高中化学性质实验方案的设计试题

下图所示的五元环代表A、B、C、D、E五种化合物，圆圈交叉部分指两种化合物含有一种相同元素，五种化合物由五种短周期元素形成，每种化合物仅含两种元素，A是沼气的主要成分，B、E分子中所含电子数均为18，B不稳定，具有较强的氧化性，其稀溶液是医疗上广泛使用的消毒剂，E的分子结构模型为，C、D均为原子晶体，C可作为光导纤维的主要材料，D中所含两种元素的原子个数比为3:4，电子总数之比为3:2。根据以上信息回答下列问题：

①B的水溶液呈弱酸性，其主要的电离方程式可表示为_________   ，D的化学式是_____   __。
②A、B、E中均含有的一种元素为___________ (填元素名称) 。
③E电子式为_________________。
④液态B与液态E反应可生成一种气态单质和一种常见液体，1molB参加反应放出热量QkJ，其反应的热化学方程式为_______    _______。
⑤NH₃分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH₃+HCl=NH₄Cl。试写出E与足量盐酸时，发生反应的化学方程式              。

【化学一物质结构与性质】(15分)周期表中前四周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次递增。R的基志原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1；W的氢化物的沸点比同族其它元素氢化物的沸点高；X²⁺与W^2-具有相同的电子层结构；Y元素原子的3P能级处于半充满状态；Z⁺的电子层都充满电子。请回答下列问题：

（1）写出Z的基态原子外围电子排布__________。
（2）R的某种钠盐晶体，其阴离子A^m-（含R、W、氢三种元素）的球棍模型如上图所示：在A^m-中，R原子轨道杂化类型有_______；m=_____。（填数字）
（3）经X射线探明，X与W形成化合物的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，X²⁺的配位原子所构成的立体几何构型为____________。
（4）往Z的硫酸盐溶液中加入过量氨水，可生成[Z（NH₃）₄]SO₄，下列说法正确的是_______。

A．[Z（NH3）4]SO4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键

B．在[Z（NH3）4]^2+中Z^2+给出孤对电子，NH3提供空轨道

C．[Z（NH3）4]SO4组成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，空间构型均为四面体

（5）固体YCl₅的结构实际上是YCl₄⁺和YCl₆^－构成的离子晶体，其晶体结构与CsCl相似．若晶胞边长为apm，则晶胞的密度为____g•cm^-3。（已知阿伏伽德罗常数为N_A，用含a和N_A的代数式表示）

［《物质结构与性质》选考题］现代世界产量最高的金属是Fe、Al、Cu。
（1）Fe、Al、Cu三种元素第一电离能由高到低的排序为       ；Fe²⁺的电子排布式为       。
（2）Cu(OH)₂溶于浓氨水形成      色铜氨溶液；乙二酸（）分子中碳原子杂化类型为      ，分子中σ键比π键多     个。
（3）以下变化伴随化学键破坏的是            （填下列选项标号）

A．冰融化

B．铝气化

C．AlCl3溶于水

D．胆矾受热变白

（4）二氧化硅晶体结构示意图如下，每个氧原子最近且等距离相邻     个氧原子。

下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是          （填编号）。
（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为     ；
（3）④ ⑤ ⑥ ⑦四种元素的第一电离能由大到小的顺序是          （用元素符号表示）。
（4）按原子轨道的重叠方式，③与⑥形成的化合物中σ键有     个，π键有     个。
（5）某元素的特征电子排布式为nsⁿnpⁿ⁺¹，该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为      ；该元素与元素①形成的分子X的空间构形为       ，属于    分子（填“极性”或“非极性”）。
（6）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：                 。
（7）1183 K以下⑨元素形成的晶体的基本结构单元如图1所示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的原子间距离相同。
       
在1183 K以下的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为______个，在1183 K以上的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为________。

下表为元素周期表的一部分，其中编号代表对应的元素。

请回答下列问题：
（1）写出元素⑦的基态原子外围电子排布式                 ，元素⑧位于        区。
⑤元素原子的价层电子的电子排布图为                       ，
（2）若元素①③⑤形成的某化合物显酸性，经测定这三种元素的质量比为1：6：16，该化合物对氢气的相对密度为23，则其中所有杂化原子的杂化方式分别为            和                 。
（3）元素③④⑤⑥的第一电离能由大到小的顺序是          （用元素符号表示）。请写出由④和⑤两种元素形成的与N₃ˉ互为等电子体的分子的化学式                 ，（写出一种即可）其VSEPR构型为            。
（4）ZnS的晶胞结构如图1所示，在ZnS晶胞中，的配位数为             。
（5）铜能与类卤素(SCN)₂分子（与氯气分子性质相似）反应生成Cu(SCN)₂，1m ol(SCN)₂分子中含有共价键的数目为               。
铜与金形成的金属互化物结构如图2，其晶胞边长为a nm，该金属互化物的密度为           (用含“a、N_A的代数式表示)g·。

(12分)X、Y、Z、R为短周期元素且原子序数依次增大。X、R原子核外电子层数等于其最外层电子数，Y元素的基态原子中电子分布在3个不同的能级，且每个能级中的电子总数相同；Z的两种同素异形体都存在于大气中，对生命起着重要作用。另有M元素位于周期表的第4周期第6列。请回答下列问题：
（1）上述5种元素中，电负性最大的是（填名称）     ，X₃Z⁺的VSEPR模型名称是     。
（2）M基态原子的电子排布式是      ；
（3）R的单质为面心立方最密堆积（见下图），则一个晶胞中R原子数为     ，R的配位数是   。

（4）已知：M₂Z₃与R₂Z₃结构和性质相似，则M₂Z₃溶于强碱时发生反应的离子方程式是            .

本题包括两道题
（1）下面是s能级p能级的原子轨道图，试回答问题：

s电子的原子轨道呈     形，每个s能级有     个原子轨道；
p电子的原子轨道呈     形，每个p能级有     个原子轨道。
（2）A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号的元素，原子序数依次增大，B、C、D同周期，A、D同主族，E和其它元素既不在同周期也不在同主族，B、C、D的最高价氧化物的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。A和E可组成离子化合物，其晶胞(晶胞是在晶体中具有代表性的最小重复单元)结构如下图所示，阳离子(用“●”表示)位于该正方体的顶点或面心；阴离子(用“○”表示)位于小正方体的中心。

根据以上信息，回答下列问题：A至E的元素名称:
A      ;B      ;C       ;D      ;E       

、、、为原子序数依次增大的四种元索，和具有相同的电子构型；、 为同周期元索，核外电子总数是最外层电子数的3倍；元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：
（1）四种元素中电负性最大的是（填元素符号），其中原子的核外电子排布式为。
（2）单质有两种同素异形体，其中沸点高的是（填分子式），原因是；和的氢化物所属的晶体类型分别为和。
（3）和反应可生成组成比为1：3的化合物， 的立体构型为，中心原子的杂化轨道类型为。
（4）化合物的立体构型为，中心原子的价层电子对数为，单质D与湿润的反应可制备，其化学方程式为。
（5）和能够形成化合物，其晶胞结构如图所示，晶胞参数，＝0.566， 的化学式为：晶胞中 原子的配位数为；列式计算晶体F的密度（）。

氟在自然界中常以的形式存在。
（1）下列关于的表述正确的是。
a．与间仅存在静电吸引作用
b．的离子半径小于，则的熔点高于
c．阴阳离子比为2：1的物质，均与晶体构型相同
d．中的化学键为离子键，因此在熔融状态下能导电
（2）难溶于水，但可溶于含的溶液中，原因是(用离子方程式表示)。
已知在溶液中可稳定存在。
（3）通入稀NaOH溶液中可生成，分子构型为，其中氧原子的杂化方式为。
（4）与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如、等。已知反应  ，键的键能为，键的键能为，则中键的平均键能为。的熔、沸点比的(填"高"或"低")。

(15分)元素周期表第ⅤA族元素包括氮、磷、砷(As)、锑(Sb)等。这些元素无论在研制新型材料，还是在制作传统化肥、农药等方面都发挥了重要的作用。请回答下列问题：
（1）N₄分子是一种不稳定的多氮分子，这种物质分解后能产生无毒的氮气并释放出大量能量，能被应用于制造推进剂或炸药。N₄是由四个氮原子组成的氮单质，其中氮原子采用的轨道杂化方式为sp³，该分子的空间构型为________，N—N键的键角为________。
（2）基态砷原子的最外层电子排布式为________。
（3）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)。
（4）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)。
（5）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[HOCH₂CH（NH₂）COOH]。判断丝氨酸是否存在手性异构体？________(填“是”或“否”)
（6）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)。

(12分)【选做题】本题包括A、B两小题，请选定一中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。
A．[物质结构与性质]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：
2Cr₂O₇^2－＋3CH₃CH₂OH＋16H^＋＋13H₂O→4[Cr(H₂O)₆]^3＋＋3CH₃COOH
（1）Cr^3＋基态核外电子排布式为_________；配合物[Cr(H₂O)₆]^3＋中，与Cr^3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。
（2）CH₃COOH中C原子轨道杂化类型为______________；1molCH₃COOH分子中含有δ键的数目为______。
（3）与H₂O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)；H₂O与CH₃CH₃OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为___________。

第VA族元素及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用
（1）砷的电子排布式为                   ，N、P、As三种元素的最常见氢化物沸点由高到低的顺序为                    ，高纯度砷可用于生产半导体材料GaAs，在GaAs晶体中，Ga、As原子最外电子层均达到8电子稳定结构，则GaAs晶体中砷的配位数为     。
（2）对硝基苯酚水合物是一种具有特殊功能的物质，其结构简式为。该物质中几种元素的第一电离能由大到小的顺序是                  ，该物质的晶体中肯定不存在的作用力是             。
a．氢键    b．极性键    c．范德华力    d．离子键    e．σ键
（3）科学家将NaNO₃和Na₂O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO₄^2－互为等电子体，则该阴离子的化学式是              。
（4）PM2. 5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O₃、CH₂=CHCHO、HCOOH、CH₃COOONO₂ (PAN）等二次污染物。
①N₂O结构式可表示为N=N=O，N₂O中氮原子的杂化轨道类型为          ，1 mol PAN中含σ键数目为     。
②测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β-射线吸收法，β-射线放射源可用⁸⁵ Kr。Kr晶体为面心立方晶体，若晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则=              （填数字）。已知Kr晶体的密度为ρg/cm³，摩尔质量为Mg/mol，阿伏伽德罗常数用N_A表示，列式表示Kr晶胞参数a =                nm。

A、B、C、D、E、R六种元素位于周期表的前四周期，其原子序数依次增大。已知A原子核外有三个未成对电子；Ｂ的最外层电子数是内层电子数的３倍；化合物C₂E的晶体为离子晶体；D单质的熔点在同周期单质中最高；E原子核外的M层中只有两对成对电子；R原子核外最外层电子数与C相同，其余各层均充满。请根据以上信息，回答下列问题：
（1）A、B、C、D四种原子的第一电离能由小到大的顺序为______（用元素符号表示）。
（2）C的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点高，理由是                           。
（3）基态R⁺离子的核外电子排布式是                          。
（4）Q分子是A₂B的等电子体，Q的结构式为                    。
（5）图一是R单质的晶胞结构，配位数为                  ；图二是B、R两元素组成的一种化合物的晶胞，其化学式为                   。

〔化学——选修3：物质结构与性质〕举世瞩目的中国探月工程三期再入返回试验器于2014年10月24日凌晨成功发射，为实现月球采样和首次地月往返踏出了成功的第一步。探月工程三期的主要目标是实现无人自动采样返回，突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接等核心关键技术。已知所用火箭推进剂为肼（N₂H₄）和过氧化氢（H₂O₂），火箭箭体一般采用钛合金材料。
请回答下列问题：
（1）N₂H₄、H₂O₂分子中电负性最大的元素在周期表中的位置为        ，第一电离能最大的元素为        。
（2）钛的原子序数为22，其基态电子排布式示意图为              。
（3）1 mol N₂H₄分子中含有的键数目为        。
（4）H₂O₂分子结构如图1，其中心原子杂化轨道为       ，估计它难溶于CS₂，简要说明原因         。

（5）氮化硼其晶胞如图2所示，则处于晶胞顶点上的原子的配位数为    ，若立方氮化硼的密度为g·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近N原子间的距离为________cm。

(12分)【化学—物质结构与性质】
（1）下列叙述正确的是________。
a．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体
b．化合物硫氰化铁和氢氧化二氨合银中都存在配位键
c．KCl、HF、CH₃CH₂OH、SO₂都易溶于水，且原因相同
d．MgO的熔点比NaCl的高，主要是因为MgO的晶格能大于NaCl的晶格能
（2）氨基酸是蛋白质的基石，甘氨酸是最简单的氨基酸(结构如图)，

在甘氨酸分子中，N 原子的杂化形式是_____，在甘氨酸分子中C、N、O原子的第一电离能从大到小的顺序是_______；氮可以形成多种离子，如N^3-、NH₂^-、NH₄⁺、N₂H₅⁺等，其中，NH₄⁺的空间构型是____。
（3）已知MO与CsCl的结构相似(如图所示)，MO晶体的密度为p g·cm^-3，N_A为阿伏加德罗常数，相邻的两个M²⁺的核间距为acm。写出Cs基态原子的价电子排布式______，MO的相对分子质量可以表示为_____。