苏教版选择性必修2 2023-2024学年高中化学综合测评A卷（含解析）

综合测评(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是(　　)。
A.手性异构体属于同分异构体
B.由同种非金属元素组成的单质是非极性分子
C.苯环中碳碳键的键长小于碳碳双键,大于碳碳单键,不能发生加成反应
D.H2O2分子结构如图,可知H2O2是非极性分子
2.下列关于分子空间结构的说法错误的是(　　)。
A.NH3的空间结构属于三角锥形
B.CH4、白磷(P4)的空间结构都属于正四面体形
C.苯、甲苯中所有的原子都共平面
D.乙烯、氯乙烯中所有的原子都共平面
3.下列说法中正确的是(　　)。
A.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
B.PCl3分子是非极性分子
C.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
D.Cl的价电子对分布的几何构型与离子的空间结构一致
4.[Zn(CN)4]2-在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2+和HOCH2CN,下列说法错误的是 (　　)。
A.基态Zn2+的核外电子排布式为[Ar]3d10
B.1 mol HCHO分子中含有σ键的数目约为1.806×1024
C.HOCH2CN分子中碳原子采取sp3杂化
D.[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-中的C原子形成配位键,结构可表示为
5.二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二甘醇的结构简式如下所示,下列有关二甘醇的叙述正确的是(　　)。
HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH
A.符合通式CnH2nO3
B.分子间能形成氢键
C.分子间不存在范德华力
D.能溶于水,不溶于乙醇
6.下列说法中错误的是(　　)。
A.从CH4、N、S为正四面体形结构,可推测P、P也为正四面体形结构
B.1 mol金刚石晶体中,平均含有2 mol C—C键
C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键
D.某气态团簇分子结构如下图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
由E原子和F原子构成
的气态团簇分子模型
7.下列说法不正确的是(　　)。
A.N与H3O+的中心原子的价电子对数相同
B.BF3中硼原子的杂化类型与苯中碳原子的杂化类型相同
C.SO2和O3互为等电子体,但两者具有不同的化学性质
D.HOCH2CH(OH)CH2OH和CH3CHClCH2CH3都是手性分子
8.下列有关物质性质、结构的表述均正确,且存在因果关系的是(　　)。
选项 表述Ⅰ 表述Ⅱ
A 在水中,NaCl的溶解度比I2的溶解度大 NaCl晶体中Cl-与Na+间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力
B 通常条件下,CH4分子比PbH4分子稳定性高 Pb的原子半径比C的大,Pb与H之间的键能比C与H间的键能小
C NaCl的熔点比 MgO的熔点高 NaCl的晶格能比MgO的晶格能大
D P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电 P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
9.已知硼砂的构成为Na2[B4O5(OH)4]·8H2O,其阴离子的结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A.硼砂中含有氢键
B.硼砂中B原子均采用sp2杂化
C.硼砂中存在离子键和共价键
D.硼砂中存在配位键
10.B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　　)。
A.其熔点主要取决于所含化学键的键能
B.形成大π键的电子全部由N提供
C.分子中B和N的杂化方式相同
D.分子中所有原子共平面
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.工业上用合成气(CO和H2)制取乙醇的反应为2CO+4H2CH3CH2OH+H2O;以CO、O2、NH3为原料,可合成尿素[CO(NH2)2]。下列叙述错误的是 (　　)。
A.H2O分子中中心原子的价电子对分布的几何构型为正四面体形
B.CH3CH2OH分子中亚甲基(—CH2—)上的C原子采取sp3杂化
C.在上述涉及的4种物质中,沸点从低到高的顺序为H2D.CO(NH2)2分子中含有的σ键与π键的数目之比为7∶1
12.短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大,X元素基态原子有2个未成对电子,Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个,Z的一种超原子具有40个价电子,下列说法错误的是(　　)。
A.X的空间结构为平面三角形
B.简单离子半径:YC.Y中心原子的杂化方式为sp3杂化
D.化合物ZY的结构与X的某种单质的结构相似
13.经X射线研究证明:PCl5在固体状态时,由空间结构分别为正四面体形和正八面体形两种离子构成。下列关于PCl5的推断正确的是(　　)。
A.PCl5固体是分子晶体
B.PCl5固体有良好的导电性
C.PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成,其离子数目之比为1∶1
D.PCl5晶体由[PCl3]2+和[PCl7]2-构成,其离子数目之比为1∶1
14.Fe为过渡金属元素,在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物
[Fe(NO)(H2O)n]SO4,该配合物的中心原子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是(　　)。
A.该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4
B.该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C.1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成1 mol沉淀
D.该配合物中阳离子呈正八面体结构,阴离子呈正八面体结构
15.目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。镍能形成多种不同的化合物。图1是镍的一种配合物的结构,图2是一种镍的氧化物的晶胞。判断下列说法正确的是(　　)。
A.图2表示的可能是氧化镍(NiO)的晶胞
B.图1中C、N、O的第一电离能C>N>O
C.图2中离镍原子最近的镍原子数共为8个
D.图1分子中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为S和N,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)S中心原子轨道的杂化类型为　　　　　　;N的空间结构为　　　　　　(用文字描述)。
(2)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为　　　　　　(填化学式)。
(3)N2分子中σ键与π键的数目比=　　　。
(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的
[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在下列[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
17.(13分)超分子在生命科学和物理学等领域中具有重要意义。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图1所示。
图1
图2
(1)Mo处于第5周期ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态原子的外围电子排布式是　　　　　　;核外未成对电子数是　　　　。
(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是　　　(填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有　　　　。(已知吡啶可看作苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物)
(3)已知:C60分子中存在碳碳单键和碳碳双键;C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F-E=2。则一个C60分子的结构是由　　　　个五边形和　　　　个六边形组成的球体。用化学式表示C60与F2在一定条件下反应所得的物质的组成:　　　　。
(4)已知:某晶胞中各原子的相对位置可用如图2所示的原子坐标表示,其中所有顶点的原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,每个晶胞有2个Mo原子,其中Mo原子坐标是(0,0,0)及。根据以上信息,推断该晶体的原子堆积方式是　　　　。已知该晶体的密度是d g·cm-3,Mo的摩尔质量是W g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为　　　　 pm。
18.(12分)诺贝尔化学奖曾表彰在锂离子电池研究方面作出贡献的科学家们,他们最早发明用LiCoO2作离子电池的正极,用聚乙炔作负极。回答下列问题。
(1)基态Co原子外围电子的轨道表示式为　　　　　　　。第四电离能I4(Co)比I4(Fe)小,是因为　　　　　　　　　　　　。
(2)LiCl的熔点(605 ℃)比LiF的熔点(848 ℃)低,其原因是　　　　　　　　。
(3)乙炔(C2H2)分子中σ键与π键的数目之比为　　　　　　　　。
(4)锂离子电池的导电盐有LiBF4等,碳酸亚乙酯()是一种锂离子电池电解液的添加剂。
①LiBF4中阴离子的空间结构是　　　　;
②碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式有　　　　。
(5)Li2S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质,其晶胞结构如图所示,S2-的配位数为　　　　。
19.(12分)元素周期表中第57号元素镧到71号元素镥这15种元素统称为镧系元素。请回答下列问题。
(1)钬(Ho)可用来制作磁性材料,其基态原子的电子排布式为[Xe]4f116s2,钬(Ho)有　　　　个未成对电子。
(2)钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-x)是一种高温超导材料(其中Y显+3价,Cu显+2、+3价),该材料所含元素中,电负性最大的元素是　　　　(填元素符号),若YBa2Cu3O7-x材料在T℃下有超导性,当x=0.2时,n(Cu3+)∶n(Cu2+)=　　　　。
(3)下表是几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1):
元素 第一电离能 第二电离能 第三电离能 第四电离能
Ce 527 1 047 1 949 3 547
La 538 1 067 1 850 4 819
Lu 532 1 340 2 022 4 370
Yb 604 1 174 2 417 4 203
据此,判断形成+3价化合物最稳定的元素是　　　(填元素符号)。
(4)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2ISmI2+CH2CH2。ICH2CH2I中碳原子的杂化轨道类型为　　　,1 mol CH2CH2中含有的σ键数目为　　　　　　。(设NA为阿伏加德罗常数的值)
(5)从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y),某磷钇矿的结构如图。
该磷钇矿的化学式为　　　　　,与P互为等电子体的阴离子有　　　　(写出两种离子的化学式)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞的密度为　　　　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。
20.(15分)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。请回答下列问题。
(1)H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　的相似。
(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为　　　　　　键,其电子对由　　　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2↑,
B3的结构为。 在该反应中,B原子的杂化轨道类型由　　　　变为　　　　。
(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是　　　　　　。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是　　　　　　(写分子式),其熔点比NH3BH3　　　　(填“高” 或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在　　　　　　　　　　,也称“双氢键”。
(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。
氨硼烷晶体的密度ρ=　　　　 g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
综合测评(A)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是(　　)。
A.手性异构体属于同分异构体
B.由同种非金属元素组成的单质是非极性分子
C.苯环中碳碳键的键长小于碳碳双键,大于碳碳单键,不能发生加成反应
D.H2O2分子结构如图,可知H2O2是非极性分子
答案A
解析手性异构属于同分异构中的一种类型,所以手性异构体属于同分异构体,A项正确;由同种非金属元素组成的单质如O3,分子结构为V形,属于极性分子,B项错误;苯属于不饱和烃,苯环可以与氢气发生加成反应,C项错误;H2O2的分子结构不对称,正、负电荷重心不重合,属于极性分子,D项错误。
2.下列关于分子空间结构的说法错误的是(　　)。
A.NH3的空间结构属于三角锥形
B.CH4、白磷(P4)的空间结构都属于正四面体形
C.苯、甲苯中所有的原子都共平面
D.乙烯、氯乙烯中所有的原子都共平面
答案C
解析苯分子中所有原子共平面,甲苯中甲基上的碳原子采取sp3杂化,所以甲苯中所有原子一定不共平面,故C项错误。
3.下列说法中正确的是(　　)。
A.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
B.PCl3分子是非极性分子
C.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
D.Cl的价电子对分布的几何构型与离子的空间结构一致
答案D
解析稀有气体是单原子分子,没有σ键,A项错误;PCl3中P为sp3杂化,有一对孤电子对,所以PH3为三角锥形,是极性分子,B项错误;邻羟基苯甲醛的羟基和醛基可形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低,C项错误;Cl的价电子对数为=4,所以Cl的价电子对分布的几何构型为正四面体形;Cl的杂化轨道上没有孤电子对,配位原子均为O,所以其空间结构也为正四面体形,D项正确。
4.[Zn(CN)4]2-在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2+和HOCH2CN,下列说法错误的是 (　　)。
A.基态Zn2+的核外电子排布式为[Ar]3d10
B.1 mol HCHO分子中含有σ键的数目约为1.806×1024
C.HOCH2CN分子中碳原子采取sp3杂化
D.[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-中的C原子形成配位键,结构可表示为
答案C
解析Zn是30号元素,基态Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,失去4s轨道上的2个电子形成Zn2+,故基态Zn2+的核外电子排布式为[Ar]3d10,A项正确;1个HCHO分子中含有3个σ键,故1molHCHO分子中含有σ键的数目约为1.806×1024,B项正确;—CN中碳原子采取sp杂化,C项错误;Zn2+有空轨道,CN-中C元素的电负性比N元素的小,容易给出孤电子对形成配位键,即Zn2+与CN-中的C原子形成配位键,结构可表示为,D项正确。
5.二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等,一旦进入人体会导致急性肾衰竭,危及生命。二甘醇的结构简式如下所示,下列有关二甘醇的叙述正确的是(　　)。
HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH
A.符合通式CnH2nO3
B.分子间能形成氢键
C.分子间不存在范德华力
D.能溶于水,不溶于乙醇
答案B
解析二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3;二甘醇分子之间能形成O—H…O—,也存在范德华力;由“相似相溶规则”可知,二甘醇能溶于水和乙醇。
6.下列说法中错误的是(　　)。
A.从CH4、N、S为正四面体形结构,可推测P、P也为正四面体形结构
B.1 mol金刚石晶体中,平均含有2 mol C—C键
C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键
D.某气态团簇分子结构如下图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
由E原子和F原子构成
的气态团簇分子模型
答案D
解析根据等电子体的概念可知A项正确;金刚石中碳原子形成空间网状的正四面体形结构,B项正确;D项中强调该物质是气态团簇分子,即是一个大分子,因此不能用均摊法计算,直接找出分子中原子个数即得化学式,该物质的化学式应为E4F4或F4E4,D项错误。
7.下列说法不正确的是(　　)。
A.N与H3O+的中心原子的价电子对数相同
B.BF3中硼原子的杂化类型与苯中碳原子的杂化类型相同
C.SO2和O3互为等电子体,但两者具有不同的化学性质
D.HOCH2CH(OH)CH2OH和CH3CHClCH2CH3都是手性分子
答案D
解析N中N原子的价电子对数为=4,H3O+中O原子的价电子对数为=4,A项正确。BF3分子中B原子采取sp2杂化;苯分子中C原子均采取sp2杂化,B项正确。SO2和O3互为等电子体,但两者化学性质不同,C项正确;HOCH2CH(OH)CH2OH中两边的碳原子上都有两个氢原子,中间碳原子上连有两个—CH2OH,所以不含有手性碳原子,D项错误。
8.下列有关物质性质、结构的表述均正确,且存在因果关系的是(　　)。
选项 表述Ⅰ 表述Ⅱ
A 在水中,NaCl的溶解度比I2的溶解度大 NaCl晶体中Cl-与Na+间的作用力大于碘晶体中分子间的作用力
B 通常条件下,CH4分子比PbH4分子稳定性高 Pb的原子半径比C的大,Pb与H之间的键能比C与H间的键能小
C NaCl的熔点比 MgO的熔点高 NaCl的晶格能比MgO的晶格能大
D P4O10、C6H12O6溶于水后均不导电 P4O10、C6H12O6均属于共价化合物
答案B
解析在水中,NaCl的溶解度比I2的溶解度大,是因为NaCl是可溶性的离子化合物,而I2是非极性分子,H2O是极性分子,A项错误;同主族元素的氢化物的稳定性与其原子半径有关,由于原子半径:Pb>C,所以Pb—H键的键能小于C—H键的键能,CH4分子比PbH4分子稳定,B项正确;NaCl的熔点比MgO的熔点低,C项错误;P4O10溶于水后能与水反应生成H3PO4,H3PO4是一种电解质,其水溶液能导电,D项错误。
9.已知硼砂的构成为Na2[B4O5(OH)4]·8H2O,其阴离子的结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A.硼砂中含有氢键
B.硼砂中B原子均采用sp2杂化
C.硼砂中存在离子键和共价键
D.硼砂中存在配位键
答案B
解析硼砂中的结晶水可以与[B4O5(OH)4]2-形成氢键,A项正确。由题图可知,硼砂中的[B4O5(OH)4]2-中有2个B原子形成4个σ键,这2个B原子采用sp3杂化,B项错误。硼砂中[B4O5(OH)4]2-与钠离子之间形成离子键,[B4O5(OH)4]2-内部的原子间以及水分子内的原子间形成共价键,C项正确。硼砂中的[B4O5(OH)4]2-中有2个B原子形成4个σ键,其中有一个是B原子与OH-的O原子之间形成的配位键,D项正确。
10.B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　　)。
A.其熔点主要取决于所含化学键的键能
B.形成大π键的电子全部由N提供
C.分子中B和N的杂化方式相同
D.分子中所有原子共平面
答案A
解析无机苯是分子晶体,其熔点主要取决于分子间的作用力,A项错误;B原子最外层为3个电子,与其他原子形成3个σ键,N原子最外层为5个电子,与其他原子形成3个σ键,还剩余2个电子,故形成大π键的电子全部由N原子提供,B项正确;无机苯与苯互为等电子体,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,所以分子中所有原子共平面,C、D项正确。
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.工业上用合成气(CO和H2)制取乙醇的反应为2CO+4H2CH3CH2OH+H2O;以CO、O2、NH3为原料,可合成尿素[CO(NH2)2]。下列叙述错误的是 (　　)。
A.H2O分子中中心原子的价电子对分布的几何构型为正四面体形
B.CH3CH2OH分子中亚甲基(—CH2—)上的C原子采取sp3杂化
C.在上述涉及的4种物质中,沸点从低到高的顺序为H2D.CO(NH2)2分子中含有的σ键与π键的数目之比为7∶1
答案C
解析水分子中中心原子的价电子对数为=4,所以中心原子的价电子对分布的几何构型为正四面体形结构,A项正确。CH3CH2OH分子中亚甲基(—CH2—)上的C原子形成了4个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为4,所以C原子采取sp3杂化,B项正确。四种物质都是由分子构成的分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合,在室温下H2和CO是气体,H2O和CH3CH2OH是液体,分子间作用力H2CH3CH2OH,所以物质的沸点CH3CH2OH12.短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大,X元素基态原子有2个未成对电子,Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个,Z的一种超原子具有40个价电子,下列说法错误的是(　　)。
A.X的空间结构为平面三角形
B.简单离子半径:YC.Y中心原子的杂化方式为sp3杂化
D.化合物ZY的结构与X的某种单质的结构相似
答案BC
解析X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个,Y为N元素;X元素基态原子有2个未成对电子,X为C元素;Z的一种超原子具有40个价电子,则Z的价电子数为=3,Z为Al元素。C的中心原子的价电子对数为=3,不含孤电子对,采用sp2杂化,空间结构为平面三角形,A项正确;N3-与Al3+的核外电子层数相同,而N的核电荷数小于Al,则离子半径:N3->Al3+,B项错误;N的中心原子的价电子对数为=3,不含孤电子对,采用sp2杂化,C项错误;化合物ZY为AlN,是共价晶体,属于类金刚石氮化物,与金刚石的结构相似,D项正确。
13.经X射线研究证明:PCl5在固体状态时,由空间结构分别为正四面体形和正八面体形两种离子构成。下列关于PCl5的推断正确的是(　　)。
A.PCl5固体是分子晶体
B.PCl5固体有良好的导电性
C.PCl5晶体由[PCl4]+和[PCl6]-构成,其离子数目之比为1∶1
D.PCl5晶体由[PCl3]2+和[PCl7]2-构成,其离子数目之比为1∶1
答案C
解析PCl5固态时,由两种离子构成,所以它是离子晶体,A、B项错误;其空间结构分别是正四面体形和正八面体形,因而所含Cl原子数分别为4和6,PCl5中P的化合价为+5价,故C项正确,D项错误。
14.Fe为过渡金属元素,在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物
[Fe(NO)(H2O)n]SO4,该配合物的中心原子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是(　　)。
A.该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4
B.该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C.1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成1 mol沉淀
D.该配合物中阳离子呈正八面体结构,阴离子呈正八面体结构
答案AC
解析该配合物中Fe显+2价,Fe2+最外层电子排布为3s23p63d6,即最外层电子数为14,则配体提供的电子总数为12,每个NO和H2O均可提供2个电子,故n=5,该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4,A项正确;氢元素位于元素周期表s区,B项错误;该配合物中只有S能与Ba2+反应生成沉淀,C项正确;该配合物阳离子为[Fe(NO)(H2O)5]2+,由其配体组成可知,其不可能是正八面体结构,D项错误。
15.目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。镍能形成多种不同的化合物。图1是镍的一种配合物的结构,图2是一种镍的氧化物的晶胞。判断下列说法正确的是(　　)。
A.图2表示的可能是氧化镍(NiO)的晶胞
B.图1中C、N、O的第一电离能C>N>O
C.图2中离镍原子最近的镍原子数共为8个
D.图1分子中存在的化学键有共价键、配位键、氢键
答案A
解析图1中N的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能,第一电离能N>O>C,B项错误;图1配合物的分子中存在共价键、配位键、氢键,但氢键不是化学键,D项错误;由图2镍的氧化物晶胞结构可知,该氧化物的化学式为NiO,离镍原子最近的镍原子数共为12个,A项正确,C项错误。
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(8分)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为S和N,NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)S中心原子轨道的杂化类型为　　　　　　;N的空间结构为　　　　　　(用文字描述)。
(2)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为　　　　　　(填化学式)。
(3)N2分子中σ键与π键的数目比=　　　。
(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的
[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在下列[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
答案(1)sp3　平面(正)三角形
(2)N
(3)1∶2
(4)
解析(1)S中S原子的价电子对数为4,S采取sp3杂化。N中N原子的价电子对数为3,且N原子上无孤电子对,即N采取sp2杂化,N的空间结构为平面正三角形。(2)O3与N均为3原子、价电子数为18的粒子,故二者互为等电子体。(3)N2分子中含有1个σ键和2个π键。(4)[Fe(NO)(H2O)5]2+中N原子与Fe2+形成配位键。
17.(13分)超分子在生命科学和物理学等领域中具有重要意义。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图1所示。
图1
图2
(1)Mo处于第5周期ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态原子的外围电子排布式是　　　　　　;核外未成对电子数是　　　　。
(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是　　　(填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有　　　　。(已知吡啶可看作苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物)
(3)已知:C60分子中存在碳碳单键和碳碳双键;C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F-E=2。则一个C60分子的结构是由　　　　个五边形和　　　　个六边形组成的球体。用化学式表示C60与F2在一定条件下反应所得的物质的组成:　　　　。
(4)已知:某晶胞中各原子的相对位置可用如图2所示的原子坐标表示,其中所有顶点的原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,每个晶胞有2个Mo原子,其中Mo原子坐标是(0,0,0)及。根据以上信息,推断该晶体的原子堆积方式是　　　　。已知该晶体的密度是d g·cm-3,Mo的摩尔质量是W g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为　　　　 pm。
答案(1)4d55s1　6
(2)C　sp2和sp3
(3)12　20　C60F60
(4)体心立方堆积　×1010
解析(1)Mo处于第5周期ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,Cr的外围电子排布式为3d54s1;Mo位于Cr的下一周期的同族,则基态Mo的外围电子排布式为4d55s1,则核外有6个未成对电子。(2)CO提供孤电子对的原子是C原子,Mo提供空轨道,两原子形成配位键;p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化类型分别为sp2和sp3。(3)多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F-E=2,即顶点数+面数-棱边数=2;设分子中的五边形数为x,六边形数为y;列方程组:(5x+6y)=×(3×60);60+(x+y)-×(3×60)=2;得x=12,y=20,即C60分子是由12个五边形和20个六边形组成的球体。由每个碳形成四个共价键和C60的分子结构,可知一个C原子需形成一个双键,一个双键被两个C原子共用,故含有60÷2=30个双键,与活泼的F2发生加成反应生成C60F60。(4)根据Mo的原子坐标是(0,0,0)及,Mo原子分别位于晶胞的顶点和体心上,为体心立方堆积;晶胞中含有8×+1=2个Mo原子;设该晶胞的棱长为acm,晶胞的体积为V=a3cm3;=dg·cm-3×a3cm3,则a=cm,晶体中最近的Mo原子核之间的距离为体心到顶点的距离,即为体对角线的一半,则a=cm=×1010pm。
18.(12分)诺贝尔化学奖曾表彰在锂离子电池研究方面作出贡献的科学家们,他们最早发明用LiCoO2作离子电池的正极,用聚乙炔作负极。回答下列问题。
(1)基态Co原子外围电子的轨道表示式为　　　　　　　。第四电离能I4(Co)比I4(Fe)小,是因为　　　　　　　　　　　　。
(2)LiCl的熔点(605 ℃)比LiF的熔点(848 ℃)低,其原因是　　　　　　　　。
(3)乙炔(C2H2)分子中σ键与π键的数目之比为　　　　　　　　。
(4)锂离子电池的导电盐有LiBF4等,碳酸亚乙酯()是一种锂离子电池电解液的添加剂。
①LiBF4中阴离子的空间结构是　　　　;
②碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式有　　　　。
(5)Li2S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质,其晶胞结构如图所示,S2-的配位数为　　　　。
答案(1)　Co失去的是3d6上的一个电子,而Fe失去的是半充满状态3d5上的一个电子,故Fe需要的能量较高
(2)LiCl和LiF均为离子晶体,Cl-半径比F-半径大,LiCl的晶格能比LiF的晶格能小
(3)3∶2
(4)①正四面体形　②sp2、sp3
(5)8
解析(1)Co是27号元素,基态Co原子的外围电子排布式为3d74s2,外围电子的轨道表示式为,Co的第四电离能是指外围电子排布由3d6变为较稳定的3d5,而Fe的第四电离能是外围电子排布由较稳定的3d5变为不稳定的3d4,需要更多的能量,故第四电离能I4(Co)19.(12分)元素周期表中第57号元素镧到71号元素镥这15种元素统称为镧系元素。请回答下列问题。
(1)钬(Ho)可用来制作磁性材料,其基态原子的电子排布式为[Xe]4f116s2,钬(Ho)有　　　　个未成对电子。
(2)钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-x)是一种高温超导材料(其中Y显+3价,Cu显+2、+3价),该材料所含元素中,电负性最大的元素是　　　　(填元素符号),若YBa2Cu3O7-x材料在T℃下有超导性,当x=0.2时,n(Cu3+)∶n(Cu2+)=　　　　。
(3)下表是几种镧系元素的电离能(单位:kJ·mol-1):
元素 第一电离能 第二电离能 第三电离能 第四电离能
Ce 527 1 047 1 949 3 547
La 538 1 067 1 850 4 819
Lu 532 1 340 2 022 4 370
Yb 604 1 174 2 417 4 203
据此,判断形成+3价化合物最稳定的元素是　　　(填元素符号)。
(4)Sm(钐)的单质与1,2-二碘乙烷可发生如下反应:Sm+ICH2CH2ISmI2+CH2CH2。ICH2CH2I中碳原子的杂化轨道类型为　　　,1 mol CH2CH2中含有的σ键数目为　　　　　　。(设NA为阿伏加德罗常数的值)
(5)从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y),某磷钇矿的结构如图。
该磷钇矿的化学式为　　　　　,与P互为等电子体的阴离子有　　　　(写出两种离子的化学式)。已知晶胞参数a=0.69 nm,c=0.60 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞的密度为　　　　　　　　 g·cm-3(列出计算式)。
答案(1)3
(2)O　1∶4
(3)La
(4)sp3　5NA
(5)YPO4　S、Cl(或Br、I、Si)　
解析(1)钬(Ho)的基态原子的电子排布式为[Xe]4f116s2,4f轨道上有4个轨道填充2个电子,另外3个轨道均填充1个电子,故一个基态钬原子所含的未成对电子数为3。(2)材料中只有氧元素为非金属元素,其电负性最大。设Cu2+、Cu3+的数目分别为a、b,则a+b=3,由化合价的代数和为0可得:3+2×2+2a+3b=(7-0.2)×2,解得a=2.4,b=0.6,故n(Cu3+)∶n(Cu2+)=0.6∶2.4=1∶4。(3)原子的第一、第二、第三电离能之间相差较小,第四电离能与第三电离能相差越大,越容易失去3个电子,+3价的可能性越大,在题述表中La的I1、I2和I3最接近,而I4突然变大,故应为La元素。(4)在ICH2CH2I分子中碳原子均已饱和,只形成了四个单键,故碳原子采取sp3杂化。1个CH2CH2分子中含有5个σ键,故1molCH2CH2中含有的σ键数目为5NA。(5)该晶胞中Y原子位于8个顶点、体心、前后左右4个面上,晶胞中含有的Y原子个数=8×+1+4×=4。磷酸根离子位于上下面心、4个竖棱上、前后左右4个面上,晶胞中含有的磷酸根离子个数=2×+4×+4×=4,两者个数之比为4∶4=1∶1,据此书写该磷钇矿的化学式为YPO4。与P互为等电子体的阴离子中应含有5个原子、价电子数是32,则其互为等电子体的离子有S、Cl等。晶胞体积=(a×a×c)×10-21cm3,该磷钇矿的密度=g·cm-3=g·cm-3。
20.(15分)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。请回答下列问题。
(1)H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　的相似。
(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为　　　　　　键,其电子对由　　　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2↑,
B3的结构为。 在该反应中,B原子的杂化轨道类型由　　　　变为　　　　。
(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是　　　　　　。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是　　　　　　(写分子式),其熔点比NH3BH3　　　　(填“高” 或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在　　　　　　　　　　,也称“双氢键”。
(4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。
氨硼烷晶体的密度ρ=　　　　 g·cm-3(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
答案(1)B　Si(硅)
(2)配位　N　sp3　sp2
(3)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ+与Hδ-的静电引力
(4)
解析(1)氢元素为第1周期元素,原子半径最小,B、N同为第2周期元素,可知原子半径B>N,故原子半径最大的为B。B为第2周期第ⅢA族元素,与其处于对角线上的元素应为第3周期第ⅣA族元素,即硅元素。
(2)NH3BH3分子中,氮原子上有一对孤电子对,而硼原子中有空轨道,两者之间可形成配位键。NH3BH3分子中B原子的价电子对数为4,B原子的杂化方式为sp3杂化;根据B3的结构可知,B原子价电子对数为3,B原子的杂化方式为sp2杂化。故反应中B原子的杂化方式由sp3变为sp2。
(3)NH3BH3分子中,根据与N原子相连的H呈正电性,说明电负性:N>H;再根据与B原子相连的H呈负电性,说明电负性:BH>B。
NH3BH3分子的原子总数为8,价电子总数为14,CH3CH3为其等电子体。CH3CH3的熔点比NH3BH3的熔点低,原因是NH3BH3分子间Hδ+与Hδ-之间存在静电引力,而CH3CH3分子间只存在范德华力。
(4)根据氨硼烷的2×2×2超晶胞中含有16个氨硼烷分子,则每个氨硼烷晶胞内含2个氨硼烷分子,则氨硼烷晶体的密度为ρ=g·cm-3。