高中化学性质实验方案的设计试题

下图是中学化学某些物质之间在一定条件下的相互转化关系，已知A是一种常见的液态化合物, C、D、G、H、K是单质，其它为化合物，G、K是普通钢中的两种重要元素，其中K含量少，E、F对应溶液的酸碱性相反，F的焰色反应为黄色，请按要求作答：

（1）写出化合物J的电子式：_______________。
（2）G³⁺比G²⁺的稳定性的原因        ，组成D、H、K三种元素的第一电离能由大到小的顺序为     （写元素符号）。A分子中心原子的杂化方式为     ，A可与Cu²⁺形成天蓝色的物质，画出该离子的结构示意图               ，写出一种与化合物I 为等电子体关系的阴离子         
（3）B与足量稀硝酸反应，当参加反应的硝酸为4mol，转移电子的物质的量为 _________mol（保留2位有效数字）。
（4）已知在200℃，101Kpa下，0.12g单质K与A完全反应生成C与I，吸收了1316 J的能量，写出此反应的热化学方程式：_________________________。
（5）①以Pt为电极，由I、D以及F的溶液组成原电池，则负极的电极反应为：___________。
②若用此电池电解300mL 5mol／L的氯化钠溶液一段时间，两极均收集到标准状况下3.36L气体，此时溶液的pH为_________（假设电解前后溶液体积不变化）。
③若往该电解后所得溶液中通入二氧化碳气体4.48L（标准状况），此时溶液中所有离子浓度的关系由大到小的顺序为：_______________________

（1）主族元素A的简单阳离子不与任何原子具有相同的核外电子排布。元素B与氮元素同周期，B的原子序数大于氮，而第一电离能比氮的小。A与B形成两种化合物A₂B₂和A₂B，其中B的杂化方式分别为      、        。A₂B、NH₃、SiH₄的键角由大到小依次为                    （填化学式）。A₂B由液态形成晶体时密度减小，主要原因是                                   。
（2）新型无机材料在许多领域被广泛应用。陶瓷发动机的材料选用氮化硅，它硬度高、化学稳定性高，是很好的高温陶瓷材料。除氢氟酸外，氮化硅不与其他无机酸反应，抗腐蚀能力强。氮化硅的晶体类型是         ，氮化硅与氢氟酸反应的化学方程式为                    。
（3）MgCO₃和CaCO₃都为离子晶体，热分解的温度分别为402℃和900℃，请根据结构与性质的关系说明它们热分解温度不同的原因                              。
（4）砷化镓广泛用于雷达、电子计算机、人造卫星，宇宙飞船等尖端技术中。镓的基态原子价电子排布式为       ，砷化镓的晶胞结构与金刚石相似，其晶胞边长为apm，则每立方厘米该晶体中所含砷元素的质量为      g（用N_A表示阿伏加德罗常数），该晶胞中Ga与As的最短距离为      cm。

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，其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右图所示。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cH⁺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

氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。
（1）Ti(BH₄)₂是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①Ti^2＋基态的电子排布式可表示为________。
②BH₄^-的空间构型是________(用文字描述)。
（2）液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N₂＋3H₂2NH₃实现储氢和输氢。下列说法正确的是________(多项选择)。

A．NH3分子中N原子采用sp^3杂化

B．相同压强时，NH3沸点比PH3高

C．[Cu (NH3)4]^2^＋离子中，N原子是配位原子

D．CN^－的电子式为[:C┇┇N:]^－

（3）2008年，Yoon等人发现Ca与C₆₀(分子结构如图)生成的Ca₃₂C₆₀能大量吸附H₂分子。

①C₆₀晶体易溶于苯、CS₂，C₆₀是________分子(填“极性”或“非极性”)。
②1 mol C₆₀分子中，含有σ键数目为________。
（4）MgH₂是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图所示，已知该晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞的体积为________cm³[a、N_A表示(N_A表示阿伏加德罗常数的值)]。

水是生命之源，它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。
（1）水分子中氧原子在基态时核外电子排布式为                           ；
（2）写出与H₂O分子互为等电子体的微粒                              （填2种）。
（3）水分子在特定条件下容易得到一个H^＋，形成水合氢离子（H₃O^＋）。下列对上述过程的描述不合理的是      ；

A．氧原子的杂化类型发生了改变	B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变	D．微粒中的键角发生了改变

（4）下列是钠、碘、金刚石、干冰、氯化钠晶体的晶胞图(未按顺序排序)。与冰的晶体类型相同的是
                  (请用相应的编号字母填写)；
     
A               B           C           D              E
（5）在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，已知冰的升华热是51 kJ/mol，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol)，则冰晶体中氢键的“键能”是     kJ/mol；
（6）将白色的无水CuSO₄溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子。请写出生成此配合离子的离子方程式：                                        。

请回答以下问题：
（1）第四周期的某主族元素，其第一至五电离能数据如下图1所示，则该元素对应原子的M层电子排布式为   ．
（2）如下图2所示，每条折线表示周期表ⅣA-ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化。每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是   ．简述你的判断依据   ．
（3）CO₂在高温高压下所形成的晶体其晶胞如下图3所示．该晶体的类型属于   （选填“分子”“原子”“离子”或“金属”）晶体，该晶体中碳原子轨道的杂化类型为   。

（4）在离子晶体中正、负离子间力求尽可能多的接触，以降低体系的能量，使晶体稳定存在。已知Na⁺半径是Cl^-的a倍，Cs⁺半径是Cl^-的b倍，请回顾课本上NaCl和CsCl的晶胞，其晶胞边长比为   ．
（5）Fe的一种晶体如甲、乙所示，若按甲虚线方向切乙得到的A-D图中正确的是   ．铁原子的配位数是   ，假设铁原子的半径是r cm，该晶体的密度是p g／cm³，则铁的相对原子质量为     （设阿伏加德罗常数的值为N_A）。

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            。

（1）Fe³⁺可以与SCN^-、CN^-、F^-、有机分子等形成很多的配合物。
①写出基态Fe³⁺的核外电子排布式                                             。
②已知(CN)₂是直线型分子，并有对称性，则(CN)₂中π键和σ键的个数比为           。
③下图是SCN^-与Fe³⁺形成的一种配合物，画出该配合物中的配位键（以箭头表示）。
④F^-不仅可与Fe³⁺形成[FeF₆]³⁺，还可以与Mg²⁺、K⁺形成一种立方晶系的离子晶体（如下图）。该晶体的化学式为                                    。
 
（2）氨气是一种重要的化工原料。
①液氨和水类似,也能发生电离：NH₃+NH₃NH₄⁺+NH₂^－，其离子积常数为l．0×l0^－30。现将2．3g金属钠投入1．0 L液氨中，钠完全反应生成NaNH₂，假设溶液的体积不变，所得溶液中NH₄⁺的浓度
为                                              。
②已知：N₂(g)+O₂(g)＝2NO(g)     △H＝＋180kJ·mol^－l
4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g)     △H＝－908 kJ·mol^－l
写出氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式：                              。
（3）在下图装置中，若通电一段时间后乙装置左侧电极质量增加。

①下列说法错误的是                 ；

A．乙中左侧电极反应式：Cu^2++2e^-＝Cu

B．电解一段时间后，装置丙的pH减小

C．向甲中通人适量的HCl气体，可使溶液恢复到电解前的状态

D．电解一段时间后，向乙中加入0.1molCu(OH)2可使电解质溶液复原,则电路中通过的电子为0.2mol②若将甲中溶液换成MgCl2,则电解总反应的离子方程式为；

③若Cu电极上质量增加2.16 g, 甲溶液体积为200mL, 则甲溶液的pH=                  。

A、B、C、D、E五种短周期元素，F为第四周期过渡元素，核电荷数依次增加。

元素	有关性质及结构信息
A	A的一种原子内无中子
B	B原子的电子填充了4个原子轨道
C	C2^2—离子与电负性最大的元素的单质互为等电子体
D	D是短周期金属性最强的元素
E	C与E同族
F	外围电子排布式为nd^2n(n+1)s^(n-1)

 
（1）E^2-基态核外电子排布式           ，D单质的晶胞为体心立方，其配位数是           ，C的氢化物在同族元素中沸点反常，其原因是              。
（2）由A、B两种元素组成的非极性分子有多种，其中乙是一个分子含4个原子的的分子，乙的结构式是           。已知1g乙完全燃烧热为46.16 kJ，乙燃烧热的热化学反应方程式是                   。
（3）甲是由A、B、C三种元素组成的相对分子质量最小的物质。甲的中心原子的杂化方式是             。由甲中的两种元素组成，且与甲的电子数相等的物质的分子式是        ，该物质与C的单质在K₂CO₃溶液中形成燃料电池的负极反应式为        。
（4）分别由A、C、D、E四种元素中的3种组成的两种物质丙和丁在溶液中反应生成气体和沉淀，该化学方程式是                                   。
（5）C与D形成一种物质戊，将过量戊加入过量F与稀硫酸反应后的溶液，得到红褐色沉淀和气体，发生反应的离子方程式是                               。

已知A、B、C、D、M、W六种元素的原子序数依次递增，都位于前四周期。其中A、D原子的最外层电子数均等于其周期序数，且D原子的电子层数是A的3倍；B原子核外电子有6种不同的运动状态，且S轨道电子数是P轨道电子数的两倍；C原子L层上有2对成对电子。M和W均有“生物金属”之称，M⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同；W处于周期表中第8列。请回答下列问题：
（1）l mol B₂A₂分子中含σ键的数目是             。
（2）BC ₂在高温高压下所形成的晶体其晶胞（晶体中最基本的重复单元）如图所示。则该晶体的类型属于         晶体（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）；该晶体中B原子轨道的杂化类型为                。

（3）“生物金属”M内部原子的堆积方式与铜相同，都是面心立方堆积方式，如图。若该晶胞的密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，M原子的摩尔质量为Mr g/mol，则该晶胞的“边长”为      cm。

（4）“生物金属”W元素应用广泛，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输。已知W²⁺与KCN溶液反应得W（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配离子结构如图所示。

①W元素基态原子价电子排布式为                   。
②CN^—与       （一种单质分子）互为等电子体。
（5）光谱证实单质D与强碱溶液反应有[D(OH)₄]^—生成，则[D(OH)₄]^—中存在          。
a．极性键        b．配位键        c．σ键        d．π键

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的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低；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的气态单质。回答下列问题（相关回答均用元素符号或化学式表示）：
（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中X的单质的制取，此酸根离子的空间构型是＿＿＿＿＿，此离子中含有的化学键类型是＿＿＿＿；X一Z一X的键角＿＿＿＿＿109． 5⁰。（填“＞”、“＝”或“＜”）
（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_______，以相距一个X离子最近的所有Y离子为顶点构成的几何体为       。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/cm³。（列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为N_A）

金属镍，铁及非金属元素碳在合金材料，有机合成材料中有广泛的应用．请回答下列问题：
（1）Ni原子的核外电子排布式为                       ．
（2）Fe原子的外围电子排布图为                       ．
（3）含碳化合物丙烯腈(H₂C=CH—C≡N)分子中碳原子轨道杂化类型为                             
（4）NiO，FeO的晶体类型均与氯化钠晶体相同，Ni²⁺和Fe²⁺离子半径分别为69 Pm和78 Pm，则两种物质的熔点
NiO     FeO(填“>”或“<”)，判断依据是                                                  ．
（5）CaC₂晶体的晶胞也与氯化钠相似，但由于CaC₂晶体中的C₂^2-存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC₂晶体中1个C₂^2-周围距离最近且相等的Ca²⁺数目为              ，C₂^2-与O₂²⁺互为等电子体，写出O₂²⁺的电子式                 ．
（6）铁在一定条件下可形成体心立方堆积的晶体，设铁原子半径为r，请用含r的代数式表示该晶体空间利用率                    ．

VA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．请回答下列问题：
（1）白磷单质的中P原子采用的轨道杂化方式是     ；
（2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为     ；
（3）As原子序数为     ，其核外M层和N层电子的排布式为     ；
（4）NH₃的沸点比PH₃     (填“高”或“低”)，原因是     ．PO₄^3－离子的立体构型为     ；
（5）H₃PO₄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     ；
（6）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     cm（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)CH₃⁺ 、-CH₃(甲基)、CH₃^－都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是

A．它们均由甲烷去掉一个氢原子所得

B．它们互为等电子体，碳原子均采取sp^2杂化

C．CH3^-与NH3、H2O^+互为等电子体，几何构型均为三角锥形

D．CH3^+中的碳原子采取sp^2杂化，所有原子均共面

E．两个－CH₃(甲基)或一个CH₃⁺和一个CH₃^－结合均可得到CH₃CH₃
(2)锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
①锌在元素周期表中的位置是:_                        。
②葡萄糖酸锌[CH₂OH(CHOH)₄COO]₂Zn是目前市场上流行的补锌剂。写出Zn²⁺基态电子排布式    ，葡萄糖分子[CH₂OH(CHOH)₄CHO]中碳原子杂化方式有      。
③Zn²⁺能与NH₃形成配离子[Zn(NH₃)₄]²⁺。配位体NH₃分子属于             (填“极性分子”或“非极性分子”)；在〔Zn(NH₃)₄]²⁺中，Zn²⁺位于正四面体中心，N位于正四面体的顶点，试在左下图中表示出[Zn(NH₃)₄]²⁺中Zn²⁺与N之间的化学键。

④右上图示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的Zn与X的原子个数之比为         。
⑤在④的晶胞(右上图)中，如果只考查X的排列方式，则X的堆积方式属于金属晶体堆积方式中的___       堆积；设该晶胞中Zn的半径为r₁ cm，其相对原子质量为M₁,X的半径为r₂cm，其相对原子质量为M₂，则该晶体的密度为_            g／cm³ (写出含有字母的表达式)。

决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题：
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能/kJ·mol^－1	I1	I2	I3	I4
A	578	1817	2745	11578
B	738	1451	7733	10540

 
A通常显      价，A的电负性           B的电负性(填“＞”、“＜”或“＝”)。
（2）已知：波长为300 nm的紫外光的光子，光子的能量与光的频率的关系为E＝hv，式中h＝6.63×10^－34J·s，光的波长与光的频率v的关系为，其中光速c=3×10⁸m·s^-1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，求波长为300 nm的紫外光的光子所具有的能量        kJ·mol^－1，说明人体长时间照射紫外光后皮肤是否会受伤害的原因：                         。（未说明原因不给分）

共价键	C—C	C—N	C—S
键能/kJ·mol^－1	347	305	259

 
（3）科学家通过X射线探明，KCl、MgO、CaO、TiN的晶体结构与NaCl的晶体结构相似。下表是3种离子晶体的晶格能数据：

离子晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ·mol^－1	786	715	3401

 
离子键的强弱可以用离子晶体的晶格能来衡量，KCl、CaO、TiN 3种离子晶体熔点从高到低的顺序是         。MgO晶体中一个Mg^2＋周围和它最邻近且等距离的Mg^2＋有       个。
（4）研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好。离子型氧化物V₂O₅和CrO₂中，适合作录音带磁粉原料的是              。
（5）某配合物的分子结构如图所示，其分子内不含有      (填字母)。

A．离子键      B．共价键    C．配位键     D．氢键