(化学一选修3: 物质结构与性质)1735年瑞典化学家布兰特(G·Brands)制出金属钴。钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪,钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用,并成为一种重要的战略金属。所以钴及其化合物具有重要作用,回答下列问题:
(1)基态Co原子的电子排布式为___________。
(2)[Co(NH3)5H2O]Cl3是一种砖红色的晶体,可通过CoCl2、NH4Cl、浓氨水、H2O2制得。
①Co、N、0原子的第一电离能由大到小的顺序是__________。
②[Co(NH3)5H2O]Cl3中Co元素化合价为____,其配位原子为_____ ;1mol该晶体中含有____molσ键。
③H2O2中O原子的杂化轨道类型是______,H2O2能与水互溶,除都是极性分子外,还因为____。
④NH3、NF3的空间构型都相同,但Co3+易与NH3形成配离子,而NF3不能。原因是________。
(3)CoO晶胞如图,已知Co原子半径为apm,O原子半径为bpm,则等距最近的所有O原子围成的空间形状为_____;该晶胞中原子的空间利用率为__________(用含a、b的计算式表示)。
高三化学综合题中等难度题
(化学一选修3: 物质结构与性质)1735年瑞典化学家布兰特(G·Brands)制出金属钴。钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪,钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用,并成为一种重要的战略金属。所以钴及其化合物具有重要作用,回答下列问题:
(1)基态Co原子的电子排布式为___________。
(2)[Co(NH3)5H2O]Cl3是一种砖红色的晶体,可通过CoCl2、NH4Cl、浓氨水、H2O2制得。
①Co、N、0原子的第一电离能由大到小的顺序是__________。
②[Co(NH3)5H2O]Cl3中Co元素化合价为____,其配位原子为_____ ;1mol该晶体中含有____molσ键。
③H2O2中O原子的杂化轨道类型是______,H2O2能与水互溶,除都是极性分子外,还因为____。
④NH3、NF3的空间构型都相同,但Co3+易与NH3形成配离子,而NF3不能。原因是________。
(3)CoO晶胞如图,已知Co原子半径为apm,O原子半径为bpm,则等距最近的所有O原子围成的空间形状为_____;该晶胞中原子的空间利用率为__________(用含a、b的计算式表示)。
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【化学-选修3:物质结构和性质】 砷的一些化合物常用作半导体、除草剂、杀鼠药等,回答下列问题:
(1)写出基态砷原子的电子排布式_________________;有_________________个未成对电子。
(2)稼氮砷合金材料的太阳能电池效率达40%。Ga、N、As电负性由大到小的顺序是____________;
(3)As4O6的分子结构如图所示,其中As原子的杂化方式为______________,1mol As4O6含有键的物质的量为____________mol。
(4)As与N是同族元素,AsH3的沸点比NH3的沸点 ,原因是 。
(5)H3AsO4和H3AsO3是砷的两种含氧酸,根据结构与性质的关系,H3AsO4的酸性比H3AsO3强的原因是: 。
(6)晶胞有两个基本要素
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,LiZnAs基稀磁半导体的晶胞如图所示,其中原子坐标参数A处Li为(0,0,1/2);B处As为(1/4,1/4,1/4);C处Li的坐标参数为 。
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状,已知LiZnAs单晶的晶胞参数,a=594pm,NA表示阿伏伽德罗常数的数值,其密度为 g•cm-3(列出计算式即可)。
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[化学—选修3:物质结构与性质](15分)
Ⅰ.德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成如图。
①C20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2,
请回答:C20分子共有 个正五边形,共有 条棱边。
Ⅱ.A、B、C是短周期非金属元素,核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns2np2,C是地壳中含量最多的元素。D元素的核电荷数为29。请用对应的元素符号或化学式填空:
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为 。
(2)分子(AB)2中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,每个原子最外层电子数均满足八电子,其结构式为 ,1mol该分子中含有π键的数目为 。该分子中碳原子的杂化轨道类型是 ,该分子属于 分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)基态D原子的电子排布式为 。
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【化学——选修3:物质结构与性质】
金属钛被誉为21世纪金属,其单质和化合物具有广泛的应用价值。以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得TiN和纳米TiO2(如下图所示)。
图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | |
电离能/(kJ·mol-1) | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
请回答下列问题:
(1)M是___(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为____。
(2)查阅资料得知TiCl4熔点为-24℃,沸点为136.4℃,常温下是无色液体,可溶于甲苯和氯代烃。
①固态TiCl4属于________晶体。
②用锌还原TiCl4的盐酸溶液,经后续处理可制得一种绿色的配合物TiCl3·6H2O。通过实验确定该配合物的结构,具体操作为:向含有1mol该配合物的溶液中逐滴滴加酸化的AgNO3溶液,过滤并干燥所得白色固体,称得其质量为143.5g,则该配合物的化学式为___________,该配合物中含有化学键的类型有___________________, 1mol该化合物中含有的σ键的数目为_____________。
(3)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。基态Ti2+的电子排布式为_______,电子占据的最高能层符号为________, BH中B-H键的夹角为________。
(4)纳米TiO2是一种应用广泛的高效催化剂。电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN-,可在TiO2的催化下,先用NaClO将CN-氧化成CNO-,再在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2。C、N、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________;与CN-互为等电子体微粒的化学式为________(任写两种)。
(5)某种氮化钛晶体的晶胞如图所示,该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有_____个:与Ti原子等距离且距离最近的N原子围成的空间构型为_____;该晶胞Ti原子之间的最近距离为a pm。则该氮化钛晶体的密度为______g·cm-3、NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。
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(化学——选修3:物质的结构与性质)
钛有“生物金属”和“未来金属”之称,钛及其化合物的应用正越来越受到人们的关注。
(1)基态钛原子外围电子的轨道表达式为___________。与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有___种。
(2)金属钛的熔点、硬度均比铝大,可能的原因是____。
(3)TiCl4是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4和SiCl4在常温下都是液体,分子结构相同。采用蒸馏的方法分离TiCl4和SiCl4的混合物,先获得的馏分是__________ (填化学式)。
(4)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,其结构如图所示。
①组成该物质的元素中,电负性最大的是__________ (填元素名称)。
②M中碳原子的杂化形式有___________种。
③M中不含__________ (填字母代号)。
a.π键 b.σ键 c.配位键
d.氢键 e.离子键
(5)①金属钛晶体中原子采用面心立方最密堆积,则晶胞中钛原子的配位数为_____。
②设钛原子的直径为d cm,用NA表示阿伏加德罗常数的值,钛原子的摩尔质量为M g·mol-1,则晶体钛的密度为________g·cm-3。
③金属钛晶胞中有若干个正四面体空隙,如图中a、b、c、d四个钛原子形成一个正四面体,其内部为正四面体空隙,可以填充其他原子。若晶胞中所有的正四面体空隙中都填充氢原子,那么形成的氢化钛的化学式为__________。
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【化学—--选修3:物质结构与性质】(15分)
金属铜与金属锰及其化合物在工业上有着广泛的应用:
(1)Cu2+的外围电子排布图可表示为 ;
(2)Mn基态原子核外处在能量最高的能级上的电子共有 种不同的运动状态;
(3)在铜锰氧化物的催化下,空气中CO被氧化成CO2,HCHO被氧化成CO2和H2O
① N3-和CO2是等电子体,则N3-的结构式为 ;
② HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为 ;
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 ;
(5) 用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm(提示:3.613=47.05),又知铜的密度为9.00g·cm-3,则铜晶胞的质量是
g(保留两位小数);阿伏加德罗常数为 (列式计算,保留两位小数)。
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【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)金属钛(Ti)被誉为21世纪金属,具有良好的生物相容性,它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体,由于具有令人满意的仿金效果,越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料,经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2(如图1)。
上图中的M是短周期金属元素,M的部分电离能如下表:
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | |
电离能/kJ·mol-1 | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
请回答下列问题:
(1)Ti的基态原子外围电子排布式为________________;
(2)M是_________(填元素符号),该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积,配位数为___________;
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有__________个,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为________________;
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似,如图3所示,该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm,则该氮化钛的密度为_____________g·cm-3(NA为阿伏加德罗常数的值,只列计算式)。该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有___________个;
(5)科学家通过X-射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/kJ·mol-1 | 786 | 715 | 3401 |
KCl、CaO、TiN三种离子晶体熔点由高到低的顺序为________________。
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【化学—选修3:物质结构与性质】
铁、铝、铜都是日常生活中常见的金属,它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。请回答以下问题:
(1)超细铜粉可用作导电材料、催化剂等,其制备方法如下:
①铜元素位于周期表_________区;Cu+的基态价电子排布图_________;NH4CuSO3中N、S、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_________(元素符号表示)。
②SO42-中心原子的杂化方式为_________,SO32-的价层电子互斥模型为_________。
(2)请写出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式_________。
(3)某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入过量氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,最后向该溶液中加入一定量乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。
①下列说法正确的是_________。
a.因NH3和H2O都为极性分子,且它们还存在分子内氢键,所以氨气极易溶于水
b.NH3分子和H2O分子,分子空间构型不同,氨气分子的键角小于水分子的键角
c.Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d.Cu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因_________。
(4)下图所示为金属铜的一个晶胞,此晶胞立方体的边长为a pm,Cu的相对原子质量为64,金属铜的密度为ρ g/cm3,则晶胞中铜原子的配位数为_________,用含有a、ρ的代数式表示的阿伏加德罗常数为:_________ mol-1。
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【化学选修3:物质结构与性质】Ⅰ.80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是__________,N2F2分子中N原子的杂化方式是_____________,1mol N2F2含有___________个σ键.
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N-Si-N___Si-N-Si(填“>”“<”或“=”),原因是__________;
II.金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位,钛也被称为“未来的钢铁”,具有质轻,抗腐蚀,硬度大,是宇航、航海、化工设备等的理想材料。
(4)基态钛原子核外共有________种运动状态不相同的电子.金属钛晶胞如下图1所示,为_______堆积(填堆积方式).
(5)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如下图2.化合物乙的沸点明显高于化合物甲,主要原因是_____________;化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为_____________;
(6)钙钛矿晶体的结构如图3所示.假设把氧离子看做硬球接触模型,钙离子和钛离子填充氧离子的空隙,氧离子形成正八面体,钛离子位于正八面体中心,则一个钛离子被________个氧离子包围。
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【化学--选修3物质结构与性质】(15分)
铜、铁都是日常生活中常见的金属,它们的单质及其化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛用途。
请回答以下问题:
(1)超细铜粉可用作导电材料、催化剂等,其制备方法如下:
①Cu2+的价电子排布图 ; NH4CuSO3中N、O、S三种元素的第一电离能由大到小顺序为_______________________(填元素符号)。
②的空间构型为_____________,离子中心原子的杂化方式为 。
(2)请写出向Cu(NH3)4SO4水溶液中通入SO2时发生反应的离子方程式: 。
(3)某学生向CuSO4溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入过量氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,最后向该溶液中加入一定量乙醇,析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。
①下列说法正确的是
a.氨气极易溶于水,是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键
b.NH3分子和H2O分子,分子空间构型不同,氨气分子的键角小于水分子的键角
c.Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d.Cu(NH3)4SO4组成元素中电负性最大的是氮元素
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因 .
(4)Cu晶体的堆积方式如图所示,设Cu原子半径为r,
晶体中Cu原子的配位数为_______,晶体的空间利用率
为 ( ,列式并计算结果)。
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