高中化学性质实验方案的设计填空题

【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     。

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________。