选考模块专练(选修3 物质结构与性质)
(每题:15分,每题建议用时:10分钟)
1.X、Y、Z、R为前四周期原子序数依次增大的元素。X原子有3个能级,且每个能级上的电子数相等;Z原子的不成对电子数在同周期中最多,且Z的气态氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最低;X、Y、R三元素在周期表中同族。 (1)R元素基态原子的价层电子排布式为 。
(2)如图表示X、Y、R的四级电离能变化趋势,其中表示R的曲线 是 (填标号)。
(3)化合物(XH2XO)分子中X原子杂化轨道类型分别是 ,1 mol(X2H5O)3ZO分子中含有的σ键与π键的数目比为 。
(4)Z与氯气反应可生成一种各原子均满足8电子稳定结构的化合物,其分子的立体构型为 。
(5)某R的氧化物立方晶胞结构如图所示,该物质的化学式为 (用元素符号表示),已
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知该晶体密度为ρ g/cm,距离最近的原子间距离为d pm,则R的相对原子质量为 。(阿伏加德罗常数的值为NA)
2.碳和硅是自然界中大量存在的元素,硅及其化合物是工业上最重要的材料。粗硅的制备有两种方法:
方法一:SiO2+2CSi+2CO↑ 方法二:SiO2+2MgSi+2MgO
(1)基态硅原子中存在 对自旋相反的电子,基态Mg的最外层电子所占据的能级的电子云轮廓图是 。
(2)上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是 (填元素符号)。
(3)试比较C(金刚石)、晶体Si、CO三种物质的熔沸点从高到低的顺序 ,试解释原因: 。 (4)CO在配合物中可作为配体,在Cr(CO)6配合物中配原子是 (填元素符号),1 mol该配合物中含有π键的数目 。
(5)SiO2晶胞(如图)可理解成将金刚石晶胞(如图)中的C原子置换成Si原子,然后在Si—Si之间插入O原子而形成。
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①推测SiO2晶胞中Si采用 杂化,O—Si—O的键角为 。 ②SiO2晶胞中,含有Si原子 个和O原子 个。
3
③假设金刚石晶胞的边长为a nm,试计算该晶胞的密度 g/cm(写出表达式即可)。
3.已知A、B、C、D、E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元素原子的核外p电子数比s电子数少1。C是电负性最大的元素。D原子次外层电子数是最外层电子数的2倍,E是第Ⅷ族中原子序数最小的元素。
(1)写出基态C原子的电子排布式 。
(2)A、B两种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示),原因是 。 (3)已知DC4常温下为气体,则该物质的晶体类型是 ,组成微粒的中心原子的轨道杂化类型为 ,空间构型是 。
2+2+2+
(4)Cu容易与AH3形成配离子[Cu(AH3)4],但AC3不易与Cu形成配离子,其原因是 。 (5)A、B两元素分别与D形成的共价键中,极性较强的是 。A、B两元素间能形成多种二元化合物,其中与
互为等电子体的物质的化学式为 。
(6)已知E单质的晶胞如图所示,则晶体中E原子的配位数为 ,一个E的晶胞质量为 。
4.第四周期的元素,如钛(22Ti)、铁(26Fe)、砷、硒、锌等及其相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)基态Ti原子中,最高能层电子的电子云轮廓形状为 ,与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同的元素有 种。
(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进
3+2+3+
“亚铁”的吸收,避免生成Fe,从结构角度来看,Fe易被氧化成Fe的原因是
。
-3+
(3)SCN可用于Fe的检验,其对应的酸有两种,分别为硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—NCS)。
-①写出与SCN互为等电子体的一种微粒 (分子或离子); ②硫氰酸分子中π键和σ键的个数之比为 ;
③异硫氰酸的沸点比硫氰酸沸点高的原因是 。 (4)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为 ,
2
雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,写出该反应方程式: 。
SnCl4分子的空间构型为 。
(5)离子化合物CaC2的一种晶体结构如图所示。该物质的电子式: 。一个晶胞含有的π键平均有 个。
(6)硒化锌的晶胞结构如图所示,图中x和y点所堆积的原子均
-3-1
为 (填元素符号);若该晶胞密度为ρ g·cm,硒化锌的摩尔质量为M g·mol。用NA代表阿伏加德罗常数的数值,则晶胞参数a为 nm。
5.根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol),回答下面各题。 元素 代号 Q R S T U I1 800.6 495.8 577.5 1 402.3 2 080.7 I2 2 427.1 4 562 1 816.7 2 856 3 952.3 I3 3 659.7 6 910.3 2 744.8 4 578.1 6 122 I4 25 025.8 9 543 11 577 7 475.0 9 371 I5 32 826.7 13 354 14 842 9 444.9 12 177 -1
(1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是 (填元素符号),S元素最可能是 区元素。
(2)基态Q元素原子的价电子排布式是 。Q和T同周期。化合物QT中T元素的化合价为 ;第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有 种。
(3)化合物RT3中化学键类型为 ,RT3的阴离子的几何构型为 。 (4)下列元素中,化学性质和物理性质最像U元素的是 。 A.硼 B.铍 C.锂 D.氦 E.碳
(5)R的某种氧化物X晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,X的化学式为 ;列式
-3
并计算晶体X的密度(g·cm) 。
3
222
1.解析:X原子有3个能级,且每个能级上的电子数相等,所以只能是1s2s2p,所以X为C。X、Y、R三元素在周期表中同族,所以Y为Si,R为Ge。根据Z有气态氢化物可知,Z为非金属,根据不成对电子数最多,得到Z为P(其3p上有3个单 电子)。
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(1)R为Ge,处于周期表的第四周期ⅣA族,所以价层电子排布式为4s4p。
(2)C、Si、Ge从上向下半径增大,第一电离能逐渐减小,所以R(Ge)的电离能曲线为c。
2
(3)CH2CO中第一个C形成一个双键,所以是sp杂化;第二个C形成两个双键,所以是sp杂化。单键一定是σ键,双键一定是一个σ键和一个π键,分子为(CH3CH2O)3PO,其中的CH3CH2O—基团都是单键,只有PO一个双键,所以分子中的σ键数为3×(5+1+1+1)+1=25(每个CH3CH2O—中有5个 C—H,1个C—C,1个C—O,1个O—P;还要计算分子中PO里的1个σ键);π键只有1个,所以σ键与π键的数目比为25∶1。
(4)P的最外层有5个电子,达到8电子稳定结构应该形成3个共价键,所以该化合物为PCl3。
根据价层电子对互斥理论,中心原子P的价电子对为3+对,所以是三角锥形结构。
=4(对),其中一对为孤电子
(5)氧原子占据晶胞的8个顶点和6个面心,所以一共有8×+6×=4(个),Ge都在晶胞内部,也有4个,所以化学式为GeO。距离最近的原子间距离为d pm,明显指的是最近的O和Ge原
子的距离,根据晶体的结构,这个距离是晶胞的体对角线的,所以体对角线长度为 4d pm,进
而得到晶胞边长为pm,所以晶胞的体积为边长的立方,为pm=
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×10cm。所以晶
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