高中化学性质实验方案的设计试题

(13分) X、Y、Z、R为短周期元素，原子序数依次增大。X的一种单质是自然界中最硬的物质；Y的单质在空气中含量最高；Z的氧化物是常见的两性氧化物；R基态原子最外层成对电子的数目和未成对电子的数目相等。
（1）R位于元素周期表第_①_____周期，第_②______族。
（2）X、R元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的是_______。(填化学式)
（3）Y元素所在周期中，电负性最大的元素是_______。
（4）X和R形成的物质是一种超硬材料，其晶胞结构如图所示，晶胞中X原子的个数是________。

（5）X的单质完全燃烧生成的产物分子中，σ键与π键的数目之比是_______。
（6）Y和Z所形成的化合物ZY难溶于水，但易发生水解。ZY在NaOH溶液中水解的离子方程式是__________________________________________。

【化学—选修3：物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素,其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素，C的氢化物水溶液呈碱性；D的基态原子3p轨道上有3个未成对电子；E、F为副族元素，4s能级均只有一个电子。回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素按电负性由小到大的顺序是_________（用元素符号表示)。
（2）B与氧原子能形成四原子阴离子，其中B的杂化方式为_____________；C的三氯化物分子的立体构型为____________________________________。
（3）任写一种与BC^—离子互为等电子体的离子__________________（写出化学式）。
（4）F原子的外围电子排布式为_____________，F晶体中原子的堆积方式是下图中的_________(填写“甲”、“乙”或“丙”)。

（5）E的离子可以形成多种配合物，将ECl₃溶液蒸发浓缩，析出深绿色晶体。该晶体中E³⁺、Cl^—、H₂O的物质的量之比为1∶3∶6，且E的配位数为6。向1.0mol该晶体的溶液中加入足量AgNO₃溶液产生143.5g白色沉淀，则该配合物的化学式为__________________________。
（6）AD是一种耐磨材料，其结构与金刚石相似，下图为其晶体结构单元，它可由A的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成。

①写出合成AD的化学方程式：________________________。
②已知晶体中A与D原子的最近距离为a pm，则该晶体密度的表达式为_________g/cm³。（不需化简，阿伏加德罗常数为N_A）

物质结构与性质]碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：
（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态原子中，核外存在对自旋相反的电子。
（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是。
（3） $C{S}_2$分子中，共价键的类型有， $C$原子的杂化轨道类型是，写出两个与 $C{S}_2$具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。
（4） $CO$能与金属 $Fe$形成 $Fe(CO{)}_5$，该化合物的熔点为253 $K$，沸点为376 $K$，其固体属于晶体。
碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个 $C$原子连接个六元环，每个六元环占有个C原子。
②在金刚石晶体中， $C$原子所连接的最小环也为六元环，每个 $C$原子连接个六元环，六元环中最多有个 $C$原子在同一平面。

[化学一选修3：物质结构与性质]第四周期的过渡元素在工业、农业、科学技术以及人类生活等方面有重要作用。其中Ni-Cr-Fe合金是常用的电热元件材料。请回答：
（1）基态Ni原子核外电子排布式为_______；第二周期中基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性大的元素为________。金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)，该分子呈正四面体构型。试推测Ni(CO)的晶体类型为________，Ni(CO)易溶于下列_______（填选项字母）中。

A．水

B．四氯化碳

C．苯

D．硫酸镍溶液

（2）FeO、NiO晶体中r(Ni^2＋)和r(Fe^2＋)分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO_________FeO（填“>”或“<”），原因为_____________；黄血盐是一种配合物，其化学式为K₄[Fe(CN)₆] ·3H₂O，该配合物中配体的化学式为_________，黄血盐溶液与稀硫酸加热时发生非氧化还原反应，生成硫酸盐和一种与该配体互为等电子体的气态化合物，该反应的化学方程式为_______________。
（3）酸性高锰酸钾溶液能氧化硝基苯酚，邻硝基苯酚和对硝基苯酚在20水中的溶解度之比为0.39，其原因为_________。
（4）在铬的硅酸盐中，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、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________，其化学式为_________。

化学中的某些元素是与生命活动密不可分的元素，请回答下列问题。
（1）维生素C是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富，该物质结构简式如图所示。

①维生素C分子中碳原子的杂化方式有          。
②1 mol维生素C分子中含有          mol π键。
③维生素C分子中所含元素电负性由大到小的顺序 为                  。
④维生素C晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有                。
（2）KSCN溶液可用于Fe^3＋的检验，原因是铁离子外围有较多能量相近的空轨道，因此能与一些分子或离子形成配合物。Fe^3＋的价电子排布为                       ，与之形成配合物的分子或离子中的配位原子应具备的结构特征是              。
（3）Fe₃O₄具有反尖晶石结构。某化合物Mg_xAl_yO_z与反尖晶石结构相仿，其结构如下图所示，它是由下列A、B方块组成。该化合物的化学式为________。

卤族元素的单质和化合物很多，请用物质结构与性质的相关知识回答：
（1）在一定浓度的氢氟酸溶液中，存在（HF）_n缔合分子，使HF分子缔合的作用力是___。
（2）ClO₄^－中心氯原子的杂化方式为_____，离子的立体构型为__________。
（3）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的分子结构分别如图I、II所示：请比较酸性强弱：HIO₃_____H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“＝”）。H₅IO₆分子中σ键与π键的个数比为          。

（4）下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是___。

A．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子

B．碘晶体中分子的配位数为12，具有分子密堆积特征

C．碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力

D．碘晶体中碘分子有3种排列方向

（5）观察CaF₂晶胞结构，判断F^－占据Ca²⁺ 形成的    面体空隙中，Ca²⁺ 占据F^－形成的     面体空隙中。若相邻两个Ca²⁺ 的核间距为a cm，晶胞密度为ρ g/cm³，N_A为阿伏加德罗常数，则CaF₂的摩尔质量可以表示为________g/mol。

[选修3—物质结构与性质]
19—Ⅰ下列物质的结构或性质与氢键无关的是      。

A．乙醚的沸点	B．乙醇在水中的溶解度
C．氢化镁的晶格能	D．DNA的双螺旋结构

19—Ⅱ钒（₂₃V）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键长由两类，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σ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       。

【化学—物质结构与性质】硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有重要应用价值。
（1）硼原子的电子排布式是                        。
（2）最简单的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），结构见下图，其中B原子的杂化方式为           。
（3）BF₃和BCl₃都有强烈接受孤电子对的倾向，如三氟化硼气体与氨气相遇，立即生成白色固体，写出该白色固体结构式，并标注出其中的配位键                          。
（4）近年来，人们肯定硼是人和动物氟中毒的重要解毒剂。硼在体内可与氟形成稳定的配合物      ，并以和氟相同的途径参加体内代谢，但毒性比氟小，且易随尿排出，故认为硼对氟化物具有解毒作用。
（5）经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)₃单元结构如图（1）所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构如图（2）所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。

①H₃BO₃是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式                                  ，
②根据结构判断下列说法正确的是                 。
a．硼酸晶体属于原子晶体      
b．硼酸晶体有鳞片状的外层
c．硼酸晶体是分子晶体        
d．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂
e．在B(OH)₃单元中，B原子以sp³杂化轨道和氧原子结合而成
f．H₃BO₃分子的稳定性与氢键有关
g．含1mol H₃BO₃的晶体中有3mol氢键
h．分子中硼原子最外层为8e^-稳定结构
③硼酸常温下为白色片状晶体，溶于水（273K时溶解度为6.35），在热水中溶解度明显增大（373K时为27.6）。请分析其中原因                                                    。

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

(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)。

（选考）水是地球表面上普遍存在的化合物，我们可以用我们学习的物质结构与性质的有关知识去认识它。
（1）水的组成元素为氢和氧。氧的基态原子的价电子排布图为______________，氧的第一电离能在同周期元素中由大到小排第______位。
（2）根据杂化轨道理论，水分子中的氧原子采取的杂化形式是_______；根据价层电子对互斥理论，水分子的VSEPR模型名称为______________；根据等电子体原理，写出水合氢离子的一个等电子体（写结构式）_____________。
（3）水分子可以形成许多水合物。
①水分子可以作配体和铜离子形成水合铜离子[Cu（H₂O）₄]²⁺，1mol水合铜离子中含有σ键数目为_________。
②图是水合盐酸晶体H₅O₂⁺·Cl^-中H₅O₂⁺离子的结构。

在该离子中，存在的作用力有______________。
a．配位键  
b．极性键  
c．非极性键  
d．离子键
e．金属键  
f．氢键  
g．范德华力 
h．π键  
i．σ键
（4）韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。请从结构上解释生成暖冰的原因_________________________________。
（5）最新研究发现，水能凝结成13种类型的结晶体，除普通冰以外其余各自的冰都有自己奇特的性质：有在-30℃才凝固的超低温冰，它的坚硬程度可和钢相媲美，能抵挡炮弹轰击；有在180℃高温下依然不变的热冰；还有的冰密度比水大，号称重冰。图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸。

①该冰中的每个水分子有_________个氢键；
②冰融化后，在液态水中，水分子之间仍保留有大量氢键将水分子联系在一起，分子间除了无规则的分布及冰结构碎片以外，一般认为还会有大量呈动态平衡的、不完整的多面体的连接方式。下图的五角十二面体是冰熔化形成的理想多面体结构。假设图中的冰熔化后的液态水全部形成下图的五角十二面体，且该多面体之间无氢键，则该冰熔化过程中氢键被破坏的百分比为________。

③如果不考虑晶体和键的类型，哪一物质的空间连接方式与这种冰连接类似?____________；
④已知O－H…O距离为295pm，列式计算此种冰晶体的密度               g/cm³（已知295²=8．70×10⁴，295³=2．57×10⁷，=1．41，=1．73）。

选做[化学—选修3:物质结构与性质] (15分）X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：
（1）R核外电子排布式为__________________。
（2）X、Y、Z、W形成的有机物YW(ZX₂）₂中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，ZW₃^-离子的立体构型是__________。
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_____________（填化学式），原因是_________________。
（4）将Q单质的粉末加入到ZX₃的浓溶液中，并通入W₂，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为______________________________________。
（5）W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为____________（填化学式）。Na⁺的配位数为_____________，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。已知该晶胞的密度为ρg·cm^-3，阿伏加德罗常数为N_A，则两个最近的W离子间距离为            nm(用含ρ、N_A的计算式表示）。

[化学——选修3：物质结构与性质](15分)As、N、O等非金属元素的化合物在工业生产中有重要的应用。
（1）核电荷数比As小4的元素基态原子的电子排布式为                  。
（2）前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有      种。
（3）已知氮的最高价氧化物为无色晶体．它由两种离子构成，其阴离子构型为平面正三角形，则其阳离子的构型为          形，阳离子中氮的杂化方式为       。
（4）磷化硼有多种晶型，下图示意的是磷化硼分子的分子结构图，其分子式为      。
  
（5）钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其结构如下图所示。由此判断该钙的氧化物的化学式为        。已知该氧化物的密度是ρg·cm ^-3．则晶胞离得最近的两个钙离子间的距离为        cm(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA)。

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：                                    。

选修原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期，自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。请回答下列问题：
（1）这四种元素中电负性最大的元素，其基态原子的价电子排布图为                  ，第一电离能最小的元素是                （填元素符号）。
（2）C所在主族的前四种元素分别与A形成的化合物，沸点由高到低的顺序是            （填化学式），呈现如此递变规律的原因是                   。
（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图一所示，其原子的杂化类型为              、另一种的晶胞如图二所示，该晶胞的空间利用率为               ，若此晶胞中的棱长为356．6 pm，则此晶胞的密度为            （保留两位有效数字）。（）

（4）D元素形成的单质，其晶体的堆积模型为                ，D的醋酸盐晶体局部结构如图三，该晶体中含有的化学键是              （填选项序号）。
①极性键  ②非极性键  ③配位键  ④金属键
（5）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，观察到的现象是                 。请写出上述过程的离子方程式：                                 。