题目内容

8．A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素，B的氢化物易溶于C的氢化物中，D的基态原子s轨道与p轨道上的电子数之比为2：3，且D为主族元素；E、F为副族元素，4s能级均只有一个电子．回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素的第一电离能由小到大的顺序是CON或C＜O＜N（用元素符号表示）．
（2）B与C能形成四原子阴离子，其中B的杂化方式为sp2；B的三氯化物分子的立体构型为三角锥形．
（3）任写一种与AB-离子互为等电子体的离子C22-或O22+（写化学式）．
（4）F原子的外围电子排布式为3d104s1，F晶体的堆积方式为④（填序号：①简单立方堆积，②体心立方堆积，③六方最密堆积，④面心立方密集堆积）．
（5）E的离子可以形成多种配合物，将ECl3溶液蒸发浓缩，析出深绿色晶体．该晶体中E3+、Cl-、H2O的物质的量之比为1：3：6，且E的配位数为6，向1.0mol该晶体的溶液中加入足量AgNO3溶液产生143.5g沉淀，则配合物的化学式为[Cr（H2O）4Cl2]Cl•2H2O．
（6）硼与D可形成一种耐磨材料，其结构与金刚石相似，如图为其晶体结构单元，它可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成
①写出合成该晶体的化学方程式：BBr3+PBr3+3H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr．
②已知晶体中硼与D原子的最近距离为a pm，则该晶体密度的表达式为$\frac{4×42}{{N}_{A}×（\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3．
（不需化简，阿伏加德罗常数为NA）

分析 A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素，B的氢化物易溶于C的氢化物中，B为N元素，C为O元素，A应为C元素，D的基态原子s轨道与p轨道上的电子数之比为2：3，应为P元素，核外电子排布为1s22s22p63s22p3，E、F为副族元素，4s能级均只有一个电子，核外电子排布式分别为：1s22s22p63s22p63d54s1、1s22s22p63s22p63d104s1，则E为Cr元素、F为Cu元素，据此进行解答（1）～（5）；
（6）①高温下，B的三溴化物和P的三溴化物在氢气的氛围中合成BP，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式；
②晶体中B与P原子的最近距离为anm，即a×10-7cm，，图中1、2、3、4原子形成正四面体结构，这四个原子之间的B原子位于正四面体体心上，1、5原子之间的距离为a×10-7cm，顶点到体心距离与体心到底面距离之比为3：1，则其高为$\frac{4}{3}$×a×10-7cm，设1、2原子之间距离为x，1、2、3原子形成的正三角形底面的高=$\frac{\sqrt{3}}{2}$x，正三角形顶点到中心的距离与中心到底的距离之比为2：1，所以正三角形顶点到中心的距离=$\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{2}{3}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$x，由1、2、5构成直角三角形中存在x2=（$\frac{\sqrt{3}}{3}$x）2+（$\frac{4}{3}$×a×10-7）2，x=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$×a×10-7，则晶胞棱长=$\sqrt{\frac{（2x）^{2}}{2}}$cm=$\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-7}$cm，晶胞体积=（$\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-7}$）3cm3，
该晶胞中B原子个数为4、P原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，再根据密度=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：A、B、C、D、E、F均属前四周期且原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C是同一周期相邻的三种元素，B的氢化物易溶于C的氢化物中，B为N元素，C为O元素，A应为C元素，D的基态原子s轨道与p轨道上的电子数之比为2：3，应为P元素，核外电子排布为1s22s22p63s22p3，E、F为副族元素，4s能级均只有一个电子，核外电子排布式分别为：1s22s22p63s22p63d54s1、1s22s22p63s22p63d104s1，则E为Cr元素、F为Cu元素，
（1）同一周期中，原子序数越大，电负性越小，则三种元素按电负性由小到大的顺序为：C O N或C＜O＜N，
故答案为：C O N或C＜O＜N；
（2）B为N元素，与氧元素形成的四原子阴离子为NO3-，NO3-离子中C原子价层电子对数=3+$\frac{5+1-2×3}{2}$=3，且N原子不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形，原子采用sp2杂化；其三氯化物为NCl3，其分子中含有3个单键和1个孤对电子，其分子中N原子采用sp3杂化，分子的立体构型为三角锥形，
故答案为：sp2；三角锥形；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，与CN-离子互为等电子体的有：C22-或O22+，
故答案为：C22-或O22+；
（4）F除最外层原子轨道处于半充满状态，其余能层均充满电子，为Cu，原子序数为29，原子核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d104s1，外围电子排布式为：3d104s1，Cu晶体属于面心立方最密堆积，为ABC型排列方式，故④符合，
故答案为：3d104s1；④；
（5）向1.0mol该晶体的溶液中加入足量AgNO3溶液产生143.5g白色沉淀，该白色沉淀为AgCl，其物质的量为：$\frac{143.5g}{143.5g/mol}$=1mol，说明在该化合物中含有1个氯离子，Cr3+、Cl-、H2O的物质的量之比为1：3：6，则配位离子中含有氯离子数为：3-1=2，配位离子中含有水为：6-2=4，则含有结晶水水的个数为：6-4=2，故该配位化合物的化学式为：[Cr（H2O）4Cl2]Cl•2H2O，
故答案为：[Cr（H2O）4Cl2]Cl•2H2O；
（6）①高温下，B的三溴化物和P的三溴化物在氢气的氛围中合成BP，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为BBr3+PBr3+3H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr，
故答案为：BBr3+PBr3+3H2  $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$  BP+6HBr；
②晶体中B与P原子的最近距离为apm，即a×10-7cm，，图中1、2、3、4原子形成正四面体结构，这四个原子之间的B原子位于正四面体体心上，1、5原子之间的距离为a×10-7cm，顶点到体心距离与体心到底面距离之比为3：1，则其高为$\frac{4}{3}$×a×10-7cm，设1、2原子之间距离为x，1、2、3原子形成的正三角形底面的高=$\frac{\sqrt{3}}{2}$x，正三角形顶点到中心的距离与中心到底的距离之比为2：1，所以正三角形顶点到中心的距离=$\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{2}{3}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$x，由1、2、5构成直角三角形中存在：x2=（$\frac{\sqrt{3}}{3}$x）2+（$\frac{4}{3}$×a×10-7）2，解得：x=$\frac{2\sqrt{6}}{3}$×a×10-7，则晶胞棱长=$\sqrt{\frac{（2x）^{2}}{2}}$cm=$\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-7}$cm，晶胞体积=（$\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-7}$）3cm3，
该晶胞中B原子个数为4、P原子个数为：8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，
所以该晶胞密度为：$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$=$\frac{\frac{42}{{N}_{A}}×4}{（\frac{4}{\sqrt{3}}{×a×1{0}^{-7}）}^{3}}$g/cm3=$\frac{4×42}{{N}_{A}×（\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g/cm3，
故答案为：$\frac{4×42}{{N}_{A}×（\frac{4}{\sqrt{3}}a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题考查了位置结构与性质关系的综合应用、晶胞的计算，题目难度较大，注意熟练掌握原子结构与元素周期表、元素周期律的关系，推断元素为解答关键，（6）中晶胞计算为难点、易错点，注意掌握晶胞计算的方法与技巧，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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18．25℃下，向20mL 0.2mol•L-1的氢氟酸中滴加0.2mol•L-1的NaOH溶液时，溶液的pH变化如图所示，请回答下列问题：
（1）在氢氟酸的稀溶液中，通过改变以下条件能使氢氟酸的电离程度增大的是AD．
A．升高温度      B．向溶液中滴入2滴浓盐酸
C．加入少量NaF固体   D．加水稀释
（2）在此温度下，氢氟酸的电离平衡常数Ka（HF）为5.3×10-4（保留两位有效数字）．
（3）常温下，将pH=a的盐酸Va L 与pH=b的NaOH溶液Vb L混合后恰好呈中性，则Va：Vb=10a+b-14（用含a、b的代数式表示）
（4）第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有3种．
19．甲、乙、丙、丁四种易溶于水的物质，分别由NH4+、Ba2+、Mg2+、H+、OH-、Cl-、HCO3-、SO42-中的不同阳离子和阴离子各一种组成，将甲溶液分别与其他三种物质的溶液混合，均有沉淀和气体生成，则乙、丙、丁不可能是（　　）
A．NH4ClB．Mg（HCO3）2C．H2SO4D．MgCl2
16．以下为有机物H的合成路线

已知：（1）
（2）
（3）
（1）A的名称是甲苯．G→H的反应类型是加聚反应，F中官能团名称是酯基、碳碳双键、溴原子．
（2）E的结构简式为．
（3）写出由对甲基苯甲醇生成D的化学方程式．
（4）T是E的同系物，分子式为C10H1002，具有下列结构与性质的T的结构有18种
①遇到氯化铁溶液发生显色反应②能发生银镜反应
③能发生加聚反应            ④苯环上只有二个取代基
其中，在核磁共振氢谱上有6组峰，且峰面积之比为1：2：2：2：2：1的有机物的结构简式为．
3．某药物F的合成路线如下图所示：

请根据题意回答下列问题：
（1）A中含氧官能团的名称是酯基、羰基．
（2）步骤③的化学方程式为，该反应属于消去反应．
（3）E的结构简式．
（4）同时满足下列条件的A的同分异构体有15种（不考虑立体异构），请写出其中一种的结构简式．
①含有和2个-CH3；
②能发生银镜反应和水解反应（不考虑的变化）．
（5）请参照题给合成路线，以苯、ClCH2COCl、（C2H5）2NH为有机原料（无机试剂任选）合成．
提示：①
②合成路线流程图示例：C2H5OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2$\stackrel{Br_{2}}{→}$CH2BrCH2Br．
13．下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是（　　）
A．0.1mol/L CH3COOH溶液与0.1mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：c（OH-）＞c（H+）+c（CH3COOH）
B．室温下，pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合，所得溶液中：c（Cl-）＞c（H+）＞c（NH4+ ）＞c（OH-）
C．20ml 0.1mol/L CH3COONa溶液与10ml HCl溶液混合后溶液呈酸性，所得溶液中：c（CH3COO-）＞c（Cl-）＞c（CH3COOH）＞c（H+）＞c（OH-）
D．0.1mol/L NaHCO3溶液与0.1mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：c（Na+）＞c（CO32-）＞c（HCO3- ）＞c（OH-）
20．碳酸亚乙酯是一种重要的添加剂，其结构如图（），碳酸亚乙酯可由两种分子发生酯化反应制取，这两种分子的原子个数比为（　　）
A．3：5B．1：2C．2：3D．2：5
17．以烃A或苯合成高分子化合物PMLA的路线如下：

已知：R-CH2OH$\stackrel{琼斯试剂}{→}$R-COOH
（1）A的化学式为C4H6，其核磁共振氢谱只出现两组峰且峰面积之比为2：1，A的名称为1，3-丁二烯，A的链状同分异构体有2种（不包括A）．
（2）由F转化为H2MA的反应类型是加成反应．
（3）1mol有机物F与足量NaHCO3溶液反应生成标准状况下的CO244.8L，F有顺反异构，其反式结构简式是
（4）C的结构简式是．
（5）E与NaOH溶液在加热条件下反应的化学方程式是．
（6）聚酯PMLA有多种结构，写出由H2MA制PMLA的化学方程式等．（任写一种）
18．硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等．
纯净的硅是从自然界中的石英矿石（主要成分为SiO2）中提取．高温下制取纯硅有如下反应（方法Ⅰ）：
①SiO2（s）+2C（s）?Si（s）+2CO（g）            
②Si（s）+2Cl2（g）?SiCl4（g）  
③SiCl4（g）+2H2（g）→Si（s）+4HCl（g）
完成下列填空：
（1）硅原子核外有5 种不同能级的电子，最外层p电子有1种自旋方向；SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子直接相连．
（2）单质的还原性：碳弱于硅（填写“同于”、“强于”或“弱于”）．从平衡的视角而言，反应①能进行的原因是因为生成物CO为气态，降低CO的浓度，可使平衡正向移动．
（3）反应②生成的化合物分子空间构型为正四面体型；该分子为非极性分子（填写“极性”或“非极性”）．
（4）某温度下，反应②在容积为V升的密闭容器中进行，达到平衡时Cl2的浓度为a mol/L．然后迅速缩小容器容积到0.5V升，t秒后重新达到平衡，Cl2的浓度为b mol/L．则：a小于b（填写“大于”、“等于”或“小于”）．
（5）在t秒内，反应②中反应速率v（SiCl4）=（用含a、b的代数式表示）．
（6）工业上还可以通过如下反应制取纯硅（方法Ⅱ）：
④Si（粗）+3HCl（g） $\stackrel{553-573K}{?}$  SiHCl3（l）+H2（g）+Q（Q＞0）
  ⑤SiHCl3（g）+H2（g） $\stackrel{1373K}{?}$Si（纯）+3HCl（g）
提高反应⑤中Si（纯）的产率，可采取的措施有：降低压强、升高温度（或及时分离出HCl等）．

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