(16分)氮元素可形成卤化物、叠氮化物及络合物等。
(1)在铜催化作用下F2和过量NH3反应得到NF3,其分子立体构型为_____________;NF3是_________键结合形成的___________分子(填极性或非极性)。固态NF3晶体熔点比冰______________(填高或低)。
(2)氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,它的酸性类似于醋酸,微弱电离出H+和N3-。
①与N3-互为等电子体的分子有: (举2例),由此可推知N3-的立体构型是 型。
②叠氮化物、氰化物能与Fe3+及Cu2+及Co3+等形成络合物,如:[Co(N3)(NH3)5]SO4、Fe(CN)64-。写出钴原子在基态时的电子排布式: ;[Co(N3)(NH3)5]SO4中钴的配位数为 ;配位原子结构特征是________;CN-的电子式是 。
(3)由叠氮化钠(NaN3)热分解可得纯N2:2NaN3(s)=2Na(l)+3N2(g),有关说法正确的是 (选填序号)
A.NaN3与KN3结构类似,前者晶格能较小
B.第一电离能(I1):N>P>S
C.钠晶胞结构如上图,该晶胞分摊2个钠原子
D.氮气常温下很稳定,是因为氮的电负性大
(4)化学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体,其中一种异构体可溶于水,该种异构体的结构可用示意图表示为 。
(5)三氯化铁常温下为固体,熔点282 ℃,沸点315 ℃,在300 ℃以上易升华。易溶于水,也易溶于醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体类型为____________;
(6)金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分别如图所示。面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。
( 9分)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
(1)A和B的单质单位质量的燃烧热大,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能kJ·mol-1 | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1 821 | 15 390 | 21 771 |
B | 738 | 1 451 | 7 733 | 10 540 |
①某同学根据上述信息,某同学推断B的核外电子排布如图所示,该同学所画的电子排布图违背了________。
②根据价层电子对互斥理论,预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为____________。A原子杂化类型是_______________。
(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C60中C—C键长为145~140 pm,有同学据此认识C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确__________理由是____________________________。
②科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为____________。晶胞中每个C60分子周围与之等距离且最近的C60分子数是_________。
③继C60后,科学家又合成了Si60、N60;C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是____________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为________。
(3)1986年,瑞士两位科学家发现一种性能良好的金属氧化物超导体,使超导工作取得突破性进展,为此两位科学家获得了1987年的Nobel物理学奖。其晶胞结构如图。
①根据图示晶胞结构,推算晶体中Y、Cu、Ba和O原子个数比,其化学式________。
②已知该化合物中各元素的化合价Y为+3价,Ba为+2价,Cu为+2价和Cu为+3价,根据①所推出的化合物的组成,试计算化合物中这两种价态Cu原子个数比_______________。
③Ba2+的配位数为___________。
(10分)有A、B、C、D、E五种元素,其中A、B、C属于同一周期,A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数;B原子最外层中有两个不成对的电子;D、E原子核内各自的质子数与中子数相等;B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物,并知在DB2和EB2中,D元素与B元素的质量比为7:8;E元素与B元素的质量比为1:1。试回答:
(1)写出D原子的电子排布式____________________。
(2)用电子式表示AE2的形成过程________________________________________。
(3)B、C两元素的第一电离能较大的元素是:________(填写元素符号)。
(4)C的氢化物的VSEPR模型为________,中心原子C的轨道杂化类型为________。
(5)C的单质分子中π键的数目为________,B、D两元素的气态氢化物的稳定性大小关系为:________>________(填写化学式)。
(6)由元素D组成的单质晶体中,与某个D原子距离最近的D原子有_____个;1molD的氧化物晶体中,含D-O键的数目____________。
本题由两小题构成,共16分。
Ⅰ、(8分)A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素,其原子序数依次增大。B、C、D同周期,A、D同主族,E和其他元素既不在同周期也不在同主族。B、C、D的最高价氧化物对应水化物均能互相发生反应生成盐和水。A和E可形成离子化合物,其晶胞结构如下图所示。
(1)A和E所形成化合物的电子式是__________。
(2)A、B、C、D四各元素的原子半径由小到大的顺序为__________(用元素符号表示)。
(3)A和E形成的化合物的晶体中,每个阳离子周围与它最近且距离相等的阳离子共有_________个。
(4)已知A和E所形成化合物晶体的晶胞体积为1.6×10-22 cm3,则A和E组成的离子化合物的密度为(结果保留一位小数)__________。
Ⅱ.(8分)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号 | 元素性质或原子结构 |
T | M层上有2对成对电子 |
X | 最外层电子数是次外层电子数的2倍 |
Y | 常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性 |
Z | 元素最高正价是+7价 |
(1)元素T的原子最外层共有________种不同运动状态的电子。元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是________。
(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+,写出该微粒的电子式________(用元素符号表示)。
(3)元素Z与元素T相比,非金属性较强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是________。
a.常温下Z的单质和T的单质状态不同
b.Z的氢化物比T的氢化物稳定
c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
d.Z原子的价电子数比T原子多
e.Z的最高价氧化物的水化物酸性强于T的最高价氧化物的水化物
f.Z的单质能与T的氢化物水溶液发生置换反应
(4)Z有多种常见含氧酸,酸性由强到弱的顺序是________________________。
(11分)下图是元素周期表的一部分
(1)写出元素⑩的基态原子的电子排布简化式________,外围电子排布图________________。指出它在周期表中的位置________。焊接钢轨时,常利用⑩的某些氧化物与⑦的单质在高温下发生反应,试写出其中一条反应的化学方程式_____________________________。
(2)①③⑤三种元素可以形成多种有机化合物分子,其中最简单原子数最少的一种是室内装潢时形成的主要气体污染物。试写出它的电子式________,推测该分子的空间构型为________。
(3)③④⑤⑥⑧五种元素都可以与元素①形成化合物,其中熔点最高的是________(写化合物的化学式)。如果在温度接近373 K时,根据M=m/n测定⑤的气态氢化物的相对分子质量,结果发现测定结果总是比理论值高,其原因是___________________________________________。
(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式___________________________。
原子序数依次增大的X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。已知Y与Z、M与W分别同周期,X与M同主族;X、Z、M的质子数之和等于Y、W的质子数之和;X与Z、M与Z都可以分别形成A2B、A2B2型的化合物;X与Y形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76 g·L-1;Y、M、W的最高价氧化物的水化物,两两间都能发生反应。下列说法不正确的是
A.M的单质可用于从钛、锆等金属的氯化物中置换出钛、锆等单质
B.由X、Y、Z三种元素形成的某种化合物的水溶液,可能呈碱性或酸性
C.由X、M与Z形成的化合物X2Z2和M2Z2中所含的化学键类型相同
D.含有W阳离子的某种盐,可用作净水剂