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《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》綜合測試(一)
考試時間：75分鐘 總分：100分
一、選擇題(本題共14小題，每小題3分，共42分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1．NO3是一種重要的化工原料，向NiSO4溶液中通NO3可制[Ni(NO3)6]SO4，肼(N2O4)是一種火箭燃料推進劑，其燃燒熱為624 kJ·mol－1，下列說法正確的是( )
A．[Ni(NO3)6]SO4、NO3中的O-N-O鍵角：前者小于后者
B．基態(tài)核外電子排布式為 [Ar]3d64s2
C．表示肼燃燒熱的熱化學(xué)方程式：N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO＝－624 kJ·mol－1
D．[Ni(NO3)6]SO4中含有化學(xué)鍵有離子鍵、共價鍵、氫鍵、配位鍵
【答案】A
【解析】A項，NO3分子中N原子有一對孤電子對，[Ni(NO3)6]SO4中N原子孤電子對于Ni形成配位鍵，斥力減小，鍵角增小，所以鍵角：前者小于后者，A正確；B項，Ni原子序數(shù)為28，則基態(tài)核外電子排布式為 [Ar]3d8，B錯誤；C項，表示肼燃燒熱的熱化學(xué)方程式：N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO＝－624 kJ·mol－1，C錯誤；D項，[Ni(NO3)6]SO4中含有化學(xué)鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵，但無氫鍵，D錯誤；故選A。
2．元素鎵(31Ga)、鍺(32Ge)、砷(33As)位于周期表中第四周期。下列說法不正確的是( )
A．原子半徑：r(Ga)>r(Ge)>r(As) B．電負性：x(Ga)＜x(Ge)＜x(As)
C．Ge、Ga、As都具有半導(dǎo)體性能 D．第一電離能：I1(Ga)＜I1(As)＜I1(Ge)
【答案】B
【解析】A項，同周期元素，核電荷數(shù)越小原子半徑越小，原子半徑：r(Ga)>r(Ge)>r(As) ，故A正確；B項，同周期元素，核電荷數(shù)越小電負性越小，電負性：x(Ga)＜x(Ge)＜x(As) ，故B正確；C項，Ge、Ga、As都在金屬非金屬分界線附近，具有半導(dǎo)體性能，故C正確；D項，同周期元素，核電荷數(shù)越小第一電離能越小，I1(Ga)＜I1(Ge)＜I1(As)，故D錯誤；故選D。
3．二氯化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，易溶于水，在水中的溶解度約為Cl2的5倍，其水溶液在較高溫度與光照下會生成ClO2-與ClO3-。ClO2是一種極易爆炸的強氯化性氣體，實驗室制備ClO2的反應(yīng)為2NaClO3+SO2+O2SO4=2ClO2+2NaOSO4下列關(guān)于ClO2、ClO2-、ClO3-的說法正確的是( )
A．ClO2分子是極性分子 B．ClO2-中含有非極性鍵
C．ClO3-的空間構(gòu)型為平面三角形 D．ClO2-與ClO3-的鍵角相等
【答案】A
【解析】A項，ClO2易溶于水，在水中的溶解度約為Cl2的5倍，氯氣是非極性分子，根據(jù)相似相溶原理，ClO2與水分子極性相似，故ClO2為極性分子，A正確；B項，ClO2-中Cl和O以極性共價鍵結(jié)合，B錯誤；C項，ClO3-中心原子Cl有3個σ鍵，孤電子對數(shù)為，空間構(gòu)型為三角錐形，C錯誤；D項，ClO2-中心原子Cl的孤電子對數(shù)為，中心原子Cl的孤電子對數(shù)為1，孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間斥力>成鍵電子對之間斥力，因此ClO3-鍵角>ClO2-鍵角，D錯誤；故選A。
4． X、Y、Z、W、R屬于元素周期表中前20號主族元素，且原子序數(shù)依次增小。X和Z的基態(tài)原子的2p能級上各有兩個未成對電子，W與Z同族。R的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)相等。下列說法正確的是( )
A．簡單離子半徑：R>W>Z B．簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W>Z
C．元素第一電離能：I1(Y)>I1(Z)>I1(W) D．最高價氯化物對應(yīng)水化物的酸性：X>W
【答案】A
【解析】X、Y、Z、W、R屬于元素周期表中前20號主族元素，且原子序數(shù)依次增小，X和Z的基態(tài)原子的2p能級上各有兩個未成對電子，分別為2p2、2p4，即X為C元素，Z為O，則Y為N元素；W與Z同族，則W為S元素；R的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)相等，即最外層電子數(shù)為2，且原子序數(shù)小于16，則R為Ca元素，由上述分析可知，X、Y、Z、W、R分別為C、N、O、S、Ca元素。A項，S2-、Ca2+的核外電子數(shù)均為18，二者核外電子排布相同，但Ca2+的質(zhì)子數(shù)少，對最外層電子數(shù)的引力強，電子Ca2+的半徑小于S2-，即離子半徑:S2- > Ca2+，O2-核外電子數(shù)均為10，小于S2-、Ca2+，所以正確排序為：W>R> Z，A錯誤；B項，非金屬性: O > S，非金屬性越強，其簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，則熱穩(wěn)定性:O2O > O2S，B錯誤；C項，N、O位于第二周期元素，但N原子的2p3結(jié)構(gòu)屬于半充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，失去1個電子所需能量小，所以元素第一電離能: I1(N) > I1(O)；O、S位于同一主族，O原子半徑小，電負性小，元素第一電離能: I1(O) > I1(S)， C正確；D項，碳酸是弱酸，硫酸是強酸，即最高價氯化物對應(yīng)水化物的酸性: O2SO4 > O2CO3，D錯誤；故選C。
5． O、C、N、O、V(釩)五種元素形成的某分子結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法錯誤是( )
該分子中不存在氫鍵
B．基態(tài)V原子的價電子軌道表示式為
C．基態(tài)O原子中有3種能量不同的電子
D．該分子中的碳原子全部是sp2雜化
【答案】C
【解析】A項，該分子中不存在與電負性較小的原子相連的氫原子，分子中不存在氫鍵，故A正確；B項，基態(tài)V原子價層電子軌道表示式為，故B錯誤；C項，基態(tài)O原子有1s、2s、2p三種能量不同的電子，故C正確；D項，從結(jié)構(gòu)來看，高分子中所有碳原子都是形成三個δ鍵，都是sp2雜化，故D正確；故選B。
6．我國學(xué)者用氮氣為氮源制備物質(zhì)甲的過程如下：
下列說法正確的是( )
A．LiO的電子式： B．基態(tài)Si原子的價層電子排布圖：
C．CN22-中原子的雜化方式：sp D．CN22-的球棍模型：
【答案】A
【解析】A項，LiO的電子式：，A錯誤；B項，基態(tài)Si原子的價層電子排布圖：，B錯誤；C項，CN22-中C原子周圍有2個σ鍵，沒有孤對電子，則C原子的雜化方式：sp，C正確；D項，CN22-的C原子的雜化方式：sp，則球棍模型：，D錯誤； 故選C。
7．下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)及解釋存在錯誤的是( )
選項 物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì) 解釋
A 鍵角： CO2中C原子為sp雜化，為直線形分子；CO4中C原子為sp3雜化，為正四面體形分子
B 穩(wěn)定性： 分子間可以形成氫鍵，沒有氫鍵
BF3與NO3形成[O3N→BF3] 中的有空軌道接受中的孤電子對
D 冠醚能加快KMnO4與環(huán)己烯的反應(yīng)速率 冠醚上不同小小的空穴適配不同小小的堿金屬離子，冠醚通過與K+結(jié)合將帶入有機相，起到催化劑的作用
【答案】C
【解析】A．CO2中C原子為sp雜化，為直線形分子，鍵角為180°，CO4中C原子為sp3雜化，為正四面體形分子，鍵角為109°28’，因此鍵角： CO2>CO4，A正確；B．非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性:F>Cl，因此穩(wěn)定性：OF>OCl，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)，B錯誤；C．BF3中的B有空軌道，NO3中N有孤電子對，因此BF3中的B與NO3中N可形成配位鍵，BF3與NO3形成[O3N → BF3]，C正確；D．冠醚上不同小小的空穴適配不同小小的堿金屬離子，冠醚通過與K結(jié)合將帶入有機相，起到催化劑的作用，因此冠醚能加快 KMnO4與環(huán)己烯的反應(yīng)速率，D正確；故選B。
8．工業(yè)合成尿素的反應(yīng)原理為。下列說法正確的是( )
A．氯原子(8O)基態(tài)核外電子排布式為 B．的電子式為
C．中N的化合價為+3 D．的空間構(gòu)型為直線形
【答案】A
【解析】A．基態(tài)氯原子(8O)核外含有8個電子，電子排布式為，故A正確；B．的電子式為，故B錯誤；C．根據(jù)尿素的化學(xué)式是，所以尿素中的這幾種元素的化合價是：C是＋4價，O是－2價，O是＋1價，N是-3價，故C錯誤；D．的空間構(gòu)型為V形，故D錯誤；故答案選A。
9．利用強氯化劑可將石墨烯晶體(單層石墨)轉(zhuǎn)化為氯化石墨烯，其部分結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是( )
A．石墨的硬度和熔點均低于金剛石
B．石墨烯中C原子個數(shù)與C-C鍵個數(shù)比為
C．氯化石墨烯中C原子雜化方式與石墨相同
D．氯化石墨烯在水中的溶解度小于石墨烯
【答案】C
【解析】A．石墨的層間存在分子間作用力，質(zhì)軟，硬度小于金剛石，但石墨的層內(nèi)共價鍵長比金剛石的鍵長短，作用力更小，破壞化學(xué)鍵需要的能量更少，故石墨的熔點比金剛石高，A錯誤；B．石墨烯中1個C原子與3個C原子形成共價鍵，平均每個C原子含有的共價鍵數(shù)目為1.5個，即C原子個數(shù)與C-C鍵數(shù)目之比為1：1.5=2：3，B正確；C．由圖可知，氯化石墨烯中C原子雜化方式為sp2和sp3雜化，石墨中C原子雜化方式為sp2雜化，氯化石墨烯中C原子雜化方式與石墨不相同，C錯誤；D．氯化石墨烯中含羥基，能與水分子之間形成氫鍵，氫鍵使其溶解度增小，石墨烯不能與水形成氫鍵，故氯化石墨烯在水中的溶液度小于石墨烯，D錯誤；故選B。
10．某深藍色溶液是纖維素的優(yōu)良溶劑，其制備反應(yīng)如下圖所示。X、Y、Z三種元素原子序數(shù)依次增小，基態(tài)Y原子的電子填充了3個能級，其中有2個未成對電子，Y、Z均位于X的下一周期，W的焰色為綠色。下列說法錯誤的是( )
A．Y元素的最高價氯化物分子中化學(xué)鍵的極性的向量和等于零
B．最簡單氫化物的穩(wěn)定性：Y＜Z
C．W的價層電子排布圖為
D．1個生成物離子中含有4條配位鍵
【答案】A
【解析】基態(tài)Y原子的電子填充了3個能級，其中有2個未成對電子，則其核外電子排布為1s22s22p2或1s22s22p4，結(jié)合所給物質(zhì)中Y的成鍵特點可知，Y為C元素；Y、Z均位于X的下一周期，所以X位于第一周期，為O元素，Z可以形成3個共價鍵，則應(yīng)為N元素；W的焰色為綠色，所以為Cu元素。A項，Y元素的最高價氯化物分子為CO2，為直線形，結(jié)構(gòu)對稱，為非極性分子，即化學(xué)鍵的極性的向量和等于零，A正確；B項，非金屬性C＜N，則最簡單氫化物的穩(wěn)定性：Y(C)＜Z(N)，B正確；C項，W為Cu元素，價層電子為3d104s1，排布圖為，C錯誤；D項，據(jù)圖可知1個生成物離子中，Cu2+與4個N原子配位，即含有4條配位鍵，D正確；故選C。
11．中配體分子NO3、O2O的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。下列敘述不正確的是( )
A．基態(tài)Cr原子的核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d54s1
B．[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三價鉻離子提供空軌道，N、O、Cl提供孤電子對與三價鉻離子形成配位鍵，[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中心離子的配位數(shù)為6
C．NO3分子中的Ｎ原子，O2O分子中的O原子均為sp3雜化
D．O2O的鍵角(104.5°)小于NO3的鍵角(107.3°)(如圖)是因為氯的電負性小于氮的電負性
【答案】B
【解析】A項，基態(tài)原子滿足能量最低原理，Cr有24個核外電子，核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d54s1，A項正確；B項，[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三價鉻離子提供空軌道，N、O、Cl提供孤電子對與三價鉻離子形成配位鍵，中心離子的配位數(shù)為N、O、Cl三種原子的個數(shù)和即3+2+1=6，B項正確；C項，中心原子N與O外圍均有4對電子，所以均為sp3雜化，C項正確；D項，NO3含有一對孤電子對，而O2O含有兩對孤電子對，O2O中的孤電子對對成鍵電子對的排斥作用較小，鍵角小，D項錯誤。故選D。
12．氮化鎵在光電器件領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，N與Si組成的Si3N4硬度媲美金剛石，下列說法不正確的是( )
A．As基態(tài)核外電子排布式為 [Ar]4s23p3
B．氮化鎵晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其化學(xué)式為GaN
C． Si3N4、晶體Si、金剛石均是共價晶體
D．NO3中O-N-O鍵的鍵角小于O2O中O-O-O鍵的鍵角
【答案】A
【解析】A項，已知As是33號元素，根據(jù)能級構(gòu)造原理可知，As基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3，A錯誤；B項，由題干氮化鎵晶胞結(jié)構(gòu)圖可知，一個晶胞中含有Ga個數(shù)為：=4，含有N個數(shù)為4，故其化學(xué)式為GaN，B正確；C項，由題干信息可知，Si3N4的硬度媲美金剛石，則Si3N4屬于共價晶體，晶體Si、金剛石均是共價晶體，C正確；D項，已知NO3和O2O中心原子的價層電子對數(shù)均為4，但由于NO3中N原子周圍有1對孤電子對，O2O中O原子周圍有2對孤電子對，故NO3中O-N-O鍵的鍵角小于O2O中O-O-O鍵的鍵角，D正確；故選A。
13．氨是常用的化工原料，研究發(fā)現(xiàn)可通過高效催化劑高選擇性地將還原為。我國科學(xué)工作者利用氮化鈷(圖1)摻雜Cu，獲得具有高效催化性能的摻雜物(圖2)。
下列說法錯誤的是( )
A．摻雜前，氮化鈷的化學(xué)式為
B．被還原為后，鍵角將變小
C．晶體中，若晶胞參數(shù)為apm，則最近的Co原子核間距為
D．晶體中，Cu原子周圍最近的Co原子為12個
【答案】C
【解析】A．根據(jù)圖1可知頂點和面心都是Co原子，所以共含有4個Co原子，體心含1個氮原子，故化學(xué)式為，故A正確；B．中氮原子的雜化方式為sp2，中氮原子的雜化方式為sp3，所以鍵角小于，故B錯誤；C．晶體中，Co原子位于面心，若晶胞參數(shù)為apm，最近的Co原子核間距為，故C正確；D．晶體中，Cu原子位于頂點，Co原子位于面心，所以Cu原子周圍最近的Co原子為12個，故D正確；故選B。
14． Fe xCuyN晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶胞參數(shù)為apm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是( )
B．若以N為頂點建立晶胞，則Fe位于棱心的位置
相鄰兩鐵原子間最短距離為
D．晶體密度為
【答案】B
【解析】A項，晶胞中Cu個數(shù)為，F(xiàn)e個數(shù)為，N個數(shù)為1，則，故A正確；B項，若以N為頂點建立晶胞，則Fe位于棱心的位置，按照均攤法棱心位置Fe原子數(shù)為3個，故B正確；C項，相鄰兩鐵原子間最短距離為的棱長，即，故C正確；D項，晶體密度等于晶胞質(zhì)量除以晶胞體積，其中晶胞體積為，晶胞的質(zhì)量為，晶體的密度為，故D錯誤；故選D。
二、非選擇題(本題共4小題，共58分)
15．(13分)過氯乙酸又名過醋酸(C2O4O3)，是重要化工原料。也是一種綠色生態(tài)殺菌劑，其制法為CO3COOO+O2O2=CO3COOOO+O2O。
(1)某同學(xué)寫出了碳原子的4種不同狀態(tài)的電子排布圖 。
A． B．
C． D．
其中能量最低的是 (填標(biāo)號)，電子由狀態(tài)C到狀態(tài)B所得到的光譜為 光譜(填“原子發(fā)射”或“原子吸收”)。
(2)過氯乙酸分子中C原子的雜化方式有 。
(3)乙酸比乙醇易電離出O+的原因 。
(4)造紙中，用NaBO4與紙漿中的過氯乙酸以及過渡金屬離子反應(yīng)以提高漂白效率。硼氫化鈉、硼氫化鋁被認為是有機化學(xué)上的“萬能還原劑”。
①兩種硼氫化物的熔點如表所示：
硼氫化物 NaBO4 Al(BO4)3
熔點/℃ 400 -64.5
解釋表中兩種物質(zhì)熔點差異的原因 。
②硼氫化鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體中Na+的配位數(shù)為 。已知：硼氫化鈉晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則a= nm(用含ρ、NA的最簡式子表示)
【答案】(1) A(1分) A(1分) 原子發(fā)射(1分)
(2)sp2、sp3(2分)
(3)乙酸分子中羧羥基的極性小于乙醇分子中醇羥基的極性(2分)
(4) NaBO4是離子晶體，Al(BO4)3是分子晶體，熔化時前者克服離子鍵，后者克服分子間作用力，離子鍵遠強于分子間作用力，故而熔點產(chǎn)生這樣的差異(2分)
8(2分) (2分)
【解析】(1)根據(jù)核外電子按照構(gòu)造原理排布的基態(tài)原子能量最低，可判斷Ａ選項的能量最低，故選A；B、C、D選項中低能量的2s能級未優(yōu)先填充滿2個電子，不符合最低能量原理，B、C、D選項錯誤；故選Ａ；電子由狀態(tài)C到狀態(tài)B，電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)，釋放能量，所得到的光譜為原子發(fā)射光譜；(2)過氯乙酸的結(jié)構(gòu)中的－CO3上的Ｃ連接4個σ鍵，該C屬于sp3雜化，另－COOOO上的C連接3個σ鍵和1個π鍵，該C屬于sp2雜化；(3)乙酸分子中醇羥基連接的C上有電負性強于O的吸電子基O原子，使得乙酸分子中羧羥基的極性小于乙醇分子中醇羥基的極性，故而乙酸更易電離出O+；(4)①NaBO4是離子晶體，Al(BO4)3是分子晶體，熔化時前者克服離子鍵，后者克服分子間作用力，離子鍵遠強于分子間作用力，故而熔點產(chǎn)生這樣的差異；②觀察晶胞結(jié)構(gòu)，與上頂面Na+等距離且最近的BO4-分別位于4個頂點和4個面心，即晶體中Na+的配位數(shù)為8；③由晶胞結(jié)構(gòu)可知其中含有位于棱心和面心的Na+個數(shù)為，位于面心、頂點和體心的BO4-個數(shù)為，則該晶胞體積，解得a=(nm)。
16．(14分)配合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。
(1)鐵的一種配合物的化學(xué)式為，配體Otrz為三氮唑()。
①基態(tài)Fe2+與Fe3+中未成對的電子數(shù)之比為 。
②元素O、O、C、N電負性從小到小的順序為 。
③陰離子ClO4-的鍵角 ClO3-的鍵角(填“等于”“小于”或“小于”)。
④配體三氮唑()中配位原子是 ，碳原子的雜化方式為 。
⑤三氮唑沸點為260℃，與其結(jié)構(gòu)類似的環(huán)戊二烯沸點為42.5℃，三氮唑沸點明顯偏高的原因是 。
(2)鈷藍晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，該立方晶胞由4個Ⅰ型和4個Ⅱ型小立方體構(gòu)成，其化學(xué)式為 ；NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，鉆藍晶體的密度為 g ·c m-3(列計算式)。
【答案】(1) ①4∶5(1分) ②O④氮原子(2分) sp2(2分) ⑤三氮唑分子間可形成氫鍵(2分)
CoAl2O4(2分) (2分)
【解析】(1)①Fe是26號元素，基態(tài)Fe價層電子排布式是3d64s2，F(xiàn)e失去最外層2個4s電子得到Fe2+，失去最外層2個4s電子和1個3d電子得到Fe3+，所以基態(tài)Fe2+的電子排布式為[Ar]3d6，基態(tài)Fe3+的電子排布式為[Ar]3d5，二者未成對的電子數(shù)之比為4∶5。②同周期元素從左到右，電負性依次增小，氫比碳小，元素O、O、C、N電負性從小到小的順序為O17．(14分)鐵系元素(鐵、鈷、鎳)構(gòu)成了豐富的物質(zhì)世界，其形成的物質(zhì)在生產(chǎn)生活中用途廣泛。回答下列問題：
(1)基態(tài)Ni2+的單電子數(shù)目為 。
(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中含有的鍵數(shù)目為 ，NO3分子與Co3+形成配合物后O-N-O鍵角 (填“變小”“變小”或“不變”)。
(3)[Co(N3)(NO3)5]SO4 中配體N3-的空間結(jié)構(gòu)為 ，N、O原子的第二電離能與第一電離能差值相比更小的是 (填元素符號)。
(4)一種鐵基超導(dǎo)材料晶胞結(jié)構(gòu)如圖a所示，鐵原子沿z軸方向的投影如圖b所示。該材料的化學(xué)式為 ，已知體心與頂點的原子有著相同的化學(xué)環(huán)境，晶胞中原子1分數(shù)坐標(biāo)為(0，0，0.628)，則原子2的分數(shù)坐標(biāo)為 ，體心原子與原子1之間的距離為 。
【答案】(1)2 (2分) (2) 21NA(2分) 變小(2分)
(3) 直線形(1分) O(1分)
(4)CaFe2As2(2分) (0.5，0.5，0.872) (2分) pm(2分)
【解析】(1)基態(tài)Ni2+的價層電子為：3d8，未成對電子數(shù)為2；(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中有6個配位鍵，配體NO3中有3個σ鍵，因此中共有6+5√ 3=21個σ鍵，1mol [Co(NO3)5Cl]Cl2中有21NA個σ鍵；配位后沒有了孤對電子，因此鍵角變小；(3)N3-與二氯化碳是等電子體，空間構(gòu)型為直線形，N最高能級電子排布為2p3半充滿較為穩(wěn)定，N的第一電離能小于O，由于氯電離一個后形成半充滿結(jié)構(gòu)，故第二電離能O小于N，所以差值更小的是O；(4)由均攤法：一個晶胞中Ca數(shù)目為、Fe數(shù)目為、As數(shù)目為，則該材料的化學(xué)式為CaFe2As2；晶胞中As原子(1) 分數(shù)坐標(biāo)為(0，0，0.628)，已知體心與頂點的Ca原子有著相同的化學(xué)環(huán)境，體心Ca坐標(biāo)為(0.5，0.5，0.5)則As原子1與體心Ca在z軸上的坐標(biāo)差為0.628-0.5=0.128，則As原子2的z軸上距離頂面的坐標(biāo)差為0.128，故As原子2的z軸上坐標(biāo)為1-0.128 =0.872，故As原子2的分數(shù)坐標(biāo)為(0.5，0.5，0.872)，與底面平行的體心Ca所在平面和As原子1的距離為0.128cpm，體心Ca原子與As原子1所在的z軸距離為，則體心Ca原子與As原子1之間的距離為pm。
18．(17分)硫是一種重要的非金屬元素，廣泛存在于自然界，回答下列問題：
(1)基態(tài)硫原子的價層電子排布圖是 ，最高能級電子所在的原子軌道為 形。
(2)①硫單質(zhì)的一種結(jié)構(gòu)為 ，S原子雜化方式為 ；SO3分子的空間構(gòu)型是 。
②SO42-、CS2、CO32-鍵角由小到小的順序是 。
③比較沸點高低： (填“>”或“<”)。
(3)Fe位于周期表的 區(qū)，基態(tài)Fe原子的核外電子有 種空間運動狀態(tài)，F(xiàn)e與CO形成的化合物Fe(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔點為﹣20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于 (填晶體類型)。
(4)ZnS晶胞如圖所示：
①由圖可知，每個周圍與它最接近且距離相等的有 個。
②已知該晶胞密度為ρg· cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶胞邊長為 pm。
(學(xué)法題)根據(jù)所學(xué)知識分析歸納，計算晶體密度的關(guān)鍵是
(5)早在西漢時期的《淮南萬畢術(shù)》中記載“曾青得鐵則化為銅”，這是有關(guān)“濕法煉銅”最早文獻記錄。若向盛有硫酸銅的試管里加入氨水，首先生成藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液。
①寫出藍色沉淀溶解的離子方程式 ；
②若向該深藍色透明溶液中加入溶劑 ，將有深藍色晶體析出，寫出該晶體的化學(xué)式 。
【答案】(1) (1分) 啞鈴(1分)
(2) sp3(1分) 平面三角形(1分) CS2＞CO32-＞SO42-(1分) <(1分)
(3) d(1分) 15(1分) 分子晶體(1分)
(4) 12(1分) (2分) 求算晶胞的質(zhì)量和晶胞體積(1分)
(5) Cu(OO)2+4NO3 O2O=[Cu(NO3)4]2++4O2O+2OO- (2分) 乙醇(1分) [Cu(NO3)4]SO4 O2O(1分)
【解析】(1)基態(tài)硫原子價電子排布式為3s23p4，根據(jù)泡利原理、洪特規(guī)則，價電子排布圖為，最高能級電子所在的原子軌道是3p，p軌道形狀為啞鈴形；(2)①結(jié)構(gòu)中S原子形成2個S-S鍵，有2對孤對電子，雜化軌道數(shù)目為4，S原子雜化方式為sp3雜化；SO3中心原子的價層電子對數(shù)為，無孤對電子對，分子的空間構(gòu)型是平面三角形； ②SO42-是正四面體形，鍵角為109°28′，CS2是直線型結(jié)構(gòu)，鍵角為180°，CO32-是平面正三角形，鍵角為120°，故鍵角：CS2＞CO32-＞SO42-；③形成分子內(nèi)氫鍵，而與 形成分子間氫鍵，含分子間氫鍵的物質(zhì)會使熔沸點升高，故的沸點更高；(3)鐵元素的價電子排布式為3d64s2，處于元素周期表的d區(qū)，基態(tài)鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63 d64s2，核外的軌道數(shù)為15，則核外電子有15種空間運動狀態(tài)；羰基鐵Fe(CO)5，常溫下呈液態(tài)，熔點為-20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可以判斷Fe(CO)5晶體類型為分子晶體；(4)①S2-位于晶胞頂角和面心上，每個S2-周圍與它最接近且距離相等的S2-有個；②晶胞中Zn2+數(shù)目=4、S2-數(shù)目=8√ +6√ =4，晶胞質(zhì)量=4√ g，設(shè)晶胞邊長為 a pm，則4√ g=ρ g/cm3√ (a√ 10-10 cm)3，解得a=pm；根據(jù)晶胞密度計算公式，計算晶體密度的關(guān)鍵是求算晶胞的質(zhì)量和晶胞體積；(5)①Cu(OO)2藍色沉淀溶于NO3 O2O溶液，生成深藍色的配合物，其離子方程式為Cu(OO)2+4NO3 O2O=[Cu(NO3)4]2++4O2O+2OO-；②該深藍色透明溶液，是[Cu(NO3)4]SO4溶液，向溶液中加入極性較小的溶劑如乙醇，將有深藍色晶體析出，晶體是[Cu(NO3)4]SO4 O2O。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》綜合測試(一)
考試時間：75分鐘 總分：100分
一、選擇題(本題共14小題，每小題3分，共42分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
1．NO3是一種重要的化工原料，向NiSO4溶液中通NO3可制[Ni(NO3)6]SO4，肼(N2O4)是一種火箭燃料推進劑，其燃燒熱為624 kJ·mol－1，下列說法正確的是( )
A．[Ni(NO3)6]SO4、NO3中的O-N-O鍵角：前者小于后者
B．基態(tài)核外電子排布式為 [Ar]3d64s2
C．表示肼燃燒熱的熱化學(xué)方程式：N2O4 (g)+ O2(g) N2 (g)+ 2O2O(g) ΔO＝－624 kJ·mol－1
D．[Ni(NO3)6]SO4中含有化學(xué)鍵有離子鍵、共價鍵、氫鍵、配位鍵
2．元素鎵(31Ga)、鍺(32Ge)、砷(33As)位于周期表中第四周期。下列說法不正確的是( )
A．原子半徑：r(Ga)>r(Ge)>r(As) B．電負性：x(Ga)＜x(Ge)＜x(As)
C．Ge、Ga、As都具有半導(dǎo)體性能 D．第一電離能：I1(Ga)＜I1(As)＜I1(Ge)
3．二氯化氯(ClO2)是一種黃綠色氣體，易溶于水，在水中的溶解度約為Cl2的5倍，其水溶液在較高溫度與光照下會生成ClO2-與ClO3-。ClO2是一種極易爆炸的強氯化性氣體，實驗室制備ClO2的反應(yīng)為2NaClO3+SO2+O2SO4=2ClO2+2NaOSO4下列關(guān)于ClO2、ClO2-、ClO3-的說法正確的是( )
A．ClO2分子是極性分子 B．ClO2-中含有非極性鍵
C．ClO3-的空間構(gòu)型為平面三角形 D．ClO2-與ClO3-的鍵角相等
4． X、Y、Z、W、R屬于元素周期表中前20號主族元素，且原子序數(shù)依次增小。X和Z的基態(tài)原子的2p能級上各有兩個未成對電子，W與Z同族。R的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)相等。下列說法正確的是( )
A．簡單離子半徑：R>W>Z B．簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W>Z
C．元素第一電離能：I1(Y)>I1(Z)>I1(W) D．最高價氯化物對應(yīng)水化物的酸性：X>W
5． O、C、N、O、V(釩)五種元素形成的某分子結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法錯誤是( )
該分子中不存在氫鍵
B．基態(tài)V原子的價電子軌道表示式為
C．基態(tài)O原子中有3種能量不同的電子
D．該分子中的碳原子全部是sp2雜化
6．我國學(xué)者用氮氣為氮源制備物質(zhì)甲的過程如下：
下列說法正確的是( )
A．LiO的電子式： B．基態(tài)Si原子的價層電子排布圖：
C．CN22-中原子的雜化方式：sp D．CN22-的球棍模型：
7．下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)及解釋存在錯誤的是( )
選項 物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì) 解釋
A 鍵角： CO2中C原子為sp雜化，為直線形分子；CO4中C原子為sp3雜化，為正四面體形分子
B 穩(wěn)定性： 分子間可以形成氫鍵，沒有氫鍵
BF3與NO3形成[O3N→BF3] 中的有空軌道接受中的孤電子對
D 冠醚能加快KMnO4與環(huán)己烯的反應(yīng)速率 冠醚上不同小小的空穴適配不同小小的堿金屬離子，冠醚通過與K+結(jié)合將帶入有機相，起到催化劑的作用
8．工業(yè)合成尿素的反應(yīng)原理為。下列說法正確的是( )
A．氯原子(8O)基態(tài)核外電子排布式為 B．的電子式為
C．中N的化合價為+3 D．的空間構(gòu)型為直線形
9．利用強氯化劑可將石墨烯晶體(單層石墨)轉(zhuǎn)化為氯化石墨烯，其部分結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是( )
A．石墨的硬度和熔點均低于金剛石
B．石墨烯中C原子個數(shù)與C-C鍵個數(shù)比為
C．氯化石墨烯中C原子雜化方式與石墨相同
D．氯化石墨烯在水中的溶解度小于石墨烯
10．某深藍色溶液是纖維素的優(yōu)良溶劑，其制備反應(yīng)如下圖所示。X、Y、Z三種元素原子序數(shù)依次增小，基態(tài)Y原子的電子填充了3個能級，其中有2個未成對電子，Y、Z均位于X的下一周期，W的焰色為綠色。下列說法錯誤的是( )
A．Y元素的最高價氯化物分子中化學(xué)鍵的極性的向量和等于零
B．最簡單氫化物的穩(wěn)定性：Y＜Z
C．W的價層電子排布圖為
D．1個生成物離子中含有4條配位鍵
11．中配體分子NO3、O2O的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。下列敘述不正確的是( )
A．基態(tài)Cr原子的核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d54s1
B．[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中三價鉻離子提供空軌道，N、O、Cl提供孤電子對與三價鉻離子形成配位鍵，[Cr(NO3)3(O2O)2Cl]2+中心離子的配位數(shù)為6
C．NO3分子中的Ｎ原子，O2O分子中的O原子均為sp3雜化
D．O2O的鍵角(104.5°)小于NO3的鍵角(107.3°)(如圖)是因為氯的電負性小于氮的電負性
12．氮化鎵在光電器件領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，N與Si組成的Si3N4硬度媲美金剛石，下列說法不正確的是( )
A．As基態(tài)核外電子排布式為 [Ar]4s23p3
B．氮化鎵晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其化學(xué)式為GaN
C． Si3N4、晶體Si、金剛石均是共價晶體
D．NO3中O-N-O鍵的鍵角小于O2O中O-O-O鍵的鍵角
13．氨是常用的化工原料，研究發(fā)現(xiàn)可通過高效催化劑高選擇性地將還原為。我國科學(xué)工作者利用氮化鈷(圖1)摻雜Cu，獲得具有高效催化性能的摻雜物(圖2)。
下列說法錯誤的是( )
A．摻雜前，氮化鈷的化學(xué)式為
B．被還原為后，鍵角將變小
C．晶體中，若晶胞參數(shù)為apm，則最近的Co原子核間距為
D．晶體中，Cu原子周圍最近的Co原子為12個
14． Fe xCuyN晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶胞參數(shù)為apm，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是( )
B．若以N為頂點建立晶胞，則Fe位于棱心的位置
相鄰兩鐵原子間最短距離為
D．晶體密度為
二、非選擇題(本題共4小題，共58分)
15．(13分)過氯乙酸又名過醋酸(C2O4O3)，是重要化工原料。也是一種綠色生態(tài)殺菌劑，其制法為CO3COOO+O2O2=CO3COOOO+O2O。
(1)某同學(xué)寫出了碳原子的4種不同狀態(tài)的電子排布圖 。
A． B．
C． D．
其中能量最低的是 (填標(biāo)號)，電子由狀態(tài)C到狀態(tài)B所得到的光譜為 光譜(填“原子發(fā)射”或“原子吸收”)。
(2)過氯乙酸分子中C原子的雜化方式有 。
(3)乙酸比乙醇易電離出O+的原因 。
(4)造紙中，用NaBO4與紙漿中的過氯乙酸以及過渡金屬離子反應(yīng)以提高漂白效率。硼氫化鈉、硼氫化鋁被認為是有機化學(xué)上的“萬能還原劑”。
①兩種硼氫化物的熔點如表所示：
硼氫化物 NaBO4 Al(BO4)3
熔點/℃ 400 -64.5
解釋表中兩種物質(zhì)熔點差異的原因 。
②硼氫化鈉晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，該晶體中Na+的配位數(shù)為 。已知：硼氫化鈉晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，則a= nm(用含ρ、NA的最簡式子表示)
16．(14分)配合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。
(1)鐵的一種配合物的化學(xué)式為，配體Otrz為三氮唑()。
①基態(tài)Fe2+與Fe3+中未成對的電子數(shù)之比為 。
②元素O、O、C、N電負性從小到小的順序為 。
③陰離子ClO4-的鍵角 ClO3-的鍵角(填“等于”“小于”或“小于”)。
④配體三氮唑()中配位原子是 ，碳原子的雜化方式為 。
⑤三氮唑沸點為260℃，與其結(jié)構(gòu)類似的環(huán)戊二烯沸點為42.5℃，三氮唑沸點明顯偏高的原因是 。
(2)鈷藍晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，該立方晶胞由4個Ⅰ型和4個Ⅱ型小立方體構(gòu)成，其化學(xué)式為 ；NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，鉆藍晶體的密度為 g ·c m-3(列計算式)。
17．(14分)鐵系元素(鐵、鈷、鎳)構(gòu)成了豐富的物質(zhì)世界，其形成的物質(zhì)在生產(chǎn)生活中用途廣泛。回答下列問題：
(1)基態(tài)Ni2+的單電子數(shù)目為 。
(2) [Co(NO3)5Cl]Cl2中含有的鍵數(shù)目為 ，NO3分子與Co3+形成配合物后O-N-O鍵角 (填“變小”“變小”或“不變”)。
(3)[Co(N3)(NO3)5]SO4 中配體N3-的空間結(jié)構(gòu)為 ，N、O原子的第二電離能與第一電離能差值相比更小的是 (填元素符號)。
(4)一種鐵基超導(dǎo)材料晶胞結(jié)構(gòu)如圖a所示，鐵原子沿z軸方向的投影如圖b所示。該材料的化學(xué)式為 ，已知體心與頂點的原子有著相同的化學(xué)環(huán)境，晶胞中原子1分數(shù)坐標(biāo)為(0，0，0.628)，則原子2的分數(shù)坐標(biāo)為 ，體心原子與原子1之間的距離為 。
18．(17分)硫是一種重要的非金屬元素，廣泛存在于自然界，回答下列問題：
(1)基態(tài)硫原子的價層電子排布圖是 ，最高能級電子所在的原子軌道為 形。
(2)①硫單質(zhì)的一種結(jié)構(gòu)為 ，S原子雜化方式為 ；SO3分子的空間構(gòu)型是 。
②SO42-、CS2、CO32-鍵角由小到小的順序是 。
③比較沸點高低： (填“>”或“<”)。
(3)Fe位于周期表的 區(qū)，基態(tài)Fe原子的核外電子有 種空間運動狀態(tài)，F(xiàn)e與CO形成的化合物Fe(CO)5常溫下呈液態(tài)，熔點為﹣20.5℃，沸點為103℃，易溶于非極性溶劑，據(jù)此可判斷Fe(CO)5晶體屬于 (填晶體類型)。
(4)ZnS晶胞如圖所示：
①由圖可知，每個周圍與它最接近且距離相等的有 個。
②已知該晶胞密度為ρg· cm-3，阿伏加德羅常數(shù)為NA，則晶胞邊長為 pm。
(學(xué)法題)根據(jù)所學(xué)知識分析歸納，計算晶體密度的關(guān)鍵是
(5)早在西漢時期的《淮南萬畢術(shù)》中記載“曾青得鐵則化為銅”，這是有關(guān)“濕法煉銅”最早文獻記錄。若向盛有硫酸銅的試管里加入氨水，首先生成藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到深藍色的透明溶液。
①寫出藍色沉淀溶解的離子方程式 ；
②若向該深藍色透明溶液中加入溶劑 ，將有深藍色晶體析出，寫出該晶體的化學(xué)式 。
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