Question

选做题：（本包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容．请选择其中一题，并在相应的答题区域内作答．若两题都做，则按A题评分．）
A．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z．E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能级，且I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT⁺₂与ET₂互为等电子体．X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28．
请回答下列问题（答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号）：
（1）写出QT⁺₂的电子式

，基态Z原子的核外电子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²

；
（2）Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有

这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键

等两种；
（3）化合物甲由T、X两种元素组成，其晶胞如图①，甲的化学式为

KO₂

；
（4）化合物乙的晶胞如图②，乙由E、Q两种元素组成，硬度超过金刚石．
①乙的晶体类型为

原子晶体

；
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为

SP³

．

B．现有氧化铜和碳粉组成的混合物，为通过实验确定氧化铜的质量分数，某同学设计的实验方案中装置如下：

分析上述装置，回答下列问题：
（1）本实验中，酒精灯加热也可达到反应所需的温度，改用电热丝加热的优点是有利于

d

．
a．加快反应速率b．氢气流动
c．加热温度更高d．精确测定数据
（2）为确保能准确测定到必要的数据，下列步骤按实验操作顺序排列应为：

dcbea

（填字母）．
a．停止通氢气；b．电热丝通电；c．通入氢气；d．装置气密性检查；e．电热丝停止通电．
（3）为准确测定数据，你认为本装置是否完整？若需要改进，请在虚线下面的方框内画出所需添加的装置示意图并注明必要的物质名称．若无需改进，则将装置图中虚线部分改为实线．
（4）实验结束后，该同学交给老师的实验报告主要栏目如图

（具体内容已略）．请你根据实验报告的撰写要求，对此份报告作出评价，若有不完整，请在下面的空格中写出，若已完整，则无需填写．

实验名称（标题）、实验步骤（内容）

．
（5）老师看完实验报告后指出，改变实验原理可以设计出更加简便的实验方案．请你用化学方程式来表示新方案的反应原理，并指出需要测定的数据：
化学方程式

CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O（或C+O

高温

CO₂）

；
需要测定的数据

样品的质量、C的质量（或CuO的质量）

．

Answer 1

分析：A．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z，E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能级，说明E、Q、T处于同一周期，且族序数大于II，且I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，则Q是N元素，T的原子序数大于Q，且I₁（T）＜I₁（Q），所以T是O元素，且NO₂⁺与EO₂互为等电子体，则E是C元素，X为周期表前四周期中电负性最小的元素，为K元素，Z的原子序数为28，Z是Ni元素．
（1）NO₂⁺和二氧化碳是等电子体，根据二氧化碳的电子式写出NO₂⁺的电子式，根据基态原子核外电子排布式的书写规则书写；
（2）氨气极易溶于水，根据相似相溶原理及分子间氢键分析解答；
（3）利用均摊法确定其化学式；
（4）根据晶体中含有的微粒确定晶体类型，根据根据含有的价层电子对确定其杂化方式．
B．
（1）酒精灯加热不如电热丝加热稳定，测定数据更准确；
（2）实验操作步骤为：先检验装置气密性，然后根据“先通氢，通氢以后再点灯，由黑变红先撤灯，试管冷却再停氢”排序，注意把“灯”改为“通电”；
（3）根据虚线处是否对实验有影响确定是否改进，如果有影响则需要改进，否则不改；
（4）实验报告中还需要实验名称、实验内容；
（5）可以选用只和一种物质反应的药品，通过称量样品的质量、剩余物质的质量来计算氧化铜质量分数．

解答：解：A．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E＜Q＜T＜X＜Z，E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能级，说明E、Q、T处于同一周期，且族序数大于II，且I₁（E）＜I₁（T）＜I₁（Q），其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，则Q是N元素，T的原子序数大于Q，且I₁（T）＜I₁（Q），所以T是O元素，且NO₂⁺与EO₂互为等电子体，则E是C元素，X为周期表前四周期中电负性最小的元素，为K元素，Z的原子序数为28，Z是Ni元素．
（1）NO₂⁺和二氧化碳结构相似，所以NO₂⁺的电子式为，28号元素镍基态原子核外有28个电子，根据构造原理知，其核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，
故答案为：，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；
（2）氨气和水都是极性分子，根据相似相溶原理知，极性分子的溶质极易溶于极性分子的溶剂，所以氨气极易溶于水，且N、O原子的电负性较大，分子间易形成氢键，也促进了氨气极易溶于水，故答案为：这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键；
（3）K原子个数=

1

8

×8+6×

1

2

=4，O原子个数=（

1

4

×12+1）×2=8，所以K和O原子个数之比=4：8=1：2，所以其化学式为KO₂，故答案为：KO₂；
（4）①由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石，则乙为原子晶体，故答案为：原子晶体；
②晶体中C原子与4个N原子成键，N原子与3个C原子成键，并用1个孤电子对，都为sp³杂化，故答案为：sp³．
B．
（1）电热丝加热比酒精灯加热稳定，导致测定数据更准确，故选d；
（2）实验操作步骤为：先检验装置气密性，然后先通氢，通氢以后再通电，固体由黑变红先撤灯，试管冷却再停止通电来排序，所以其排列顺序是dcbea，故答案为：dcbea；
（3）因为制取的氢气中含有水蒸气，水蒸气影响测定结果，所以第一个虚线处要加浓硫酸干燥氢气，第二个虚线处无影响，第三个虚线处连接空气，空气中含有水分，影响测定结果，所以在第三个虚线处连接一个干燥管，如图，
故答案为：；
（4）实验报告中还需要实验名称、实验内容，否则无法确定该实验是什么，如何操作，故答案为：实验名称（标题）、实验步骤（内容）；
（5）该实验还可以设计成只有一种物质反应，另一种物质不反应的实验，如：将混合加入稀硫酸中，将混合和氧气反应等，有关方程式为：CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O（或C+O₂

高温  .

CO₂），需要测定的数据有样品的质量和剩余物质的质量，从而得出氧化铜的质量分数，
故答案为：CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O（或C+O₂

高温  .

CO₂），样品的质量、C的质量（或CuO的质量）．

点评：本题考查较为综合，涉及电子式、电子排布式的书写、氢键、晶胞的计算及晶体的性质，题目难度中等，本题易错点为A（4），注意杂化类型的判断，为高考热点．