高中化学性质实验方案的设计试题

ⅤA族的氮、磷、砷（As）、锑（Sb）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅤA族元素的化合物在科研和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
（1）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为____________（用元素符号表示）。
（2）As原子核外M层电子的排布式为________________________________________________________________________。
（3）叠氮化钠（NaN₃）用于汽车安全气囊中氮气的发生剂，写出与N₃^-互为等电子体的分子的化学式________（任写一种即可）。
（4）白磷（P₄）的结构如图所示，P原子的轨道杂化方式是________。

（5）NO可以与许多金属离子形成配合物，例如[ Co（NO₂）₆]^3－，它可以用来检验K^＋，其反应如下：3K^＋＋[Co（NO₂）₆]^3－=K₃[Co（NO₂）₆]↓（亮黄色）。
①NO的立体构型是________。
②在K₃[Co（NO₂）₆]中，中心离子的配位数为________。
（6）天然氨基酸的命名常用俗名（根据来源与性质），例如，最初从蚕丝中得到的氨基酸叫丝氨酸（HOCH₂CHCOOHNH₂）。判断丝氨酸是否存在手性异构体？________（填“是”或“否”）。
（7）砷化镓为第三代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长，耗能少。已知立方砷化镓晶胞的结构如图所示，其晶胞边长为c pm，则密度为________g·cm^－3（用含c的式子表示，设N_A为阿伏加德罗常数的值），a位置As原子与b位置As原子之间的距离为________pm（用含c的式子表示）。

第四周期过渡元素Fe、Ti可与C、H、N、O形成多种化合物。
（1）①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为____________。
②下列叙述不正确的是________。（填字母）
A．因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以CH₂O易溶于水
B．HCHO和CO₂分子中的中心原子均采用sp²杂化
C．C₆H₆分子中含有6个σ键和1个大π键，C₂H₂是非极性分子
D．CO₂晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式________。
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物。
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________________________________________________________________________。
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）₆]^{4 －}中不存在________。
A．共价键　B．非极性键　C．配位键　
D．σ键　E．π键
写出一种与 CN^－互为等电子体的单质的分子式________。
（3）根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Ti属于________区。
（4）一种Al—Fe合金的立体晶胞如图所示。请据此回答下列问题：

①确定该合金的化学式____________。
②若晶体的密度为ρ g/cm³，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离（用含ρ的代数式表示，不必化简）为__________cm。

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。图（a）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）正硼酸（H₃BO₃）是一种片层状结构白色晶体，层内的H₃BO₃分子间通过氢键相连[如图（b）]。
①硼酸分子中B最外层有________个电子，1 mol H₃BO₃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·H₂O，它电离生成少量[B（OH）₄]^－和H^＋离子。则硼酸为________元酸，[B（OH）₄]^－含有的化学键类型为________。

许多金属及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。
回答下列有关问题：
（1）基态Ni的核外电子排布式为__________________________________________，
第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________。
（2）配合物Ni（CO）_n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝________，CO与N₂结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。
（3）NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同。
①Ni^2＋和Fe^2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO________FeO（填“<”或“>”）；
②NiO晶体中Ni的配位数为________。
（4）金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
（5）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积的结构。在晶胞中，Au原子位于顶点，Cu原子位于面心，则该合金中Au原子与Cu原子个数之比为________，若该晶胞的边长为a pm，则合金的密度为________g·cm^－3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为N_A）。

X、Y、Z、R、W均为周期表中前四周期的元素，其原子序数依次增大；X^2－和Y^＋有相同的核外电子排布；Z的气态氢化物的沸点比其上一周期同族元素气态氢化物的沸点低；R的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；W为金属元素，X与W形成的某种化合物与Z的氢化物的浓溶液加热时反应可用于实验室制取Z的气体单质。回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：
（1）R的基态原子的核外电子排布式是____________。
（2）Z的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是________________________________________________________________________。
（3）X与Z中电负性较大的是________。Z的某种含氧酸盐常用于实验室制取X形成的单质，此酸根离子的空间构型为________，此离子中所含化学键的类型是________，X—Z—X的键角________109°28′（填“＞”、“＜”或“＝”，已知：孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间的斥力）。
（4）X与Y形成的化合物Y₂X的晶胞如图。其中X离子的配位数为________，与一个X离子距离最近的所有的Y离子为顶点的几何体为________。该化合物与MgO相比，熔点较高的是________。

（5）已知该化合物的晶胞边长为a pm，则该化合物的密度为________g·cm^－3（只要求列出算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A）。

研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题：
（1）C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是___________________________，
C₆₀和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比，熔点高的是________，原因是____________________________。
（2）A、B均为短周期金属元素，依据表中数据，写出B的基态原子的电子排布式：________________。

电离能/（kJ·mol^－1）	I1	I2	I3	I4
A	932	1 821	15 390	21 771
B	738	1 451	7 733	10 540

 
（3）过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d⁰或d¹⁰排布无颜色，d¹～d⁹排布有颜色。如[Co（H₂O）₆]^2＋显粉红色。据此判断：[Mn（H₂O）₆]^2＋________（填“无”或“有”）颜色。
（4）利用CO可以合成化工原料COCl₂、配合物Fe（CO）₅等。
①COCl₂分子的结构式为，每个COCl₂分子内含有________个σ键，________个π键，其中心原子采取________杂化轨道方式。
②Fe（CO）₅在一定条件下发生分解反应：Fe（CO）₅（s）=Fe（s）＋5CO（g）。反应过程中，断裂的化学键只有配位键，则形成的化学键类型是________。

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    。

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
（1）与钛同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与钛相同的元素有      （填元素符号）。
（2）[Ti(OH)₂(H₂O)₄]²⁺中的化学键有        。

A．σ键

B．π键

C．离子键

D．配位键

（3）纳米TiO₂是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO₂催化的一个实例如下图所示。

化合物甲的分子中采取sp²杂化方式的碳原子个数为        ，化合物乙中采取sp³杂化的原子的第一电离能由小到大的顺序为        。
（4）有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体的化学式为    ，该晶体中Ti原子周围与它距离最近且相等的N原子的个数______。

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)。 

(1)已知X、Y、Z为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表:

电离能/kJ·mol^-1	I1	I2	I3	I4
X	578	1 817	2 745	11 578
Y	738	1 451	7 733	10 540
Z	496	4 562	6 912	9 543

则X、Y、Z的电负性从大到小的顺序为　　　　　　(用元素符号表示),元素Y的第一电离能大于X的第一电离能的原因是　          
                                                     　。 
(2)A、B、C、D是周期表中前10号元素,它们的原子半径依次减小。D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子M、N、W,且在M、N、W分子中,A、B、C三原子都采取sp³杂化。
①A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为　　　　　　(用元素符号表示)。 
②M是含有　　　　键的　　　　分子(填“极性”或“非极性”)。 
③N是一种易液化的气体,请简述其易液化的原因:                 
                                                    　。 
④W分子的VSEPR模型的空间构型为　　　　,W分子的空间构型为　　　　。 
⑤AB^-中和B₂分子的π键数目比为　　　　。 
(3)E、F、G三元素的原子序数依次增大,三原子的核外的最外层电子排布均为4s¹。
①E元素组成的单质的晶体堆积模型为　　　　(填字母)。 
a.简单立方堆积  b.体心立方堆积　
c.六方最密堆积  d.面心立方最密堆积
②F元素在其化合物中最高化合价为　　　　。 
③G²⁺的核外电子排布式为　                                ,G²⁺和N分子形成的配离子的结构式为　　　　　　。

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)。

汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气的污染问题也成为当今社会急需解决的问题。为使汽车尾气达标排放，催化剂及载体的选择和改良是关键。目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图甲：

　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙
（1）下列有关说法正确的是________。

A．C3H8中碳原子都采用的是sp^3杂化

B．O2、CO2、N2都是非极性分子

C．每个N2中，含有2个π键

D．CO的一种等电子体为NO^＋，它的电子式为[：N⋮⋮O：]^＋

（2）CO与Ni可生成羰基镍[Ni（CO）₄]，已知其中镍为0价，镍原子在基态时，核外电子排布式为_____________________；[Ni（CO）₄]的配体是________，配位原子是________。
（3）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d²5s²，它在周期表中的位置是________。
（4）为了节省贵重金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物催化剂。一种复合氧化物晶体结构如图乙，则与每个Sr^2＋紧邻的O^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________。

短周期非金属元素A、B、C的核电荷数依次增大，A原子的外围电子排布式为ns²np²，C是地壳中含量最多的元素。元素D、E都位于第四周期，其中E的核电荷数为29，D原子的核外未成对电子数在同周期中是最多的。请用对应的元素符号或化学式填空：
(1)元素A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。
(2)已知(AB)₂分子中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，且每个原子的最外层电子数均满足8电子结构，则其结构式为________，1 mol该分子中含有的π键的数目为________。
(3)基态D原子的外围电子排布式为________。化合物DO₂Cl₂的熔点是－96.5 ℃，沸点是117 ℃，则固态DO₂Cl₂属于________晶体。

(4)已知元素E的氢化物的晶胞结构如上图所示，则其化学式为___________

铜、碳、氮、硫、氯等是组成物质的重要元素。
(1)S、Cl组成的一种化合物的分子结构与H₂O₂相似，则此化合物的结构式为________。N、O、S三种元素的电负性由大到小的顺序为____________。
(2)铜离子是人体内多种酶的辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。某化合物Y与Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为＋1)结合形成图甲所示的离子。
①写出Cu(Ⅰ)的电子排布式：____________；
②该离子中含有化学键的类型有________(填序号)；

A．极性键

B．离子键

C．非极性键

D．配位键

③该离子中C原子的杂化方式有________。

(3)向氯化铜溶液中通入足量的二氧化硫，生成白色沉淀M，M的结构如图乙所示。写出该反应的离子方程式：_____________________________________
___________________________________。