高中化学性质实验方案的设计填空题

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：_____________________________________
___________________________________。

[物质结构与性质]碳是形成化合物种类最多的元素。
(1)CH2=CH—C≡N是制备腈纶的原料，其分子中σ键和π键的个数之比为________(填最简整数比)，写出该分子中所有碳原子的杂化方式：________________。
(2)乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3OCH3)的分子式均为C2H6O，但CH3CH2OH的沸点高于CH3OCH3的沸点，其原因是_______________________________。
(3)某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为________________。
(4)碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。如图所示为碳化硅的晶胞(其中为碳原子，为硅原子)。每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有________个。设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。

决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题。
(1)紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ·mol^-1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息,说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因:　。 
组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子杂化类型是　　　　。 

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

 
(2)C、—CH₃(甲基)、C都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法中正确的是(　　)
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sp²杂化
C.C与NH₃、H₃O⁺互为等电子体,几何构型均为三角锥形
D.C中的碳原子采取sp²杂化,所有原子均共面
E.两个—CH₃(甲基)或一个C和一个C结合均可得到CH₃CH₃
(3)金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越强,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　　　　。 
(4)某配合物的分子结构如下图所示,其分子内不含有　　　　(填序号)。 
A.离子键　B.极性键　C.金属键　D.配位键　E.氢键　F.非极性键

已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态;D原子L电子层上有2对成对电子;E⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态。
请填写下列空白。
(1)E元素基态原子的核外电子排布式为　。 
(2)B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为　　　　(填元素符号),其原因为　。 
(3)B₂A₄是重要的基本石油化工原料。B₂A₄分子中B原子轨道的杂化类型为　　　　;1 mol B₂A₄分子中含　　　　mol σ键。 
(4)已知D、E能形成晶胞如下图所示的两种化合物,化合物的化学式,甲为　　　　,乙为　　　　;高温时,甲易转化为乙的原因为　。 

(1)锌是一种重要的金属,锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌元素在周期表中的位置:　　　　周期,　　　　族,　　　　区。 
②NH₃分子中氮原子的杂化轨道类型为　　　　,基态氮原子的核外电子排布式是　。 

③如图表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,该化合物的化学式为　　　　;该化合物的晶体熔点比干冰高得多,原因是　。 
(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已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C₆₀中C—C键长为140~145 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　。 

②科学家把C₆₀和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如右图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C₆₀分子的个数比为　　　　。 
③继C₆₀后,科学家又合成了Si₆₀、N₆₀。C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是　　　　。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Si₆₀分子中π键的数目为　　　　。 

太阳能电池的发展已经进入了第三代。第三代就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。完成下列填空:
(1)亚铜离子(Cu⁺)基态时的电子排布式为　。 
(2)硒为第4周期元素,相邻的元素有砷和溴,则3种元素的第一电离能从大到小顺序为　　　　(用元素符号表示),用原子结构观点加以解释　。 
(3)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性(价电子数少于价层轨道数),其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成加合物,如BF₃能与NH₃反应生成BF₃·NH₃。BF₃·NH₃中B原子的杂化轨道类型为　　　　,B与N之间形成　　　　键。 

(4)单晶硅的结构与金刚石相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得上图所示的金刚砂(SiC)结构;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　。 

MnO₂是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一,在活性材料MnO₂中加入CoTiO₃纳米粉体,可以提高其利用率,优化碱锰电池的性能。
(1)写出基态Mn原子的核外电子排布式　。 
(2)CoTiO₃晶体结构模型如图1所示。在CoTiO₃晶体中1个Ti原子、1个Co原子,周围距离最近的O原子数分别为　　　　个、　　　　个。 
(3)二氧化钛(TiO₂)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。O₂在其催化作用下,可将CN^-氧化成CNO^-,进而得到N₂。与CNO^-互为等电子体的分子、离子化学式分别为　　　　、　　　　(各写一种)。 
(4)三聚氰胺是一种含氮化合物,其结构简式如图2所示。

三聚氰胺分子中氮原子轨道杂化类型是　　　　,1 mol三聚氰胺分子中σ键的数目为　　　　。