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[化学—选修3物质结构与性质](15分)
卤族元素的单质和化合物很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。
（1）卤族元素位于周期表的_________区；溴的价电子排布式为____________________。
（2）在不太稀的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是________。
（3）请根据下表提供的第一电离能数据判断：最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是_________。
| | 氟 | 氯 | 溴 | 碘 | 铍 |
| 第一电离能 （kJ/mol） | 1681 | 1251 | 1140 | 1008 | 900 |
）和HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱:H5IO6_____HIO4。（填“＞”、 “＜”或“＝”）（5）碘在水中的溶解度虽然小，但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大这是由于溶液中发生下列反应I-+I2=I3-。I3-离子的中心原子周围σ键电子对对数为_____，孤电子对对数为______， I3-离子的空间构型为___________。
与KI3类似的，还有CsICl2等。已知CsICl2不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，则它按下列_____式发生。 A．CsICl2=CsCl+ICl B．CsICl2=CsI+Cl2
（6）已知ClO2-为角型，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为___________，写出一个ClO2-的等电子体__________。
（7）下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是_____________。
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同
的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体
D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
（8）已知CaF2晶体（见下图）的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Ca2+的核间距为a cm，则CaF2的相对分子质量可以表示为___________。
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卤族元素的单质和化合物很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。
（1）卤族元素位于周期表的_________区；溴的价电子排布式为____________________。
（2）在不太稀的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的。使氢氟酸分子缔合的作用力是________。
（3）请根据下表提供的第一电离能数据判断：最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是_________。
| | 氟 | 氯 | 溴 | 碘 | 铍 |
| 第一电离能 （kJ/mol） | 1681 | 1251 | 1140 | 1008 | 900 |
）和HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱:H5IO6_____HIO4。（填“＞”、 “＜”或“＝”）（5）碘在水中的溶解度虽然小，但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大这是由于溶液中发生下列反应I-+I2=I3-。I3-离子的中心原子周围σ键电子对对数为_____，孤电子对对数为______， I3-离子的空间构型为___________。
与KI3类似的，还有CsICl2等。已知CsICl2不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，则它按下列_____式发生。 A．CsICl2=CsCl+ICl B．CsICl2=CsI+Cl2
（6）已知ClO2-为角型，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为___________，写出一个ClO2-的等电子体__________。
（7）下图为碘晶体晶胞结构。有关说法中正确的是_____________。
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同
的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体
D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
（8）已知CaF2晶体（见下图）的密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Ca2+的核间距为a cm，则CaF2的相对分子质量可以表示为___________。
选做题
本题有A、B两题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容，每题12分。请选择其中一题作答，若两题都作答，则以A题得分计入总分。
20A．过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。
（1）应用于合成氨反应的催化剂（铁）的表面上存在氮原子，右图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为 。
（2）现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为：[Fe2(OH）n(SO4）3-n／2]m，n<5，m<10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是 。（填序号）
A．PFS中铁显+3价
B．铁原子的价电子排布式是3d64s2
C．由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由下表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
|
元素 |
Mn |
Fe |
|
|
电离能 （kJ・mol－1） |
I1 |
717 |
759 |
|
I2 |
1509 |
1561 |
|
|
I3 |
3248 |
2957 |
（3）铬的配合物在药物应用、设计合成新磁材料领域和聚乙烯催化剂方面都有重要应用。现有铬（Ⅲ）与甲基丙烯酸根的配合物为：
①该化合物中存在的化学键类型有 。
②该化合物中一个Cr的配位数为 。
③甲基丙烯酸分子中C原子的杂化方式有 。
④等电子体是具有相同的价电子数和原子数的分子或离子，与H2O分子互为等电子体的微粒是 。（填一种即可）
⑤与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是
____ 。（填元素符号）
 |
20B．阿斯匹林(乙酰水杨酸）是由水杨酸和乙酸酐合成的：
在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物）。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：
①向150 mL干燥锥形瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡，待其溶解后，控制温度在85℃～90℃条件下反应5～10 min，然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出。
②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干。
③将粗产品置于100 mL烧杯中，搅拌并缓慢加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3 min，直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤，用5～10 mL蒸馏水洗涤沉淀。合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15 mL 4mol / L盐酸，将烧杯置于冰水中冷却，即有晶体析出。抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品。
（1）第①步中，要控制温度在85℃～90℃，应采用的加热方法是 ，用这种方法加热需要的玻璃仪器有 。
（2）在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是 、 。
（3）在第③步中，加入饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ，加入盐酸的作用是 。
（4）如何检验产品中是否混有水杨酸？ 。
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本题包括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。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。
A．砷（As）在地壳中含量不大，但砷的化合物却是丰富多彩。
（1）基态砷原子的电子排布式为 ▲ ；砷与溴的第一电离能较大的是 ▲ 。
（2）AsH3是无色稍有大蒜味气体。AsH3的沸点高于PH3，其主要原因是 ▲ 。
（3）Na3AsO4可作杀虫剂。AsO43-的空间构型为 ▲ ，与其互为等电子体的一种分子为 ▲ 。
（4）某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如右图所示。该化合物的分子式为 ▲ ，As原子采取 ▲ 杂化。
（5）GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中，每个As与 ▲ 个Ga相连，As与Ga之间存在的化学键有 ▲ （填字母）。
A．离子键 B．σ键 C．π键 
D．氢键 E．配位键 F．金属键 G．极性键
B．某研究小组以苯甲醛为原料，制备苯甲酸和苯甲醇。反应原理如下：
有关物质的部分物理性质如下：
| | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 |
| 苯甲醛 | —26 | 179 | 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 苯甲酸 | 122 | 249 | 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 苯甲醇 | －15.3 | 205.0 | 稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 乙醚 | －116.2 | 34.5 | 微溶于水，易溶于乙醇 |
（1）在250 mL锥形瓶中，放入9 g KOH和9 mL水，配成溶液，冷却至室温。加入10.5 g新蒸馏的苯甲醛，塞紧瓶塞，用力振荡，使之变成糊状物，放置24 h。
①苯甲醛要求新蒸馏的，否则会使 ▲ （填物质名称）的产量相对减少。
②用力振荡的目的是 ▲ 。
（2）分离苯甲醇
①向锥形瓶中加入30 mL水，搅拌，使之完全溶解。冷却后倒入分液漏斗中，用30 mL乙醚萃取苯甲醇（注意留好水层）。30 mL 乙醚分三次萃取的效果比一次
萃取的效果 ▲ （填“好”或“差”）。②将醚层依次用饱和亚硫酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液和水各5 mL洗涤，再用无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙醚溶液转移到100 mL蒸馏烧瓶中，投入沸石，连接好普通蒸
馏装置，加热蒸馏并回收乙醚，应选择的加热方法是 ▲ （填字母代号）。A．水浴加热 B．油浴加热 C．沙浴加热 D．用酒精灯直接加热
③改用空气冷凝管蒸馏，收集 ▲ ℃的馏分。
（3）制备苯甲酸
在乙醚萃取过的水溶液中，边搅拌边加入浓盐酸酸化至pH＝3.5左右。
冷却使结晶完全，抽滤，洗涤、干燥。抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先 ▲ 。
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A．砷（As）在地壳中含量不大，但砷的化合物却是丰富多彩。
（1）基态砷原子的电子排布式为 ▲ ；砷与溴的第一电离能较大的是 ▲ 。
（2）AsH3是无色稍有大蒜味气体。AsH3的沸点高于PH3，其主要原因是 ▲ 。
（3）Na3AsO4可作杀虫剂。AsO43-的空间构型为 ▲ ，与其互为等电子体的一种分子为 ▲ 。
（4）某砷的氧化物俗称“砒霜”，其分子结构如右图所示。该化合物的分子式为 ▲ ，As原子采取 ▲ 杂化。
（5）GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与金刚石相似。GaAs晶体中，每个As与 ▲ 个Ga相连，As与Ga之间存在的化学键有 ▲ （填字母）。
A．离子键 B．σ键 C．π键
D．氢键 E．配位键 F．金属键 G．极性键B．某研究小组以苯甲醛为原料，制备苯甲酸和苯甲醇。反应原理如下：
有关物质的部分物理性质如下：
| | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 溶解性 |
| 苯甲醛 | —26 | 179 | 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 苯甲酸 | 122 | 249 | 微溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 苯甲醇 | －15.3 | 205.0 | 稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚 |
| 乙醚 | －116.2 | 34.5 | 微溶于水，易溶于乙醇 |
（1）在250 mL锥形瓶中，放入9 g KOH和9 mL水，配成溶液，冷却至室温。加入10.5 g新蒸馏的苯甲醛，塞紧瓶塞，用力振荡，使之变成糊状物，放置24 h。
①苯甲醛要求新蒸馏的，否则会使 ▲ （填物质名称）的产量相对减少。
②用力振荡的目的是 ▲ 。
（2）分离苯甲醇
①向锥形瓶中加入30 mL水，搅拌，使之完全溶解。冷却后倒入分液漏斗中，用30 mL乙醚萃取苯甲醇（注意留好水层）。30 mL 乙醚分三次萃取的效果比一次
萃取的效果 ▲ （填“好”或“差”）。②将醚层依次用饱和亚硫酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液和水各5 mL洗涤，再用无水硫酸镁干燥。将干燥后的乙醚溶液转移到100 mL蒸馏烧瓶中，投入沸石，连接好普通蒸
馏装置，加热蒸馏并回收乙醚，应选择的加热方法是 ▲ （填字母代号）。A．水浴加热 B．油浴加热 C．沙浴加热 D．用酒精灯直接加热
③改用空气冷凝管蒸馏，收集 ▲ ℃的馏分。
（3）制备苯甲酸
在乙醚萃取过的水溶液中，边搅拌边加入浓盐酸酸化至pH＝3.5左右。
冷却使结晶完全，抽滤，洗涤、干燥。抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先 ▲ 。