九 物质结构与性质
(时间:45分钟 满分:100分)
非选择题(共6小题,共100分)
1.(2015河北唐山一模)(12分)由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成某配位化合物X,其原子个数比为14∶4∶5∶1∶1。其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素原子的电子排布为(n-1)dns,回答下列问题。
(1)该配位化合物X的化学式为 。
(2)元素B、C、D的第一电离能由小到大排列顺序为 。(用元素符号表示) (3)D元素原子的最外层电子轨道表示式为 。
(4)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1∶1和1∶2,两种化合物可任意比互溶,解释其主要原因为 。
(5)A元素与E元素可形成一种红色离子化合物Y,其原子个数比为1∶1,该化合物Y可与稀硝酸反应,生成一种蓝色溶液和两种无色气体(其中一种为A元素的单质),写出该反应的化学方程式 。
2.(2015河北衡水一模)(20分)卤族元素的单质和化合物很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。
(1)卤族元素位于周期表的 区;溴的价电子排布式为 。
(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在。使氢氟酸分子缔合的作用力是 。
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是 。
氟 氯 溴 碘 铍 n+6
1
1 681 1 251 1 140 1 008 900 (4)已知高碘酸有两种形式,化学式分别为H5IO6()和HIO4,前者为五元酸,后者为一元酸。
请比较二者酸性强弱:H5IO6 HIO4(填“>”“<”或“=”)。 (5)已知Cl
为角形,中心氯原子周围有四对价层电子。Cl
中心氯原子的杂化轨道类型
为 。
(6)下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是 。
碘晶体晶胞
A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构 B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子 C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体 D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
(7)已知CaF2晶体(见下图)的密度为ρ g·cm,NA为阿伏加德罗常数,相邻的两个Ca的核间距为a cm,则CaF2的相对分子质量可以表示为 。
-3
2+
氟化钙晶胞
3.(2015江苏四市调研)(20分)氮元素可形成氢化物、卤化物、氮化物、叠氮化物和配合物等多种化合物。
(1)肼(N2H4)可用作火箭燃料,其原理是N2O4(l)+2N2H4(l)键断裂,则形成的π键有 mol。
(2)F2和过量NH3在铜催化作用下反应生成NF3,NF3分子的空间构型为 。
(3)铁和氨气在640 ℃可发生置换反应,产物之一的晶胞结构见图a。写出该反应的化学方程式: 。
3N2(g)+4H2O(g),若反应中有4 mol N—H
图a
图b
图c
(4)叠氮化钠(NaN3)分解反应为2NaN3(s)号)。
a.常温下,N2很稳定,是因为N的电负性大
2Na(l)+3N2(g),下列有关说法正确的是 (填序
b.钠晶胞结构见图b,每个晶胞含有2个钠原子 c.第一电离能(I1):N>O>P>S
d.NaN3与KN3结构类似,晶格能:NaN3 (5)配合物Y的结构见图c,Y中含有 (填序号)。 a.极性共价键 b.非极性共价键 c.配位键 d.氢键 Y中碳原子的杂化方式有 。 4.(2015山东青岛一模)(13分)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]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。 2+ 化合物甲的分子中采取sp杂化方式的碳原子个数为 ,化合物乙中采取sp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原子的个数为 。 2 3 5.(2015福建质检)(20分)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。 (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4与LiBH4反应制得。 ①基态Ti的未成对电子数有 个。 ②LiBH4由Li和BA.离子键 C.金属键 +3+ 构成,B呈正四面体构型。LiBH4中不存在的作用力有 (填标号)。 B.共价键 D.配位键 ③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为 。 (2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。 ①LiH中,离子半径:Li H(填“>”“=”或“<”)。 ②某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示: 738 M是 (填元素符号)。 (3)某种新型储氧材料的理论结构模型如图所示,图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型有 种。 1 451 7 733 10 540 13 630 + - (4)分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料。X一定不是 (填标号)。 A.H2O B.CH4 C.HCl D.CO(NH2)2 6. (15分)卤族元素包括F、Cl、Br等。 (1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 。 (2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,右图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为 ,该功能陶瓷的化学式为 。 (3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。 (4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤电子对的原子是 。 九 物质结构与性质(选修3) 1.答案:(1)[Cu(NH3)4]SO4·H2O (2)S (4)H2O与H2O2之间形成氢键 (5)6CuH+16HNO3 6Cu(NO3)2+3H2↑+4NO↑+8H2O 10 1 解析:符合C、D的只有O、S;E的电子排布为3d4s,为Cu;结合配合物X的组成可知A为H、B为N,X为[Cu(NH3)4]SO4·H2O;(2)因为N原子2p轨道半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于O的,同一主族从上往下第一电离能逐渐减小;(5)CuH与稀硝酸反应,生成蓝色溶液Cu(NO3)2和H2,依据化合价守恒配平3CuH+HNO33CuH+8HNO3 3Cu(NO3)2+H2↑+2NO↑,配平N原子 6Cu(NO3)2+3H2↑+4NO↑+8H2O。 3Cu(NO3)2+H2↑+2NO↑,补水配氢6CuH+16HNO3 2 5 2.答案:(1)p 4s4p (2)氢键 (3)碘 (4)< (5)sp杂化 (6)A (7)aρ NA 解析:(1)溴位于第四周期,ⅦA族,所以价电子数为7;(3)应注意铍不属于卤素原子;(4)后者的非羟基氧为3个,前者只有1个,所以后者酸性强;(5)中心原子Cl原子形成两个σ键,孤电子对数= =2,sp杂化;(6)在立方体的顶面上,有5个I2,4个方向相同,结合其他面考虑可知A选项正 3 3 3 确;每个晶胞中有4个碘分子,B选项错误;C选项,此晶体是分子晶体,错误;D选项,碘原子间只存在非极性共价键,范德华力存在于分子与分子之间,错误;(7)一个晶胞中含有Ca为顶点(1)+面心(3)=4;含有F为8个;相邻的Ca是顶点与面心的距离最短,所以该晶胞的棱长为体积为2 -2+ 2+ a,一个晶胞的 a3,一个晶胞的质量为 g,依据ρ=列式计算。 3.答案:(1)3 (2)三角锥形 (3)8Fe+2NH3(4)bc (5)abcd sp、sp 解析:(1)当有4 mol N—H键断裂时,消耗1 mol N2H4,生成 mol N2,形成3 mol π键;(2)N原子最外层有5个电子与3个F原子形成3个σ键,还余2个电子形成1个孤电子对,为sp杂化,三角锥形;(3)1个晶胞含有4个铁、1个N,所以化学式为Fe4N,依据元素守恒还生成氢气;(4)N2很稳定是因为形成N≡N,a错误;d选项,结构相似,K的离子半径比较大,所以晶格能小,错误;(5)—CH3中碳原子以4个单键与4个原子相连为sp杂化、其余碳原子均形成3个σ键,1个π键,无孤对电子,为sp杂化。 2 3 + 3 2 3 2Fe4N+3H2 4.答案:(1)Ni、Ge、Se (2)ad (3)7 C 解析:(1)从K数到钛为4,所以电子排布式为[Ar]3d4s,由2个未成对电子,含有2个未成对电子的有3d4s、3d4s4p、3d4s4p;(2)无π键,因为是单个阳离子,无阴离子,所以无离子键;(3)苯环上的6个碳原子、与O以CO键相连的1个碳原子均以sp杂化;1个O原子形成2个σ键还有2个孤电子对为sp杂化、1个N原子形成3个σ键还有1个孤电子对为sp杂化、除苯环外的3个碳原子均形成4个σ键为sp杂化;N原子顶点1个加面心3个共4个、Ti原子中心4个。 5.答案:(1)①1 ②C ③H>B>Li (2)①< ②Mg (3)3 (4)BC 解析:(1)①Ti的核外电子排布式[Ar]3d;③由B + -3+ 1 3 3 3 2 8 2 10 2 2 10 2 4 2 2 可知H的化合价为-1价,所以H的电负性大 于B;(2)①Li、H的核外电子排布相同,原子序数越大,离子半径越小;②由M的第2与第3电离能的差值可知M为ⅡA族元素,为第3周期元素Mg;(3)依据碳原子连接其他碳原子的个数进行分析,碳原子与4个、3个、2个碳原子相连,分别为sp、sp、sp杂化;(4)CH4、HCl不能形成氢键。 6.答案:(1)A (2)2 BN (3)sp sp 3 (4)X 解析:(1)元素非金属性越强,其电负性也越大,F的电负性最强,A正确;F元素无正价,B错误;因HF之间可形成氢键,使其沸点升高,C错误;随核电荷数增加,F2、Cl2、Br2的熔点依次升高,D错误。 (2)由题给晶胞结构示意图可知,每个晶胞中含有B原子个数为8+1=2,含有N原子个数为4+1=2。故该功能陶瓷的化学式为BN。 (3)B原子最外层只有3个电子,BCl3中B原子杂化方式为sp;N原子最外层有5个电子,NCl3中N原子杂化方式为sp。同一周期中元素的第一电离能随原子序数递增,呈现逐渐升高的趋势,但是在第二周期中,Be的第一电离能大于B,N的第一电离能大于O,故第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O 3种。 (4)BCl3中B原子最外层存在空轨道,故只能是X原子提供孤电子对。 3 2 2 3 3 2
