3.4 分子间作用力 分子晶体 同步练习
高二下学期化学苏教版(2019)选择性必修2
一、单选题
1.随着科学技术的不断进步,研究物质的手段和途径越来越多,、、、等己被发现。下列有关说法中,正确的是( )
A.与中存在氢键 B.与互为同位素
C.分子中有范德华力 D.1个中含有24个价电子
2.若不断地升高温度,实现"雪花→水→水蒸气→氧气和氢气"的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是( )
A.氢键;分子间作用力;非极性键
B.氢键;氢键;极性键
C.氢键;极性键;分子间作用力
D.分子间作用力;氢键;非极性键
3.金刚石的熔点为a℃,晶体硅的熔点为b℃,足球烯(分子式为C60)的熔点为c℃,三者熔点的大小关系是( )
A.a>b>c B.b>a>c
C.c>a>b D.c>b>a.
4.下列化学式既能表示物质的组成,又能表示物质的一个分子的是( )
A.NaOH B.SiO2 C.Fe D.C4H10
5.下列事实与氢键无关的是( )
A.NH3分子极易溶于水
B.水结成冰体积膨胀,密度变小
C.水加热到很高的温度都难以分解
D.水的沸点比H2S的沸点高
6.下列各组物质发生变化时,所克服的微粒间作用力属于同种类型的是( )
A.二氧化硅和生石灰的熔化 B.加热氯化铵和水
C.碘和干冰的升华 D.氯化钠和硫的汽化
7.下列判断正确的是( )
A.第一电离能:N>C>O
B.沸点:邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸(见图)
C.甲烷分子中H-C-H键角大于氨气分子中H-N-H键角
D.1 mol金刚石晶体和1 mol SiO2晶体存在的共价键数目相同
8.下列叙述正确的是( )
①在基态多电子原子中,p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
②C60晶体的晶胞是面心立方结构
③As是第VA族的元素,属于p区元素
④熔融状态的HgCl2不能导电,HgCl2的稀溶液有弱的导电能力且可作手术刀的消毒液,从不同角度分类,HgCl2是一种共价化合物、非电解质、盐、分子晶体
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
9.下列有关解释错误的是( )
A.水结冰,体积增大,密度减小,是因为水分子之间几乎都以氢键结合
B.HF的熔、沸点在同族元素的氢化物中出现反常,是因为HF分子间存在氢键
C.卤素单质从上到下熔、沸点升高,是因为它们的组成结构相似,从上到下其相对分子质量增大,分子间作用力增大
D.氨气极易溶于水,与氢键没有关系
10.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的价电子排布式是 3d104s1
D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H
11.下列说法正确的是( )
A.水的沸点较高是因为水分子间存在较强的化学键
B.离子晶体中可能存在共价键,而分子晶体中一定存在共价键
C.CO2与SiO2均为共价化合物,其固体熔化时,均破坏了分子间作用力
D.某物质熔点1067℃,易溶于水,其水溶液和熔融态均能导电,其晶体一定为离子晶体
12.下列变化中化学键未被破坏的是( )
A.氯化氢溶于水 B.氯化钠固体熔化
C.碘升华 D.氯化铵分解
13.下列各组中,含的离子晶体、分子晶体、原子晶体各一种的是( )
A.KCl、H2SO4、S B.金刚石、Na3PO4、Mg
C.HF、SiC、Ar D.H2O、SiO2、K2CO3
14. 是一种无色无味的气体,结构式如图,可溶于水生成草酸: 。下列说法正确的是( )
A.甲酸与草酸互为同系物
B. 是非极性分子
C.晶体熔点:草酸>冰>三氧化二碳>干冰
D. 、 和 分子中碳原子的杂化方式均相同
15.下列关于微粒间作用力与晶体的说法不正确的是( )
A.某物质呈固体时不导电,熔融状态下能导电,则该物质一定是离子晶体
B.H2O和CCl4的晶体类型相同,且每个原子的最外层都达到8电子稳定结构
C.F2、Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高,是因为分子间作用力逐渐增大
D.干冰溶于水中,既有分子间作用力的破坏,也有共价键的破坏
16.下列说法中正确的是( )
①原子晶体中共价键越强,熔点越高②具有高熔、沸点的晶体一定是离子晶体或原子晶体③冰融化时水分子中共价键发生断裂④氯化钠熔化时离子键未被破坏⑤在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子⑥分子间作用力越大,分子越稳定
A.①②③④ B.⑤⑥ C.②④ D.①⑤
二、综合题
17.2022年以来,全球化石能源价格一路飙升,对全球经济复苏产生巨大影响。氢能源是一种不依赖化石燃料的储量丰富的清洁能源。
(1)电解水产氢是目前较为理想的制氢技术,这项技术的广泛应用一直被高价的贵金属催化剂所制约。我国科学家开发了一种负载氧化镍纳米晶粒的聚合物氮化碳二维纳米材料,大幅提高了催化效率。
①基态Ni原子价电子排布式是 ,它在元素周期表中的位置是 。
②分子内的O-H键a、分子间的范德华力b、氢键c,从强到弱依次为 (用a、b、c表示)
③能与水混溶,但是却不溶于。请解释其原因 。
(2)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。氨硼烷()是一种潜在的储氢材料,可由(结构为平面六元环状)通过如下反应制得:。
①第一电离能介于N、B之间的第二周期元素有 种。
②中B、N原子的杂化轨道类型分别为 。
③中共用电子对偏向N,中硼元素的化合价为+3价,则B、N、H三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
18.
(1)氯酸钾熔化,粒子间克服了 的作用力;二氧化硅熔化,粒子间克服了 的作用力;碘的升华,粒子间克服了 的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是 。
(2)下列六种晶体:①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤CS2,⑥金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为 (填序号)。
(3)在H2、(NH4)2SO4、SiC、CO2、HF中,五种物质的熔点由高到低的顺序是 。
(4)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:
A.固态时能导电,能溶于盐酸
B.能溶于CS2,不溶于水
C.固态时不导电,液态时能导电,可溶于水
D.固态、液态时均不导电,熔点为3500℃
试推断它们的晶体类型:A ;B ;C ;D 。
(5)如图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型,请填写相应物质的名称:A ;B ;C ;D 。
A. B. C. D.
19.氮及其化合物与人类生产、生活息息相关。其中尿素(H2NCONH2)是人类最早合成的有机物,工业上生产尿素的反应为: N2+3H2 2NH3,2NH3+CO2 H2NCONH2+H2O
回答下列问题:
(1)纳米氧化铜、纳米氧化锌均可作合成氨的催化剂,Cu2+价层电子的轨道表达式为 ,Zn位于元素周期表的 区。
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是 。
(3)上述化学方程式中的NH3和CO2的沸点大小是 ,原因 。
(4)尿素分子中,原子杂化轨道类型有 ,σ键与π键数目之比为 。
(5)氮化硼(BN)是一种性能优异、潜力巨大的新型材料,主要结构有立方氮化硼(如图1)和六方氮化硼(如图2),前者类似于金刚石,后者与石墨相似。
晶胞中的原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。图1中原子坐标参数A为(0, 0, 0),D为( , , 0),则E原子的坐标参数为 。X-射线衍射实验测得立方氮化硼晶胞参数为361.5 pm,则立方氮化硼晶体中N与B的原子半径之和为 pm。( =1.732)
20.FeSe、MgB2等超导材料具有广阔的应用前景。
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态Se原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)向FeSe中嵌入吡啶( )能得到具有优异性能的超导材料。吡啶中氮原子的杂化类型为 ;该分子内存在 (填标号)。
A.σ键
B.π键
C.配位键
D.氢键
(3)将金属锂直接溶于液氨,得到具有很高反应活性的金属电子溶液,再通过系列反应可制得FeSe基超导材料Li0.6(NH2)0.2(NH3)0.8Fe2Se2。
①NH2-的空间构型为 。
②液氨是氨气液化的产物,氨气易液化的原因是 。
③金属锂溶于液氨时发生反应:Li+(m+n)NH3=X+e-(NH3)n。X的化学式为 。
(4)MgB2晶体结构如图所示。B原子独立为一层,具有类似于石墨的结构,每个B原子周围都有 个与之等距离且最近的B原子;六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA ,该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
三、推断题
21.短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,在元素周期表中,B和C相邻,A元素可以分别与B、C、E元素形成甲、乙、丙三种二元化合物且甲、乙为10电子化合物,丙为18电子化合物。D原子最外层电子数等于电子层数。已知:甲+E2→丙+B2,甲+丙→丁。
(1)写出以下4种元素的元素符号:
B 、C 、D 、E 。
(2)甲和同族其他元素的气态氢化物相比,熔沸点反常的高,请解释原因 。
(3)请按从大到小的顺序比较B、C、D、E四种元素简单离子的半径(以离子符号表示) 。
(4)元素A和C能形成至少两种化合物,其中既含极性键又含非极性键的化合物的电子式为 。
(5)B和D的最高价氧化物的水化物之间的离子反应方程式为 。
22.A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图如图,B是同周期第一电离能最小的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的外围电子排布式为3d64s2。试回答下列问题:
(1)写出C的核外价电子排布图 。
(2)用元素符号表示D所在周期第一电离能最大的元素是 ,电负性最大的元素是 。
(3)已知元素周期表可按电子排布分为s区、p区等,则E元素在 区,已知E3+离子比E2+离子稳定,解释其原因 E元素原子的核电荷数是 ,E元素在周期表中位于第 周期第 族;
(4)已知D氢化物比C的氢化物沸点高,原因是 。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A.与中存在由氢原子之间形成的共价键,而氢键是氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O、F、N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,因此与中不存在氢键,故A不符合题意;
B.与都是由氧元素构成的单质,二者互为同素异形体,故B不符合题意;
C.分子间有范德华力,而分子内存在共价键,故C不符合题意;
D.主族元素价电子数=最外层电子数,因此1个中含有的价电子=5×5-1=24,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.与中不存在氢键;
B.与均是氧元素的单质,互为同素异形体;
C.分子间有范德华力,分子中存在共价键;
D.含有的价电子=5×5-1=24。
2.【答案】B
【解析】【解答】雪花→水,破坏氢键和分子间作用力;水→水蒸气,破坏氢键和分子间作用力;水蒸气→氧气和氢气,破坏分子内H、O原子间的极性键;
故答案为:B。
【分析】 雪花→水→水蒸气的过程为物理变化,被破坏的是分子间作用力,主要是氢键,水蒸气→氧气和氢气发生了化学变化,化学键被破坏,据此解答。
3.【答案】A
【解析】【解答】金刚石和晶体硅为原子晶体,两者晶体结构相似,熔沸点高。由于金刚石中碳原子半径小于硅原子半径,所以碳碳键的键能高于晶体硅中硅硅键的键能,金刚石熔点高于晶体硅;足球烯(分子式为C60)为分子晶体,熔化只需要克服分子间作用力,故熔沸点低。所以三者熔点应该是金刚石高于晶体硅,晶体硅高于足球烯,A符合题意;
故答案为:A。
【分析】相邻原子之间只通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。在原子晶体这类晶体中,晶格上的质点是原子,而原子间是通过共价键结合在一起,这种晶体称为原子晶体。如金刚石晶体,单质硅,SiO2等均为原子晶体;分子间通过分子间作用力构成的晶体。相比原子晶体,分子晶体的熔沸点较小。
4.【答案】D
【解析】【解答】A.NaOH为离子化合物,化学式为晶体中阴阳离子的个数比,晶体中不含单个分子,故A不符合;
B.SiO2晶体中不存在单个分子,化学式为Si原子与O原子的个数比值为1:2,不能表示物质的一个分子,故B不符合;
C.Fe是由金属阳离子和自由电子构成的,无单个分子,不能表示分子,故C不符合;
D.C4H10是丁烷的化学式,它是由丁烷分子构成的,能表示一个丁烷分子,故D符合;
故答案为:D。
【分析】化学式既能表示物质的组成,又能表示物质的一个分子,则该物质是由分子构成的物质,为分子晶体,离子晶体、原子晶体和金属晶体无单个分子。
5.【答案】C
【解析】【解答】A.氨气分子与水分子之间存在氢键,增大了氨气的溶解性,选项A不选;
B、由于氢键的存在,使水结成冰时在固体中分子之间排列规则,使分子之间的距离增大,所以体积膨胀,密度变小,选项B不选;
C.水加热到很高的温度都难以分解这是由于在水分子中的化学键强,断裂难,与分子间的氢键的大小无关,选项C选;
D.水分子与分子间存在氢键,所以常温下H2O为液态,而H2S分子间无氢键,所以常温下为气态,选项D不选;
故答案为:C。
【分析】氢键与物质的物理性质有关,而与化学性质无关。
6.【答案】C
【解析】【解答】A.二氧化硅为原子晶体,熔化时克服共价键,生石灰为离子晶体,熔化时克服离子键,A不符合题意;
B.氯化铵为离子晶体,加热分解破坏离子键,水分子为分子晶体,加热蒸发破坏分子间作用力和氢键,B不符合题意;
C.碘和干冰同属于分子晶体,升华时破坏分子间作用力,C符合题意;
D.氯化钠为离子晶体,汽化破坏离子键,S为分子晶体,汽化破坏分子间作用力,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】常见的作用力是共价键、离子键、分子间作用力、氢键等等
共价键一般存在于原子晶体中。离子键一般存在离子晶体中。分子作用力一般存在分子晶体中,氢键一般存在水、氨气、氟化氢中
7.【答案】C
【解析】【解答】A.由于N原子最外层电子处于半充满的稳定状态,因此其第一电离能比同一周期的O大,故C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为:N>O>C,A不符合题意;
B.邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,对羟基苯甲醛能形成分子间氢键,分子间氢键的形成增加了分子之间的吸引作用,所以邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛,B不符合题意;
C.甲烷分子为正四面体结构,键角是109°28′,NH3分子中N原子上有一对孤电子对,其对共用电子对的排斥作用大于成键电子对的排斥作用,因此NH3是三角锥形,其键角是107°18′,所以NH3分子中键角小于甲烷分子的键角,C符合题意;
D.1 mol金刚石中含有共价键的物质的量是1 mol×4× =2 mol;1 mol SiO2晶体存在的共价键物质的量是1 mol×4=4 mol,故二者含有的共价键的物质的量不相同,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.一般情况下,同一周期元素,原子序数越大,元素的第一电离能就越大,当处于全充满或者半充满时,电离能大
B.分子内形成氢键的有机物熔沸点低于分子间形成氢键有机物的熔沸点
C.甲烷是正四面体,而氨气是三角锥型,但是氮原子含有孤对电子,使键角变小
D.根据金刚石和二氧化硅中成键方式计算出共价键的数目
8.【答案】B
【解析】【解答】①在基态多电子原子中,同一能层的p轨道电子的能量高于s轨道电子的能量,不同能层的p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量,如2p轨道电子的能量低于3s轨道电子的能量,①不符合题意;
②在C60晶体的晶胞中,在晶胞的顶点和面心上各有一个C60分子,是面心立方结构,②符合题意;
③As是ⅤA族元素,其外围电子排布式为4s24p3,属于p区元素,③符合题意;
④HgCl2的稀溶液有弱的导电能力,说明其属于电解质,④不符合题意;
综上所述,②③符合题意,B符合题意;
故答案为:B。
【分析】①不同能层的p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量;
②C60晶胞中,在晶胞的顶点和面心上各有一个C60分子;
③As位于ⅤA族,外围电子排布式为4s24p3,属于p区元素;
④在溶液中或熔融状态下能导电的化合物为电解质。
9.【答案】D
【解析】【解答】A.水结冰,水分子之间几乎都以氢键结合,水分子之间的空隙增大,密度减小,体积增大,故A不符合题意;
B.HF分子间存在氢键,分子间作用力大,所以HF的熔、沸点在同族元素的氢化物中出现反常,故B不符合题意;
C.卤素单质组成结构相似,从上到下其相对分子质量增大,分子间作用力增大,所以熔、沸点升高,故C不符合题意;
D.氨分子与水分子之间能形成氢键,所以氨气极易溶于水,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.水结冰,体积变大,主要是氢键的作用
B.氢键影响着分子的沸点
C.同族分子结构相似,均属分子晶体。与相对分子质量有关,越大,熔沸点越高
D.氨分子也有孤对电子,易与氢原子形成氢键
10.【答案】A
【解析】【解答】A.该配离子中的H原子也可以和水分子中的O原子形成氢键,A符合题意;
B.根据配离子的结构可知,铜离子为受体,N和O为配体,铜离子的配位数为4,B不符合题意;
C.Cu为29号元素,基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1,C不符合题意;
D.非金属性越强元素的电负性越大,所以电负性大小顺序为O>N>C>H,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.配合物中含有氢原子,氢原子提供空轨道,水分子中的氧原子提供孤对电子,可形成氢键
B.根据与铜离子连接的键即可判断
C.根据核外电子能级排布方式即可写出铜原子的基态价层电子的排布方式
D.电负性是得到电子的能力,与非金属性有关
11.【答案】D
【解析】【解答】A.水的沸点较高是因为水分子间存在较强的氢键,A不符合题意;
B.离子晶体中可能存在共价键,如氢氧化钾,而分子晶体中不一定存在共价键,如稀有气体,是单原子分子,没有化学键,B不符合题意;
C.CO2与 SiO2 均为共价化合物,但CO2是分子晶体,其固体熔化时,破坏了分子间作用力,SiO2是原子晶体,其固体熔化时,破坏共价键,C不符合题意;
D.离子晶体的熔沸点较高,一般在几百至1000℃左右,某物质熔点 1067℃,易溶于水,其水溶液和熔融态能导电的是离子化合物,其晶体一定为离子晶体,D符合题意。
故答案为:D
【分析】A.氢键属于分子间作用力,不属于化学键;
B.注意单原子分子的特殊性;
C.都是共价化合物,但是晶体类型可能不同,熔化时需要破坏的作用了也不一定相同;
D.离子晶体的熔沸点一般较高,而且一定是电解质。
12.【答案】C
【解析】【解答】A.氯化氢溶于水,电离出氢离子和氯离子,共价键被破坏,A不符合题意;
B.NaCl固体熔化电离出钠离子和氯离子,破坏离子键,B不符合题意;
C.碘升华只破坏分子间作用力,化学键没有破坏,C符合题意;
B.氯化铵分解生成氨气和氯化氢,化学键断裂和生成,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】只有碘升华破坏的是分子间作用力没有破坏化学键,其余选项都破坏了化学键。
13.【答案】D
【解析】【解答】A、KCl为离子晶体,H2SO4、S为分子晶体,没有原子晶体,故A不选;
B、金刚石为原子晶体,Na3PO4为离子晶体,Mg为金属晶体,故B不选;
C、HF为分子晶体,SiC为原子晶体,Ar为分子晶体,故C不选;
D、H2O为分子晶体、SiO2为原子晶体,K2CO3为离子晶体,故D选;
故选D.
【分析】由离子键结合的物质为离子晶体,由分子构成的物质为分子晶体,由原子构成的物质且以共价键形成空间网状结构的物质为原子晶体,以此来解答.
14.【答案】C
【解析】【解答】A.同系物是结构相似,分子式相差若干个CH2的物质,甲酸(HCOOH)与草酸(HOOCCOOH)不符合要求,不互为同系物,A不符合题意;
B.由图可知 正负电中心不重合,是极性分子,B不符合题意;
C.草酸、冰、三氧化二碳、干冰均是分子晶体,草酸分子间和H2O分子间均能形成氢键,熔点会更高,草酸形成的氢键数目更多,熔点在四者中最大, 相对分子质量比 低,熔点也低于 ,所以四者熔点大小为:草酸>冰>三氧化二碳>干冰,C符合题意;
D. 中碳原子的杂化方式为sp杂化, 中碳原子的杂化方式为sp2杂化, 分子中碳原子的杂化方式为sp2杂化,杂化方式不全部相同,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、同系物是指结构相似,分子组成上相差一个或多个CH2的有机物;
B、根据C2O3的分子结构分析;
C、根据晶体熔沸点的影响因素分析;
D、根据碳原子的成键情况分析其杂化方式;
15.【答案】B
【解析】【解答】A.分子晶体在固态时不导电,熔融状态下也不导电;离子晶体呈固体时不导电,熔融状态下能导电,故A不符合题意;
B.H2O和CCl4都是分子晶体,H2O中H原子的最外层不能达到8电子稳定结构,故B符合题意;
C.卤素单质都是分子晶体,熔沸点的高低与分子间作用力的大小有关,而决定分子间作用力的因素是相对分子质量的大小,故C不符合题意;
D.干冰的成分是CO2,溶于水中破坏了分子间作用力,同时与水反应生成碳酸,因此共价键也会被破坏,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.熔融状态下能导电说明有自由移动的离子,一定属于离子晶体;
B.水中的H原子没有达到8电子结构;
C.分子晶体的熔沸点随相对分子质量的增加而升高,因为分子间作用力增减增大;
D.干冰溶于水分为干冰的融化和二氧化碳与水的反应。
16.【答案】D
【解析】【解答】①原子晶体的熔沸点与化学键键能成正比,所以原子晶体中共价键越强,熔沸点越高,①符合题意;
②具有高熔沸点的晶体不一定是离子晶体或原子晶体,有的金属晶体的熔沸点也很高,如钨熔点在3000℃以上,②不符合题意;
③冰融化时水分子时破坏分子间作用力而不是破坏化学键,发生化学反应时破坏化学键,②不符合题意;
④离子晶体熔融时发生电离,所以离子键被破坏,④不符合题意;
⑤晶体呈中性,晶体中阴离子所带电荷与阳离子所带电荷相等,晶体中只要有阴离子,必定是离子晶体,所以一定有阳离子,⑤符合题意;
⑥分子的稳定性与化学键有关,与分子间作用力无关,⑥不符合题意;
故正确的有:①⑤;
故答案为:D。
【分析】①原子晶体的熔沸点与化学键键能成正比;
②具有高熔沸点的晶体也可能是金属晶体,如W;
③冰融化时水分子时破坏分子间作用力;
④NaCl是离子晶体,离子晶体熔融时破坏离子键;
⑤晶体中有阴离子一定是离子晶体,必有阳离子;
⑥分子的稳定性与化学键有关。
17.【答案】(1)3d84s2;第四周期第Ⅷ族;a>c>b;和水分子间可以形成氢键;和水分子都是极性分子,而CCl4为非极性分子,不符合相似相溶原理
(2)3;sp2、sp2;N>H>B
【解析】【解答】(1)①Ni为28号元素,位于周期表第四周期第Ⅷ族,基态Ni原子价电子排布式为:3d84s2;故答案为:3d84s2;第四周期第Ⅷ族;
②共价键的键能大于氢键的作用力,氢键的作用力大于范德华力,故H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、分子间的范德华力,即a>c>b,故答案为:a>c>b;
③为极性分子,还可以形成氢键,CCl4为非极性分子,故答案为:和水分子间可以形成氢键;和水分子都是极性分子,而CCl4为非极性分子,不符合相似相溶原理;
(2)①在周期表的第二周期中,第一电离能介于硼元素和氮元素之间的元素有Be、C、O元素;故答案为:3;
②由的结构为平面六元环状可知键角为120°,且B、N原子都形成3个键,可知都为sp2杂化,故答案为:sp2、sp2;
③中共用电子对偏向N,中硼元素的化合价为+3价,即共用电子对偏向H,则B、N、H三种元素的电负性由大到小的顺序为:N>H>B;故答案为:N>H>B。
【分析】(1)①Ni的价电子排布式为:3d84s2;
②作用力的强弱:共价键的>氢键>范德华力;
③根据相似相溶原理分析;
(2)①同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素;
②(HB=NH)3的结构为平面六元环状,B、N原子都形成3个单键,分子中有一个大π键,没有孤对电子;
③成键时,共用电子对偏向电负性大的原子,在化合物中此元素显正价,偏离电负性小的原子,在化合物中此元素显负价。
18.【答案】(1)离子键;共价键;分子间作用力;二氧化硅>氯酸钾>碘
(2)①<⑤<③<②<④<⑥
(3)H2<CO2<HF<(NH4)2SO4<SiC
(4)金属晶体;分子晶体;离子晶体;原子晶体
(5)氯化铯;氯化钠;二氧化硅;金刚石
【解析】【解答】(1)氯酸钾属于离子化合物,其在熔化过程中粒子间克服了离子键;二氧化硅属于只含有共价键的原子晶体,其熔化时粒子间克服了共价键的作用力;碘属于分子晶体,其在升华时粒子间克服了分子间作用力。在通常情况下,原子晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体高于分子晶体,故三种晶体的熔点由高到低的顺序是:二氧化硅>氯酸钾>碘。
(2)①CO2属于分子晶体,在常温下是气体;
②NaCl属于离子晶体,在常温下是固体;
③Na属于熔点较低的金属晶体,在常温下是固体;
④Si属于原子晶体,在常温下是固体;
⑤CS2属于分子晶体,在常温下是液体,且其相对分子质量大于CO2;
⑥金刚石属于原子晶体,在常温下是固体,碳原子的半径小于硅原子,故金刚石的熔点高于晶体硅。
在通常情况下,原子晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体高于分子晶体。综上所述,它们的熔点从低到高的顺序为①<⑤<③<②<④<⑥。
(3)H2属于分子晶体,相对分子质量为2,在常温下是气体;(NH4)2SO4属于离子晶体,在常温下是固体;SiC属于原子晶体,在常温下是固体;CO2属于分子晶体,相对分子质量为44,在常温下是气体;HF属于分子晶体,其分子间可以形成氢键,在常温下是气体;在分子晶体中,相对分子质量较大,其熔点较高,存在分子间氢键的,其熔点较高。在通常情况下,原子晶体的熔点高于离子晶体、离子晶体高于分子晶体,因此,五种物质的熔点由高到低的顺序是H2<CO2<HF<(NH4)2SO4<SiC。
(4)A.固态时能导电,说明其中含有能够自由移动的电子,故A为金属晶体;
B. CS2属于非极性分子,根据相似相溶原理可知,能溶于CS2、不溶于水的晶体,其一定是由非极性分子组成的,故B属于分子晶体;
C.固态时不导电,液态时能导电,说明其熔化后可以产生自由移动的离子,故C为离子晶体;
D.固态、液态时均不导电,不可能是金属晶体或石墨;熔点为3500℃,其熔点很高,故D为原子晶体。
(5)如图中A~D是中学化学教科书上常见的几种晶体结构模型:
A. 该晶体中,两种粒子的配位数均为8,故其为氯化铯;
B. 该晶体中,两种粒子的配位数均为6,故其为氯化钠;
C. 该晶体中每个Si原子与相邻的4个O原子形成共价键,每个O原子与相邻的2个Si原子形成共价键,并且向空间发展形成空间立体网状结构,故其为二氧化硅;
D. 该晶体中每个原子与相邻的4个原子形成共价键,并且向空间发展形成空间立体网状结构,故其为金刚石。
【分析】分析构成晶体的结构微粒及微粒间的作用力,确定晶体的所属类型,根据晶体的物理性质变化的一般规律并结合具体情况进行分析。
19.【答案】(1);ds
(2)N>O>C
(3)NH3>CO2;二者都是分子晶体,但NH3存在分子间氢键
(4)sp2、sp3;7∶1
(5)( , , );156.5
【解析】【解答】(1)Cu2+价层电子排布式为3d9,价层电子的轨道表达式为 ;Zn的价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区;
(2)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,但是第ⅡA族、第ⅤA族元素的价层电子处于全满、半满结构,使得电离能大于其相邻的元素;则N原子最外层电子处于半充满的较稳定状态,使得N的第一电离能大于O,所以C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>C;
(3)上述化学方程式中的无机化合物,沸点由高到低的顺序是H2O>NH3>CO2,原因:三者都是分子晶体,但H2O和NH3都存在分子间氢键,且H2O分子间的氢键作用力强于NH3;
(4)尿素的结构式为 ,分子中C原子与O原子形成双键(其中含有1个σ键和1个π键),与2个N原子形成单键(均为σ键),则C原子杂化轨道类型是sp2,N原子与其他三个原子形成单键,还有一对孤对电子,N原子的杂化轨道类型是sp3;单键均为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,则σ键和π键数目之比为7:1,故答案为:sp2、sp3;7:1;
(5)N原子做面心立方最密堆积,B填充在四面体空隙,B原子与周围的4个N原子形成正四面体结构,E原子的坐标参数为( , , )。设立方氮化硼晶体N与B的原子半径之和为x,根据立体几何知识,x与正四面体的高h的关系为x= h,正四面体的高与正四面体的棱长l关系为h= ,棱长l与晶胞边长a的关系为a= l,所以立方氮化硼晶体N与B的原子半径之和为x= ,可求得x= ×361.5pm≈156.5pm,故答案为:156.5。
【分析】(1)Cu处于周期表中第4周期第ⅠB族,则Cu2+价层电子排布式为3d9;Zn是30号元素,根据能量最低原理书写核外电子排布式,根据电子排布式判断位于元素周期表的位置;(2)同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,但是第ⅡA族、第ⅤA族元素的价层电子处于全满、半满结构,使得电离能大于其相邻的元素;(3)H2O、NH3、CO2都是分子晶体,但H2O和NH3都存在分子间氢键,且H2O分子间的氢键作用力强于NH3;(4)该分子中C、O原子价层电子对个数是3、N原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论判断原子轨道杂化类型;共价单键为σ键,共价双键中含有一个σ键、一个π键;(5)①立方氮化硼晶胞与金刚石晶胞相似,根据晶胞结构分析,N做面心立方最密堆积,B做四面体填隙,根据四面体知识计算立方氮化硼晶体中N与B的原子半径之和;
20.【答案】(1);哑铃(纺锤)
(2)sp2杂化;AB
(3)v型;氨分子间存在氢键,分子间作用力较强,容易液化;Li(NH3)m+
(4)3;
【解析】【解答】(1)Fe原子核电荷数为26,基态Fe原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则基态Fe原子的核外价电子排布图为 ;Se原子核电荷数为34,基态Se原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,基态Se原子电子占据的能级有1s、2s、2p、3p、3d、4s、4P,最高能级为4p,其电子云轮廓图为哑铃形,故答案为: ;哑铃;(2)吡啶N和两个碳成键,有一个未成对电子和其它五个碳原子形成大π键,因此发生不等性的Sp2杂化;该分子内存在σ键和π键,不存在配位键和氢键,
故答案为:AB;故答案为:sp2杂化;AB;(3)①NH2-中N原子价层电子对数 =4,有2对孤电子对,所以空间构型为v型;②氨分子间存在氢键,分子间作用力较强,容易液化;③Li + (m+n)NH3=X+e-(NH3)n,根据原子守恒和电荷守恒可确定X的化学式为Li(NH3)m+;故答案为:v型;氨分子间存在氢键,分子间作用力较强,容易液化;Li(NH3)m+;(4)晶胞中Mg的个数为 + =3,B的个数为6,晶胞体积= cm3= cm3,晶胞密度= =g·cm-3,故答案为: 。
【分析】(1)原子核外电子排布规律是指介绍原子核外电子的排布规律,主要有泡利不相容原理、能量最低原理、洪特定则等;
(2)单键中只含有σ键,而双键既含有σ键 又含有π键;配位键,又称配位共价键,或简称配键,是一种特殊的共价键。当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应,另一原子提供空轨道时,就形成配位键;氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O F N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键;
(3)NH2-中N原子价层电子对数 为4,有两对孤电子对,所以该离子的空间构型为V型;
(4)配位数是中心离子的重要特征。直接同中心离子(或原子)配位的离子数目叫中心离子(或原子)的配位数。
21.【答案】(1)N;O;Al;Cl
(2) 分子之间形成氢键
(3)
(4)
(5)
【解析】【解答】(1)通过分析可知,B为N元素;C为O元素;D为Al元素;E为Cl元素;
(2)甲为氨气,与同族其他元素的气态氢化物相比,熔沸点反常的高,因为 分子之间形成氢键;
(3)请按从大到小的顺序比较B、C、D、E四种元素简单离子的半径(以离子符号表示), 电子层结构相同的离子,离子半径随着原子序数的增大而减小,所以简单离子半径大小顺序为: ;
(4)元素A和C能形成至少两种化合物,水或者过氧化氢,其中既含极性键又含非极性键的化合物为过氧化氢,电子式为: ;
(5)B和D的最高价氧化物的水化物分别为硝酸和氢氧化铝,离子反应方程式为: 。
【分析】A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,D元素原子的最外层电子数与核外电子层数相等,且A、B、C的原子序数小于D,所以D是铝元素;B、C相邻,A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质,且甲、乙均为10电子化合物,丙为18电子化合物,又已知甲+E2→丙+B2,甲+丙→丁,所以A是氢元素,B是氮元素,C是氧元素,E是氯元素,甲是氨气,乙是水,丙是氯化氢,丁是氯化铵。
22.【答案】(1)
(2)Ne;F
(3)d;铁离子的3d轨道半充满,较稳定;26;四;VIII
(4)氨气分子间存在氢键
【解析】【解答】依据分析可知:A为硅,B为钠,C为磷,D为氮,E为铁,
(1)C为P元素,最外层有五个电子,价层电子数是5,排布图是 ;
(2)同周期自左而右,第一电离能呈增大趋势,但第IIA族元素、第VA族元素大于相邻元素,所以第一电离能最大的元素是Ne,同周期元素自左而右,元素的电负性增大,故电负性最大的元素是F,故答案为:Ne;F;
(3)E是Fe元素,原子序数为26,铁元素位于第四周期第VIII族,处于d区, Fe3+ 离子比Fe2+离子稳定,解释其原因铁离子的3d轨道半充满,较稳定;E元素原子的核电荷数是26,E元素在周期表中位于第四周期第VIII族;
(4)D的氢化物是NH3,C的氢化物是PH3,分子晶体中物质的沸点随着相对分子质量的增大而增大,氨气分子中含有氢键,PH3中不含氢键,氢键的存在导致氨气的沸点大于PH3,故答案为:氨气分子间形成氢键。
【分析】A、B、C、D是四种短周期元素,由A的原子结构示意图可知,x=2,A的原子序数为14,故A为Si元素;A、B、C同周期,B是同周期第一电离能最小的元素,故B为Na元素;C的最外层有三个成单电子,即C原子的3p能级有3个电子,故C为P元素;C、D同主族,故D为N元素;E是过渡元素,E的外围电子排布式为3d64s2,E的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则E为Fe元素,结合元素、位置的结构和性质分析解答。