第三章 晶体结构与性质 单元练习题
一、选择题
1.下列说法中正确的是
A.离子化合物的熔点一定比共价化合物的高
B.稀有气体形成的晶体属于分子晶体
C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂
D.共价晶体的熔点一定比金属晶体高
2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.1 mol环己烷中共价键数目为19NA
B.28 g晶体硅含有共价键数目为4NA
C.30 g甲醛和甲酸甲酯的混合物中含有的原子数为4NA
D.标准状况下,2.24 L CHCl3含有的分子数为0.1NA
3.下列说法或有关化学用语的表达正确的是
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
578 1817 2745 11575 14830 18376 23293
A.[Co(NH3)3Cl3]中Co3+的配位数为6,该配合物中的配位原子只有N原子
B.基态Fe原子的核外电子轨道表示式为:
C.氮化锂是一种新型无机贮氢材料,其晶胞结构如图所示,该晶体的化学式为Li3N
D.某主族元素的电离能I1~I7数据如表所示(单位:kJ/mol),可推测该元素位于元素周期表第IIA族
4.下列物质中都存在离子键、极性键和配位键的是
A.过氧化钠、硫酸四氨合铜、氢化钠 B.硝酸铵、氢氧化二氨合银、硫酸铵
C.硫酸、氮化钙、氢氧化钡 D.氯化铵、氢氧化钠、双氧水
5.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是短周期中原子半径最小的元素,Y的简单氢化物和其最高价含氧酸可以化合成盐,Z与X可以形成一种四核10电子微粒,W的最外层电子数等于X、Y的最外层电子数之和。下列说法错误的是
A.简单离子半径:W>Y>Z B.四种元素之间可以形成离子化合物
C.X、Y形成的化合物Y2X4为分子晶体 D.X、Y、Z形成的化合物都抑制水的电离
6.是离子晶体,其晶格能可通过图的Born-Haber循环计算得到。下列说法错误的是
A.Li原子的第一电离能为520 kJ mol 1
B.键的键能为249 kJ mol 1
C.的晶格能为2908 kJ mol 1
D.1 mol 转变成需要吸收的能量为169 kJ
7.最近,科学家发现可做一种新型电光材料。的晶胞结构如图。若距离最近的两个的核间距为apm,表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.的配位数为8
B.由于F的电负性大于O,所以分子极性大于
C.晶胞中和位置可以互换
D.该晶胞的密度为:
8.下列几种物质的结构示意图和化学式,正确的是
A B C D
Mg3B2 Li2O A3B9C4 Mn2Bi
A.A B.B C.C D.D
9.三聚氰胺()是一种有机合成剂和分析剂,结构中含大π键。下列说法错误的是
A.晶体类型为分子晶体 B.1 mol该分子中存在15 mol σ键
C.分子中所有化学键均为极性键 D.六元环上的N原子提供孤对电子形成大π键
10.含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示。下列说法正确的是
A.该配合物分子中通过螯合作用形成的配位键有6个,Cd2+的配位数为7
B.该螯合物中N的杂化方式有2种
C.其中基态原子的第一电离能最小的元素为H
D.该配合物分子中的H和O可形成分子内氢键
11.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.124gP4中共价键数目为4NA
B.32gS8中的共价键数目为NA
C.18g冰中含4NA氢键
D.60gSiO2中的共价键数目为2NA
12.下列有关说法错误的是
A.中O提供孤电子对与Fe的空轨道形成配位键
B.O的电负性大于S,可推断的键角大于的键角
C.因为存在分子间氢键,可以形成缔合分子、
D.向溶液中滴加NaF溶液,红色褪去,说明与结合能力更强
13.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X是地壳中含量最高的元素,Z与X同主族,W的最外层电子数等于Y与Z的最外层电子数之和。下列说法错误的是
A.简单离子的还原性:X>W>Z
B.简单氢化物的沸点:X>Z
C.X、Y形成的化合物一定含离子键
D.X、Y、W形成的一种化合物可用于消毒杀菌
14.氮化硼是一种超硬、耐磨、耐高温的新型材料。下列各组物质中,晶体类型与氮化硼相同的是
A.金刚石和C60 B.碳化硅和水晶
C.水银和铝 D.硝酸钠和刚玉
15.下列物质含有离子键的是
A.Br2 B.CO2 C.KCl D.H2O
二、填空题
16.根据要求回答下列问题:
(1)下列有关晶体结构和性质的说法中,正确的是_______(填序号)。
①由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体
②分子晶体中不一定都存在共价键
③溶于水能导电的晶体一定是离子晶体
④离子晶体一定都含有金属元素
⑤通过X—射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体
⑥在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个
(2)在下列物质形成的晶体中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2O2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。
①其中只含有离子键的离子晶体是_______。
②其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是_______。
③其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_______。
④其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_______。
⑤其中含有极性共价键的共价晶体是_______。
⑥其中属于分子晶体的是_______。
17.下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2O+3CH3CH2OH+16H++13H2O4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH
(1)配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是___________(填元素符号)。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为___________;1molCH3COOH分子含有σ键的数目为___________。
(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为___________(填化学式);
18.硫及其化合物广泛存在于自然界中,并被人们广泛利用。回答下列问题:
(1)当基态原子的电子吸收能量后,电子会发生___________,某处于激发态的S原子,其中1个3s电子跃迁到3p轨道中,该激发态S原子的核外电子排布式为___________。
(2)苯酚( )中羟基被硫羟基取代生成苯硫酚( ),苯硫酚的酸性比苯酚的酸性强,原因是___________。
(3)甲醇(CH3OH)中的羟基被硫羟基取代生成甲硫醇(CH3SH)。
①甲硫醇中C﹣S键与S﹣H键的键角___________(填“小于”或“等于”)180°,甲硫醇分子中C原子杂化轨道类型是___________,S原子杂化轨道类型是___________。
②甲醇和甲硫醇的部分物理性质如下表:
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 水溶液
甲醇 ﹣97 64.7 互溶
甲硫醇 ﹣123 6.8 不溶
甲醇和甲硫醇在水溶性方面性质差异的原因是___________。
(4)科学家通过X射线推测胆矾结构示意图:
其中含有___________个配位键,___________个氢键。
(5)在CrCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6-n]x+(n和x均为正整数)的配离子,将其通过氢离子交换树脂(R-H),可发生离子交换反应:[CrCln(H2O)6-n]x++xR-H→Rx[CrCln(H2O)6-n]+xH+ ,交换出来的H+经中和滴定,即可求出x和n,确定配离子的组成。将含0.0015 mol [CrCl6(H2O)6-n]x+的溶液,与R-H完全交换后,中和生成的H+用浓度为0.1200 moI/LNaOH溶液25.00 mL,可知该配离子的化学式为___________ 。
19.分子晶体的概念及粒子间的相互作用
(1)概念:只含_______的晶体称为分子晶体。
(2)粒子间的相互作用力:构成分子晶体的微粒是_______,分子晶体内相邻分子间以_______相互吸引,分子内原子之间以_______结合。
三、计算题
20.(1)碳的某种晶体为层状结构,可与熔融金属钾作用。钾原子填充在各层之间,形成间隙化合物,其常见结构的平面投影如图①所示,则其化学式可表示为________。
(2)图②为碳的一种同素异形体C60分子,每个C60分子中含有σ键的数目为________。
(3)图③为碳的另一种同素异形体金刚石的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,0,12),C为(12,12,0);则D原子的坐标参数为________。
(4)立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞的密度是______________g·cm-3(列出计算式即可,阿伏加德罗常数的值为NA)。
21.回答下列问题
(1)铁元素在元素周期表中的位置为___________,其形成的离子常见的有和,基态的价电子的排布式为___________,相同条件下,比稳定,原因是___________。
(2) 一种二茂铁为骨架的新型手性膦氮配合物结构示意图(见上),其中为苯基,为铱元素。该结构中电负性最大的元素为___________(填元素符号,下同),分子中第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为___________,分子中不含有的化学键类型是___________(填标号)。
A.离子键B.配位键C.极性共价键D.非极性共价键E.键、键
(3)与位于同一周期且最外层电子构型相同,铁的熔点和沸点均比钙的高,其原因是___________
四、元素或物质推断题
22.如图是元素周期表中的前四周期,①~⑨为相应的元素,请从中选择合适的元素回答问题:
(1)根据元素原子的外围电子排布特征,元素周期表可划分为五个区域,⑨元素位于周期表的________区。
(2)④、⑥两元素形成的化合物的立体构型为________,其中心原子的杂化轨道类型为________。
(3)元素⑧的离子的氢氧化物不溶于水,但可溶于氨水中,该离子与NH3间结合的作用力为________。
(4)在周期表给出的9种元素中,电负性最大的元素基态原子的电子排布式为___________。
(5)在①与④形成的相对分子质量最小的化合物A中,元素④的杂化类型是____,写出与化合物A互为等电子体的一种阳离子______(填离子符号)。
(6)关于元素①与元素⑤形成的1︰1的化合物,下列说法正确的是______(填字母序号)。
A.该化合物中的所有原子都满足最外层8电子稳定结构
B.该化合物分子中σ键和π键数目比为1︰1
C.该化合物是由极性键和非极性键形成的极性分子
D.该化合物分子的空间构型为直线形
(7)元素⑦与CO可形成X(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断该化合物晶体属于________晶体(填晶体类型),化合物中⑦的化合价为:_______。根据等电子体理论,该化合物的配体的结构式为:_______,CaC2中,阴离子的电子式为: ____________________。
五、实验题
23.氯化铬()是重要的铬盐,某实验小组利用下图所示装置在实验室制备(夹持装置略去)。已知:易潮解,易溶于水,铬粉在空气中灼烧生成,易与盐酸反应生成氯化亚铬()。请回答下列问题:
(1)按照气流由左到右的方向,上述装置合理的连接顺序为a→_______(填仪器接口字母)。
(2)装置A中橡皮管的作用为_______。
(3)装置C中的试剂X是_______。
(4)装置E的作用为_______。
(5)无水易吸水形成暗绿色的晶体,该配合物的中心微粒为_______,1mol该配合物中含有键的数目为_______。
【参考答案】
一、选择题
1.B
解析:A.共价化合物可能是分子晶体,也可能是共价晶体,如石英晶体(SiO2),共价晶体熔点比离子化合物的熔点高,故A错误;
B.稀有气体由单原子通过分子间作用力结合,是分子晶体,故B正确;
C.干冰升华,克服分子间作用力,共价键没有被破坏,故C错误;
D.金属晶体的熔点有的很低,如Na,有的很高,如W,故D错误;
答案为B。
2.C
解析:A.1个环己烷()中有6条碳碳单键,12条碳氢键,故1mol环己烷中共价键数目为18NA,A错误;
B.28 g晶体硅的物质的量为=1mol,根据均摊法,每个Si的共价键为4×=2条,因此1mol晶体硅含有共价键数目为2NA,B错误;
C.甲醛(HCHO)和甲酸甲酯(HCOOCH3)具有相同的最简式CH2O,30 gCH2O的物质的量为=1mol,1molCH2O中原子总数为4NA,C正确;
D.标准状况下,CHCl3为液体,无法用气体摩尔体积22.4L/mol计算,D错误;
故选C。
3.C
解析:A.[Co(NH3)3Cl3]中Co3+的配位数为6,该配合物中的配位原子有N、Cl原子,故A错误;
B.铁为26号元素,基态Fe原子的核外电子轨道表示式为:,故B错误;
C.根据均摊法,1个晶胞中Li为、N为,则该晶体的化学式为Li3N,故C正确;
D.由图表可知,其第二电离能明显大于第一第一电离能,则推测该元素位于元素周期表第IA族,故D错误。
故选C。
4.B
解析:A.Na2O2中存在离子键和非极性键, NaH中只存在离子键,均不存在极性键和配位键,A不符合题意;
B.NH4NO3、[Ag(NH3)2]OH、(NH4)2SO4中均存在离子键、极性键和配位键,B符合题意;
C.H2SO4中不存在离子键,Ca3N2中只存在离子键,Ba(OH)2中不存在配位键,C不符合题意;
D.NaOH中不存在配位键,H2O2中只有共价键,D不符合题意;
故选B。
5.D
【分析】X是短周期中原子半径最小的元素,则X为H,Y的简单氢化物和其最高价含氧酸可以化合成盐,则Y为N,Z与X可以形成一种四核10电子微粒,则Z为O,W的最外层电子数等于X、Y的最外层电子数之和,则W为S,以此解题。
解析:A.电子层越多半径越大,核外电子数相同时,原子序数越小半径越大,则半径,A正确;
B.四种元素间可以形成离子化合物硫酸铵,B正确;
C.X、Y形成的化合物N2H4为分子晶体,C正确;
D.X、Y、Z形成的化合物硝酸铵可以促进水的电离,D错误;
故选D。
6.B
解析:A.根据图中2Li(g)→2Li+(g)得到Li原子的第一电离能为520 kJ mol 1,故A正确;
B.根据→O(g)得到键的键能为498 kJ mol 1,故B错误;
C.根据2Li+(g)和O2 (g)生成(s)得到的晶格能为2908 kJ mol 1,故C正确;
D.根据2 mol 转变成,则1 mol 转变成需要吸收的能量为169 kJ,故D正确。
综上所述,答案为B。
7.D
解析:A.离子半径:Ca2+>F-,由晶胞图可看出黑球为Ca2+,白球为F-, F-的配位数为4,A错误;
B.由于电负性F>O>H,中O-F键电子对偏向F,电荷分布比H2O均匀,极性更小,B错误;
C.若和位置互换,则化学式为,C错误;
D.该晶胞中距离最近的两个Ca2+的核间距为面对角线的一半,设晶胞边长为Lpm,则L=pm,该晶胞有4个,则该晶胞密度为,D正确;
故选D。
8.B
解析:A.该晶胞中Mg原子个数,B原子个数=6,Mg、B原子个数之比=3:6=1:2,所以其化学式为MgB2,故A错误;
B.该晶胞中Li+个数=8、O2-个数,则Li+、O2-个数之比=8:4=2:1,所以其化学式为Li2O,故B正确;
C.该晶胞中B粒子个数、A粒子个数、C粒子个数=1,则A、B、C粒子个数之比:2:1=1:4:2,故C错误;
D.Mn原子个数、Bi原子个数为6,所以Mn、Bi原子个数之比为6:6=1:1,所以其化学式为MnBi,故D错误;
故选B。
9.D
解析:A.三聚氰胺中原子间的化学键只有共价键,其晶体的构成粒子为分子,晶体类型为分子晶体,A项正确;
B.1个三聚氰胺分子中含6个N—Hσ键、9个碳氮σ键,1个三聚氰胺分子中15个σ键,1mol该分子中存在15molσ键,B项正确;
C.该分子中存在N—H极性键和碳氮极性键,所有化学键均为极性键,C项正确;
D.N原子的价电子排布式为2s22p3,该分子中—NH2中N原子采取sp3杂化,六元环上的N原子采取sp2杂化,六元环上的每个N原子通过2个杂化轨道与2个碳原子形成碳氮σ键、每个N上剩余的1个杂化轨道容纳1对孤电子对,六元环上的N原子未参与杂化的p轨道上的1个电子形成大π键,孤电子对不形成大π键,D项错误;
答案选D。
10.A
解析:A.由题意知,只有成环的配位键才能起到螯合作用,再结合题给结构可知,硝酸根中的2个氧原子和C、N杂环上的4个氮原子通过螯合作用与Cd2+形成配位键,该配合物分子中通过螯合作用形成的配位键有6个,Cd2+的配位数为7,故A正确;
B.硝酸根中的氮原子价层电子数为,亚硝酸根中氮原子的价层电子对数为,C、N杂环上的4个氮原子价层电子对数为3+0=3,故该配合物中的氮原子均采取sp2杂化,故B错误;
C.该螯合物中基态原子的第一电离能最小的元素为Cd,故C错误;
D.该配合物分子中含氧结构为NO和NO,不能和苯环上的H原子形成氢键,故D错误;
故选A。
11.B
解析:A.白磷分子中含有6个共价键, 124gP4为1mol,所以共价键数目为6NA,A错误;
B.一个S8分子中含有8个共价键,所以32gS8中的共价键数目为NA,B正确;
C.平均一个水分子形成2个氢键,所以18g冰中含2NA氢键,C错误;
D.一个硅原子形成4个硅氧键,所以60gSiO2中的共价键数目为4NA,D错误;
故选B。
12.A
解析:A.中C提供孤电子对与Fe的空轨道形成配位键,A错误;
B.O的电负性大于S,成键电子对更靠近中心原子,成键电子对之间的斥力更大,则键角大,故推断的键角大于的键角,B正确;
C.H2O和HF存在分子间氢键,可以依靠分子间氢键形成缔合分子、,C正确;
D.向溶液中滴加NaF溶液,红色褪去,说明生成了无色的FeF3溶液,可说明与结合能力更强,D正确;
故答案选A。
13.A
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X是地壳中含量最高的元素,为氧;Z与X同主族,则Z为硫、W为氯;W的最外层电子数等于Y与Z的最外层电子数之和,则Y为钠。
解析:A.同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性变弱;元素非金属越强,对应简单离子的还原性越弱,简单离子的还原性:Z >W> X,A错误;
B.水分子能形成氢键,导致沸点升高,故简单氢化物的沸点:X>Z,B正确;
C.X、Y形成的化合物可以为氧化钠或过氧化钠,一定含离子键,C正确;
D.X、Y、W形成的一种化合物NaClO具有强氧化性,可用于消毒杀菌,D正确;
故选A。
14.B
【分析】氮化硼是一种新合成的结构材料,它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质,则氮化硼属于共价晶体,熔化时所克服的微粒间的作用力为共价键,然后判断选项中的晶体为原子晶体来解答。
解析:A.金刚石是共价晶体,C60是分子晶体,故A不选;
B.水晶是SiO2晶体,碳化硅和二氧化硅都是共价晶体,熔化克服共价键,故B选;
C.水银和铝都是金属,故C不选;
D.硝酸钠是离子晶体,刚玉是氧化铝,都属于离子晶体,故D不选;
正确答案是B。
15.C
解析:A.溴分子中两个溴原子之间只存在共价键,为单质,故A项错误;
B.二氧化碳分子中C原子和O原子之间只存在共价键,为共价化合物,故B项错误;
C.KCl中只含钾离子与氯离子形成的离子键,为离子化合物,故C项正确;
D.水分子中O原子和H原子之间存在共价键,为共价化合物,故D项错误;
故答案选C。
二、填空题
16.(1)②⑤⑥
(2) NaCl、Na2S NaOH、(NH4)2S (NH4)2S Na2O2 SiO2、SiC H2O2、CO2、CCl4、C2H2
解析:(1)(1)①由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体,如,故①错误;
②分子晶体中不一定都存在共价键,如稀有气体,故②正确;
③硫酸、HCl溶于水也能导电,但属于分子晶体,故③错误;
④离子晶体不一定含金属元素,如硝酸铵,故④错误;
⑤X射线通过晶体后发生衍射,如同通过光栅一样.这样发生衍射的X射线到达背景时,在背景的某些特定位置上得到X射线较强的信号,他位置则较弱;而X射线通过非晶体后,由于非晶体原子排列的非周期性,发生类似晶体衍射的效果不太明显,所以通过X—射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体,故⑤正确;
⑥在NaCl晶体中,钠离子和氯离子配位数均为6,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个,故⑥正确;
综上②⑤⑥正确,故填②⑤⑥;
(2)(2)①以上晶体中只含有离子键的是NaCl、Na2S,故填NaCl、Na2S;
②以上晶体中既含有离子键又含有极性共价键的是NaOH、(NH4)2S,故填NaOH、(NH4)2S;
③以上晶体中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的是(NH4)2S,其中铵根离子由氨气和氢离子形成配位键,故填(NH4)2S;
④以上晶体中既含有离子键又含有非极性共价键的是Na2O2,其中过氧根离子含有非极性共价键,故填Na2O2;
⑤共价晶体指原子晶体,异空间网状结构存在,不存在单独的小分子,以上晶体中含有极性共价键的是H2O2、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC,其中属于原子晶体的是SiO2、SiC;
⑥H2O2、CO2、CCl4、C2H2中均以分子形式存在,属于分子晶体,故填H2O2、CO2、CCl4、C2H2;
17. O sp3,sp2杂化 7 NA H2F+
【分析】配合物[Cr(H2O)6]3+中Cr3+为中心离子,H2O为配体;CH3COOH中C原子分别形成4个、3个σ键,没有孤对电子,结合CH3CHOOH分子的结构式分析解答;与H2O互为等电子体的阳离子应含有3个原子、且电子数为10,据此分析解答。
解析:(1)配合物[Cr(H2O)6]3+中Cr3+为中心离子,H2O为配体,O原子提供孤对电子,与Cr3+形成配位键,故答案为:O;
(2)CH3COOH中C原子分别形成4个、3个σ键,没有孤对电子,分别为sp3杂化、sp2杂化;CH3CHOOH分子中含有1个C-C、3个C-H、1个C-O、1个C=O、1个O-H键,则1mol CH3COOH分子中含有σ键的数目为7mol或7×6.02×1023或7NA,故答案为:sp3和sp2;7mol或7×6.02×1023或7NA;
(3)与H2O互为等电子体的阳离子应含有3个原子、且电子数为10,可以为H2F+,故答案为:H2F+。
18.(1) 跃迁 1s22s22p63s13p5
(2)S-H键的键能比O-H键的弱,在水中更溶液电离出氢离子
(3) 小于 sp3 sp3 甲醇分子之间存在氢键,甲醇的熔沸点比甲硫醇的高,甲醇能与水互溶是由于甲醇分子与水分子之间形成氢键,而甲硫醇中S的电负性小,不能形成氢键
(4) 4 4
(5)[CrCl(H2O)5]2+
解析:(1)当基态原子的电子吸收能量后,电子会发生跃迁,激发态的 S 原子,其中 1 个 3s 电子跃迁到 3p 轨道,该激发态 S 原子的核外电子排布式为: 1s22s22p63s13p5,同周期中从左向右,元素的非金属性增强,第一电离能增强,同周期中稀有气体元素的第一电离能最大,所以在第 3 周期中,第一电离能最大的元素为 Ar,故答案为:跃迁;1s22s22p63s13p5;
(2)S-H键的键能比O-H键的弱,在水中更溶液电离出氢离子,故苯硫酚的酸性比苯酚的酸性强;
(3)①分子中S原子形成2个σ键,含有2对孤对电子,S原子与连接原子之间为V形结构,甲硫醇中C﹣S键与S﹣H键的键角小于(填“小于”或“等于”)180°,C原子形成4个σ键,没有孤对电子,C原子、S原子的杂化轨道数目均为4,均采取sp3杂化,
故答案为:小于;sp3;sp3;
②甲硫醇分子之间为范德华力,甲醇分子之间存在氢键,甲醇的熔沸点比甲硫醇的高,甲醇分子与水分子之间形成氢键,甲醇能与水互溶,
故答案为:甲醇分子之间存在氢键,甲醇的熔沸点比甲硫醇的高,甲醇能与水互溶是由于甲醇分子与水分子之间形成氢键,而甲硫醇中S的电负性小,不能形成氢键;
(4)铜离子与水分子之间形成配位键,水分子之间形成氢键、水分子与硫酸根离子之间也形成氢键,图中微粒中含有 4个配位键,4个氢键,
故答案为:4;4;
(5)中和生成的H+需浓度为0.1200mol/L氢氧化钠溶液25.00mL,由H++OH-=H2O,可以得出H+的物质的量为0.12mol/L×25.00×10-3L=0.003mol,所以x==2,则[CrCln(H2O)6-n]2+中Cr的化合价为+3价,则有3-n=2,解得n=1,即该配离子的化学式为[CrCl(H2O)5]2+,
故答案为:[CrCl(H2O)5]2+。
19.(1)分子
(2) 分子 分子间作用力 共价键
解析:略
三、计算题
20. KC8 90 (6,6,6)
【分析】(1)可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位,其完全占有的碳原子数是4,而K与之为6个小三角形共用,利用均摊法计算确定化学式;
(2))每个碳原子形成3个σ键,每个σ键为2个碳原子共有,据此分析解答;
(3) 原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,0,12),C为(12,12,0),则晶胞的棱长为24,D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上,长度为晶胞体对角线的,据此分析判断;
(4)金刚石晶胞是立方体,其中8个顶点有8个碳原子,6个面各有6个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,利用均摊法计算金刚石中C原子数目,立方氮化硼结构与金刚石相似,其晶胞与金刚石晶胞含有相同原子总数,且B、N原子数目之比为1∶1,据此分析计算。
解析:(1)可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位,其完全占有的碳原子数是4,占有的钾原子数为×3=,故碳原子数和钾原子数之比是4∶=8∶1,X的某种晶则其化学式时表示为KC8,故答案为:KC8;
(2) C60分子中每个碳原子形成3个σ键,每个σ键为2个碳原子共有,则平均每个碳原子形成1.5个σ键,则一个C60分子中含有σ键个数为1.5×60=90,故答案为:90;
(3) 原子坐标参数A为(0,0,0),B为(12,0,12),C为(12,12,0),则晶胞的棱长为24,D与周围4个原子形成正四面体结构,D与顶点A的连线处于晶胞体对角线上,过面心B、C及上底面面心原子的平面且平行侧面将晶胞2等分,同理过D原子的且平衡侧面的平面将半个晶胞2等份,可知D到各坐标平面的距离均为晶胞棱长,故D参数为:(6,6,6),故答案为:(6,6,6);
(4) 立方氮化硼晶体的结构与金刚石相似,金刚石晶胞中C原子处在立方体的8个顶点,6个面心,体内有4个,金刚石晶胞中碳原子数目为:4+8×+6×=8,因此立方氮化硼晶胞与金刚石晶胞含有相同原子总数,由氮化硼化学式BN可推知,一个晶胞中各含有4个B原子、4个N原子,晶胞质量为g,晶胞的体积是(361.5×10-10)3cm3,故立方氮化硼的密度==g cm-3,故答案为:。
21.(1) 第四周期Ⅷ族 3d6 基态Fe3+的价电子排布为3d5的半充满结构,能量低,稳定
(2) O N>O>C A
(3)Fe的原子半径比Ca小,价电子数更多,金属键更强
解析:(1)铁元素在元素周期表中,位于第四周期VIII族,基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,为铁原子失去最外层两个电子得到的离子,所以基态的价电子的排布式为3d6;因为基态Fe3+的价电子排布为3d5的半充满结构,能量较的低,更稳定;
(2)结构中含有C、H、O、N、P元素,同周期主族元素,从左到右,电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性减小,故最大的元素是O;
分子中第二周期元素有C、N、O,同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于氧元素的,故第一电离能由大到小的顺序为:N>O>C;
由图可知,P原子形成4根键,则P原子的价层电子对数为4,则其杂化方式为sp3;该分子中,N、P原子与Ir之间形成配位键,存在C-H键、C-O键、N-H键等极性共价键,存在C-C非极性共价键,两原子之间的共价键有且只有一个是键,C=N双键中有一个键,一个键,不含有离子键,故选A。
(3)Fe与Ca位于同一周期且原子最外层电子构型相同,都是2个电子,但铁的熔点和沸点均比钙的高,这是由于Fe的原子半径比Ca小,价电子数更多,金属键更强,断裂需消耗的能量更多。
四、元素或物质推断题
22. ds 三角锥形 sp3 配位键 1s22s22p5; sp3 H3O+ C 分子 0
【分析】根据元素周期表的位置,①为H、②为B、③为C、④为N、⑤为O、⑥为F、⑦为Fe、⑧为Cu、⑨为Zn;
(1)⑨为Zn元素,其价电子排布式为3d104s2;
(2) ④为N元素,⑥为F元素,两元素形成的化合物为NF3,N原子的价层电子对个数=3+=4,其中孤电子对数为1;
(3)元素⑧为Cu,Cu(OH)2溶于氨水,生成配离子[Cu(NH3)4]2+;
(4)元素的非金属性越强,电负性越大,则①~⑨中氟元素的电负性最大,其核电荷数为9;
(5) ①为H、④为N,两元素形成的相对分子质量最小的化合物为NH3,N原子的价层电子对个数=3+=4,其中孤电子对数为1;
(6)①⑤形成的原子数为1:1的物质是H2O2.其结构式为H-O-O-H,含有极性键,是极性分子;
(7)元素⑦与CO可形成的Fe(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,熔沸点低,易溶于非极性溶剂,属于分子晶体;在Fe(CO)5在C元素为+2价,O为-2价,结合正负化合价代数和为0可知,Fe元素的化合价为0;CO和N2、均为等电子体,结合N2的结构写出CO的结构和的电子式。
解析:根据元素周期表的位置,①为H、②为B、③为C、④为N、⑤为O、⑥为F、⑦为Fe、⑧为Cu、⑨为Zn;
(1) ⑨为Zn元素,其价电子排布式为3d104s2,则锌元素位于周期表的ds区;
(2) ④为N元素,⑥为F元素,两元素形成的化合物为NF3,N原子的价层电子对个数=3+=4,其中孤电子对数为1,则N原子的杂化轨道类型为sp3,NF3的立体构型为三角锥形;
(3) 元素⑧为Cu,Cu(OH)2溶于氨水,生成配离子[Cu(NH3)4]2+,,Cu2+离子与NH3间结合的作用力为配位键;
(4)元素①~⑨中氟元素的电负性最大,其核电荷数为9,基态氟原子的电子排布式为1s22s22p5;
(5) ①为H、④为N,两元素形成的相对分子质量最小的化合物为NH3,N原子的价层电子对个数=3+=4,其中孤电子对数为1,则N原子的杂化类型是sp3,与NH3互为等电子体的一种阳离子为H3O+;
(6)①⑤形成的原子数为1:1的物质是H2O2,其结构式为H-O-O-H;
A.分子中含有氢原子,氢原子达到2e-稳定结构,不是8e-,故A错误;
B.分子中不含π键,故B错误;
C.分子中H-O为极性键,O-O键为非极性键,H2O2为极性分子,故C正确;
D.H2O2分子中O原子是sp3杂化,则分子立体构型不是直线形结构,故D错误;
故答案为:C;
(7)元素⑦与CO可形成的Fe(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,熔沸点低,易溶于非极性溶剂,属于分子晶体,根据等电子体理论,CO和N2、均为等电子体,N2分子的电子式为,则CO的结构式为,的电子式为。
五、实验题
23.(1)d→e→f→g→b→c(或c→b)→h→i
(2)平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
(3)饱和食盐水
(4)吸收,防止空气中水蒸气进入B中
(5)
【分析】A装置用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气,生成的氯气中含有HCl与水蒸气,先用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸干燥氯气,干燥的氯气进入B中与铬反应生成,因易吸水,因此在B装置后应接一个盛有碱石灰的干燥管,用于除去过量氯气同时防止空气中的水蒸气进入B中,影响产物,据此分析解答。
解析:(1)由以上分析可知各管口的连接顺序为a→d→e→f→g→b→c(或c→b)→h→i,故答案为:d→e→f→g→b→c(或c→b)→h→i;
(2)装置A中橡皮管可以连接分液漏斗与锥形瓶,可以起到平衡分液漏斗与锥形瓶内压强,便于浓盐酸顺利流入锥形瓶,故答案为:平衡气压,便于浓盐酸顺利流下;
(3)装置C中的试剂X应盛放饱和食盐水,用于除去氯气中的HCl,故答案为:饱和食盐水;
(4)由以上分析可知装置D中盛放碱石灰的作用为吸收,防止空气中水蒸气进入B中,故答案为:吸收,防止空气中水蒸气进入B中;
(5)由化学式可知中心原子为Cr,其化合价为+3,,该配合物的中心微粒为,1mol该配合物中含有6molH2O,1molH2O中含有2mol键,6mol水中含12mol键,同时配合离子中含有6mol配位键,配位键属于键,1mol该配合物中共含有18mol键,个数为18NA,故答案为:;;