专题13物质结构与性质

专题13物质结构与性质第一单元原子结构与元素的性质1．(2013·浙江自选模块，10分)请回答下列问题：(1)N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4……Im/kJ·mol－15781817274511578……则该元素是__①__(填写元素符号)。(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是__②__。Ce的最高价氯化物分子式是__③__。该元素可能的性质或应用有__④__。A．是一种活泼的金属元素B．其电负性大于硫C．其单质可作为半导体材料D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点(3)关于化合物，下列叙述正确的有__⑤__。A．分子间可形成氢键B．分子中既有极性键又有非极性键C．分子中有7个σ键和1个π键D．该分子在水中的溶解度大于2­丁烯(4)NaF中熔点__⑥__BF－4的熔点(填、＝或)，其原因是__⑦__。答案：①Al②1s22s22p63s23p63d104s24p2③GeCl4④C、D⑤B、D⑥⑦两者均为离子化合物，且阴阳离子电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低2．(2012·福建理综，13分)(1)元素的第一电离能：Al________Si(填“＞”或“＜”)。(2)基态Mn2＋的核外电子排布式为________。(3)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是________。(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示：①在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________；配位键存在于________原子之间(填原子的数字标号)；m＝________(填数字)。②硼砂晶体由Na＋、Xm－和H2O构成，它们之间存在的作用力有________(填序号)。A．离子键B．共价键C．金属键D．范德华力E．氢键解析：(1)通常情况下，同周期元素，第一电离能从左到右逐渐增大，故Al＜Si；(2)Mn的核外电子数为25，故Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)；(3)硅烷是分子晶体，相对分子质量越大，分子间范德华力越大，熔沸点越高；(4)①由中心原子B的球棍模型可知，硼原子能形成3条、4条共价键，B原子为sp2、sp3杂化；B原子提供空轨道，O原子提供孤对电子，故4,5原子之间形成配位键；由阴离子的组成可知，Xm－为[H4B4O9]m－，得出m＝2；②Na＋与Xm－分子间存在离子键，H2O分子间存在氢键和范德华力。答案：(1)＜(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(3)硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答案)(4)①sp2、sp34,5(或5,4)2②ADE3．(2012·安徽理综，16分)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为：nsnnpn＋2ZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色(1)W位于元素周期表第________周期第________族，其基态原子最外层有________个电子。(2)X的电负性比Y的________(填“大”或“小”)；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是________(写化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：________。(4)在X的原子与氢原子形成的多种分子中，有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢，写出其中一种分子的名称：________。氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子，写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式：________。解析：根据原子核外电子排布规律以及“中子数＋质子数＝质量数”和题中有关信息可推知元素X、Y、Z、W分别为C、O、Na、Fe。(1)Fe的价电子排布式为3d64s2，故可知其位于周期表的第四周期第Ⅷ族，最外层电子数是2。(2)非金属性：O＞C，故电负性：C＜O；非金属性越强其气态氢化物越稳定，因此C、O的气态氢化物中，较稳定的是H2O。(3)在Na2O2与CO2的反应中，氧化剂与还原剂均为Na2O2，因此可写出化学方程式：(4)在由C、H形成的分子中，含有两种化学环境不同的氢原子的分子有丙烷、2­甲基丙烷等；由H、C、O形成的酸有HCOOH、CH3COOH等，形成的常见无机阴离子为HCO－3，故反应的离子方程式为CH3COOH＋HCO－3===CH3COO－＋CO2↑＋H2O等。答案：(1)四Ⅷ2,(2)小H2O,(3),(4)丙烷(其他合理答案均可)CH3COOH＋HCO－3===CH3COO－＋CO2↑)＋H2O(其他合理答案均可)4.(2011·新课标全国理综，15分)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料．以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如图所示：请回答下列问题：(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是________________________、__________________________；,(2)基态B原子的电子排布式为____________；B和N相比，电负性较大的是____________，BN中B元素的化合价为__________；,(3)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF－4的立体构型为________；(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间化学键为________，层间作用力为________；(5)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm.立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值．阿伏加德罗常数为NA)．解析：本题主要考查新型陶瓷材料的制取、电子排布、杂化以及晶胞的有关计算，意在考查考生的推理分析能力．(1)已知反应物和主要的生成物，根据原子守恒判断出次要生成物，写出化学方程式，配平即可．(2)B原子核外有5个电子，其基态电子排布式为：1s22s22p1；BN中N的电负性较大，N为－3价，那么B就为＋3价．(3)因为BF3的空间构型为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°.(4)六方氮化硼晶体结构与石墨相似，故B、N以共价键相结合构成分子晶体，其层间作用力是分子间作用力.答案：(1)B2O3＋3CaF2＋3H2SO4=====△2BF3↑＋3CaSO4＋3H2OB2O3＋2NH3=====高温2BN＋3H2O(2)1s22s22p1N＋3(3)120°sp2正四面体(4)共价键(极性共价键)分子间作用力(5)4425×4361.5×10－103×NA5．(2011·福建理综，13分)氮元素可以形成多种化合物．回答以下问题：(1)基态氮原子的价电子排布式是________．(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是________．(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物．①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________．②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)＋2NH2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1若该反应中有4molN—H键断裂，则形成的π键有________mol.③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4.N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在________(填标号)a．离子键b．共价键c．配位键d．范德华力(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别．下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是________(填标号)．a．CF4b．CH4c．NH＋4d．H2O解析：本题考查了原子核外电子排布、杂化轨道理论、分子结构等知识，同时考查了考生的观察能力和分析推理能力．(3)肼分子中有4个N－H键，故有4molN－H键断裂时，有1mol肼发生反应，生成1.5molN2，则形成2×1.5mol＝3molπ键．SO2－4中存在配位键、共价键，N2H2＋6与SO2－4之间存在离子键，离子晶体中不存在范德华力．(4)与4个氮原子形成4个氢键，要求被嵌入微粒能提供4个氢原子，并至少存在“N…H”、“H…O”、“H…F”三类键中的一种，对照条件知，NH＋4符合此要求．答案：(1)2s22p3(2)NOC(3)①三角锥形sp3②3③d(4)c第二单元微粒间作用力与物质性质1．(2013·安徽理综，6分)我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2――→催化剂CO2＋H2O。下列有关说法正确的是()A．该反应为吸热反应B．CO2分子中的化学键为非极性键C．HCHO分子中既含σ键又含π键D．每生成1.8gH2O消耗2.24LO2解析：选C本题考查化学基本概念，意在考查考生对化学基本概念的理解能力。该反应中甲醛被氧气氧化生成CO2和H2O，为放热反应，A项错误；CO2中的CO键属于极性键，B项错误；HCHO的结构式为，分子中既含σ键又含π键，C项正确；每生成1.8gH2O消耗标准状况下2.24LO2，D项错误。2．(2013·新课标全国Ⅱ理综，15分)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。回答下列问题：(1)D2＋的价层电子排布图为________。(2)四种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________(填元素符号)。(3)A、B和D三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。①该化合物的化学式为________；D的配位数为________；②列式计算该晶体的密度________g·cm－3。(4)A－、B＋和C3＋三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为________，配位体是________。解析：本题考查了考生对离子的价层电子排布图、基态原子的第一电离能及电负性大小比较、晶胞结构分析与计算、配合物等知识的掌握和应用能力。由元素C的价电子层中未成对电子数为4知，其不可能位于短周期，结合题意知，元素C位于第四周期，进一步可推出元素A为F，元素B为K，元素C为Fe，元素D为Ni。(2)K原子易失电子，第一电离能最小，F的非金属性最强，电负性最大。(3)根据分摊法，可以求得化合物的化学式为K2NiF4，晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。(4)Fe3＋提供空轨道，F－提供孤对电子，两种离子间形成配位键。答案：(1)(2)KF(3)①K2NiF46②39×4＋59×2＋19×86.02×1023×4002×1308×10－30＝3.4(4)离子键、配位键[FeF6]3－F－3．(2012·新课标全国理综，15分)VIA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VIA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________；(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电