安徽省蚌埠2023-2024学年高二下学期3月月考化学试题含答案
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蚌埠2023—2024学年度高二第二学期
3月月巩固检测化学试题(答案在最后)
满分100分,时间75分钟
原子量:Fe-56N-14Ag-108C-12O-16S-32H-1
注意事项:所有选择题的答案必须用...........2B ..铅笔填涂在答题卡相应的位置.............,.否则该大题不予计分.........。
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一、单选题(每题3分,共45分)
1.下列有关叙述中正确的是
A.因为s 轨道的形状是球形的,所以s 电子做的是圆周运动
B.3p x 、3p y 、3p z 的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C.HCl 分子中 键的形成:
D.电子云图上的每一个点都代表一个电子
【答案】C
【解析】
【详解】A .s 轨道的形状是球形的,表示电子出现概率大小,而不表示电子运动轨迹,A 错误;B .3p x 、3p y 、3p z 属于同一能级上的电子,其能量相同,三者在空间的伸展方向不同,B 错误;C .H 中s 轨道电子和Cl 中p 轨道电子形成氢氯键,C 正确;
D .电子云中的小黑点代表电子出现的几率,小黑点越多,电子出现的几率越大,不代表电子,D 错误;故选C 。
2.以下原子能产生发射光谱的是
A.1s 22s 1
B.1s 22s 22p 1
C.1s 22s 12p 2
D.1s 22s 22p 3【答案】C
【解析】
【分析】能产生发射光谱的是处于激发态的原子,据此解题;
【详解】A .1s 22s 1是基态的Li 原子,不能产生发射光谱,A 不合题意;
B .1s 22s 22p 1是基态的B 原子,不能产生发射光谱,B 不合题意;
C .1s 22s 12p 2是激发态的B 原子,故能产生发射光谱,C 符合题意;
D .1s 22s 22p 3是基态的N 原子,不能产生发射光谱,D 不合题意;
故答案为:C 。
3.类推的思维方法在化学学习与研究中经常用到,但有时会产生错误的结论。
因此,推出的结论最终要经
过实践的检验才能决定其是否正确。
以下几种类推结论中,正确的是
A.氧气为非极性分子,臭氧也是非极性分子
B.NCl3中N原子是sp3杂化,BCl3中B原子也是sp3杂化
C.C2H5OH分子间可以形成氢键,则CH3CHO分子间也可以形成氢键
l3COOH酸性强于CH3COOH,则CF3COOH酸性强于CH3COOH
【答案】D
【解析】
【详解】A.氧气为非极性分子,臭氧的空间结构为V形,分子有极性,但很弱,故A错误;
B.NCl3中中心原子N的价层电子对数为53
2
+
=4,其杂化类型为sp3,BCl3中中心原子B的价层电子对数
为33
2
+
=3,其杂化类型为sp2,故B错误;
C.形成氢键的条件:(1)必须有H,且H与原子半径小、电负性大的元素(N、O、F)形成共价键;(2)H与原子半径小、电负性大的元素形成氢键,因此C2H5OH分子间存在氢键,CH3CHO分子间不存在氢键,故C 错误;
D.-Cl、-F均为吸电子基团,使羧基中O-H极性增强,容易断裂,因此CCl3COOH、CF3COOH的酸性强于CH3COOH,故D正确;
答案为D。
4.以下有关元素性质的说法正确的是
A.①Na、K、Rb;②N、P、As;③O、S、Se;④P、S、Cl,元素的电负性随原子序数增大而递增的是③
B.某元素的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,该元素一定在第三周期第ⅢA族
C.下列基态原子中,①1s22s22p63s23p1②1s22s22p63s23p2③1s22s22p63s23p3④1s22s22p63s23p5,对应的第一电离能最大的是④
D.以下原子中,①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p1,半径最大的是①
【答案】C
【解析】
【详解】A.①Na、K、Rb;②N、P、As;③O、S、Se三组元素都是属于同一主族的元素,随着原子序数的增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,元素的电负性逐渐减小;而④P、S、Cl是同一周期元素,随着原子序数的增大,元素的电负性逐渐递增,故合理选项是④,A错误;
B.某元素的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,可知:该元素的第二和第三电离能相差较大,因而该元素易失去2个电子,显+2价,该元素可能位于第ⅡA族,如钙,位于第四
周期ⅡA族,不一定在第三周期,B错误;
C.根据元素的原子核外电子排布式可知①②③④表示的元素分别是Al、Si、P、C1元素,同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,第一电离能Al<Si<P<Cl,所以第一电离能最大的是④,C正确;
D.根据元素的原子核外电子排布式可知①②③④分别是Si、N、C、A1元素,原子核外电子层数越多,其原子半径越大;同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径大小关系为:④>①>③>②,原子半径最大的是④,D错误;
故合理选项是C。
5.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的2p轨道上,有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反。
Y原子M层上有两个未成对电子,基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍。
下列说法错误的是
>> B.简单离子还原性:Z>W>X
A.第一电离能:Z W Y
C.原子半径:Y>W>X
D.简单氢化物的沸点:X>Y>W
【答案】D
【解析】
【分析】基态X原子的2p轨道上,有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,所以X为O元素;Y原子M层上有两个未成对电子,所以Y为Si;基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍,所以W为S;又短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,所以Z为P元素;据此分析解题。
>>,故A正【详解】A.Z为P,W为S,Y为Si,P元素最外层电子为半满,所以第一电离能,Z W Y
确;
B.非金属性越强,单质氧化性越强,而相应简单阴离子的还原性越弱;所以简单离子还原性:Z>W>X;故B正确;
C.同一周期元素从左到右原子的半径渐渐变小,Y和W为第三周期元素,X为第二周期元素,所以原子半径:Y>W>X;故C正确;
D.Y为Si,简单氢化物为SiH4,W为S,简单氢化物为H2S,H2S相对分子质量大于SiH4,所以简单氢化物的沸点:X>W>Y;故D错误;
故答案选D。
6.前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子中有6个运动状态不同的电子,Y是地壳中含量最多的元素,基态Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,基态W原子中有6个未成对电子。
下列说法不正确的是
A.电负性:X<Y,原子半径:X<Y
B.同周期中,除稀有气体外元素Z 的第一电离能最大
C.在一定条件下,X 与氢元素形成的某些化合物与Z 的单质及氢化物均能反应
D.在一定条件下,227W O -
和24WO -可以相互转化,且二者均具有强氧化性【答案】A
【解析】
【分析】X 原子中有6个运动状态不同的电子,X 有6个电子,是C 。
Y 是地壳中含量最多的元素,Y 是O 。
基态Z 原子K 、L 层上的电子总数是3p 原子轨道上电子数的两倍,K 层2个电子,L 层8个电子,所以Z 的3p 轨道有5个电子,Z 是Cl 。
基态W 原子中有6个未成对电子,W 有d 轨道,价电子为3d 54s 1,W 是Cr ,以此分析;
【详解】A .电负性C <O ,原子半径C>O ,A 错误;
B .同周期元素第一电离能从左至右越来越大,Ar 最大,除稀有气体外元Cl 的第一电离能最大,B 正确;
C .甲烷可以和氯气发生取代反应,乙烯可以和氯化氢发生加成反应,C 正确;
D .在一定条件下,重铬酸根离子可以和铬酸根离子相互转化,且二者均有强氧化性,D 正确;
故选A 。
7.短周期元素X、Y、Z、W 在元素周期表中的相对位置如图所示,其中W 原子的质子数是其最外层电子数的三倍,下列说法不正确的是()
A.原子半径:Z>W>X>Y
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z
D.ZY 2晶体熔化、液态Y 3气化均需克服分子间作用力
【答案】D
【解析】
【分析】根据短周期元素X 、Y 、Z 、W 在元素周期表中的相对位置知,X 和Y 位于第二周期而Z 和W 位于第三周期,其中W 原子的质子数是其最外层电子数的三倍,设W 最外层电子数为a ,则10+a=3a ,a=5,所以W 是P 元素,则X 是N 、Y 是O 、Z 是Si 元素。
【详解】A .原子电子层数越多,其原子半径越大;同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径Z >W >X >Y ,故A 正确;
B .元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,但O 、F 元素除外,非金属性X >W >Z ,
则最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z,故B正确;
C.元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性Y>X>W>Z,则最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z,故C正确;
D.SiO2是原子晶体、O3是分子晶体,原子晶体熔融时破坏化学键、分子晶体熔融时破坏分子间作用力,所以ZY2晶体熔化、液态Y3气化时前者破坏化学键、后者破坏分子间作用力,故D错误;
故选D。
【点睛】本题考查原子结构和元素周期律,为高频考点,涉及原子半径、最高价含氧酸酸性强弱判断、氢化物稳定性强弱判断等知识点,侧重考查学生分析推断、元素周期律的灵活运用,注意规律中的反常现象,如O、F元素没有最高价含氧酸。
8.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。
已知Y元素原子的价电子排布式为ns n-1np n+1,则下列说法不正确的是
A.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4
B.Y元素在元素周期表的第三周期VIA族
C.X元素所在周期中所含非金属元素最多
D.Z1s22s22p63s23p63d104s24p3
【答案】A
【解析】
【分析】Y元素的价电子排布式为ns n-1np n+1,根据构造原理,n-1=2,解得n=3,Y元素的价电子排布式为3s23p4,即Y元素为S,X为F,Z元素为As,据此分析;
【详解】A.根据上述分析,Y元素的价电子排布式为3s23p4,故A说法错误;
B.根据上述分析,Y元素为S,位于周期表第三周期ⅥA族,故B说法正确;
C.X为F元素,根据元素周期表的结构可知,ⅦA族中所含非金属性元素最多,故C说法正确;
D.Z元素为As,位于第四周期ⅤA族,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故D说法正确;答案为A。
9.下列现象与氢键有关的是:①水分子高温下也很稳定②NH3的熔、沸点比PH3的高③冰的密度比液态水的密度小④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑤乙醇能与水以任意比混溶,而甲醚(CH3-O-CH3)难溶于水
A.①②③④
B.①②③⑤
C.②③④⑤
D.①④⑤
【详解】①水分子高温下也很稳定,其稳定性与化学键有关,而与氢键无关,故①错误;
NH3的熔、沸点比PH3的高,因ⅤA族中,N的非金属性最强,氨气中分子之间存在氢键,则氨气的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的高,故②正确;
冰中存在氢键,其体积变大,则相同质量时冰的密度比液态水的密度小,故③正确;
对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,故④正确;
因乙醇与水分子之间能形成氢键,则乙醇可以和水以任意比互溶,甲醚与水分子之间不能形成氢键,则甲醚(CH3−O−CH3)难溶于水,故⑤正确;
答案选C。
【点睛】氢键广泛存在于非金属性较强的元素F、O、N等元素形成的含氢化合物中,氢键主要影响物质的物理性质。
氢键又分为分子间氢键和分子内氢键,分子间氢键使物质的熔沸点、溶解度增加,分子内氢键对物质的影响相反。
10.关于氢键的下列说法中正确的是
A.每个水分子内含有两个氢键
B.冰、液态水、水蒸气中都存在氢键
C.1个水分子最多可形成4个氢键
D.HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键
【答案】C
【解析】
【详解】A.水分子间存在氢键,水分子内不含氢键,故A错误;
B.冰、液态水中含有氢键,水蒸气中水分子距离增大,不形成氢键,故B错误;
C.氢键具有方向性和饱和性,因此1个水分子最多可形成4个氢键,故C正确;
D.氢键影响物质的部分物理性质,HF的稳定性很强,是因为F电负性大,与氢键无关,故D错误;
答案为C。
11.下列各组微粒的空间构型相同的是
①NH3和H2O②NH4+和H3O+③NH3和H3O+④BF3和NO3-⑤CO2和BeCl2⑥PO34-和SO24-⑦O3和SO2
A.全部
B.除④⑥⑦以外都相同
C.②⑤⑥
D.③④⑤⑥⑦
【详解】①氨分子中氮原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,空间构型为三角锥形,水分子中的氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,空间构型为V形,二者空间构型不相同,错误;
②铵根离子中氮原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,空间构型为正四面体形,水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,空间构型为三角锥形,二者的空间构型不相同,错误;
③氨分子中氮原子和水合氢离子中氧原子的价层电子对数都为4,孤对电子对数都为1,空间构型都为三角锥形,二者的空间构型相同,正确;
④三氟化硼中硼原子价层电子对数为3,无孤电子对,空间构型为平面三角形,硝酸根离子中氮原子价层电子对数为3,无孤电子对,空间构型为平面三角形,二者空间构型相同,正确;
⑤二氧化碳中的碳原子和氯化铍中的铍原子的价层电子对数都为2,孤对电子对数都为0,空间构型都为直线形,正确;
⑥磷酸根离子中磷原子价层电子对数都为4,孤对电子对数为0,空间构型为四面体形,硫酸根离子中硫原子价层电子对数都为4,孤对电子对数为0,空间构型为四面体形,二者空间构型相同,正确;
⑦臭氧和二氧化硫的原子个数和价电子数都相同,互为等电子体,等电子体具有相同的空间构型,正确;答案选D。
12.价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。
下列说法错误的是
A.BF3和NF3均为非极性分子
B.PCl3、NCl3的空间构型都是三角锥形
C.SO2和SO3的VSEPR模型均为平面三角形
D.CO2与N3-的键角相等
【答案】A
【解析】
【详解】A.BF3的中心B原子价层电子对数为3+3-31
2
⨯
=3,无孤对电子,因此其分子为非极性分子;NF3
的中心N原子价层电子对数为3+5-3
2
1⨯
=4,有1对孤对电子,因此NF3分子为极性分子,A错误;
B.PCl3、NCl3的中心P、N原子的价层电子对数都是4,都有1对孤对电子,因此二者的空间构型都是三角锥形,B正确;
C.SO2的中心S原子价层电子对数为2+6-2
2
2⨯
=3,SO3的中心S原子价层电子对数为3+
6-32
2
⨯
=3,因
此SO2和SO3的VSEPR模型均为平面三角形,C正确;
D.CO2与N3-互为等电子体,二者结构相似,CO2为直线型结构,键角180°,则N3-的键角也是180°,二者的键角相等,D正确;
故合理选项是A。
13.下列说法中正确的是
①离子化合物中一定有离子键,可能有共价键
②离子化合物熔融状态下都可以导电
③非金属单质中不含离子键,一定只含有共价键
④稳定性:CH4>SiH4,沸点:CH4>SiH4
⑤NaCl和HCl溶于水破坏相同的作用力
⑥非极性键可能存在于非金属单质中,也可能存在于离子化合物或共价化合物中
A.①②⑥
B.①③④⑥
C.③④⑤⑥
D.①④⑤
【答案】A
【解析】
【详解】①离子化合物中含有离子键,也可能含有共价键,如NaOH、Na2O2等,故①说法正确;
②离子化合物是由阴阳离子组成,熔化时,破坏离子键,成为自由移动的离子,因此离子化合物在熔融状态下可以导电,故②说法正确;
③稀有气体是由单原子组成的分子,不含化学键,故③说法错误;
④C的非金属性强于Si,因此CH4的稳定性强于SiH4,CH4、SiH4均为分子晶体,不含分子间氢键,沸点随着相对分子质量增大而升高,即沸点:SiH4高于CH4,故④说法错误;
⑤NaCl属于离子化合物,溶于水,破坏离子键,HCl属于分子晶体,溶于水,破坏共价键,故⑤说法错误;
⑥非极性键可能存在于非金属单质中,如O2、N2等,也可能存在于离子化合物中,如过氧化钠,两个氧原子间存在非极性键,也可能存在于共价化合物中,如H2O2,两个氧原子间存在非极性键,故⑥说法正确;综上所述,正确的是①②⑥;
答案为A。
14.因生产金属铁的工艺和温度不同,产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同,铁的晶体中铁原子有两种堆积方式,其中两种立方晶胞结构如图所示。
下列关于铁或其晶胞的说法中正确的是
A.铁在周期表中位于第四周期第ⅦB族,是过渡元素也是副族元素
B.在β-Fe晶胞中,每个Fe原子周围均有8个与之距离相等且最近的Fe原子
C.若ɑ-Fe 晶胞边长为b pm ,则Fe 原子半径
r=2
b pm D.α-Fe 晶胞边长若为a cm ,γ-Fe 晶胞边长若为b cm ,则α-Fe 和γ-Fe 两种晶体的密度比为b 3∶4a 3
【答案】D
【解析】
【详解】A .铁是26号元素,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族,属于过渡元素,A 错误;
B .根据β-Fe 晶胞结构可知:以顶点Fe 原子为研究对象,在一个晶胞中,与每个Fe 原子距离相等且最近的Fe 原子有3个,分别位于通过该Fe 原子的三个平面的面心上,通过一个顶点可形成8个晶胞,每个面心的Fe 原子分别被重复数了2次,故在晶胞周围与该铁原子距离相等且最近的Fe 原子有382
⨯=12个,B 错误;C .若ɑ-Fe 晶胞边长为b pm ,根据晶胞结构可知:晶胞中晶胞边长为2个Fe 原子的半径的和,则2r=b pm ,故Fe 原子半径r=b 2
b pm ,C 错误;D .α-Fe 晶胞中含有的Fe 原子数目是8×
18=1,边长若为a cm ,则该晶胞密度为ρ1=3A 56N a g/cm 3;γ-Fe 晶胞中含有的Fe 原子数目是8×18+6×12
=4,边长若为b cm ,则该晶胞密度为ρ2=3A 456N b ⨯g/cm 3,因此α-Fe 和γ-Fe 两种晶体的密度比为
3A 56N a :3A 456N b
⨯=b 3∶4a 3,D 正确;故合理选项是D 。
15.某晶体立方晶胞如图所示。
已知图中微粒1的分数坐标是110,,22⎛⎫ ⎪⎝⎭
,阿伏加德罗常数的值为A N 。
下
列说法正确的是
A.Ag +周围距离最近且相等的5N -
个数是6B.微粒2的分数坐标是313,,444⎛⎫ ⎪⎝⎭
C.已知银与铜位于同一族,银元素位于元素周期表的d 区
D.若晶胞边长为a pm ,则晶体密度为
()3
310A 1784g cm 10N a --⨯⋅⨯⨯【答案】D
【解析】
【详解】A .根据晶胞结构可知,Ag +周围距离最近且相等的5N -个数是4,A 错误;B .图中微粒1的分数坐标是110,,22⎛
⎫ ⎪⎝⎭,则微粒2的分数坐标是133,,444⎛⎫ ⎪⎝⎭
,B 错误;C .银与铜位于同一族,所以银在元素周期表的ds 区,C 错误;
D .Ag +个数为4,5N -为118+6482⨯⨯=,则密度()-33-10A m 178×4ρ==g cm V N a 10⋅⨯⨯,D 正确;
故选D 。
二、填空题(除标注外,每空2分,共55分)
16.
下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题:
(1)元素⑩所在的位置为元素周期表的___________区。
(2)元素④和⑤的基态原子的第一电离能大小为:④___________⑤(填“<”或“>”)。
(3)元素②的一种氢化物是重要的化工原料,常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。
有关该氢化物分子的说法正确的是___________。
A.分子中含有氢键
B.属于非极性分子
C.含有4个σ键和1个π键
D.该氢化物分子中,②原子采用sp 2杂化(4)元素③核外未成对电子数为___________,元素③⑥形成的氢化物中③⑥均采取相同杂化方式,其杂化方式为___________,元素③⑥的最简单氢化物的键角大小为③___________⑥(填“<”“>”或“=”)。
(5)科学发现,②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如下图(图中②、④、⑨分别位于晶胞的体心、顶点、面心),则该化合物的化学式为___________(用对应的元素符号表示),在该晶体的另一种表示中,元素②位于顶点位置,则元素⑨位于___________位置。
【答案】(1)ds(2)>(3)BD
(4)①.2②.sp3③.>
(5)①.MgNi3C②.棱心
【解析】
【分析】由周期表可知,①-⑩分别是H、C、O、Mg、Al、S、Cl、Ca、Ni、Cu,据此分析解答。
【小问1详解】
根据⑩在元素周期表位置,该元素为Cu,位于ds区,故答案为ds;
【小问2详解】
根据④⑤在周期表位置,推出④为Mg,⑤为Al,同周期元素第一电离能从左至右呈增大趋势,Mg最高能级轨道全充满较稳定,其第一电离能大于相邻元素,则Al的第一电离能小于Mg,故答案为>;
【小问3详解】
②为C元素,其氢化物的产量作为石油化工发展水平的标志,即该氢化物为乙烯,
A.乙烯分子中不含氢键,故A错误;
B.乙烯对称平面结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,故B正确;
C.乙烯的结构简式为CH2=CH2,含有5个σ键,1个π键,故C错误;
D.乙烯的空间构型为平面形,C原子杂化类型为sp2,故D正确;
答案为BD;
【小问4详解】
③为氧元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,根据洪特规则,未成对电子数为2;③元素为O,⑥为S,形成氢化物分别为H2O(H2O2)、H2S,O、S杂化类型均为sp3;它们简单氢化物为H2O、H2S,氧元素的电负性比S大,氧元素的原子半径小于S,因此H2O成键之间的斥力大于H2S,键角增大,故答案为2;sp3;>;
【小问5详解】
②④⑨元素分别为C、Mg、Ni,C位于晶胞的体心,个数为1,Mg位于晶胞的顶点,个数为
1
8
8⨯=1,Ni
位于面心,个数为
1
6
2⨯=3,该化合物的化学式为MgNi3
C;如果C元素位于顶点位置,Ni位于棱心;故答
案为MgNi3C;棱心。
17.以CO 2为原料催化加氢可以制备CH 4、CH 3OH 、C 2H 4,2ZnO/ZrO 为我国科学家发明的二氧化碳加氢的一种催化剂。
回答下列问题:
(1)基态Zn 原子电子排布式为___________,其核外不同能量状态的电子有___________种。
(2)CO 23-
中的大π键可表示为___________,同一周期第一电离能大趋势在逐渐增大,但是存在反常,比如N O >,请解释原因:___________。
(3)2CO 催化加氢制备3CH OH 的化学方程式为CO 2+3H 2=CH 3OH+H 2O 。
①等物质的量的CH 3OH 和CO 2分子中σ键数目之比为___________。
②沸点:CH 3OH___________(填“>”或“<”)CH 4,其原因为___________。
(4)四方体2ZrO 晶胞结构如图所示,原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置,M 、W 、Z 原子的坐标参数分别为(0,0,0)、(12,0,12)、(14,14,14
)。
①R 原子的坐标参数为___________,配位数为___________。
②假设ZrO 2的密度为-3ρg cm ⋅,摩尔质量为-1Mg mol ⋅,A N 表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞中Zr 和O 原子的最短距离为___________列出算式即可)。
③将该晶体沿体对角线的方向投影如下图所示,请将O 2-涂黑___________。
【答案】(1)
①.226261021s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 或[]102Ar 3d 4s ②.7(2)
①.64π②.氮原子为半满稳定结构,难失电子,氧原子易失1个电子达到半满稳定结构(3)①.5:2②.>③.CH 3OH 分子间能形成氢键
(4)①.333,,444⎛⎫ ⎪⎝⎭②.4③
.7
104④
.
【解析】
【小问1详解】
Zn 元素是30号元素,基态Zn 原子核外电子排布式为:1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 2,核外不同能量状态的电子有7种
【小问2详解】
碳原子sp²杂化,有一个未参与杂化的p 电子,然后三个氧原子上分别有一个垂直于离子平面的p 轨道,分别提供一个p 电子,再加上负离子中的两个电荷一共是六个电荷,所以形成了四中心六电子的大π键,即64π;同一周期第一电离能大趋势在逐渐增大,但是N O >,原因是氮原子为半满稳定结构,难失电子,氧原子易失1个电子达到半满稳定结构;
【小问3详解】
①CH 3OH 分子中σ键数目为5,CO 2分子中σ键数目为2,等物质的量的CH 3OH 和CO 2分子中σ键数目之比为5∶2;
②因为CH 3OH 分子间能形成氢键,所以沸点CH 3OH>CH 4;
【小问4详解】
①R 原子的坐标参数为(34,34,34);黑球位于顶点和面心,个数为818
⨯+612⨯=4,白球位于体内,个数为8,又根据化学式ZrO 2,故R 为O ,配位数为4;②根据已知得,晶胞质量为
A 4M N g,
cm ,晶胞中Zr 原子和O 原子的最短距离为体对角线的14
,为7104;③该晶体沿体对角线的方向投影如图。
18.FeO 是离子晶体,其晶格能可通过如下循环得到:
(1)基态Fe 原子的最高能量状态的原子轨道的电子云形状为___________形,基态Fe 原子第一电离能为___________kJ·mol -1,O=O 键的键能是___________kJ·mol -1,FeO 的晶格能是___________kJ·mol -1。
(2)基态Fe 2+的价电子排布图为___________,相同条件下Fe 3+比Fe 2+稳定,其原因是___________。
(3)如图为FeO 晶胞,则晶体中Fe 2+周围最近的Fe 2+个数为___________,若该晶胞参数为apm ,则其密度为___________g·cm -3。
【答案】(1)
①.球形②.762.5③.498④.3902(2)①
.②.Fe 3+的3d 轨道处于半满状态,能量低结构稳定
(3)
①.12②.3
3A 047210a ()N -⨯⨯【解析】【分析】第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子变为气态基态正离子所需要的最低能量,结合题给信息可知,基态Fe 原子的第一电离能为762.5kJ·mol -1;键能指气态分子中1mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量,由图知O=O 键的键能是2492498⨯=kJ·mol -1;离子晶体的晶格能是气态离子形成1mol 离子晶体所释放的能量,由题给信息知2+2--1Fe g +O (g)=FeO()ΔH=-3902kJ·mol ()晶体,故Fe0的晶格能为3902kJ·mol -1。
【小问1详解】
基态Fe 原子的最高能量状态的原子轨道是4s,其电子云形状为球形;根据分析知基态Fe 原子的第一电离能为762.5kJ·mol -1,由分析知O=O 键的键能是2492498⨯=kJ·mol -1;,根据分析可知FeO 的晶格能是3902kJ·mol -1;
【小问2详解】
基态Fe 2+
的价电子排布图为,相同条件下Fe 3+比Fe 2+稳定,其原因是Fe 3+的3d 轨道处于半满状态,能量低结构稳定;
【小问3详解】
由FeO 晶胞,Fe 2+位于顶点和面心,则晶体中Fe 2+周围最近的Fe 2+个数为12,若该晶胞参数为apm ,则其密度-30A -1033
A (56+16)4N m (472)10ρ===V (a 10)N a ⨯⨯⨯⨯g·cm -3。