晶体的一个晶胞中E^＋的个数为           。

（6）G的二价阳离子能与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子：该配离子中含有的化学键类型有                     。（填字母）
a．配位键        b．极性键        c．离子键       d．非极性键

阴离子CAB^－中的A原子与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）中C原子的杂化方式分别为       和       。

石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

（1）图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为          。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是            ,该C与相邻C形成的键角            (填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H₂O中，则氧化石墨烯中可与H₂O形成氢键的原子有       (填元素符号)。
（4）石墨烯可转化为富勒烯(C₆₀)，某金属M与C₆₀可制备一 种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为            ，该材料的化学式为           。

当今世界，能源的发展日益成为全世界、全人类共同关心的问题。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能(kJ/mol)	I1	I2	I3	I4
A	899	1 757	14 840	21 000
B	738	1 451	7 733	10 540

①请根据上述信息，写出A的核外电子排布式：__________________。
②某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图1所示，该同学所画的电子排布图违背了________。

（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已知金刚石中碳碳键的键长为154.45 pm，C₆₀中碳碳键的键长为145 pm和140 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，      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，其晶胞如图2所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质中K原子和C₆₀分子的个数比为____________。
③继C₆₀后，科学家又合成Si₆₀、N₆₀，请比较C、Si、N原子电负性由大到小的顺序          。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，则一个Si₆₀分子中所含π键的数目为__________。

选考[化学---选修3：物质结构与性质] (15分)
太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒等化学物质。
（1）铟与镓同是IIIA族元素，写出铟基态原子的电子排布式：      。
（2）硒为第四周期VIA族元素，与其相邻的元素有砷（33号）、溴（35号），则三种元素的电负性由小到大的顺序为      。（用元素符号表示）
（3）SeO₃分子的立体构型为      。
（4）硅烷（Si_nH_2n+2）的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是      。

（5）硼元素具有缺电子性，其化合物往往具有加合性，如硼酸（H₃BO₃）在水溶液中能与水反应生成[B(OH)₄]^－，其中B原子的杂化类型为      。
（6）金属铜投入氨水中或投入H₂O₂溶液中均无明显现象，但投入氨水—过氧化氢混合液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，写出该反应的离子方程式：      。
（7）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为      ；若该晶体的晶胞参数为a pm，则该合金密度为      g/cm³。（列出计算式，不要求计算结果，阿伏伽德罗数的值为N_A）

已知：A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周期表中前四周期的元素。其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子；G原子核外价电子数与B相同，其余各层均充满。B、E两元素组成化合物B₂E的晶体为离子晶体。C、F的原子均有三个能层，C原子的第一至第四电离能(KJ·mol^－1)分别为578、1817、2745、11575；C与F能形成原子数目比为1∶3、熔点为190 ℃的化合物Q。
(1)B的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位数为____________；E元素的最高价氧化物分子的立体构型是________________。F元素原子的核外电子排布式是_______________，G的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为________________。
(2)试比较B、D分别与F形成的化合物的熔点高低并说明理由________________。
(3)A、G形成某种化合物的晶胞结构如图所示。若阿伏加德罗常数为N_A，该化合物晶体的密度为a g·cm^－3，其晶胞的边长为________ cm。

(4)在1.01×10⁵ Pa、T₁℃时，气体摩尔体积为53.4 L·mol^－1，实验测得Q的气态密度为5.00 g·L^－1，则此时Q的组成为________________。

（选考）A.［物质结构与性质］
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是          ；
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含键数为N_A
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为           __________；
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______________________          ；
③金与铜可形成的金属互化物合金（如图），它的化学式可表示为          ；
④下列分子属于非极性分子的是          ；
a．甲烷        b．乙炔        c．苯        d．乙醇
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式是          ；酞菁铜分子中心原子的配位数为          。

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）F元素的电子排布式为                ，A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                       。
（2）A的氢化物的分子空间构型是                  ，其中心原子采取              杂化，
属于                （填“极性分子”和“非极性分子”）。
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：

元   素	M	F
电离能 （kJ·mol^－1）	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态M^2＋再失去一个电子比气态F^2＋再失去一个电子难。对此，你的解释                               ；
（4）晶体熔点：DC      EC（填“<、=、>”），原因是                                           。
（5）H₂S和C元素的氢化物(分子式为H₂C₂)的主要物理性质比较如下：

	熔点／K	沸点／K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因              。

A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，G²⁺的3d轨道有9个电子，请回答下列问题：
（1）F的基态原子电子排布式为    。
（2）B、C、D的原子的第一电离能由小到大的顺序为    （用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是    。
a．分子中都含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．都是含极性键和非极性键的非极性分子
d．互为等电子体，分子的空间构型都为直线形
e．中心原子都是sp杂化
（4）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中。与一个F原子距离最近的F原子的数目为    ，该晶体的化学式为    。

（5）向GSO₄(aq)中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，写出沉淀消失的离子反应方程式：    。
（6）某电池放电时的总反应为：Fe＋F₂O₃＋3H₂O = Fe(OH)₂＋2F(OH)₂（注：F₂O₃和F(OH)₂为上面F元素对应的化合物），写出该电池放电时正极反应式    。

【化学——选修3：物质结构与性质】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）CH三CH、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，哑玲形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。