高中化学性质实验方案的设计试题

由Cu、N、B、Ni等元素组成的新型材料有着广泛用途。
（1）基态Cu^＋的最外层核外电子排布式为_________。
（2）研究者预想合成一个纯粹由氮组成的新物种N₅⁺N₃^-，若N₅⁺中每个氮原子均满足8电子结构，以下有关N₅⁺推测正确的是    。
A．N₅⁺有24个电子
B．N₅⁺离子中存在三对未成键的电子对
C．N₅⁺阳离子中存在两个氮氮三键
（3）化合物A(H₃BNH₃)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物 (HB=NH)₃。通过3CH₄ +2(HB=NH)₃+6H₂O ==3CO₂+6H₃BNH₃制得。
①与上述化学方程式有关的叙述不正确的是_________。(填标号)
A．反应前后碳原子的轨道杂化类型不变
B．CH₄、H₂O、CO₂分子空间构型分别是：正四面体形、V形、直线形
C．第一电离能：N>O>C>B
D．化合物A中存在配位键
②1个(HB=NH)₃分子中有_________个σ键。
（4）在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。图(a)是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根离子符号为_________。图(b)是硼砂晶体中阴离子的环状结构，其中硼原子采取的杂化类型为_________。

（5） NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为acm，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． 40×10m，≈l． 732)。

（物质结构与性质）
Ⅰ.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。

试回答下列问题：
（1）请写出元素D的基态原子电子排布式___________________。
（2）元素A、B形成的单质中，______对应的单质熔点更高，原因是_________________。
（3）写出C的最高价氧化物的水化物与B的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式_______________。
（4）元素D可以形成化学式为D（NH₃）₅BrSO₄，配位数均为6的两种配合物。若往其中一种配合物的溶液中加入BaCl₂溶液时，无明显现象，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，则该配合物的化学式为____________。
Ⅱ.钇钡铜氧的晶胞结构如图。研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态：＋2价和＋3价。
（5）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Ba，Cu和O原子个数比，确定其化学式为________。
Ⅲ.BF₃与一定量的水形成晶体Q [（H₂O）₂·BF₃]，Q在一定条件下可转化为R：
（6）晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________（填字母）。
a．离子键  
b．共价键   
c．配位键
d．金属键  
e．氢键    
f．范德华力
（7）R中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用_____杂化。

磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO₃)₃、Ni(NO₃)₂、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。
（1）基态Ni原子的价电子排布式是      。
（2）丁二酮肟（结构式如图所示）中碳原子的杂化方式为   。

（3）NH₃的沸点高于PH₃，其主要原因是   。
（4）与N ^3- 离子具有相同电子数的三原子分子的空间构型是   。
（5）向Ni(NO₃)₂溶液中滴加氨水，刚开始时生成绿色Ni(OH)₂沉淀，当氨水过量时，沉淀会溶解，生成[Ni(NH₃)₆]²⁺的蓝色溶液，则1 mol [Ni(NH₃)₆]²⁺含有的σ键为   mol。
（6）下图是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图。该合金储氢后，含1 mol La的合金可吸附H₂的数目为      。

(10分) 纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
（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：

①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了           。

②根据价层电子对互斥理论，预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为       。
（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154．45pm，C₆₀中C－C键长为145~140pm，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             。

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              。

A、B、C、D为前四周期元素。A元素的原子价电子排布为ns²np²，B元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，C元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子，D元素原子核外的M层中只有2对成对电子。
（1）当n=2时，AB₂属于       分子（填“极性”或“非极性”）。
（2）当n=3时，A与B形成的晶体属于          晶体。
（3）若A元素的原子价电子排布为3s²3p²，A、C、D三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）已知某红紫色配合物的组成为CoCl₃·5NH₃·H₂O。该配合物中的中心离子钴离子在基态时核外电子排布式为             ，又已知中心离子钴离子的配位数是6，1mol该物质与足量的硝酸银反应可生成3molAgCl，则该物质的配体是               。
（5）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为           。

X、Y、T、Q 四种元素，位于元素周期表前四周期，元素的性质或结构信息见下表。

元素	性质或结构信息
X	单质为双原子分子，分子中含有3对共用电子对，常温下单质气体性质稳定，但其原子较活泼。
Y	二价阳离子的外围电子层排布为3d^9
T	原子核外s轨道电子总数等于p轨道电子总数；人体内含量最多的元素，且其单质是常见的助燃剂。
Q	第三周期主族元素中原子半径最小。

请根据上述信息回答下列问题：
（1）写出 X₃^- 的一种等电子体的化学式         ；X的气态氢化物易液化的原因：        。
（2）写出T元素基态原子的核外电子排布图                ；Q元素的原子核外有     种运动状态不同的电子。
（3）元素 X 、T 的电负性相比，    的小（填元素名称）；元素 X 的第一电离能与T相比较，T的       （填“大”或“小”）。
（4）甲醛（CH₂O）分子中σ 键与π 键的个数之比为         。
（5）Y元素在周期表中位于      区。Y单质晶体的晶胞如图所示，该晶胞中实际拥有      个原子，该晶体中Y原子在三维空间里的堆积方式为            堆积。

（6）在Y的硫酸盐溶液中通入X的气态氢化物至过量，先出现蓝色沉淀，最后溶解形成深蓝色的溶液。此蓝色沉淀溶解的离子方程式为：                      。
（7）元素X与Q可形成化合物XQ₃，根据价层电子对互斥理论判断XQ₃的空间构型为:       ，分子中X原子的杂化方式为                杂化。

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       

含碳物质具有许多优良性质。
（一）2010年诺贝尔物理学奖所指向的是碳的又一张奇妙脸孔：人类已知的最薄材料——石墨烯。

（1）下列说法中，正确的是        。
A．固态时，碳的各种单质的晶体类型相同 
B．石墨烯只含有非极性键
C．从石墨剥离得石墨烯需要破坏化学键  
D．石墨烯具有导电性
（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、铜等或合金，含碳源可以是乙炔、苯、乙醇等中的一种或任意组合。
①乙醇和二甲醚（H₃C—O—CH₃）是同分异构体，二甲醚的沸点比乙醇        （填“高”或“低”），原因是        。
②铜的第一电离能（I₁）小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能（I₂）却大于锌的第二电离能，其主要原因是                       。
（二）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。
（3）已知金刚石中的C－C的键长为154．45pm，C₆₀中C－C键长为 145~140pm，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        。
（4）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        。

（5）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        。

(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)【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_____。

翡翠的主要成分为NaAlSi₂O₆，还含有其他多种金属阳离子，其中Cr³⁺的含量决定其绿色的深浅。
（1）Na、Al、Si、O四种元素电负性由大到小的顺序为    。
（2）Cr³⁺的基态核外电子排布式为    。
（3）Cr可形成配合物K[Cr(C₂O₄)₂(H₂O)₂]，与H₂O互为等电子体的一种分子是    （填化学式），草酸根离子（C₂O₄^2－）中碳原子的杂化方式为    ，1 mol H₂C₂O₄分子中含有的σ键的数目为    。
（4）Cr和Ca可以形成一种具有特殊导电性的复合氧化物，晶胞如图所示。当该晶体中部分Ca²⁺被相同数目的La³⁺替代时，部分铬由+4价转变为+3价。若化合物中La³⁺和Ca²⁺的物质的量之比为（x＜0.1），三价铬与四价铬的物质的量之比为      。

[物质结构]X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY₂是红棕色气体；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R²⁺的3d轨道有9个电子。
请回答下列问题：
（1）Y基态原子的电子排布式是                ；
（2）Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是       。
（3）XY₂^—的立体构型是        ；
（4）Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数比是     。

（5）将R单质的粉末加入X气态氢化物的浓溶液中，不断鼓入空气充分反应，得到深蓝色的[R(NH₃)₄](OH)₂溶液，该反应的离子方程式是           ；1mol [R(NH₃)₄]²⁺中含有的σ键的数目是       。

【化学—选修3—物质结构与性质】(12分)过渡元素铁可形成多种配合物，如：[Fe(CN)₆]^4-、Fe(SCN)₃等。
（1）Fe²⁺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^-中三种元素的电负性由大到小的顺序为_______________。
（3）与CN^-互为等电子体的一种分子为________________(填化学式)；l mol Fe(CN)₆^3-中含有σ键的数目为________________。
（4）铁的另一种配合物Fe(CO)₅熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于CCl₄，据此可以判断Fe(CO)₅晶体属于_______________(填晶体类型)。
（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____________。

选做(12分)【化学——物质结构与性质】X、Y、Z为前四周期元素，且原子序数依次增大。X与氢元素可形成：H₂X、H₂X₂两种化合物，且在常温下均为液态；Y基态原子的M层电子数是K层的3倍；Z²⁺的3d轨道中有10个电子。请回答下列问题：
（1）X所在周期中第一电离能最大的主族元素是_______(填元素符号)；H₂X₂分子中X原子的杂化方式是_______。
（2）Y与X可形成YX₄^2-。
①YX₄^2-的立体构型是_____________。
②写出一种与YX₄^2-互为等电子体分子的化学式__________。
（3）Z的氯化物与氨水反应可形成配合物[Z(NH₃)₄]Cl₂，1 mol该配合物中含有σ键的数目为_________。
（4）Y与Z形成化合物晶体的晶胞如图所示。已知该晶体的密度为a g·cm^-3，则该晶胞的体积为___________cm³(N_A表示阿伏加德罗常数的值)。