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】
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    。

已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物A。其结构如图：
（1）Cu元素基态原子的外围电子排布式为_________。
（2）请在图中画出A中的配位键（用→表示）

（3）A中碳原子的轨道杂化类型为_________
（4）1mol氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）含有σ键的数目为_________
（5）氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：____________（写化学式）。
（6）已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图，

则该化合物的化学式是_________。

硼元素在化学中有很重要的地位，硼及其化合物广泛应用于永磁材料、超导材料、富燃料材料、复合材料等高新材料领域。
（1）三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为                   ，B原子的杂化类型为                        。
（2）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。下图是磷化硼晶体的晶胞示意 图，则磷化硼的化学式为                         ，该晶体的晶体类型是                       。

（3）硼酸(H₃B0₃)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H₃B0₃分子间通过氢键相连(如图)。

①硼酸分子中B最外层有         个电子，1 molH₃B0₃的晶体中有      mol氢键。
②硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)₃·H₂ O，它电离生成少量[B(OH)₄]^一和H⁺，则硼酸为  元酸，[B(OH)₄]^一含有的化学键类型为           。
（4）H₃P0₄的K₁、K₂、K₃分别为7.6×10^-3、6.3×10^-8、4.4×10^-13，硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10^-4， 请根据结构与性质的关系解释：
①H₃PO₄的K₁远大于K₂的原因                               ；
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因                                              。
（5）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为          (用含有a的代数式表示)。在一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”(如图)

可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为
         g(氧离子的半径为1.40×10^-10m， 1.732)。

Cu₃N具有良好的电学和光学性能，在电子工业领域、航空航天领域、国防领域、通讯领域以及光学工业等领域中，发挥着广泛的、不可替代的巨大作用。
（1）N位于周期表中第     周期     族，与N^3-含有相同电子数的三原子分子的空间构型是                    。
（2）C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为
（3）Cu⁺电子排布式为           ，其在酸性溶液中不稳定，可发生歧化反应生成Cu²⁺和Cu，但CuO在高温下会分解成Cu₂0，试从结构角度解释高温下CuO何会生成Cu₂O：                           。
（4）在Cu的催化作用下，乙醇可被空气氧化为乙醛，乙醛分子中碳原子的杂化方式是                         ，乙醛分子中H—C—O的键角    (填“大于”“等于”或“小于”)乙醇分子中的H—C一0的键角。
（5）[Cu(H₂0)₄]²⁺为平面正方形结构，其中的两个H₂0被Cl^-取代有两种不同的结构，试画出[Cu(H₂0)₂(C1)₂]具有极性的分子的结构式：                                     。
（6）Cu₃N的晶胞结构如图，N^3-的配位数为    ，Cu⁺半径为a pm，N^3- 半径为b pm，Cu₃N的密度为    g·cm^-3。(阿伏加德罗常数用N_A表示)

【化学——物质结构与性质】
氢能是一种洁净的可再生能源，制备和储存氢气是氢能开发的两个关键环节。
Ⅰ．氢气的制取
（1）水是制取氢气的常见原料，下列说法正确的是    （填序号）。
A．H₃O^＋的空间构型为三角锥形
B．水的沸点比硫化氢高
C．冰晶体中，1 mol水分子可形成4 mol氢键
（2）科研人员研究出以钛酸锶为电极的光化学电池，用紫外线照射钛酸锶电极，使水分解产生氢气。已知钛酸锶晶胞结构如图，则其化学式为             。

Ⅱ．氢气的存储
（3）Ti(BH₄)₂是一种储氢材料。
①Ti原子在基态时的核外电子排布式是                  。
②Ti(BH₄)₂可由TiCl₄和LiBH₄反应制得，TiCl₄熔点－25.0℃，沸点136.94℃，常温下是无色液体，则TiCl₄晶体类型为        。
（4）最近尼赫鲁先进科学研究中心借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料（C₁₆S₈）进行研究，从理论角度证明这种分子中的原子都处于同一平面上（结构如图所示），每个平面上下两侧最多可储存10个H₂分子。

①元素电负性大小关系是：C    S（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②分子中C原子的杂化轨道类型为         。
③有关键长数据如下：

	C—S	C＝S	C16S8中碳硫键
键长/pm	181	155	176

从表中数据可以看出，C₁₆S₈中碳硫键键长介于C—S与C＝S之间，原因可能是：                 。
④C₁₆S₈与H₂微粒间的作用力是              。

(12分)〔物质结构与性质〕
我国部分城市灰霾天占全年一半，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃,有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量，可知目前造成我国灰霾天气主要是交通污染。
（1）Zn²⁺在基态时核外电子排布式为     
（2）SO₄^2-的空间构型是     (用文字描述)。
（3）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NO_X、O₃,CH₂=CH-CHO,HCOOH,CH₃COOONO₂(PAN)等二次污染物。
①下列说法正确的是     (不定项选择)。
a.N₂O结构式可表示为N=N=O
b.O₃分子呈直线形
c.CH₂=CH-CHO分子中碳原子均采用sp²杂化
d.相同压强下，HCOOH沸点比CH₃OCH₃高，说明前者是极性分子，后者是非极性分子
②1mo1PAN中含σ键数目为     。
③NO能被FeSO₄溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H₂O)₅]S0₄,该配合物中心离子的配位数为    (填数字).
（4）测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β一射线吸收法，β一射线放射源可用⁸⁵Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n=     (填数字)。

【化学—选修3物质结构与性质】(14分)
现有X、Y、Z、W原子序数依次增大的四种元素，常温下X元素单质的密度在自然界中最小，Y是短周期元素中未成对电子数与原子序数之比最大的原子，Z元素基态原子的核外电子排布式中，s亚层电子总数与p亚层电子总数相等，且Y与Z可形成多种气态化合物，W是常见的有色可变价金属单质，常温下可溶于Y的最高价氧化物水化物中，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为1。
（1）Y与W所形成化合物晶体的晶胞如图所示。在1个晶胞中，W离子的数目为        。

（2）在Y与X形成的分子中，Y原子轨道的杂化类型是      。
（3）X与Y形成的气态物质在X与Z形成的气态物质中有很大的溶解度，其原因是存在氢键，若在两种氢化物的混合溶液中，再滴加少量的乙醇，则分子间存在  种不同类型的氢键。
（4）Y与Z可形成化合物Y₂Z。
①请写出一种与Y₂Z互为等电子体的分子的化学式        。
②请预测Y₂Z分子的空间构型为          。
（5）Y与Z元素相比，基态原子的第一电离能谁大？        （用元素名称回答）。
（6）X的氯化物与Y元素的气态氢化物的水溶液反应可形成配合物[W(YX₃)₄]Cl₂，1 mol该配合物中含有σ键的数目为          个。

【化学—物质结构与性质】
CuCl和CuCl₂都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。已知：
①CuCl可以由CuCl₂用适当的还原剂如SO₂、SnCl₂等还原制得：
2Cu²⁺＋2Cl^-＋SO₂＋2H₂O＝2CuCl↓＋4H⁺＋SO₄^2-
2CuCl＋SnCl₂＝2CuCl↓＋SnCl₄
②CuCl₂溶液与乙二胺(H₂N—CH₂—CH₂—NH₂)可形成配离子[Cu(En)₂]²⁺（En是乙二胺的简写）：

请回答下列问题：
（1）配离子[Cu(En)₂]²⁺的中心原子基态外围电子排布式为    ，H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是            ；
（2）SO₂分子的空间构型为               ；
（3）乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为            ，乙二胺和三甲胺[N(CH₃)₃]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是                       。
（4）配离子[Cu(En)₂]²⁺的配位数为       ，该微粒含有的微粒间的作用力类型有         （填字母）；

A．配位键

B．极性键

C．离子键

D．非极性键

E．氢键     
F．金属键
（5）CuCl的晶胞结构如图所示，

其中Cl^-的配位数（即与Cl^- 最近距离的Cu⁺的个数）为          。

（18 分）A、B、C、D、E、F 是周期表中的前20 号元素，原子序数逐渐增大。A 元素是宇宙中含量最丰富的元素，原子的原子核内可能没有中子。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等;C 元素原子最外层p 能级比s 能级多1 个电子；D 原子p 轨道上成对电子数等于未成对电子数;E 的常见化合价为＋3;F 最高正价与最低负价的代数和为4; G⁺的M 层电子全充满。用化学式或化学符号回答下列问题：
（1）G 的基态原子的外围电子排布式为                ，周期表中F 属于           区。
（2）B 与F 形成的一种非极性分子的电子式为                  ;F 的一 种 具有较强还原性的氧化物分子的VSEPR 模型为               
（3）BD₂在高温高压下所形成的晶胞如图所示。

该晶体的类型属于_______（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）晶体
（4）设C 元素的气态氢化物为甲，最高价氧化物的水化物为乙，甲与乙反应的产物为丙。常温下,有以下3 种溶液：①pH=11 的甲的水溶液 ②pH=3 的乙的水溶液 ③pH=3的丙溶液，3种溶液中水电离出的c(H⁺)之比为                       。
（5）丁、戊分别是E、F 两种元素最高价含氧酸的钠盐，丁、戊溶液能发生反应。当丁、戊溶液以物质的量之比为1:4 混合后，溶液中各离子浓度大小顺序为                        。
（6）A 和C 形成的某种氯化物CA₂Cl 可作杀菌剂，其原理为CA₂Cl 遇水反应生成一种具有强氧化性的含氧酸，写出CA₂Cl 与水反应的化学方程式：___________________________
（7）往G 的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成一种配合物X，下列说法正确的是        
A．X中所含化学键有离子键、极性键和配位键
B．X中G²⁺给出孤对电子，NH₃提供空轨道
C．组成X 的元素中第一电离能最大的是氧元素
D．SO₄^2-与PO₄^3-互为等电子体，空间构型均为正四面体

【化学——选修3：物质结构与性质】
氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。
（1）Ti(BH₄)₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti²⁺中，电子占据的最高能层符号为_____________，该能层具有的原子轨道数为____________________。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂+3H₂  2NH₃,实现储氢和输氢。下列说法正确的是________________。

A．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp^2杂化

B．NH4^+与PH4^+、CH4、BH4^-、ClO4^-互为等电子体

C．相同压强时，NH3的沸点比PH3的沸点高

D．[Cu(NH3)4]^2+中，N原子是配位原子

（3）已知NF₃与NH₃的空间构型相同，但NF₃不易与Cu²⁺形成配离子，其原因是__________________。
（4）用价层电子对互斥理论推断SnBr₂分子中，Sn原子的轨道杂化方式为     ，SnBr₂分子中Sn—Br的键角  120°（填“＞”“＜”或“＝”）。
（5）NiO的晶体结构与氯化钠相同，在晶胞中镍离子的配位数是_______。已知晶胞的边长为a nm，NiO的摩尔质量为b g·mol^-1，N_A为阿伏加德罗常数的值，则NiO晶体的密度为_________g·cm^-3。

[化学——选修3：物质结构与性质](15分)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为_____、电子数为____。
（2）硅主要以硅酸盐、______等化合物的形式存在于地壳中。
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以______相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献______个原子。
（4）单质硅可通过甲硅烷(SiH₄)分解反应来制备。工业上采用Mg₂Si和NH₄Cl在液氨介质中反应制得SiH₄，该反应的化学方程式为______________________。
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

化学键	C—C	C—H	C一O	Si—Si	Si—H	Si一O
键能／(kJ·mol^－1)	356	413	336	226	318	452

①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_____________。
②SiH₄的稳定性小于CH₄，更易生成氧化物，原因是__________________________。
（6）在硅酸盐中，SiO₄^4－四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为__________。Si与O的原子数之比为__________________。

【化学—选修3：物质结构与性质】
CuSO₄在活化闪锌矿（主要成分是ZnS）方面有重要作用，主要是活化过程中生成CuS、Cu₂S等一系列铜的硫化物活化组分。
（1）Cu^2＋基态的电子排布式可表示为                      ；
（2）SO₄^2－的空间构型为             (用文字描述)；中心原子采用的轨道杂化方式是    ；写出一种与SO₄^2－互为等电子体的分子的化学式：          ；
（3） 向CuSO₄溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu (OH)₄ ]^2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)₄]^2－的结构可用示意图表示为                     ；
（4）资料显示ZnS为难溶物，在活化过程中，CuSO₄能转化为CuS的原因是          。
（5）CuS比CuO的熔点          （填高或低），原因是                   。
（6）闪锌矿的主要成分ZnS，晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为____________(列式并计算)，a位置S^2－离子与b位置Zn^2＋离子之间的距离为___________________pm(列式表示)。

[化学——物质结构与性质]
物质结构理论有助于人们研究化学反应规律。请回答下列问题：
（1）在第三周期中，第一电离能大于硫的元素有      种；
（2）铜及其化合物在科学研究和工农业生产中有许多用途。
①铜原子价电子排布式为                        
②氯、钾、铜（+1价）三元素可形成一种化合物，该化合物阴离子为无限长链结构（如图甲），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为    。该化合物阴离子的化学式为    ；

③向CuSO₄溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH₃)₄]SO₄，下列说法正确的是     。

A．氨气极易溶液水，是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键

B．NH3分子的键角小于H2O分子的键角

C．[Cu(NH3)4]SO4所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键

D．[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是氮元素

④葡萄糖与新制氢氧化铜的碱性溶液反应生成砖红色沉淀A，其晶胞如右图乙所示。A的化学式为            ，晶胞中的白点代表的原子是          （填元素名称）。

下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

m

试回答下列问题：
（1）d的基态原子电子排布图为                ；k的外围电子排布式为            
（2）ci₂的结构式为            ；ci₂与ce₂比较，沸点较低的是                （写化学式）
（3）m的晶体的晶胞如图所示，则一个晶胞中m原子的个数        个。每一个m周围有      个M与其相邻且距离相等。

（4）根据等电子体原理，写出与d₂互为等电子体的粒子            、            （写化学式）
（5）下列关于元素在元素周期表中的位置的叙述正确的是            。
A．m位于元素周期表中第四周期、ⅡB族，属于ds区元素；
B．k位于元素周期表中第四周期、ⅣB族，属于d区元素；
C．g位于元素周期表中第三周期、ⅡA族，属于s区元素；
D．j位于元素周期表中第三周期、ⅦA族，属于ds区元素；
（6）将氨水逐滴滴入到m的硫酸盐溶液中，直至过量，现象                      ，若加入极性较小的溶剂乙醇，现象                。写出反应过程中总的离子方程式                       。

已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）即可得到配合物A。其结构如右图：

（1）Cu元素基态原子的外围电子排布式为     。
（2）元素C、N、O的第一电离能由大到小排列顺序为    。
（3）A中碳原子的轨道杂化类型为     。
（4）1mol氨基乙酸钠（H₂N-CH₂-COONa）含有σ键的数目为     。
（5）氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：     （写化学式）。
（6）已知：硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体，其结构如图，则该化合物的化学式是     。