物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識能力測試參考答案

1.C

2.B

3.C 提示:X為O,Z為S,Y為Al,W為Ca。

4.B 提示:X、Y、Z、W、R分別為H、C、N、O、Na。

5.A 提示:X、Y、Z、W、T分別為Mg、Al、S、F、Cl。

6.C 提示:W、X、Y、Z分別為N、O、P、Cl。

7.B 提示:W、X、Y、Z分別為O、F、Mg、S。

8.C 提示:M、W、X、Y、Z分別為Li、B、C、O、F。

9.D 提示:X為N,Y為O,Z為Na,Q為Al,R為Cr。

10.C 提示:X、Y、Z、Q、W分別為H、C、O、S、K。

11.A 提示:五種元素分處三個短周期,則R為H;基態(tài)Z原子的成對電子占據(jù)的軌道數(shù)與未成對電子占據(jù)的軌道數(shù)之比為7∶2 ,則Z的電子排布式為1s22s22p63s23p4,Z為S;五種元素包含地殼中含量前三的元素O、Si、Al,則W為O,X為Al,Y為Si。

12.C 提示: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H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。

13.A 提示:Ti元素為24號元素,位于第四周期ⅣB族,A項錯誤。據(jù)圖可知黑球的個數(shù)為12×+1=4個, 化學(xué)式為TiN,則白球個數(shù)與黑球個數(shù)相等,即該晶胞中含有4個Ti原子和4個N原子,B項正確。Ti原子半徑大于N原子的,所以黑球為Ti原子,白球為N原子,以體心Ti原子為例,距離其最近且相等的N原子可構(gòu)成一個正八面體,即Ti均位于N構(gòu)成的八面體空隙中,C項正確。Ti原子的半徑大于Mn,更容易失去電子,所以Ti的第一電離能小于Mn,D項正確。

14.D 提示:Ni是28號元素,電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,位于元素周期表d區(qū),A項正確。晶胞中含有K為8×+2=4,F為+2=8,Ni為1=2,則K、Ni、F原子個數(shù)之比為4∶2∶8=2∶1∶4,化學(xué)式為K2NiF4,B項正確。由圖像可知,每個Ni周圍距離最近的F有6個,故Ni的配位數(shù)為6,C項正確。該晶胞由陽離子和陰離子構(gòu)成,屬于離子晶體,D項錯誤。

15.(1)原子(1分) sp3(1分)

(2)F>O>Cl (1分) V形(1分)OF2和Cl2O是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,Cl2O的相對分子量大于OF2,分子間作用力大于OF2(2分)

(3)[Ar]3d104s24p4(1分) As原子的4p軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu),元素的第一電離能大于相鄰元素(2分)

提示:(1)由物理性質(zhì)可知,四氮化三硅為熔沸點高、硬度大的共價晶體;四氯化硅中硅原子的價層電子對數(shù)為4,硅原子的雜化方式為sp3雜化。

(2)元素的非金屬性越強,電負性越大,氟、氧、氯三種元素的非金屬性強弱順序為F>O>Cl,則電負性的大小順序為F>O>Cl;OF2分子中氧原子的價層電子對數(shù)為4,孤對電子對數(shù)為2,則分子的空間構(gòu)型為V形;結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子量越大,分子間作用力越大,熔沸點越高,OF2和Cl2O是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,Cl2O的相對分子量大于OF2,分子間作用力大于OF2,所以O(shè)F2的熔、沸點低于Cl2O。

(3)硒元素的原子序數(shù)為34,位于元素周期表第四周期第ⅥA族,基態(tài)原子的原子核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4;砷原子的4p軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu),元素的第一電離能大于相鄰元素,所以砷的第一電離能比硒的第一電離能大。

(4)由晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞中原子半徑大的氙原子位于頂點和體心,原子個數(shù)為8×=2,原子半徑小的氟原子位于棱上和體內(nèi),原子個數(shù)為8×+2=4,所以晶胞中有2個XeF2分子;由晶胞中體心A點原子的分數(shù)坐標為可知,晶胞的邊長為1,則位于棱的處B點原子的分數(shù)坐標為(0,0,);由晶胞結(jié)構(gòu)可得如下示意圖:,圖中y為面對角線的,則y為,x為,即A、B間距離d為。

16.(1)6∶7(1分)

(2)①4(1分) ②小于(1分) ③原子半徑依次減小,得電子能力依次增強(1分)④負(1分)

(3)42(2分) N>O>C>B(2分)

提示:(1)鋁元素的原子序數(shù)為13,基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p1,則原子中球形的s能級與啞鈴形的p能級上電子數(shù)之比為6∶7。

(2)①由方程式可知,制氫反應(yīng)的化合物中硼、碳、氮、氧四種元素的原子的價層電子對數(shù)都為4,雜化方式均為sp3雜化。

②氨分子中氮原子含有1對孤對電子,H3NBH3中氨分子的孤對電子與硼原子形成配位鍵,孤電子對對成鍵電子對的排斥力大,所以氨分子中鍵角∠HNH小于H3NBH3中鍵角∠HNH。

③同周期元素,從左到右原子半徑依次減小,得電子能力依次增強,元素的非金屬性依次增強,元素的電負性依次增大,則硼、碳、氮、氧四種元素的電負性依次增大。

④由電負性的大小可知,氫元素的電負性大于硼元素,則在氨硼烷中,H—B鍵中共用電子對偏向氫原子,氫原子帶部分負電荷。

(3)有機物分子中單鍵為σ鍵,雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,由有機硼化合物的結(jié)構(gòu)簡式可知,1 mol有機物中含有42 mol σ鍵;同周期元素,從左到右第一電離能呈增大趨勢,氮原子的2p軌道為穩(wěn)定的半充滿結(jié)構(gòu),第一電離能大于相鄰元素,則硼、碳、氮、氧四種元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>C>B。

(4)由位于頂點的a點磷原子的坐標為(0,0,0)、位于頂點的b點磷原子的坐標為(1,1,0)可知,晶胞的邊長為1,則位于體對角線處的c點硼原子的坐標為)。

17.(1)電子(運動)狀態(tài)(1分) 3(1分)

(2)①N>B>Ca(1分) ②sp2雜化(1分) 3p(1分)(1分)

③BCl3和四氯化碳均為非極性分子,而氨氣屬于極性分子,相似相溶(2分)

(3)2 mol(2分) 2(2分)

提示:(1)整個原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子(運動)狀態(tài)三個因素共同決定;基態(tài)B原子的電子排布式為1s22s22p1,故其核外電子填充在1s,2s,2p三個軌道中。

(2)①金屬的電負性較小,另外,同周期元素電負性從左向右在增大,故Ca、B、N三種元素電負性從大到小的順序為N>B>Ca。

②BCl3中B原子的價層電子對數(shù)為3,其雜化方式為sp2,故BCl3中B原子的sp2雜化軌道與Cl原子的3p軌道形成σ鍵;基態(tài)B原子價電子層上的電子先進行激發(fā),再進行雜化,說明B原子激發(fā)后的三個軌道能量相同,故激發(fā)時B原子的價電子排布圖為。

③極性相似的物質(zhì)溶解度較大,BCl3和四氯化碳為非極性分子,氨氣為極性分子。

(3)圖中連上下羥基的B原子含有配位鍵,故1 mol該陰離子存在的配位鍵物質(zhì)的量為2 mol,在該陰離子中B顯+3價,O顯-2價,H顯+1價,根據(jù)化合價的關(guān)系可知,n=2。

(4)將8個正八面體的中心連接呈晶胞的立方晶系圖,由M點坐標知該原子位于晶胞的中心,且每個坐標系的單位長度都記為1,已知B6八面體中B—B鍵的鍵長為dpm,晶胞參數(shù)為apm,則八面體中心到頂點的距離為d,則N點在棱的處,其坐標為

18.(1)2∶5(2分)

(2)sp(1分) sp2(1分)

(3)平面三角形(2分)

(4)c(1分)

(5)3d64s2(2分)

(6)乙二醇分子中羥基比丙醇的多,分子間的氫鍵比丙醇多,分子間作用力較大(2分)

提示:(1)Ti為22號元素,鈦有2個未成對電子,Mn為25號元素,錳有5個未成對電子,所以基態(tài)Ti和Mn原子中未成對電子數(shù)之比為2∶5。

(3)HCHO中碳原子含有3個σ鍵,碳原子采取 sp2雜化,不含孤電子對,所以其空間構(gòu)型是平面三角形。

(4)面心立方晶胞中原子位于頂點和面心,俯視時上下底面的面心原子位于俯視圖正方形中心,頂點原子位于正方形頂點,其他側(cè)面的原子位于正方形四邊中點,故俯視圖為c。

(5)鐵是26號元素,其原子核外有26個電子,Fe原子的3d、4s電子為其價電子,其價電子排布為3d64s2。

(6)乙二醇分子中羥基比丙醇分子中的羥基多,分子間的氫鍵比丙醇的多,分子間的作用力較大,故其沸點較高。

(7)由圖可知,2個Cl原子在晶胞內(nèi)部,4個Cl原子在晶胞的邊上,則該晶胞中Cl原子數(shù)目為2+4×=4,則晶胞的質(zhì)量m=g,晶胞體積V=abc×10-21cm3=0.72×1.0×0.56×10-21cm3,晶體密度ρ=g·cm-3。