第2章微粒间相互作用与物质性质测试题(含解析)高二下学期化学鲁科版(2019)选择性必修2

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名称 第2章微粒间相互作用与物质性质测试题(含解析)高二下学期化学鲁科版(2019)选择性必修2
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-06-10 22:11:21

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第2章 微粒间相互作用与物质性质 测试题
一、单选题(共15题)
1.《Green Chemistry》报道,我国科研工作者发现了一种在低压条件下高效电催化还原CO2的新方法,其总反应为。下列相关化学用语和说法正确的是
A.中子数为20的氯原子: B.Na+的结构示意图:
C.CO2分子中C原子杂化方式: D.NaClO的电子式:
2.某物质M是制造染料的中间体,它的球棍模型如图所示,由短周期X、Y、Z、W四种元素组成,X是原子半径最小的元素,W的3p轨道有一个未成对电子,Y、Z同主族且能形成ZY2的化合物。下列说法正确的是
A.电负性:Y>Z>W
B.最简单氢化物沸点:YC.X2Y2是极性分子
D.Z的最高价氧化物的空间构型为三角锥形
3.N2F4可作高能燃料的氧化剂,它可由以下反应制得:HNF2+Fe3+→N2F4↑+Fe2++H+(未配平)。下列说法错误的是
A.N2F4分子中N-F键键角小于N2H4分子中N-H键键角
B.上述反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1
C.若生成标准状况下2.24LN2F4,转移电子0.2mol
D.N2F4作氧化剂时,其还原产物可能是N2和HF
4.三元催化器是汽车排气系统中重要的净化装置,可同时将碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物转化为二氧化碳、氮气和水等无害物质。下列说法不正确的是
A.Pd(钯)与Ni(镍)同族,属于ds区元素
B.CO2的电子式为
C.H2O是极性分子
D.中子数为8的碳原子可表示为C
5.下列关于物质结构和化学用语的说法正确的是
A.BF3、CCl4中所有原子均达到8电子稳定结构
B.78gNa2O2晶体中所含离子数目为3NA
C.18gH2O或D2O的质子数均为10NA
D.34gH2O2含有极性键的数目为3NA
6.下列叙述不正确的是
A.HF、HCl、HBr、HI的沸点逐渐增大
B.在周期表中金属与非金属的分界处,可以找到半导体材料
C.Li、Na、K原子的电子层数依次增多
D.X元素最高价氧化物对应的水化物为HXO3,它的气态氢化物为H3X
7.向CuSO4溶液中加入少量氨水时生成蓝色沉淀,继续加入过量氨水时沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,最后向该溶液中加入一定量乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。下列有关说法错误的是
A.第一电离能:N>O>S
B.空间构型为正四面体形
C.[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体中只含有共价键和配位键
D.加入乙醇降低了溶液的极性,是晶体析出的原因
8.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、n、p是由前三种元素组成的二元化合物,s是元素Z的单质,溶液的为1.86,上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是
A.简单离子半径:
B.简单氢化物水溶液的酸性:
C.同周期中第一电离能大于Y的元素有3种
D.Y、Z最高价氧化物对应的水化物中心原子的杂化方式不同
9.在水溶液中与HCHO发生如下反应:。下列说法正确的是
A.HCHO的分子构型是是三角锥形
B.基态的电子排布式为
C.中与形成配位键的原子是H
D.1mol中所含键的数目是6mol
10.碳原子的杂化轨道中s成分的含量越多,则该碳原子形成的键键长会短一些。下列化合物中,编号所指三根键的键长正确的顺序是
A.①>②>③ B.①>③>② C.②>③>① D.②>①>③
11.下列说法正确的是
A.极性溶质一定易溶于极性溶剂,非极性溶质一定易溶于非极性溶剂
B.和均是极性分子,是非极性分子,所以难溶于而易溶于
C.和白磷均是非极性分子,是极性分子,所以白磷难溶于而易溶于
D.是极性分子,可溶于,因此是极性分子
12.下列叙述错误的是
A.非金属元素原子之间形成的化学键都是共价键
B.化学键包含σ键、π键两种类型
C.π键不能单独存在,一定和σ键共存
D.成键的两原子间原子轨道重叠程度越大,共价键越牢固
13.溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大,这是因为
A.溴单质和四氯化碳中都含有卤素原子
B.Br2是单质,CCl4是化合物
C.Br2是非极性分子,CCl4也是非极性分子,而水是极性分子
D.Br2、CCl4都是有机物,而H2O是无机物
14.X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,W与Y位于同一主族,X、Y、Z三种元素可组成用于隐形飞机中吸收微波的物质R(结构如图),Q元素单质可用作铝热反应的引燃剂。下列说法正确的是
A.同一周期中,第一电离能比Q小的只有一种
B.电负性:Y>W>X
C.物质R吸收微波时,分子内的σ键会断裂
D.简单气态氢化物的还原性:W>Y
15.有机化合物M的结构简式如右图所示,其组成元素X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的短周期元素。只有Y、Z、W为同周期相邻元素,Z的原子序数与Q的最外层电子数相同。下列说法正确的是
A.简单氢化物的沸点由高到低顺序为
B.含氧酸的酸性强弱顺序为
C.元素第一电离能由小到大的顺序为
D.元素X、Z、W形成的离子化合物中含有正四面体结构
二、填空题(共8题)
16.已知:,在反应条件下,向密闭容器中加入反应物,后达到平衡。完成下列填空:
(1)氮原子的核外电子排布式:_______;硅原子核外电子的运动状态有_______种。
(2)上述反应混合物中的极性分子是_______,写出非极性分子的电子式_______。
(3)将三种离子的半径按由大到小的顺序排列_______。
(4)氧原子核外电子占有_______种能量不同的轨道。属于_______晶体。
(5)非金属性:S小于O。试用一个实验事实说明_______。
17.一项科学研究成果表明,铜锰氧化物()能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的和溶液中加入溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得.
①基态的电子排布式可表示为__________。
②的空间构型是__________(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为,HCHO被氧化为和,
①分子中O原子轨道的杂化类型为__________。
②中含有的键数目为__________。
18.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题:
(1)分子的空间结构为___________,分子的空间结构为___________。
(2)碳原子有4个价电子,在形成化合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,碳原子采取sp杂化的分子是___________(写结构简式,下同),采取杂化的分子是___________,采取杂化的分子是___________。
(3)已知、、三种分子中,键角由大到小的顺序是,请分析可能的原因是___________。
19.已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前30号元素,A元素形成的一种微粒是最简单的原子,B元素基态原子的核外有3个能级,每个能级上的电子数都相同;D的最外层电子数与能层数之比为3:1;E是第四周期元素,最外层只有一个电子,其余各层电子均充满。回答下列问题(用元素符号或化学式表示):
(1)E在元素周期表中位于____区。
(2)B、C、D的原子半径由大到小的顺序为_____(填元素符号),A分别与B、C、D能形成10电子的化合物,它们的沸点由高到低的顺序是____(填分子式)。
(3)C2A4在碱性溶液中能够将ED还原为E2D。C2A4分子中C的杂化方式是____,由C元素原子组成的单质分子(C2)中含____个π键,与单质分子(C2)互为等电子体的分子有____。
20.Ⅰ.A、B、C、D为前三周期元素。A元素的原子价电子排布为ns2np2,B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,C元素原子的M能层的p能级有3个未成对电子,D元素原子核外的M能层中只有2对成对电子。请回答下列问题:
(1)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)。
(2)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的核外电子排布式为___________。
(3)叠氮化物是研究较早的含全氮阴离子的化合物,如:氢叠氮酸(HN3)、叠氮化钠(NaN3)等。与全氮阴离子互为等电子体的一种非极性分子的结构式为___________。叠氮化物能形成多种配合物,在Co(NH3)5 (N3)SO4,其中阳离子空间构型为变形八面体,与Co直接相连的微粒有___________,SO的立体构型为___________。
Ⅱ.已知:I2+2S2O=S4O+2I-。相关物质的溶度积常数(25℃)见下表:
物质 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI
Ksp 2.2×10 20 2.6×10 39 1.7×10 7 1.3×10 12
(4)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是___________(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________。
(5)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.36 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应生成白色沉淀。用0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00 mL。
①可选用___________作滴定指示剂,滴定终点的现象是___________。
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为___________。
③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为___________。
(6)在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有___________。
A.装有0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准液的滴定管水洗后未用标准液润洗
B.锥形瓶水洗后未用待测液润洗
C.滴定终点读数时俯视
21.石墨的片层结构如图所示,试回答:
(1)片层中平均每个正六边形含有_______个碳原子。
(2)在片层结构中,碳原子数、C-C键、六元环数之比为_______。
(3)ng碳原子可构成_______个正六边形。
22.填空
(1)下列物质中,互为同位素的有_______,互为同素异形体的有_______,互为同系物的有_______,互为同分异构体的有_______,属于同种物质有_______。
①O2和O3②35Cl和37Cl③和④+和⑤CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3⑥乙醇和甲醚(CH3OCH3)
(2)立方烷结构为,它的结构高度对称,其二氯代物有_______种。
(3)化合物甲只含C、H两种元素,化合物乙只含C、H、F三种元素,甲、乙都是饱和化合物,且分子中都含有26个电子,据此推断:
①甲的分子式是_______;若甲分子中有两个H原子被F原子代替,所得产物可能有_______种结构。
②乙是性能优异的环保产品,可替代某些会破坏臭氧层的氟里昂产品,用作制冷剂。已知乙分子中C、H、F原子个数比为1∶2∶2,则下列对于乙的描述正确的是_______
A.其分子空间构型为正四面体 B.碳为sp3杂化
C.具有两种同分异构体 D.没有同分异构体
23.氢氧化钴[Co(OH)2]是锂电池正极材料钴酸锂(LiCoO2)的前驱体,以废旧锂电池正极材料(含LiCoO2及少量Al、Fe等)为原料制备CoSO4溶液,以CoSO4溶液、NaOH溶液、氨水和水合肼为原料可制得微米级Co(OH)2。
已知:①Co2+、Co3+易与NH3形成络合物,[Co(NH3)6]2+的还原性强于Co(OH)2和Co2+;
②水合肼(N2H4·H2O)为无色油状液体,具有强还原性,氧化产物为N2;
③沉淀的生成速率越快,颗粒越小,呈凝乳状成胶体,不易过滤。
(1)以废旧锂电池正极材料为原料制备CoSO4溶液。取一定量废旧锂电池正极材料,粉碎后与Na2SO3溶液混合配成悬浊液,边搅拌边加入1 mol/LH2SO4溶液充分反应。LiCoO2转化为CoSO4、Li2SO4的化学方程式为_______。从分液漏斗中滴入1 mol/LH2SO4时,滴加速率不能太快且需要快速搅拌的原因是_______。
(2)60℃时在搅拌下向CoSO4溶液中加入氨水,调节pH至6后,再加入NaOH溶液,调节pH至9.5左右,一段时间后,过滤、洗涤,真空烘干得微米级Co(OH)2。制备时,在加入NaOH溶液前必须先加氨水的原因是_______。
(3)经仪器分析,测得按题(2)步骤制得的Co(OH)2晶体结构中含有Co(III),进一步用碘量法测得Co(II)的氧化程度为8%。因此制备时必须加入一定量的还原剂。
将500 mL1 mol/L的CoSO4溶液与氨水配成pH为6的溶液,加入三颈烧瓶中(装置如图),滴液漏斗a装有NaOH溶液、b中装有水合肼,60℃时依次将两种溶液加入三颈烧瓶,充分反应后,过滤,实验时应先打开滴液漏斗_______(填“a”成“b”)。
(4)利用含钴废料(主要成分为Co3O4,还含有少量的石墨、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴CoCO3。
已知:①CoCO3几乎不溶于水,Li2CO3微溶于水,Co2+(以0.1 mol/L)开始沉淀的pH为7.6;
②钴、锂在有机磷萃取剂(HR)中的萃取率与pH的关系如图所示;
③酸性条件下的氧化性强弱顺序为:Co3+>H2O2。
请补充完整实验方案:取一定量含钴废料,粉碎后_______,充分反应后,静置后过滤,洗涤、干燥得到CoCO3。
实验中可选用的试剂:2 mol/L H2SO4溶液、2 mol/LNaOH溶液、有机磷(HR)、5 mol/L Na2CO3溶液、0.5 mol/LNa2CO3溶液、30%H2O2溶液。
参考答案:
1.D
【解析】A.中子数为20的氯原子的质量数是20+17=37,可表示为,A项错误;
B.钠离子结构示意图中核电荷数是11,核外电子总数是10,B项错误;
C.分子中C原子是sp杂化,直线型分子,C项错误;
D.NaClO是离子化合物,电子式书写正确,D项正确;
故选D。
2.C
由M的球棍模型可知,X、Y、Z、W形成共价键的数目分别为1、2、、6、1,由短周期X、Y、Z、W四种元素组成,X是原子半径最小的元素,则X为H元素,W的3p轨道有一个未成对电子,则W为Cl元素;Y、Z同主族且能形成ZY2的化合物,则Y为O元素、Z为S元素。
【解析】A.元素的非金属性越强,电负性越大,氯元素的非金属性强于硫元素,则电负性强于硫元素,故A错误;
B.水分子能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水分子间的作用力大于硫化氢,沸点高于硫化氢,故B错误;
C.过氧化氢的空间构型为结构不对称的书形,属于极性分子,故C正确;
D.三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0,分子的空间构型为平面正三角形,故D错误;
故选C。
3.D
【解析】A.F的电负性强于H的,对成键电子对吸引能力更强,成键电子对离中心原子更远,成键电子对之间排斥力更小,致使N2F4的键角小于N2H4,故A正确;
B.由2HNF2+2Fe3+=N2F4↑+2Fe2++2H+可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1,故B正确;
C.若生成标准状况下2.24LN2F4物质的量,转移电子的物质的量是0.2mol,故D正确;
D.由于电负性:F>N,则N2F4中F为-1价,N为+2价,作氧化剂时只有N元素化合价才能降低,则还原产物可能是N2,HF不变价,故D错误;
故选D。
4.A
【解析】A.Pd(钯)与Ni(镍)同族,是Ⅷ族元素,属于d区,故A错误;
B.CO2中存在2个碳氧双键,电子式为 ,故B正确;
C.H2O是V形分子,正负电荷的重心不重合,水是极性分子,故C正确;
D.中子数为8的碳原子,质量数是14,可表示为C,故D正确;
选A。
5.B
【解析】A.BF3中B元素化合价为+3价,B原子最外层电子数是3,3+3=6,则B原子不满足8电子结构,故A错误;
B.78gNa2O2的物质的量是1mol,晶体中所含离子数目为3NA,故B正确;
C.H2O或D2O的质子数均是10个,但相对分子质量不同,因此18gH2O或D2O的质子数不相同,故C错误;
D.34gH2O2的物质的量是1mol,含有极性键的数目为2NA,故D错误;
故选B。
6.A
【解析】A.氟化氢分子间能够形成氢键,分子间的作用力大于同主族其他氢化物,氟化氢的沸点最高,故A错误;
B.在金属元素和非金属元素的分界处的元素通常既具有金属性又具有非金属性,可以用来做良好的半导体材料,如硅等,故B正确;
C.Li、Na、K都为ⅠA族元素,随着核电荷数增大,原子核外的电子层数依次增多,故C正确;
D.由X元素最高价氧化物对应的水化物为HXO3可知,X元素的最高正化合价为+5价,由非金属元素的最高正化合价和负化合价的绝对值之和为8可得,X元素的负化合价为—3价,则X元素的气态氢化物为H3X,故D正确;
故选A。
7.C
【解析】A.同周期第一电离能从左到右依次增大,IIA、VA族比相邻元素偏高,所以N>O>S,故A正确;
B.中S原子价层电子对数=4+=4且不含孤电子对,所以该离子为正四面体形,故B正确;
C.[Cu(NH3)4]SO4·H2O所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键,硫酸根离子与配离子之间是离子键,N与H之间是共价键,氨气与铜离子之间是配位键,故C错误;
D.乙醇属于有机物,加入后减小了溶剂的极性,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度,导致结晶析出,故D正确;
故选:C。
8.D
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、n、p是由前三种元素组成的二元化合物,s是元素Z的单质,溶液的为1.86,说明q为二元酸,则q为硫酸;二氧化硫和双氧水反应生成硫酸,二氧化硫、水和氯气反应生成硫酸和盐酸,因此W、X、Y、Z分别为H、O、S、Cl。
【解析】A.简单离子半径:,故A正确;
B.简单氢化物水溶液的酸性:,故B正确;
C.同周期中第一电离能大于S的元素有P、Cl、Ar等3种,故C正确;
D.Y、Z最高价氧化物对应的水化物分别为硫酸和高氯酸,其中心原子价层电子对数分别为4、4,其杂化方式相同,故D错误;
综上所述,答案为D。
9.D
【解析】A.HCHO中含碳氧双键,碳原子杂化方式为sp2杂化,分子构型为平面三角形,A错误;
B.基态的电子排布式为,B错误;
C.H2O中O原子含孤电子对,故与形成配位键的原子是O,C错误;
D.的结构式为,单键全部是键,三键中含1个键和2个键,1mol中所含键的数目是6mol,D正确;
故选D。
10.D
【解析】由图中C原子的空间构型可知:①号C原子采用sp2杂化,②号C原子采用sp3杂化,③号C原子采用sp杂化。碳原子的杂化轨道中s成分的含量越多,即p成分越少,该碳原子的形成的C一H键键长越短,而sp杂化时p成分少,碳原子的形成的C一H键键长短,sp3杂化时p成分多,碳原子的形成的C一H键键长长,所以编号所指三根C-H键的键长正确顺序为②>①>③,故选:D。
11.C
【解析】A.“相似相溶”规律是经验规律,存在特殊情况,部分有机物分子是极性分子,但因为极性很弱,所以大部分难溶于水,故A不正确;
B.是非极性分子,是极性分子,是非极性分子,根据“相似相溶”,难溶于而易溶于,故B不正确;
C.和白磷均是非极性分子,是极性分子,所以白磷难溶于而易溶于,故C正确;
D.是非极性分子,溶于时,部分与反应生成,故D不正确;
答案选C。
12.B
【解析】A.非金属元素原子间只能形成共价键,A项正确;
B.化学键包含离子键、共价键、金属键等,共价键包括σ键、π键两种类型,B项错误;
C.分子中共价单键均为可键,共价双键和三键中含σ键和π键两种类型,π键不能单独存在,一定和σ键共存,C项正确;
D.成键的两原子间原子轨道重叠程度越大,电子在核间出现的概率就越大,所形成的共价键就越牢固,D项正确。
故选:B。
13.C
【解析】根据相似相溶原理:极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂,难溶于极性分子组成的溶剂。Br2是非极性分子,它们易溶于非极性溶剂--CCl4;而在极性溶剂水中的溶解度较小。
答案选C。
14.D
X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,则Y为C元素;W与Y位于同一主族,则W为Si元素;Q元素单质可用作铝热反应的引燃剂,则Q为Mg元素;结合物质的结构式可知,X可形成1对共用电子对,则X为H元素,Z可形成2个共价单键,则根据满8电子稳定原则可知,Z最外层电子数为6,且位于第三周期,所以Z为S元素。
【解析】A.同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,镁原子的3s轨道为稳定的全充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,则钠元素、铝元素的第一电离能小于镁元素,故A错误;
B.硅元素的电负性小于氢元素,故B错误;
C.σ键比π键牢固,所以物质R吸收微波时,分子内的π键会断裂,故C错误;
D.元素的非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强、还原性越弱,碳元素的非金属性强于硅元素,所以硅烷的还原性强于甲烷,故D正确;
故选D。
15.D
Z的原子序数与Q的最外层电子数相同,说明Z为第二周期,Q为第三周期元素,依据有机物结构简式可知,元素Y形成四个键,应为C元素,则Z、W依次为N、O元素,Q则为Cl元素,X为H元素。
【解析】A.W、Q的简单氢化物依次为、HCl,其沸点由高到低顺序为,A错误;
B.Q、Y、Z对应最高价含氧酸分别为、、,满足酸性强弱顺序为,但含氧酸则不正确,如HClO酸性弱于,B错误;
C.N元素2p轨道半充满,较为稳定,元素第一电离能最大,即顺序应为,C错误;
D.元素X、Z、W形成的离子化合物中含有的为正四面体结构离子,D正确。
故选D。
16.(1) 1s22s22p3 14
(2) CO
(3)
(4) 3 分子
(5)氢硫酸暴露于空气中会变浑浊,发生反应,说明氧气的氧化性大于S
【解析】(1)氮原子核外有7个电子,核外电子排布式为1s22s22p3;硅原子核外有14个电子,运动状态有14种。
(2)反应混合物中存在N2、CO两种分子,CO结构不对称,CO是极性分子,N2是非极性分子,电子式为。
(3)电子层数相同,质子数越多半径越小,三种离子的半径按由大到小的顺序排列为。
(4)氧原子核外电子排布为1s22s22p4,占有1s、2s、2p共3种能量不同的轨道。中只含共价键,属于分子晶体。
(5)氢硫酸暴露于空气中会变浑浊,发生反应,说明氧气的氧化性大于S,则非金属性:S小于O。
17. (或) 平面三角形 (或)
【解析】(1)①Mn为25号元素,Mn基态的电子排布式为,则基态的电子排布式可表示为(或);
②的σ键电子对数为3,孤电子对数=,则其空间构型是平面三角形;
(2)①分子中,O原子的孤电子对数=,σ键电子对数为2,则O原子的价层电子对数=4,故O原子轨道的杂化类型为;
②的结构式为O=C=O,双键中有且只有一根键为σ键,则中含有的σ键数目为(或)。
18. 平面三角形 三角锥形 、 分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小
【解析】(1)分子中的B原子采取杂化,所以其分子的空间结构为平面三角形;分子中的N原子采取杂化,存在一个孤电子对,所以其分子的空间结构为三角锥形,故填平面三角形、三角锥形;
(2)乙烷分子中的碳原子采取杂化,乙烯和苯分子中的碳原子均采取杂化,乙炔分子中的碳原子采取杂化,故填、和、;
(3)、、分子中的O、N、C原子均采取杂化,而在O原子上有2个孤电子对,对成键电子对的排斥作用最大,键角最小;N原子上有1个孤电子对,对成键电子对的排斥作用没有水分子的大;C原子上无孤电子对,键角最大,故填分子中的C原子上没有孤电子对,分子中N原子上有1个孤电子对,分子中O原子上有2个孤电子对,中心原子上孤电子对数越多,对成键电子对的排斥作用越大,则键角越小。
19. ds C>N>O H2O>NH3>CH4 sp3 2 CO
A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前30号元素,A元素形成的一种微粒是最简单的原子,则A为氢;B元素基态原子的核外有3个能级,每个能级上的电子数都相同,则电子排布式为1s22s22p2,B为碳;D的最外层电子数与能层数之比为3:1,则电子排布式为1s22s22p4,D为氧,从而得出C为氮;E是第四周期元素,最外层只有一个电子,其余各层电子均充满,则E为铜。从而得出A、B、C、D、E分别为H、C、N、O、Cu。
【解析】(1)E为铜,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,在元素周期表中位于ds区。答案为:ds;
(2)B、C、D分别为C、N、O,三者的电子层数相同,最外层电子数越大,原子半径越小,原子半径由大到小的顺序为C>N>O,A分别与B、C、D能形成10电子的化合物分别为CH4、NH3、H2O,它们的沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CH4。答案为:C>N>O;H2O>NH3>CH4;
(3)C2A4为N2H4,在碱性溶液中能够将CuO还原为Cu2O。N2H4分子中N原子的价层电子对数为4,杂化方式是sp3,由N原子组成的单质分子(N2),结构式为N≡N,含2个π键,与单质分子(N2)互为等电子体的分子为CO。答案为:sp3;2;CO。
20.(1)P>S>Si
(2)[Ar]3d6
(3) O=C=O NH3、N 正四面体
(4) 2CuCl2·2H2OCu(OH)2·CuCl2+2HCl↑+2H2O或CuCl2·2H2OCu(OH)2+2HCl↑ 在干燥的HCl气流中加热脱水(或者加二氯亚砜)
(5) 淀粉溶液 滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液后,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色 2Cu2++4I =2CuI↓+ I2 95%
(6)A
A元素的原子价电子排布为ns2np2,则A位于ⅣA族;B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,则B为O元素;C元素原子的M能层的p能级有3个未成对电子,则C为P元素;D元素原子核外的M能层中只有2对成对电子,则D为S元素。
【解析】(1)若A元素的原子价电子排布为3s23p2,则A为Si元素;A、C、D分别为Si、P、S,同周期自左至右第一电离能呈增大趋势,但P的3p能级轨道半满,更稳定,第一电离能要大于S,所以第一电离能由大到小的顺序为P>S>Si;
(2)Co为27号元素,基态Co原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,失去最外层三个电子后形成Co3+,核外电子排布式为[Ar]3d6;
(3)全氮阴离子为N,含有3个原子、16个价电子,互为等电子体的一种非极性分子的结构为O=C=O;阳离子空间构型为变形八面体,说明该物质中Co3+的配位数为6,结合化学式可知与Co直接相连的微粒有NH3、N;SO中心S原子的价层电子对数为=4,不含孤电子对,立体构型为正四面体形;
(4)CuCl2·2H2O会水解产生HCl,而HCl在受热过程中会挥发,所以最后得到氢氧化铜固体,相应的化学方程式为:2CuCl2·2H2OCu(OH)2·CuCl2+2HCl↑+2H2O或CuCl2·2H2OCu(OH)2+2HCl↑;为了抑制CuCl2·2H2O水解,应在干燥的HCl气流中加热脱水(或者加二氯亚砜),从而得到无水CuCl2;
(5)①取0.36 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应生成白色沉淀,说明生成CuI,同时有碘单质生成,加入Na2S2O3标准液可以还原碘单质,达到滴定终点时碘单质完全被消耗,所以可以选用淀粉溶液作滴定指示剂,开始滴入淀粉溶液,显蓝色,达到滴定终点时碘单质被完全消耗,溶液变为无水,所以滴定终点的现象是:滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液后,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色;
②根据现象生成白色沉淀,说明生成CuI,Cu2+被还原,而试样中不含能与I-发生反应的氧化性杂质,所以应是Cu2+将I-氧化,根据电子守恒、元素守恒可得离子方程式为2Cu2++4I =2CuI↓+ I2;
③根据电子守恒可知存在数量关系2CuCl2·2H2O~I2~2Na2S2O3,所以n(CuCl2·2H2O)=0.02L×0.1000mol/L=0.002mol,所以质量百分数为×100%=95%;
(6)A.装有0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准液的滴定管水洗后未用标准液润洗,导致标准液被稀释,滴定时所用标准液偏多,结果偏高,A符合题意;
B.锥形瓶水洗后未用待测液润洗,不影响消耗标准液的体积,对结果无影响,B不符合题意;
C.滴定终点读数时俯视,导致读取的标准液体积偏小,结果偏低,C不符合题意;
综上所述答案为A。
21. 2 2:3:1
【解析】(1)利用点与面之间的关系,根据结构图可知,每个正六边形占有的碳原子数是,故答案为:2;
(2)在石墨的片层结构中,以一个六元环为研究对象,由于每个C原子被3个六元环共用,即组成每个六元环需要碳原子数为;另外每个碳碳键被2个六元环共用,即属于每个六元环的碳碳键数为;碳原子数、C-C键、六元环数之比为2:3:1;
(3)碳原子数为,每个正六边形占有2个碳原子,故可构成个正六边形,故答案为:。
22.(1) ② ① ③ ⑤⑥ ④
(2)3
(3) C3H8 4 BD
【解析】(1)①氧气和臭氧是氧元素形成的不同种单质,互为同素异形体;
②35Cl和37Cl的质子数相同、中子数不同,互为同位素;
③2—甲基丙烷和2—甲基丁烷的结构相似,相差1个CH2原子团,互为同系物;
④由结构式可知,两种结构都为二氯甲烷,是同种物质;
⑤丁烷和异丁烷的分子式相同,结构不同,互为同分异构体;
⑥乙醇和甲醚的分子式相同,结构不同,互为同分异构体;
则互为同位素的为②,互为同素异形体的为①,互为同系物的为③,互为同分异构体的为⑤⑥,属于同种物质的为④,故答案为:②;①;③;⑤⑥;④;
(2)由结构简式可知,立方烷的一氯代物有1种,二氯代物有3种,故答案为:3;
(3)由甲为只含C、H两种元素的饱和化合物可知,甲为烷烃,设甲的分子式为CnH2n+2,由分子中含有26个电子可得:6n+2n+2=26,解得n=3,则甲的分子式为C3H8;由化合物乙为只含C、H、F三种元素的饱和化合物可知,乙为氟代烃,设乙的分子式为CnH2n+2—xFx,由分子中含有26个电子可得:6n+(2n+2—x)+9x=26,由乙分子中C、H、F原子个数比为1∶2∶2可得n∶x=1∶2,解得n=1、x=2,则乙的分子式为CH2F2;
①由分析可知,甲的分子式为C3H8;丙烷的一氟代物有1—氟丙烷和2—氟丙烷,共2种,其中1—氟丙烷分子和2—氟丙烷分子中氢原子被氟原子取代所得结构有4种,分别为CH3CH2CHF2、CH3CF2CH3、CH2FCHFCH3、CH2FCH2CH2F,故答案为:C3H8;4;
②由分析可知,乙的分子式为CH2F2,名称为二氟甲烷;
A.二氟甲烷分子中碳氢键和碳氟键的键长不同,的空间构型为四面体形,不是正四面体形,故错误;
B.二氟甲烷分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,故正确;
C.甲烷分子的空间构型为四面体形,二氟甲烷分子不存在同分异构体,故错误;
D.甲烷分子的空间构型为四面体形,二氟甲烷分子不存在同分异构体,故正确;
故选BD。
23.(1) 2LiCoO2+Na2SO3+3H2SO4=2CoSO4+Li2SO4+Na2SO4+3H2O 使硫酸与悬浊液充分接触反应,防止局部酸性过强产生二氧化硫逸出(或提高钴的还原率)
(2)Co2+与NH3形成络合物,降低溶液中Co2+的浓度,使Co2+与OH-形成Co(OH)2的速率降低,从而得到较大颗粒的Co(OH)2,防止形成凝乳状沉淀或胶体,便于过滤分离提纯
(3)b
(4)向其中加入2 mol/L稀硫酸和10%H2O2溶液,充分反应后过滤,向溶液中加入有机磷(HR)。用2 mol/L NaOH溶液调节pH为5.4左右(5.2-5.8之间),充分振荡后分液,向有机层中滴加2 mol/L H2SO4溶液,调节pH约为2,分液,边搅拌边向水层中滴加0.5 mol/LNa2CO3溶液
废旧锂电池正极材料主要含LiCoO2,将其粉碎后与Na2SO3、H2SO4溶液混合,发生氧化还原反应产生CoSO4,然后先加入氨水,使Co2+与NH3形成络合物,降低Co2+的浓度,再滴加NaOH溶液,使Co2+与OH-形成Co(OH)2的速率降低,从而得到较大颗粒的Co(OH)2,但在制取Co(OH)2中,其中含有Co(III),因此制备时必须加入一定量的还原剂,可根据还原性:Co3+>H2O2,向其中加入2 mol/L稀硫酸和10%H2O2溶液,使Co(III)转化为Co(II)。充分反应后过滤,向溶液中加入有机磷(HR)萃取Co2+,为提高Co2+萃取率可用2 mol/L NaOH溶液调节pH为5.4左右(5.2-5.8之间),经充分振荡后分液,向有机层中滴加2 mol/L H2SO4溶液,调节pH约为2,再分液,边搅拌边向水层中滴加0.5 mol/LNa2CO3溶液,发生复分解反应产生CoCO3沉淀,经过滤、洗涤、干燥得到纯净CoCO3。
【解析】(1)以废旧锂电池正极材料主要含LiCoO2,将其粉碎后与Na2SO3混合得到悬浊液,然后边搅拌边滴加1 mol/L H2SO4溶液,发生反应产生CoSO4、Li2SO4、Na2SO4、H2O,根据电子守恒、原子守恒,可得反应方程式为:2LiCoO2+Na2SO3+3H2SO4=2CoSO4+Li2SO4+Na2SO4+3H2O;
从分液漏斗中滴入1 mol/LH2SO4时,滴加速率不能太快且需要快速搅拌的原因是使硫酸与悬浊液充分接触反应,防止局部酸性过强产生二氧化硫逸出(或提高钴的还原率);
(2)60℃时在搅拌下向CoSO4溶液中加入氨水,调节pH至6后,再加入NaOH溶液,调节pH至9.5左右,一段时间后,过滤、洗涤,真空烘干得微米级Co(OH)2。制备时,在加入NaOH溶液前必须先加氨水的原因是Co2+与NH3形成络合物,降低溶液中Co2+的浓度,使Co2+与OH-形成Co(OH)2的速率降低,从而得到较大颗粒的Co(OH)2,防止形成凝乳状沉淀或胶体,便于过滤分离提纯;
(3)根据题目已知信息:水合肼(N2H4·H2O)为无色油状液体,具有强还原性,氧化产物为N2,因此在处理含有Co(III)的Co(OH)2时,实验时应先打开滴液漏斗b滴入水合肼,将Co(III)还原为Co(II),再打开滴液漏斗a,滴入NaOH溶液;
(4)利用含钴废料(主要成分为Co3O4,还含有少量的石墨、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴CoCO3,首先取一定量含钴废料,粉碎后,向其中加入2 mol/L稀硫酸和10%H2O2溶液,使Co3+反应变为Co2+,充分反应后过滤,向溶液中加入有机磷(HR)。用2 mol/L NaOH溶液调节pH为5.4左右(5.2-5.8之间),充分振荡萃取Co2+后分液,弃去水层,向有机层中滴加2 mol/L H2SO4溶液,调节pH约为2,分液,边搅拌边向水层中滴加0.5 mol/LNa2CO3溶液,Co2+与反应变为CoCO3沉淀,充分反应后,静置后过滤,洗涤、干燥得到CoCO3。