《物质结构与性质》综合测试(一)
考试时间:75分钟 总分:100分
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.NO3是一种重要的化工原料,向NiSO4溶液中通NO3可制[Ni(NO3)6]SO4,肼(N2O4)是一种火箭燃料推进剂,其燃烧热为624 kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.[Ni(NO3)6]SO4、NO3中的O-N-O键角:前者小于后者
B.基态核外电子排布式为 [Ar]3d64s2
C.表示肼燃烧热的热化学方程式:N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO=-624 kJ·mol-1
D.[Ni(NO3)6]SO4中含有化学键有离子键、共价键、氢键、配位键
【答案】A
【解析】A项,NO3分子中N原子有一对孤电子对,[Ni(NO3)6]SO4中N原子孤电子对于Ni形成配位键,斥力减小,键角增小,所以键角:前者小于后者,A正确;B项,Ni原子序数为28,则基态核外电子排布式为 [Ar]3d8,B错误;C项,表示肼燃烧热的热化学方程式:N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO=-624 kJ·mol-1,C错误;D项,[Ni(NO3)6]SO4中含有化学键有离子键、共价键、配位键,但无氢键,D错误;故选A。
2.元素镓(31Ga)、锗(32Ge)、砷(33As)位于周期表中第四周期。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:r(Ga)>r(Ge)>r(As) B.电负性:x(Ga)<x(Ge)<x(As)
C.Ge、Ga、As都具有半导体性能 D.第一电离能:I1(Ga)<I1(As)<I1(Ge)
【答案】B
【解析】A项,同周期元素,核电荷数越小原子半径越小,原子半径:r(Ga)>r(Ge)>r(As) ,故A正确;B项,同周期元素,核电荷数越小电负性越小,电负性:x(Ga)<x(Ge)<x(As) ,故B正确;C项,Ge、Ga、As都在金属非金属分界线附近,具有半导体性能,故C正确;D项,同周期元素,核电荷数越小第一电离能越小,I1(Ga)<I1(Ge)<I1(As),故D错误;故选D。
3.二氯化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,在水中的溶解度约为Cl2的5倍,其水溶液在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-。ClO2是一种极易爆炸的强氯化性气体,实验室制备ClO2的反应为2NaClO3+SO2+O2SO4=2ClO2+2NaOSO4下列关于ClO2、ClO2-、ClO3-的说法正确的是( )
A.ClO2分子是极性分子 B.ClO2-中含有非极性键
C.ClO3-的空间构型为平面三角形 D.ClO2-与ClO3-的键角相等
【答案】A
【解析】A项,ClO2易溶于水,在水中的溶解度约为Cl2的5倍,氯气是非极性分子,根据相似相溶原理,ClO2与水分子极性相似,故ClO2为极性分子,A正确;B项,ClO2-中Cl和O以极性共价键结合,B错误;C项,ClO3-中心原子Cl有3个σ键,孤电子对数为,空间构型为三角锥形,C错误;D项,ClO2-中心原子Cl的孤电子对数为,中心原子Cl的孤电子对数为1,孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间斥力>成键电子对之间斥力,因此ClO3-键角>ClO2-键角,D错误;故选A。
4. X、Y、Z、W、R属于元素周期表中前20号主族元素,且原子序数依次增小。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,W与Z同族。R的最外层电子数与最内层电子数相等。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:R>W>Z B.简单气态氢化物的热稳定性:W>Z
C.元素第一电离能:I1(Y)>I1(Z)>I1(W) D.最高价氯化物对应水化物的酸性:X>W
【答案】A
【解析】X、Y、Z、W、R属于元素周期表中前20号主族元素,且原子序数依次增小,X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,分别为2p2、2p4,即X为C元素,Z为O,则Y为N元素;W与Z同族,则W为S元素;R的最外层电子数与最内层电子数相等,即最外层电子数为2,且原子序数小于16,则R为Ca元素,由上述分析可知,X、Y、Z、W、R分别为C、N、O、S、Ca元素。A项,S2-、Ca2+的核外电子数均为18,二者核外电子排布相同,但Ca2+的质子数少,对最外层电子数的引力强,电子Ca2+的半径小于S2-,即离子半径:S2- > Ca2+,O2-核外电子数均为10,小于S2-、Ca2+,所以正确排序为:W>R> Z,A错误;B项,非金属性: O > S,非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越强,则热稳定性:O2O > O2S,B错误;C项,N、O位于第二周期元素,但N原子的2p3结构属于半充满的稳定结构,失去1个电子所需能量小,所以元素第一电离能: I1(N) > I1(O);O、S位于同一主族,O原子半径小,电负性小,元素第一电离能: I1(O) > I1(S), C正确;D项,碳酸是弱酸,硫酸是强酸,即最高价氯化物对应水化物的酸性: O2SO4 > O2CO3,D错误;故选C。
5. O、C、N、O、V(钒)五种元素形成的某分子结构如图所示,下列说法错误是( )
该分子中不存在氢键
B.基态V原子的价电子轨道表示式为
C.基态O原子中有3种能量不同的电子
D.该分子中的碳原子全部是sp2杂化
【答案】C
【解析】A项,该分子中不存在与电负性较小的原子相连的氢原子,分子中不存在氢键,故A正确;B项,基态V原子价层电子轨道表示式为,故B错误;C项,基态O原子有1s、2s、2p三种能量不同的电子,故C正确;D项,从结构来看,高分子中所有碳原子都是形成三个δ键,都是sp2杂化,故D正确;故选B。
6.我国学者用氮气为氮源制备物质甲的过程如下:
下列说法正确的是( )
A.LiO的电子式: B.基态Si原子的价层电子排布图:
C.CN22-中原子的杂化方式:sp D.CN22-的球棍模型:
【答案】A
【解析】A项,LiO的电子式:,A错误;B项,基态Si原子的价层电子排布图:,B错误;C项,CN22-中C原子周围有2个σ键,没有孤对电子,则C原子的杂化方式:sp,C正确;D项,CN22-的C原子的杂化方式:sp,则球棍模型:,D错误; 故选C。
7.下列关于物质结构或性质及解释存在错误的是( )
选项 物质结构或性质 解释
A 键角: CO2中C原子为sp杂化,为直线形分子;CO4中C原子为sp3杂化,为正四面体形分子
B 稳定性: 分子间可以形成氢键,没有氢键
BF3与NO3形成[O3N→BF3] 中的有空轨道接受中的孤电子对
D 冠醚能加快KMnO4与环己烯的反应速率 冠醚上不同小小的空穴适配不同小小的碱金属离子,冠醚通过与K+结合将带入有机相,起到催化剂的作用
【答案】C
【解析】A.CO2中C原子为sp杂化,为直线形分子,键角为180°,CO4中C原子为sp3杂化,为正四面体形分子,键角为109°28’,因此键角: CO2>CO4,A正确;B.非金属性越强,气态氢化物越稳定,非金属性:F>Cl,因此稳定性:OF>OCl,气态氢化物的稳定性与氢键无关,B错误;C.BF3中的B有空轨道,NO3中N有孤电子对,因此BF3中的B与NO3中N可形成配位键,BF3与NO3形成[O3N → BF3],C正确;D.冠醚上不同小小的空穴适配不同小小的碱金属离子,冠醚通过与K结合将带入有机相,起到催化剂的作用,因此冠醚能加快 KMnO4与环己烯的反应速率,D正确;故选B。
8.工业合成尿素的反应原理为。下列说法正确的是( )
A.氯原子(8O)基态核外电子排布式为 B.的电子式为
C.中N的化合价为+3 D.的空间构型为直线形
【答案】A
【解析】A.基态氯原子(8O)核外含有8个电子,电子排布式为,故A正确;B.的电子式为,故B错误;C.根据尿素的化学式是,所以尿素中的这几种元素的化合价是:C是+4价,O是-2价,O是+1价,N是-3价,故C错误;D.的空间构型为V形,故D错误;故答案选A。
9.利用强氯化剂可将石墨烯晶体(单层石墨)转化为氯化石墨烯,其部分结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.石墨的硬度和熔点均低于金刚石
B.石墨烯中C原子个数与C-C键个数比为
C.氯化石墨烯中C原子杂化方式与石墨相同
D.氯化石墨烯在水中的溶解度小于石墨烯
【答案】C
【解析】A.石墨的层间存在分子间作用力,质软,硬度小于金刚石,但石墨的层内共价键长比金刚石的键长短,作用力更小,破坏化学键需要的能量更少,故石墨的熔点比金刚石高,A错误;B.石墨烯中1个C原子与3个C原子形成共价键,平均每个C原子含有的共价键数目为1.5个,即C原子个数与C-C键数目之比为1:1.5=2:3,B正确;C.由图可知,氯化石墨烯中C原子杂化方式为sp2和sp3杂化,石墨中C原子杂化方式为sp2杂化,氯化石墨烯中C原子杂化方式与石墨不相同,C错误;D.氯化石墨烯中含羟基,能与水分子之间形成氢键,氢键使其溶解度增小,石墨烯不能与水形成氢键,故氯化石墨烯在水中的溶液度小于石墨烯,D错误;故选B。
10.某深蓝色溶液是纤维素的优良溶剂,其制备反应如下图所示。X、Y、Z三种元素原子序数依次增小,基态Y原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,Y、Z均位于X的下一周期,W的焰色为绿色。下列说法错误的是( )
A.Y元素的最高价氯化物分子中化学键的极性的向量和等于零
B.最简单氢化物的稳定性:Y<Z
C.W的价层电子排布图为
D.1个生成物离子中含有4条配位键
【答案】A
【解析】基态Y原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,则其核外电子排布为1s22s22p2或1s22s22p4,结合所给物质中Y的成键特点可知,Y为C元素;Y、Z均位于X的下一周期,所以X位于第一周期,为O元素,Z可以形成3个共价键,则应为N元素;W的焰色为绿色,所以为Cu元素。A项,Y元素的最高价氯化物分子为CO2,为直线形,结构对称,为非极性分子,即化学键的极性的向量和等于零,A正确;B项,非金属性C<N,则最简单氢化物的稳定性:Y(C)<Z(N),B正确;C项,W为Cu元素,价层电子为3d104s1,排布图为,C错误;D项,据图可知1个生成物离子中,Cu2+与4个N原子配位,即含有4条配位键,D正确;故选C。
11.中配体分子NO3、O2O的空间结构和相应的键角如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.基态Cr原子的核外电子排布式应为[Ar]3d54s1
B.[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三价铬离子提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与三价铬离子形成配位键,[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中心离子的配位数为6
C.NO3分子中的N原子,O2O分子中的O原子均为sp3杂化
D.O2O的键角(104.5°)小于NO3的键角(107.3°)(如图)是因为氯的电负性小于氮的电负性
【答案】B
【解析】A项,基态原子满足能量最低原理,Cr有24个核外电子,核外电子排布式应为[Ar]3d54s1,A项正确;B项,[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三价铬离子提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与三价铬离子形成配位键,中心离子的配位数为N、O、Cl三种原子的个数和即3+2+1=6,B项正确;C项,中心原子N与O外围均有4对电子,所以均为sp3杂化,C项正确;D项,NO3含有一对孤电子对,而O2O含有两对孤电子对,O2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较小,键角小,D项错误。故选D。
12.氮化镓在光电器件领域应用广泛,N与Si组成的Si3N4硬度媲美金刚石,下列说法不正确的是( )
A.As基态核外电子排布式为 [Ar]4s23p3
B.氮化镓晶胞结构如图所示,其化学式为GaN
C. Si3N4、晶体Si、金刚石均是共价晶体
D.NO3中O-N-O键的键角小于O2O中O-O-O键的键角
【答案】A
【解析】A项,已知As是33号元素,根据能级构造原理可知,As基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,A错误;B项,由题干氮化镓晶胞结构图可知,一个晶胞中含有Ga个数为:=4,含有N个数为4,故其化学式为GaN,B正确;C项,由题干信息可知,Si3N4的硬度媲美金刚石,则Si3N4属于共价晶体,晶体Si、金刚石均是共价晶体,C正确;D项,已知NO3和O2O中心原子的价层电子对数均为4,但由于NO3中N原子周围有1对孤电子对,O2O中O原子周围有2对孤电子对,故NO3中O-N-O键的键角小于O2O中O-O-O键的键角,D正确;故选A。
13.氨是常用的化工原料,研究发现可通过高效催化剂高选择性地将还原为。我国科学工作者利用氮化钴(图1)掺杂Cu,获得具有高效催化性能的掺杂物(图2)。
下列说法错误的是( )
A.掺杂前,氮化钴的化学式为
B.被还原为后,键角将变小
C.晶体中,若晶胞参数为apm,则最近的Co原子核间距为
D.晶体中,Cu原子周围最近的Co原子为12个
【答案】C
【解析】A.根据图1可知顶点和面心都是Co原子,所以共含有4个Co原子,体心含1个氮原子,故化学式为,故A正确;B.中氮原子的杂化方式为sp2,中氮原子的杂化方式为sp3,所以键角小于,故B错误;C.晶体中,Co原子位于面心,若晶胞参数为apm,最近的Co原子核间距为,故C正确;D.晶体中,Cu原子位于顶点,Co原子位于面心,所以Cu原子周围最近的Co原子为12个,故D正确;故选B。
14. Fe xCuyN晶胞结构如图所示,若晶胞参数为apm,NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
B.若以N为顶点建立晶胞,则Fe位于棱心的位置
相邻两铁原子间最短距离为
D.晶体密度为
【答案】B
【解析】A项,晶胞中Cu个数为,Fe个数为,N个数为1,则,故A正确;B项,若以N为顶点建立晶胞,则Fe位于棱心的位置,按照均摊法棱心位置Fe原子数为3个,故B正确;C项,相邻两铁原子间最短距离为的棱长,即,故C正确;D项,晶体密度等于晶胞质量除以晶胞体积,其中晶胞体积为,晶胞的质量为,晶体的密度为,故D错误;故选D。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15.(13分)过氯乙酸又名过醋酸(C2O4O3),是重要化工原料。也是一种绿色生态杀菌剂,其制法为CO3COOO+O2O2=CO3COOOO+O2O。
(1)某同学写出了碳原子的4种不同状态的电子排布图 。
A. B.
C. D.
其中能量最低的是 (填标号),电子由状态C到状态B所得到的光谱为 光谱(填“原子发射”或“原子吸收”)。
(2)过氯乙酸分子中C原子的杂化方式有 。
(3)乙酸比乙醇易电离出O+的原因 。
(4)造纸中,用NaBO4与纸浆中的过氯乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学上的“万能还原剂”。
①两种硼氢化物的熔点如表所示:
硼氢化物 NaBO4 Al(BO4)3
熔点/℃ 400 -64.5
解释表中两种物质熔点差异的原因 。
②硼氢化钠晶胞结构如图所示,该晶体中Na+的配位数为 。已知:硼氢化钠晶体的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则a= nm(用含ρ、NA的最简式子表示)
【答案】(1) A(1分) A(1分) 原子发射(1分)
(2)sp2、sp3(2分)
(3)乙酸分子中羧羟基的极性小于乙醇分子中醇羟基的极性(2分)
(4) NaBO4是离子晶体,Al(BO4)3是分子晶体,熔化时前者克服离子键,后者克服分子间作用力,离子键远强于分子间作用力,故而熔点产生这样的差异(2分)
8(2分) (2分)
【解析】(1)根据核外电子按照构造原理排布的基态原子能量最低,可判断A选项的能量最低,故选A;B、C、D选项中低能量的2s能级未优先填充满2个电子,不符合最低能量原理,B、C、D选项错误;故选A;电子由状态C到状态B,电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态,释放能量,所得到的光谱为原子发射光谱;(2)过氯乙酸的结构中的-CO3上的C连接4个σ键,该C属于sp3杂化,另-COOOO上的C连接3个σ键和1个π键,该C属于sp2杂化;(3)乙酸分子中醇羟基连接的C上有电负性强于O的吸电子基O原子,使得乙酸分子中羧羟基的极性小于乙醇分子中醇羟基的极性,故而乙酸更易电离出O+;(4)①NaBO4是离子晶体,Al(BO4)3是分子晶体,熔化时前者克服离子键,后者克服分子间作用力,离子键远强于分子间作用力,故而熔点产生这样的差异;②观察晶胞结构,与上顶面Na+等距离且最近的BO4-分别位于4个顶点和4个面心,即晶体中Na+的配位数为8;③由晶胞结构可知其中含有位于棱心和面心的Na+个数为,位于面心、顶点和体心的BO4-个数为,则该晶胞体积,解得a=(nm)。
16.(14分)配合物在工农业生产中有广泛应用。
(1)铁的一种配合物的化学式为,配体Otrz为三氮唑()。
①基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为 。
②元素O、O、C、N电负性从小到小的顺序为 。
③阴离子ClO4-的键角 ClO3-的键角(填“等于”“小于”或“小于”)。
④配体三氮唑()中配位原子是 ,碳原子的杂化方式为 。
⑤三氮唑沸点为260℃,与其结构类似的环戊二烯沸点为42.5℃,三氮唑沸点明显偏高的原因是 。
(2)钴蓝晶胞结构如下图所示,该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为 ;NA为阿伏加德罗常数的值,钻蓝晶体的密度为 g ·c m-3(列计算式)。
【答案】(1) ①4∶5(1分) ②O④氮原子(2分) sp2(2分) ⑤三氮唑分子间可形成氢键(2分)
CoAl2O4(2分) (2分)
【解析】(1)①Fe是26号元素,基态Fe价层电子排布式是3d64s2,Fe失去最外层2个4s电子得到Fe2+,失去最外层2个4s电子和1个3d电子得到Fe3+,所以基态Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6,基态Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5,二者未成对的电子数之比为4∶5。②同周期元素从左到右,电负性依次增小,氢比碳小,元素O、O、C、N电负性从小到小的顺序为O17.(14分)铁系元素(铁、钴、镍)构成了丰富的物质世界,其形成的物质在生产生活中用途广泛。回答下列问题:
(1)基态Ni2+的单电子数目为 。
(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中含有的键数目为 ,NO3分子与Co3+形成配合物后O-N-O键角 (填“变小”“变小”或“不变”)。
(3)[Co(N3)(NO3)5]SO4 中配体N3-的空间结构为 ,N、O原子的第二电离能与第一电离能差值相比更小的是 (填元素符号)。
(4)一种铁基超导材料晶胞结构如图a所示,铁原子沿z轴方向的投影如图b所示。该材料的化学式为 ,已知体心与顶点的原子有着相同的化学环境,晶胞中原子1分数坐标为(0,0,0.628),则原子2的分数坐标为 ,体心原子与原子1之间的距离为 。
【答案】(1)2 (2分) (2) 21NA(2分) 变小(2分)
(3) 直线形(1分) O(1分)
(4)CaFe2As2(2分) (0.5,0.5,0.872) (2分) pm(2分)
【解析】(1)基态Ni2+的价层电子为:3d8,未成对电子数为2;(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中有6个配位键,配体NO3中有3个σ键,因此中共有6+5√ 3=21个σ键,1mol [Co(NO3)5Cl]Cl2中有21NA个σ键;配位后没有了孤对电子,因此键角变小;(3)N3-与二氯化碳是等电子体,空间构型为直线形,N最高能级电子排布为2p3半充满较为稳定,N的第一电离能小于O,由于氯电离一个后形成半充满结构,故第二电离能O小于N,所以差值更小的是O;(4)由均摊法:一个晶胞中Ca数目为、Fe数目为、As数目为,则该材料的化学式为CaFe2As2;晶胞中As原子(1) 分数坐标为(0,0,0.628),已知体心与顶点的Ca原子有着相同的化学环境,体心Ca坐标为(0.5,0.5,0.5)则As原子1与体心Ca在z轴上的坐标差为0.628-0.5=0.128,则As原子2的z轴上距离顶面的坐标差为0.128,故As原子2的z轴上坐标为1-0.128 =0.872,故As原子2的分数坐标为(0.5,0.5,0.872),与底面平行的体心Ca所在平面和As原子1的距离为0.128cpm,体心Ca原子与As原子1所在的z轴距离为,则体心Ca原子与As原子1之间的距离为pm。
18.(17分)硫是一种重要的非金属元素,广泛存在于自然界,回答下列问题:
(1)基态硫原子的价层电子排布图是 ,最高能级电子所在的原子轨道为 形。
(2)①硫单质的一种结构为 ,S原子杂化方式为 ;SO3分子的空间构型是 。
②SO42-、CS2、CO32-键角由小到小的顺序是 。
③比较沸点高低: (填“>”或“<”)。
(3)Fe位于周期表的 区,基态Fe原子的核外电子有 种空间运动状态,Fe与CO形成的化合物Fe(CO)5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Fe(CO)5晶体属于 (填晶体类型)。
(4)ZnS晶胞如图所示:
①由图可知,每个周围与它最接近且距离相等的有 个。
②已知该晶胞密度为ρg· cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长为 pm。
(学法题)根据所学知识分析归纳,计算晶体密度的关键是
(5)早在西汉时期的《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”,这是有关“湿法炼铜”最早文献记录。若向盛有硫酸铜的试管里加入氨水,首先生成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液。
①写出蓝色沉淀溶解的离子方程式 ;
②若向该深蓝色透明溶液中加入溶剂 ,将有深蓝色晶体析出,写出该晶体的化学式 。
【答案】(1) (1分) 哑铃(1分)
(2) sp3(1分) 平面三角形(1分) CS2>CO32->SO42-(1分) <(1分)
(3) d(1分) 15(1分) 分子晶体(1分)
(4) 12(1分) (2分) 求算晶胞的质量和晶胞体积(1分)
(5) Cu(OO)2+4NO3 O2O=[Cu(NO3)4]2++4O2O+2OO- (2分) 乙醇(1分) [Cu(NO3)4]SO4 O2O(1分)
【解析】(1)基态硫原子价电子排布式为3s23p4,根据泡利原理、洪特规则,价电子排布图为,最高能级电子所在的原子轨道是3p,p轨道形状为哑铃形;(2)①结构中S原子形成2个S-S键,有2对孤对电子,杂化轨道数目为4,S原子杂化方式为sp3杂化;SO3中心原子的价层电子对数为,无孤对电子对,分子的空间构型是平面三角形; ②SO42-是正四面体形,键角为109°28′,CS2是直线型结构,键角为180°,CO32-是平面正三角形,键角为120°,故键角:CS2>CO32->SO42-;③形成分子内氢键,而与 形成分子间氢键,含分子间氢键的物质会使熔沸点升高,故的沸点更高;(3)铁元素的价电子排布式为3d64s2,处于元素周期表的d区,基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63 d64s2,核外的轨道数为15,则核外电子有15种空间运动状态;羰基铁Fe(CO)5,常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可以判断Fe(CO)5晶体类型为分子晶体;(4)①S2-位于晶胞顶角和面心上,每个S2-周围与它最接近且距离相等的S2-有个;②晶胞中Zn2+数目=4、S2-数目=8√ +6√ =4,晶胞质量=4√ g,设晶胞边长为 a pm,则4√ g=ρ g/cm3√ (a√ 10-10 cm)3,解得a=pm;根据晶胞密度计算公式,计算晶体密度的关键是求算晶胞的质量和晶胞体积;(5)①Cu(OO)2蓝色沉淀溶于NO3 O2O溶液,生成深蓝色的配合物,其离子方程式为Cu(OO)2+4NO3 O2O=[Cu(NO3)4]2++4O2O+2OO-;②该深蓝色透明溶液,是[Cu(NO3)4]SO4溶液,向溶液中加入极性较小的溶剂如乙醇,将有深蓝色晶体析出,晶体是[Cu(NO3)4]SO4 O2O。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)《物质结构与性质》综合测试(一)
考试时间:75分钟 总分:100分
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.NO3是一种重要的化工原料,向NiSO4溶液中通NO3可制[Ni(NO3)6]SO4,肼(N2O4)是一种火箭燃料推进剂,其燃烧热为624 kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.[Ni(NO3)6]SO4、NO3中的O-N-O键角:前者小于后者
B.基态核外电子排布式为 [Ar]3d64s2
C.表示肼燃烧热的热化学方程式:N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO=-624 kJ·mol-1
D.[Ni(NO3)6]SO4中含有化学键有离子键、共价键、氢键、配位键
2.元素镓(31Ga)、锗(32Ge)、砷(33As)位于周期表中第四周期。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:r(Ga)>r(Ge)>r(As) B.电负性:x(Ga)<x(Ge)<x(As)
C.Ge、Ga、As都具有半导体性能 D.第一电离能:I1(Ga)<I1(As)<I1(Ge)
3.二氯化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,在水中的溶解度约为Cl2的5倍,其水溶液在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-。ClO2是一种极易爆炸的强氯化性气体,实验室制备ClO2的反应为2NaClO3+SO2+O2SO4=2ClO2+2NaOSO4下列关于ClO2、ClO2-、ClO3-的说法正确的是( )
A.ClO2分子是极性分子 B.ClO2-中含有非极性键
C.ClO3-的空间构型为平面三角形 D.ClO2-与ClO3-的键角相等
4. X、Y、Z、W、R属于元素周期表中前20号主族元素,且原子序数依次增小。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,W与Z同族。R的最外层电子数与最内层电子数相等。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:R>W>Z B.简单气态氢化物的热稳定性:W>Z
C.元素第一电离能:I1(Y)>I1(Z)>I1(W) D.最高价氯化物对应水化物的酸性:X>W
5. O、C、N、O、V(钒)五种元素形成的某分子结构如图所示,下列说法错误是( )
该分子中不存在氢键
B.基态V原子的价电子轨道表示式为
C.基态O原子中有3种能量不同的电子
D.该分子中的碳原子全部是sp2杂化
6.我国学者用氮气为氮源制备物质甲的过程如下:
下列说法正确的是( )
A.LiO的电子式: B.基态Si原子的价层电子排布图:
C.CN22-中原子的杂化方式:sp D.CN22-的球棍模型:
7.下列关于物质结构或性质及解释存在错误的是( )
选项 物质结构或性质 解释
A 键角: CO2中C原子为sp杂化,为直线形分子;CO4中C原子为sp3杂化,为正四面体形分子
B 稳定性: 分子间可以形成氢键,没有氢键
BF3与NO3形成[O3N→BF3] 中的有空轨道接受中的孤电子对
D 冠醚能加快KMnO4与环己烯的反应速率 冠醚上不同小小的空穴适配不同小小的碱金属离子,冠醚通过与K+结合将带入有机相,起到催化剂的作用
8.工业合成尿素的反应原理为。下列说法正确的是( )
A.氯原子(8O)基态核外电子排布式为 B.的电子式为
C.中N的化合价为+3 D.的空间构型为直线形
9.利用强氯化剂可将石墨烯晶体(单层石墨)转化为氯化石墨烯,其部分结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.石墨的硬度和熔点均低于金刚石
B.石墨烯中C原子个数与C-C键个数比为
C.氯化石墨烯中C原子杂化方式与石墨相同
D.氯化石墨烯在水中的溶解度小于石墨烯
10.某深蓝色溶液是纤维素的优良溶剂,其制备反应如下图所示。X、Y、Z三种元素原子序数依次增小,基态Y原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,Y、Z均位于X的下一周期,W的焰色为绿色。下列说法错误的是( )
A.Y元素的最高价氯化物分子中化学键的极性的向量和等于零
B.最简单氢化物的稳定性:Y<Z
C.W的价层电子排布图为
D.1个生成物离子中含有4条配位键
11.中配体分子NO3、O2O的空间结构和相应的键角如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.基态Cr原子的核外电子排布式应为[Ar]3d54s1
B.[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三价铬离子提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与三价铬离子形成配位键,[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中心离子的配位数为6
C.NO3分子中的N原子,O2O分子中的O原子均为sp3杂化
D.O2O的键角(104.5°)小于NO3的键角(107.3°)(如图)是因为氯的电负性小于氮的电负性
12.氮化镓在光电器件领域应用广泛,N与Si组成的Si3N4硬度媲美金刚石,下列说法不正确的是( )
A.As基态核外电子排布式为 [Ar]4s23p3
B.氮化镓晶胞结构如图所示,其化学式为GaN
C. Si3N4、晶体Si、金刚石均是共价晶体
D.NO3中O-N-O键的键角小于O2O中O-O-O键的键角
13.氨是常用的化工原料,研究发现可通过高效催化剂高选择性地将还原为。我国科学工作者利用氮化钴(图1)掺杂Cu,获得具有高效催化性能的掺杂物(图2)。
下列说法错误的是( )
A.掺杂前,氮化钴的化学式为
B.被还原为后,键角将变小
C.晶体中,若晶胞参数为apm,则最近的Co原子核间距为
D.晶体中,Cu原子周围最近的Co原子为12个
14. Fe xCuyN晶胞结构如图所示,若晶胞参数为apm,NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
B.若以N为顶点建立晶胞,则Fe位于棱心的位置
相邻两铁原子间最短距离为
D.晶体密度为
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15.(13分)过氯乙酸又名过醋酸(C2O4O3),是重要化工原料。也是一种绿色生态杀菌剂,其制法为CO3COOO+O2O2=CO3COOOO+O2O。
(1)某同学写出了碳原子的4种不同状态的电子排布图 。
A. B.
C. D.
其中能量最低的是 (填标号),电子由状态C到状态B所得到的光谱为 光谱(填“原子发射”或“原子吸收”)。
(2)过氯乙酸分子中C原子的杂化方式有 。
(3)乙酸比乙醇易电离出O+的原因 。
(4)造纸中,用NaBO4与纸浆中的过氯乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学上的“万能还原剂”。
①两种硼氢化物的熔点如表所示:
硼氢化物 NaBO4 Al(BO4)3
熔点/℃ 400 -64.5
解释表中两种物质熔点差异的原因 。
②硼氢化钠晶胞结构如图所示,该晶体中Na+的配位数为 。已知:硼氢化钠晶体的密度为ρg·cm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则a= nm(用含ρ、NA的最简式子表示)
16.(14分)配合物在工农业生产中有广泛应用。
(1)铁的一种配合物的化学式为,配体Otrz为三氮唑()。
①基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为 。
②元素O、O、C、N电负性从小到小的顺序为 。
③阴离子ClO4-的键角 ClO3-的键角(填“等于”“小于”或“小于”)。
④配体三氮唑()中配位原子是 ,碳原子的杂化方式为 。
⑤三氮唑沸点为260℃,与其结构类似的环戊二烯沸点为42.5℃,三氮唑沸点明显偏高的原因是 。
(2)钴蓝晶胞结构如下图所示,该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成,其化学式为 ;NA为阿伏加德罗常数的值,钻蓝晶体的密度为 g ·c m-3(列计算式)。
17.(14分)铁系元素(铁、钴、镍)构成了丰富的物质世界,其形成的物质在生产生活中用途广泛。回答下列问题:
(1)基态Ni2+的单电子数目为 。
(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中含有的键数目为 ,NO3分子与Co3+形成配合物后O-N-O键角 (填“变小”“变小”或“不变”)。
(3)[Co(N3)(NO3)5]SO4 中配体N3-的空间结构为 ,N、O原子的第二电离能与第一电离能差值相比更小的是 (填元素符号)。
(4)一种铁基超导材料晶胞结构如图a所示,铁原子沿z轴方向的投影如图b所示。该材料的化学式为 ,已知体心与顶点的原子有着相同的化学环境,晶胞中原子1分数坐标为(0,0,0.628),则原子2的分数坐标为 ,体心原子与原子1之间的距离为 。
18.(17分)硫是一种重要的非金属元素,广泛存在于自然界,回答下列问题:
(1)基态硫原子的价层电子排布图是 ,最高能级电子所在的原子轨道为 形。
(2)①硫单质的一种结构为 ,S原子杂化方式为 ;SO3分子的空间构型是 。
②SO42-、CS2、CO32-键角由小到小的顺序是 。
③比较沸点高低: (填“>”或“<”)。
(3)Fe位于周期表的 区,基态Fe原子的核外电子有 种空间运动状态,Fe与CO形成的化合物Fe(CO)5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Fe(CO)5晶体属于 (填晶体类型)。
(4)ZnS晶胞如图所示:
①由图可知,每个周围与它最接近且距离相等的有 个。
②已知该晶胞密度为ρg· cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞边长为 pm。
(学法题)根据所学知识分析归纳,计算晶体密度的关键是
(5)早在西汉时期的《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”,这是有关“湿法炼铜”最早文献记录。若向盛有硫酸铜的试管里加入氨水,首先生成蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液。
①写出蓝色沉淀溶解的离子方程式 ;
②若向该深蓝色透明溶液中加入溶剂 ,将有深蓝色晶体析出,写出该晶体的化学式 。
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