C.有些物质不含化学键,存在分子间作用力
D.金刚石和冰在熔化时均要破坏共价键
二、原理综合题
17.亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])双称黄血盐,是一种重要的化工原料。
检验三价铁发生的反应为:
K4[Fe(CN)6]+FeCl3=KFe[Fe(CN)6]↓(滕氏蓝)+3KCl,回答问题:
(1)写出基态Fe3+的核外电子排布式_________。
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有______和________。
含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量为________mol。
(3)黄血盐中N原子的杂化方式为______;C、N、O的第一电离能由大到小的排序为_____,电负性由大到小的排序为________。
(4)Fe、Na、K的晶体结构如图所示:
①钠的熔点比钾更高,原因是__________________________。
②Fe原子半径是rcm,阿伏加德罗常数为NA,铁的相对原子质量为a,则铁单质的密度是_______g/cm3。
18.N、P、As等元素的化合物在生产和研究中有许多重要用途.请回答下列问题:
(1)意大利罗马大学的Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子,该分子的空间构型与P4类似,其中氮原子的轨道杂化方式为______________________,N—N键的键角为______________________;
(2)基态砷原子的价电子排布图为______________________,砷与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的顺序为______________________;
(3)配位原子对孤对电子的吸引力越弱,配体越容易与过渡金属形成配合物。
PH3与NH3的结构相似,和过渡金属更容易形成配合物的是____________________(填“PH3”或“NH3”)。
(4)SCl3+和PCl3是等电子体,SCl3+的空间构型是____________________;S—Cl键键长______P-Cl键键长(填“>”、“=”或“<”),原因是____________________。
(5)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,砷化镓的化学式为____________________。
若该晶体的密度为ρg/cm3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则a、b的距离为_________pm(用含ρ和NA的代数式表示)。
19.据《科技日报》报道,我国科学家研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化剂,在室温条件下以H2O2为氧化剂直接将CH4氧化成C的含氧化合物。
请回答下列问题:
(1)在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中,某基态原子核外电子排布遵循“洪特规则特例”(指能量相同的原子轨道在全满、半满、全空状态时,体系的能量最低),该原子的外围电子排布式为_____。
(2)在3d过渡金属中,基态原子未成对电子数最多的元素是_____(填元素符号)。
(3)铜的焰色反应呈绿色,在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为_____。
(4)石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的C-H键,导致C与H之间的作用力_____(“减弱”或“不变”)。
铁晶体中粒子之间作用力类型是_____。
(5)常温下,H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、HCOOH等。
①它们的沸点分别为64.7℃、-19.5℃、100.8℃,其主要原因是_____;
②CH4和HCHO比较,键角较大的是_____,主要原因是_____。
(6)钴晶胞和白铜(铜镍合金)晶胞分别如图1、2所示。
①钴晶胞堆积方式的名称为_____;
②已知白铜晶胞的密度为dg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值。
图2晶胞中两个面心上铜原子最短核间距为_____pm(列出计算式)。
20.[化学一选修3:
物质结构与性质]A、B、C、D、E五种元素是周期表中前四周期的元素。
只有A、B、C为金属且同周期,原子序数A
A、C核外均没有未成对电子;B原子核外有二个未成对电子和三个空轨道。
D原子最外层电子数是其周期序数的三倍。
E能与D形成化合物ED2,可用于自来水的消毒。
(1)C的基态原子的价层电子排布式为_____;D和E的电负性大小关系为____(用元素符号表示)。
(2)化合物E2D分子的空间构型为____________________,中心原子采用_____________杂化。
E与D还可形成三角锥结构的阴离子,该离子的化学式为_______,任意写出一种它的等电子体的化学式为____________。
(3)B与E能形成一种化合物BE4,其熔点:
-25℃,沸点:
l36.4℃。
则该化合物属于____晶体,晶体内含有的作用力类型有__________。
(4)A、B、D三种元素形成的某晶体的晶胞结构如图,则晶体的化学式为______。
若最近的B与D的原子距离为acm,该物质的摩尔质量为Mg/mol,阿伏加德罗常数的数值为NA,则该晶体的密度为_________g/cm3。
参考答案
1.D
【解析】
【详解】
该元素的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2,根据电子排布式知,该原子含有4个能层,所以位于第四周期,其价电子排布式为3d74s2,属于第Ⅷ族元素,所以该元素位于第四周期第Ⅷ族,故答案为D。
2.C
【详解】
X、Y、Z为短周期元素,X原子最外层只有一个电子,则X为H、Li或Na;Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4,则Y有3个电子层,最外层有6个电子,则Y为硫元素;Z的最外层电子数是内层电子总数的三倍,则Z有2个电子层,最外层电子数为6,则Z为氧元素。
则
A.Y为硫元素,Y的价层电子排布式为3s23p4,故A错误;
B.Y为硫元素,Z为氧元素,非金属性O>S,非金属性越强,氢化物越稳定,氢化物稳定性Z>Y,故B错误;
C.Y为硫元素,Z为氧元素,第一电离能:
Y<Z,故C正确;
D.X为H、Li或Na,Y为硫元素,H、Li或Na与硫元素可以形成硫化氢属于共价化合物,硫化钠和硫化锂属于离子化合物,故D错误;
故选C。
3.D
【分析】
由Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子,分情况讨论、计算得Y、Z分别是氯、氧元素;结合X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构得到K元素。
【详解】
Y和Z两种元素形成的4核负一价阴离子有以下三种情况:
(1)Y2Z2-、
(2)YZ3-、(3)Y3Z-,因为该负一价阴离子有42个电子,电子数是偶数,可排除情况
(1),根据情况
(2)、(3)讨论、计算。
令Z的质子数为n,由Z元素原子核内质子数比Y原子核内质子数少9个知,则Y的质子数为n+9,若为情况
(2):
(n+9)+3n+1=42;解之得:
n=8;则n+9=17,所以Z为O元素,Y为Cl元素。
若为情况(3):
3(n+9)+n+1=42;解之得:
n=3.5(不合题意,舍去)。
故Z为O元素,Y为Cl元素。
X+和Y-是两种简单的一价离子,具有相同的电子层结构,Y为Cl,Cl-核外有18个电子,所以X+核外有18个电子,因此X+核内质子数为18+1=19,故X为K元素。
A.元素Z的简单氢化物是水,水分子中含有10个电子,所以A选项是正确的;
B.元素Y的气态氢化物是氯化氢,氯化氢分子中含有18个电子,所以B选项是正确的;
C.元素Z与元素X形成的化合物K2O中钾离子和氧离子都达到最外层8电子稳定结构,所以C选项是正确的;
D.元素Y、Z都是非金属元素,组成的化合物属于共价化合物,故D错误。
故答案选D。
【点睛】
本题考查的是原子结构与性质,结合已知条件通过讨论、计算来推断元素;审题时注意,要求书写元素符号还是元素名称,此类习题常常出错。
4.C
【分析】
X元素为主族元素,X原子的M层有两个未成对电子且无空轨道,则X为S;Y原子的特征电子构型为3d64s2,Y的原子序数为26,Y为Fe元素;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道,电子排布为1s22s22p2,Z为C;Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子,电子排布为1s22s22p4,Q为O;T原子的M电子层上p轨道半充满,电子排布为1s22s22p63s23p3,T为P,以此来解答。
【详解】
X元素为主族元素,X原子的M层有两个未成对电子且无空轨道,则X为S;Y原子的特征电子构型为3d64s2,Y的原子序数为26,Y为Fe元素;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道,电子排布为1s22s22p2,Z为C;Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子,电子排布为1s22s22p4,Q为O;T原子的M电子层上p轨道半充满,电子排布为1s22s22p63s23p3,T为P;
A.Y是Fe元素、Q是O元素,Fe、O可形成化合物氧化铁,化学式为Fe2O3,故A正确;
B.非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则X与T的最高价氧化物对应的水化物分别为H2SO4、H3PO4,前者的酸性比后者强,故B正确;
C.X和Q结合生成的化合物为SO2或SO3,都只含共价键,为共价化合物,故C错误;
D.ZQ2的结构式为O=C=O,含极性键,为直线结构的非极性分子,故D正确;
故答案选C。
【点睛】
本题把握电子排布规律来推断各元素种类为解答的关键,注意M层含s、p、d三个能级。
5.D
【详解】
由1mol配合物与AgNO3作用生成2molAgCl沉淀,知道1mol配合物电离出2molCl-,即配离子显+2价,又因为外界有2个Cl-,且Co显+3价,所以[CoClm•nNH3]2+中有1个氯原子,即m=1,又因为配位数为6,所以n=6-1=5,故选:
D。
6.D
【分析】
等电子体具有两个明显特征:
一是原子总数相等,二是价电子总数相等。
【详解】
①~⑤组微粒的原子总数分别相等,其中①
和
的价电子总数均为26,②
和CN-的价电子总数均为10,③
和
的价电子总数均为16,④N2O和
的价电子总数均为16,⑤BF3和SO3的价电子总数均为24,故选D。
7.D
【详解】
A.水分子间含有氢键,沸点最高。
一般来说,组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,则沸点:
H2Se>H2S,故A错误;
B.一般来说,组成与结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高,则熔点Br2>Cl2>F2,故B错误;
C.CH4、SiH4、GeH4均为分子晶体,则沸点:
GeH4>SiH4>CH4,故C错误;
D.金属键越强,熔点越高,则熔点:
Li>Na>K,故D正确;
故答案选:
D。
8.B
【详解】
A.晶体硼是由非金属原子通过共价键形成的,且其熔点高,应属于原子晶体,每个硼原子与其他硼原子间形成5个共价键,则该结构单元中含B一B键的个数为
,每个正三角形平均占有硼原子的个数为
,故结构单元中含正三角形个数为
,故A正确;
B.NaCl晶体中每个Na+周围距离最近且相等的Na+有12个,故B不正确;
C.S8分子中同种原子间形成非极性键,故C正确;
D.HCN的结构式为H-C≡N,故其分子中含有2个σ键、2个π键,故D正确;
故答案选:
B。
9.B
【详解】
A.含有阳离子的晶体不一定含有阴离子,如金属晶体含有的是金属阳离子和自由电子,故A项错误;
B.HF、HI、HBr、HCl均为分子晶体,由于HF分子间存在氢键,故沸点最高,又相对分子质量:
HI>HBr>HCl,则范德华力HI>HBr>HCl,沸点HI>HBr>HCl,则沸点由高到底的顺序:
HF>HI>HBr>HCl,B选项正确;
C.含有共价键的晶体可能是分子晶体、原子晶体或部分离子晶体(如NaOH晶体),若为分子晶体,则不一定有高的熔沸点及硬度,故C项错误;
D.空间利用率:
面心立方最密堆积=六方最密堆积,都为74%,故D项错误;
答案选B。
10.B
【详解】
A、分子晶体的稳定性与化学键有关,共价键越强,稳定性越大,而分子间作用力只影响物质的熔沸点,故A错误;
B、原子晶体中微粒间的作用力为共价键,原子晶体熔化时共价键要断裂,所以原子晶体中共价键越强,晶体的熔点越高,故B正确;
C、分子晶体熔化时破坏分子间作用力或氢键,冰属于分子晶体熔化时水分子间的氢键断裂,而H-O键未发生断裂,故C错误;
D、NaCl溶于水时,NaCl在水分子作用下发生电离生成钠离子、氯离子,所以离子键被破坏,故D错误。
答案选B。
【点睛】
本题考查化学键及分子间作用力,明确物质的构成微粒及微粒间作用力是解本题关键,注意分子的稳定性与分子间作用力无关,分子间作用力只影响物质的物理性质,不影响化学性质。
11.D
【解析】
【分析】
化学反应速率v=△n/(V•△t),用单位时间内浓度的变化量表示反应快慢。
【详解】
化学反应速率v=△n/(V•△t),对于甲和乙的时间△t是相等的,甲的△n为4mol,乙的△n为2mol,但甲和乙容器的体积未知,故不能比较两容器中的反应速率,答案选D。
12.A
【解析】
分析:
①氢键介于分子间作用力和化学键之间,是一种独特的分子间作用力,不是化学键;②全部由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物;③离子键是阳离子、阴离子之间的静电作用;④稀有气体分子中不含化学键;⑤由不同种元素组成的多原子分子,可存在非极性键;⑥只含共价键的化合物是共价化合物。
详解:
①氢键属于分子间作用力,不属于化学键,故①错误;②非金属元素形成的化合物可能是离子化合物,如铵盐,故②正确;③离子键是阳离子、阴离子之间的静电作用,既有吸引力也有排斥力,故③错误;④气态分子中不一定存在共价键,如稀有气体分子中就不含化学键,故④错误;⑤由不同种元素组成的多原子分子,可存在非极性键,如H-O-O-H中存在O-O非极性键,故⑤错误;⑥只含共价键的化合物是共价化合物,含有离子键的化合物为离子化合物,故⑥错误;答案选A。
点睛:
本题考查化学键,为高频考点,把握化学键的形成及判断的一般规律为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意常见物质中的化学键,题目难度不大。
13.C
【解析】Mg原子处于晶胞顶点与面心上,顶点上Mg原子为6个晶胞共用,面心上的Mg原子为2个晶胞共用,B原子位于棱柱的侧棱上为三个晶胞共用,故晶胞中镁原子个数=12×
+2×
=3,B原子个数=6×
=2,所以镁原子和硼原子个数比为3:
2,则其化学式为Mg3B2,故选C。
点睛:
理解均摊法计算晶胞组成结构是解题关键,Mg原子处于晶胞顶点与面心上,顶点上Mg原子为6个晶胞共用,面心上的Mg原子为2个晶胞共用,硼原子位于棱柱的侧棱上为三个晶胞共用,根据均摊法计算晶胞中Mg原子数目和硼原子数目,再根据原子数目之比确定化学式。
14.C
【详解】
根据价层电子对互斥理论知,若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,则:
A、若n=2,则分子的立体构型为直线形,故A错误;
B、若n=3,则分子的立体构型为平面三角形,故B错误;
C、若n=4,则分子的立体构型为正四面体形,故C正确;
D、由以上分析可知,D错误;
答案选C。
15.D
【解析】
【详解】
A.正硼酸与石墨有相似的层状结构,层内的H3BO3分子通过氢键相连,受热易分解,所以正硼酸晶体属于分子晶体,故A正确;
B.分子的稳定性与分子内的B-O、H-O共价键有关,熔沸点与氢键有关,故B正确;
C.1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子共用的,所以平均含3个氢键,则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键,故C正确;
D.B只形成了3个单键,没有孤电子对,价层电子对数为3,所以采取sp2杂化,层间硼酸分子的主要作用力是范德华力,故D错误;
故选D。
【点睛】
根据硼酸的结构跟石墨相似可知B原子的杂化方式为sp2。
因为硼酸中有电负性强的O元素,分子中还有活泼H,同层分子间的主要作用力是氢键。
根据其受热易分解,说明硼酸是分子晶体。
16.D
【解析】
【详解】
A、若最外层电子数+|化合价|=8,原子满足最外层8电子结构,所以CS2中所含所有原子的最外层电子数均为8,故A正确;
B、SiO2是原子晶体,沸点最高,CH4、CCl4都是分子晶体,相对分子质量CH4C、稀有气体不含化学键,存在分子间作用力,故C正确;
D、冰在熔化时不破坏共价键,故D错误。
【点睛】
原子晶体全都以共价键结合,熔融时破坏共价键,所以原子晶体熔点高;分子晶体,熔融时只破坏分子间作用力,所以分子晶体的熔点低。
17.1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5配位键离子键1spN>O>CO>N>CNa的半径小,形成的金属键键能大,熔点高
【分析】
(1)基态Fe3+的核外电子排布式,就是按电子进入轨道的顺序,从能量最低的1s轨道排起,共排布23个电子;
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有K+与[Fe(CN)6]4-间的作用力和Fe2+与CN-间的作用力;1个[Fe(CN)6]4-内共含12个σ键,由此可确定含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量;
(3)黄血盐中N原子与C原子间形成共价三键,另外N原子的最外层还有1对孤对电子,从而得出N的杂化方式;C、N、O的第一电离能中,N原子最外层处于半满状态,出现反常;电负性与非金属性成正比;
(4)①钠的熔点比钾更高,原因从离子带电荷与离子半径综合分析;
②由图中可知,1个Fe晶胞中含有2个Fe原子。
设晶胞的边长为x,则
4r=
,x=
,
。
【详解】
(1)基态Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5;
(2)K4[Fe(CN)6]中的作用力除共价键外,还有K+与[Fe(CN)6]4-间的离子键和Fe2+与CN-间的配位键;1个[Fe(CN)6]4-内共含12个σ键,由此可确定含有12molσ键的K4[Fe(CN)6的物质的量为1mol;
(3)黄血盐中N原