题目内容
9.原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D依次处于第一至第四周期,自然界中存在多种A的化合物,B原子核外电子有6种不同的运动状态,B与C可形成正四面体形分子,D的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子.请回答下列问题:
(1)这四种元素中电负性最大的元素,其基态原子的价电子排布图为
(2)C所在主族的四种元素分别与A形成的化合物,沸点由高到低的顺序是HF>HI>HBr>HCl(填化学式),呈现如此递变规律的原因是HF分子之间形成氢键,使其熔沸点较高,HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高.
(3)B元素可形成多种单质,一种晶体结构如图一所示,其原子的杂化类型为sp2,另一种的晶胞如图二所示,用最简式表示该晶胞的空间利用率$\frac{{\sqrt{3}π}}{16}$.
(4)D元素形成的单质,其晶胞内D原子的配位数为12,D的醋酸盐晶体局部结构如图三,该晶体中含有的化学键是①②③(填选项序号).
①极性键 ②非极性键 ③配位键 ④金属键
(5)D元素形成的单质,既不溶于氨水也不溶于双氧水,但溶于两者的混合溶液.写出该反应的离子方程式Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-.
分析 原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期,自然界中存在多种A的化合物,则A为氢元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,即核外有6个电子,则B为碳元素;D的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子,D原子外围电子排布为3d104s1,则D为铜元素;结合原子序数可知,C只能处于第三周期,B与C可形成正四面体型分子,则B为氯元素.
(1)四种元素中电负性最大的是Cl,其基态原子的价电子排布为3s23p5;
(2)HF分子间存在氢键,沸点最高,其它卤化氢随着相对分子质量递增,其沸点升高;
(3)图一为平面结构,在其层状结构中碳碳键键角为120°,每个碳原子都结合着3个碳原子,碳原子采取sp2杂化;
根据均摊法计算晶胞中C原子数目,令碳原子直径为a,计算晶胞中C原子总体积,碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构,中心碳原子与正四面体顶点原子相邻,中心碳原子到底面距离为$\frac{a}{3}$,则正四面体的高为(a+$\frac{a}{3}$),设正四面体的棱长为x,则斜面的高为$\frac{\sqrt{3}}{2}$x,底面中心到边的距离为为$\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{1}{3}$,再根据勾股定理计算x与a的关系,晶胞棱长=2x×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}$x,再计算晶胞体积,晶胞空间利用率=$\frac{原子总体积}{晶胞体积}$×100%;
(4)晶体Cu为面心立方最密堆积,所以配位数为12,结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键;
(5)金属Cu与双氧水发生氧化还原反应,生成的铜离子随即与一水合氨中的氮形成配位键.
解答 解:原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期,自然界中存在多种A的化合物,则A为氢元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,即核外有6个电子,则B为碳元素;D的基态原子的最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子,D原子外围电子排布为3d104s1,则D为铜元素;结合原子序数可知,C只能处于第三周期,B与C可形成正四面体型分子,则B为氯元素,
(1)四种元素中电负性最大的是Cl,其基态原子的价电子排布为3s23p5,其基态原子的价电子排布图为
,
故答案为:
;
(2)HF分子之间形成氢键,使其熔沸点较高,HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高,即沸点由高到低的顺序是HF>HI>HBr>HCl,
故答案为:HF>HI>HBr>HCl;HF分子之间形成氢键,使其熔沸点较高,HI、HBr、HCl分子之间只有范德华力,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高;
(3)图一为平面结构,在其层状结构中碳碳键键角为120°,每个碳原子都结合着3个碳原子,碳原子采取sp2杂化;
一个晶胞中含碳原子数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8,令碳原子直径为a,晶胞中C原子总体积=8×$\frac{4}{3}$π($\frac{a}{2}$)3,碳原子与周围的4个原子形成正四面体结构,中心碳原子与正四面体顶点原子相邻,中心碳原子到底面距离为$\frac{a}{3}$,则正四面体的高为(a+$\frac{a}{3}$)=$\frac{4a}{3}$,设正四面体的棱长为x,则斜面的高为$\frac{\sqrt{3}}{2}$x,底面中心到边的距离为$\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{1}{3}$,再根据勾股定理:($\frac{4a}{3}$)2+($\frac{\sqrt{3}}{2}$x×$\frac{1}{3}$)2=($\frac{\sqrt{3}}{2}$x)2,整理得x=$\frac{2\sqrt{6}}{3}a$,故晶胞棱长=$\frac{2\sqrt{6}}{3}a$×$\sqrt{2}$=$\frac{4\sqrt{3}}{3}$a,则晶胞体积为($\frac{4\sqrt{3}}{3}$)3,晶胞空间利用率={[8×$\frac{4}{3}$π($\frac{a}{2}$)3]÷($\frac{4\sqrt{3}}{3}$)3}×100%=$\frac{{\sqrt{3}π}}{16}$,
故答案为:sp2;$\frac{{\sqrt{3}π}}{16}$;
(4)晶体Cu为面心立方最密堆积,所以配位数为12,结合图三醋酸铜晶体的局部结构可确定其晶体中含有极性键、非极性键和配位键,
故答案为:12;①②③;
(5)金属Cu与双氧水发生氧化还原反应,生成的铜离子随即与一水合氨中的氮形成配位键,离子方程式是Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-,
故答案为:Cu+4NH3•H2O+H2O2=[Cu(NH3)4]2++4H2O+2OH-.
点评 本题是对物质结构的考查,题目综合性较大,涉及元素推断、核外电子排布、晶体结构与化学键、杂化轨道、配合物、晶胞计算等,是对学生综合能力的考查,需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力,难度中等.
| A. | 一定有甲烷 | B. | 一定有乙烯 | C. | 一定没有甲烷 | D. | 可能有乙烷 |
| A. | Cu2+、H+、Cl- | B. | K+、CO32-、OH- | C. | Cl-、CO32-、OH- | D. | K+、H+、Cl- |
| A. | 9 | B. | 10 | C. | 11 | D. | 12 |
| 选项 | 样品(杂质) | 加入试剂主 | 要仪器 | 主要操作方法 |
| A | Fe2O3(Al2O3) | NaOH溶液 | 长颈漏斗 | 过滤、洗涤 |
| B | NaCl(NH4Cl) | Ca(OH)2 | 试管 | 加热 |
| C | 乙醇(水) | CaO | 蒸馏烧瓶 | 蒸馏 |
| D | NaCl溶液(Br2) | 乙醇 | 分液漏斗 | 萃取、蒸馏 |
| A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
| A. | b和c分别与a形成化合物的相对分子质量一定为b>c | |
| B. | a和d形成的化合物与水反应产生的气体可做燃料 | |
| C. | +6价的c和a、b形成离子化合物 | |
| D. | a、b、c和d四种元素组成的化合物的水溶液加入少量Na2CO3只产生气体,不产生沉淀 |
| A. | 标准状况下的22.4L辛烷完全燃烧,生成二氧化碳分子数为8NA | |
| B. | 20g重水中含有的电子数为10NA | |
| C. | 常温下,5.6g铁与足量的盐酸反应,失去的电子数为0.3NA | |
| D. | 1L 0.1mol/L NH4Cl溶液中含NH4+数为0.1NA |
| A. | 负极的电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2 | |
| B. | 工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b | |
| C. | 工作时电子由电极a通过传感器流向电极b | |
| D. | 传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高 |