高中化学性质实验方案的设计填空题

（选考）A.［物质结构与性质］
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。共同工作多年的二人因“突破性地”用撕裂的方法成功获得超薄材料石墨烯而获奖。制备石墨烯方法有石墨剥离法、化学气相沉积法等。石墨烯的球棍模型示意图如下：

（1）下列有关石墨烯说法正确的是          ；
A．石墨烯的结构与金刚石相似
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．12g石墨烯含键数为N_A
D．从石墨剥离得石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力
（2）化学气相沉积法是获得大量石墨烯的有效方法之一，催化剂为金、铜、钴等金属或合金，含碳源可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合。
①钴原子在基态时，核外电子排布式为           __________；
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______________________          ；
③金与铜可形成的金属互化物合金（如图），它的化学式可表示为          ；
④下列分子属于非极性分子的是          ；
a．甲烷        b．乙炔        c．苯        d．乙醇
⑤酞菁与酞菁铜染料分子结构如图，酞菁分子中氮原子采用的杂化方式是          ；酞菁铜分子中心原子的配位数为          。

有A、B、C、D、E五种原子序数均小于30且依次增大的元素。A的基态原子2p能级有3个单电子；C的基态原子2p能级有1个单电子；E原子最外层有1个单电子，其次外层有3个能级且均排满电子；D与E同周期，价电子数为2。则：
（1）C、D形成的化合物化学式为______，A的单质分子中π键的个数为________。
（2）B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是_____________。
（3）A、B、C三种元素的第一电离能由大到小的顺序为______（用元素符号表示)。
（4）向E单质与适量浓硫酸反应后的溶液中逐滴加入A的最简单气态氢化物的水溶液，看到的现象是____________。
（5）A的最简单氢化物分子易与H^＋结合生成空间正四面体形的阳离子，而A与C形成的分子却难与H^＋结合，原因是_____________。

（6）C和D形成的化合物的晶胞结构如上图所示，已知晶体的密度为ρ g·cm^－3，阿伏加德罗常数为N_A，则晶胞边长a＝________cm（用ρ、N_A的计算式表示) 。

已知A、B、C、D、E、F、G都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子，G的+1价阳离子正好充满K、L、M三个电子层。回答下列问题：
（1）A、B、C、D、E、F、G几种元素中第一电离能最小的是___________(填元素符号)，D元素的原子核外有     种不同运动状态的电子；有      种不同能级的电子。基态的F³⁺核外电子排布式是        。
（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是                   。
（3）化合物AC₂的电子式是            。
（4）FD₃与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的血红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是                            。
（5）化合物EF[F(AB)₆]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的1/8（E^＋未画出）。该蓝色晶体的一个晶胞中E^＋的个数为           。

（6）G的二价阳离子能与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）形成配离子：该配离子中含有的化学键类型有                     。（填字母）
a．配位键        b．极性键        c．离子键       d．非极性键

阴离子CAB^－中的A原子与乙二胺（H₂N—CH₂一CH₂一NH₂）中C原子的杂化方式分别为       和       。

石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

（1）图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为          。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是            ,该C与相邻C形成的键角            (填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H₂O中，则氧化石墨烯中可与H₂O形成氢键的原子有       (填元素符号)。
（4）石墨烯可转化为富勒烯(C₆₀)，某金属M与C₆₀可制备一 种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为            ，该材料的化学式为           。

当今世界，能源的发展日益成为全世界、全人类共同关心的问题。
（1）A和B的单质单位质量的燃烧热大，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：

电离能(kJ/mol)	I1	I2	I3	I4
A	899	1 757	14 840	21 000
B	738	1 451	7 733	10 540

①请根据上述信息，写出A的核外电子排布式：__________________。
②某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图1所示，该同学所画的电子排布图违背了________。

（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已知金刚石中碳碳键的键长为154.45 pm，C₆₀中碳碳键的键长为145 pm和140 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，      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，其晶胞如图2所示，该物质在低温时是一种超导体。该物质中K原子和C₆₀分子的个数比为____________。
③继C₆₀后，科学家又合成Si₆₀、N₆₀，请比较C、Si、N原子电负性由大到小的顺序          。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，则一个Si₆₀分子中所含π键的数目为__________。

已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F³⁺离子M层3d轨道电子为半满状态。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，用所对应的元素符号表示）
（1）F元素的电子排布式为                ，A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为                       。
（2）A的氢化物的分子空间构型是                  ，其中心原子采取              杂化，
属于                （填“极性分子”和“非极性分子”）。
（3）F和M（质子数为25）两元素的部分电离能数据列于下表：

元   素	M	F
电离能 （kJ·mol^－1）	I1	717	759
I2	1509	1561
I3	3248	2957

比较两元素的I₂、I₃可知，气态M^2＋再失去一个电子比气态F^2＋再失去一个电子难。对此，你的解释                               ；
（4）晶体熔点：DC      EC（填“<、=、>”），原因是                                           。
（5）H₂S和C元素的氢化物(分子式为H₂C₂)的主要物理性质比较如下：

	熔点／K	沸点／K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2C2	272	423	以任意比互溶

H₂S和H₂C₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因              。

[选修3—物质结构与性质]钒是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：
（1）钒在元素周期表中的位置为    ，其价层电子排布图为   。
（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为     、        。
（3）V₂O₅常用作SO₂转化为SO₃的催化剂。SO₂分子中S原子价层电子对数是   对，分子的立体构型为    ；SO₃气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为   ；SO₃的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为   ；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为   （填图2中字母），该分子中含有   个键。

（4）V₂O₅溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na₃VO₄），该盐阴离子的立体构型为    ；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为    。

下表是元素周期表的一部分，回答下列问题（答题时用具体元素符号表示）。

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

（1）①、③形成的6原子气态化合物中含         个σ键，         个π键。
（2）元素⑨的原子核外次外层电子数为         个。焊接钢轨时，常利用元素⑨的氧化物与⑦的单质在高温下发生反应，写出其中一种反应的化学方程式           。
（3）④、⑤两元素原子第一电离能较大的是         ，两元素以质量比7:12组成的化合物A是一种高效火箭推进剂，相对分子质量为152，A的分子式为         。
（4）⑥和⑧可形成某离子化合物，下图所示结构         （选填“能”或“不能”）表示该离子化合物的晶胞；下图所示结构中，X离子的堆积方式为           （选填“ABAB…”或“ABCABC…”）。

（5）元素⑩单质的晶胞如图所示，该晶胞中金属原子的配位数为         ，每个晶胞“实际”拥有的原子数是         。

【化学------选修物质结构与性质】五种短周期元素甲、乙、丙、丁、戊的原子序数依次增大，甲和丙同族，乙离子和丙离子具有相同的电子层结构。甲和乙、丁、戊均能形成共价型化合物。甲和乙形成的化合物在水中呈碱性，单质丁在单质戊中可燃烧产生白色烟雾。回答下列问题：
（1）五种元素中，原子半径最大的是       ，非金属性最强的是       ；（填元素符号）（各1分）；
（2）由甲和乙、丁、戊所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是      ；（用化学式表示）；
（3）甲和乙形成的化合物的中心原子的杂化类型为              ；甲和乙形成的化合物可与甲和戊形成的化合物反应，其产物中存在的化学键类型为              ；（各2分）
（4）除乙外，上述元素的电负性从大到小依次为            ；（填元素符号）；
（5）单质戊与水反应的离子方程式为                 ；
（6）一定条件下1．86g单质丁与2．912L单质戊（标准状况）反应，则产物为         ，（用化学式表示）其物质的量之比为              （各2分）。

钛和钛的合金已被广泛用于制造电讯器材、人造骨骼、化工设备、飞机等航天航空材料，被誉为“未来世界的金属”。试回答下列问题：
（1）钛有Ti和Ti两种原子，它们互称为           。Ti元素在元素周期表中的位置是第         周期，第         族；基态原子的电子排布式为                 ；按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于      区元素
（2）偏钛酸钡在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构如图所示，它的化学式是           

（3）二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化。有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是           。

A．苯与B3N3H6互为等电子体

B．甲醛、苯分子中碳原子均采用sp^2杂化

C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子

D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键

锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu₄O（PO₄）₂，可通过下列反应制备：
2Na₃PO₄+4CuSO₄+2NH₃·H₂O=Cu₄O（PO₄）₂↓+3Na₂SO₄+（NH₄）₂SO₄+H₂O
（1）基态Cu²⁺的核外电子排布式为                       。
（2）根据价层电子对互斥模型（VSEPR），PO₄^3－离子内中心原子价层成键电子对和孤电子对之和为       ，离子的空间构型是                         。
（3）液氨分子间存在自耦电离：2NH₃ NH₂^－+NH₄⁺，NH₂^－中氮原子轨道的杂化类型是           ，H⁺易与NH₃形成NH₄⁺，配位键的解释是               。
（4）胆矾CuSO₄·5H₂O的结构示意图如下，其含有的微粒间作用力有             。（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
（5）在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu（CN）₄]^2－，Cu²⁺的配位数为      ，1mol CN^－中含有的π键的数目为         。

选考[化学---选修3：物质结构与性质] (15分)
太阳能电池板材料除单晶硅外，还有铜、铟、镓、硒等化学物质。
（1）铟与镓同是IIIA族元素，写出铟基态原子的电子排布式：      。
（2）硒为第四周期VIA族元素，与其相邻的元素有砷（33号）、溴（35号），则三种元素的电负性由小到大的顺序为      。（用元素符号表示）
（3）SeO₃分子的立体构型为      。
（4）硅烷（Si_nH_2n+2）的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是      。

（5）硼元素具有缺电子性，其化合物往往具有加合性，如硼酸（H₃BO₃）在水溶液中能与水反应生成[B(OH)₄]^－，其中B原子的杂化类型为      。
（6）金属铜投入氨水中或投入H₂O₂溶液中均无明显现象，但投入氨水—过氧化氢混合液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，写出该反应的离子方程式：      。
（7）一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构，在晶胞中金原子位于顶点，铜原子位于面心，则该合金中金原子(Au)与铜原子(Cu)个数比为      ；若该晶体的晶胞参数为a pm，则该合金密度为      g/cm³。（列出计算式，不要求计算结果，阿伏伽德罗数的值为N_A）

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)。

A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素且原子序数依次增大，A的最高正价和最低负价的绝对值相等，B的基态原子有3个不同的能级且各能级中电子数相等，D的基态原子与B的基态原子的未成对电子数目相同，E的基态原子s能级的电子总数与p能级的电子数相等，F的基态原子的3d轨道电子数是4s电子数的4倍，G²⁺的3d轨道有9个电子，请回答下列问题：
（1）F的基态原子电子排布式为    。
（2）B、C、D的原子的第一电离能由小到大的顺序为    （用元素符号回答）
（3）下列关于B₂A₂分子和A₂D₂分子的说法正确的是    。
a．分子中都含有σ键和π键
b．B₂A₂分子的沸点明显低于A₂D₂分子
c．都是含极性键和非极性键的非极性分子
d．互为等电子体，分子的空间构型都为直线形
e．中心原子都是sp杂化
（4）由B、E、F三种元素形成的一种具有超导性的晶体，晶胞如图所示．B位于E和F原子紧密堆积所形成的空隙当中。与一个F原子距离最近的F原子的数目为    ，该晶体的化学式为    。

（5）向GSO₄(aq)中逐滴加入过量氨水，会发生先产生蓝色沉淀后沉淀消失，写出沉淀消失的离子反应方程式：    。
（6）某电池放电时的总反应为：Fe＋F₂O₃＋3H₂O = Fe(OH)₂＋2F(OH)₂（注：F₂O₃和F(OH)₂为上面F元素对应的化合物），写出该电池放电时正极反应式    。

过渡元素铁可形成多种配合物，如：[Fe(CN)₆]^4-、Fe(SCN)₃等。
（1）Fe基态核外电子排布式为                   。
（2）科学研究表明用TiO₂作光催化剂可将废水中CN^-转化为OCN^-、并最终氧化为N₂、CO₂。OCN^-中三种元素的第一电离能由大到小的顺序为                   。
（3）与OCN^-互为等电子体的一种分子为       （填化学式）
（4）铁元素还能与一些氨基酸形成配合物，羧基中碳原子的杂化类型是    ；1mol乙酸中含有σ键的数目为        。
（5）铁铝合金的一种晶体属于面心立方结构，其晶胞可看成由8个小体心立方结构堆砌而成。已知小立方体如图所示。该合金的化学式为                  。