章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律(时间:60分钟 分值:100分)一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。1.(2021山东潍坊二模)科研人员研究发现S、SO3、N、HNO2、H2O等粒子参与雾霾颗粒中硫酸盐的生成过程。下列说法正确的是( )A.基态硫原子核外电子有9种不同运动状态B.SO3的空间结构是平面三角形C.反应过程中既有非极性键的断裂也有非极性键的形成D.HNO2中O—N—O键角为120°2.H3BO3为白色晶体,与足量的NaOH反应生成NaH2BO3,H3BO3的结构如图所示。下列说法错误的是( )A.H3BO3中形成的键长:H—O键<B—O键<O—H…OB.根据H3BO3结构可知,H3BO3易溶于水C.白色晶体H3BO3属于分子晶体D.H3BO3中B为+3价,属于三元弱酸3.(2021山东日照一模)正氰酸(H—O—C≡N)与异氰酸(H—NCO)、雷酸(H—O—N≡C)互为同分异构体,均可以与氨水形成相应铵盐。下列说法错误的是( )A.三种酸的分子均能形成分子间氢键B.三种酸的分子中,氧原子的杂化方式相同C.三种酸的组成元素中,碳的第一电离能最小D.三种酸的铵盐中,只有雷酸铵的阴、阳离子均含有配位键4.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。下列说法错误的是( )A.该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和OB.该配离子中铜离子的配位数是4C.基态铜原子的价电子排布式是3d104s1D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H5.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\nBF3和BN,如图所示。下列叙述错误的是( )A.已知H3BO3在水溶液中发生H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-,则H3BO3是一元弱酸B.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,立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子C.NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一,1molNH4BF4含有配位键的数目为NAD.由B2O3可制备晶体硼,晶体硼的熔点为2573K,沸点为2823K,硬度大,属于共价晶体6.(2021山东黄岛期末)离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质,应用广泛。1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体结构如图所示,下列相关叙述错误的是( )A.该离子液体中C、N杂化方式均有sp2和sp3两种B.阴离子呈正四面体形,存在共价键和配位键C.阳离子中σ键数目是π键数目的10倍D.该离子液体与水能够形成氢键7.(2021广东省实验中学等四校联考)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同;丁是常见的两性氧化物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )A.原子半径的大小:W<X<Y<ZB.戊的沸点低于乙C.丙中只含非极性共价键D.乙可与X元素的最高价氧化物对应的水化物反应二、非选择题:本题共4小题,共58分。8.(15分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。 (2)基态铜原子的核外电子排布式为 。 (3)CuO在高温时分解为O2和Cu2O,请从阳离子的结构来说明在高温时,Cu2O比CuO更稳定的原因是 。Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。 (4)Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子:,该配离子中含有的化学键类型有 (填字母)。 A.配位键B.极性键C.离子键D.非极性键\n(5)羰基铁[Fe(CO)5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1molFe(CO)5分子中含 molσ键。 (6)某种磁性氮化铁的结构如图所示,N随机排列在Fe构成的正四面体空隙中。正六棱柱底边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该磁性氮化铁的晶体密度为 g·cm-3(列出计算式)。 9.(14分)(2021辽宁省实验中学等五校联考)已知X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。5种元素的部分特点如下表:元素特点X其气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性Y基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍Z元素原子的价电子排布式为nsn-1npn-1Q被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道W原子M能层为全充满状态且核外的未成对电子只有一个(1)XF3分子中X的杂化类型为 ,该分子的空间结构为 。 (2)基态Q原子的电子排布式为 ;第一电离能:X (填“>”“<”或“=”)Y。 (3)X、Y、Z电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。 (4)Na在Y2中燃烧产物的电子式为 。 (5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,据此推测该化合物的晶体应属于 晶体。 (6)W元素与X元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表W原子),若该晶体的密度为ρg·cm-3,则该晶胞的体积是 cm3。 10.(14分)(2021福建福州高考毕业班一模)偏硼酸钡(BBO)和三硼酸锂(LBO)晶体是两种性能优异的非线性光学晶体,化学组成分别为Ba(BO2)2、LiB3O5。(1)组成两种晶体的四种元素电负性从大到小的顺序是 。 (2)环硼氮烷(B3H6N3)又称无机苯,其空间填充模型如图。其中氮原子的杂化轨道类型为 。 \n(3)氨硼烷(NH3BH3)可以作为机动车使用的备选氢来源或氢储存的材料。氨硼烷相对分子质量为31、熔点104℃,氨硼烷熔点较高的原因可能是 (填字母)。 A.和乙烷是等电子体B.分子间存在氢键C.形成离子晶体(4)氨硼烷受热或水解都能释放氢气,加热氨硼烷时,它首先会聚合成(NHBH2),继续加热,再继续聚合成(NHBH),而氨硼烷在催化剂存在下水解生成偏硼酸铵(NH4BO2),等量氨硼烷若彻底反应,加热法和水解法释放氢气的量的比为 。 (5)2017年科学家才确定基态金属锂晶体为FCC(面心立方晶格),面心立方紧密堆积结构示意图如下:晶胞中锂的配位数为 。若晶胞边长为apm,则锂原子的半径r为 pm。 11.(15分)(2021山东师范大学附中打靶题)KZnF3被认为是良好的光学基质材料,可由K2CO3、ZnF2、NH4HF2制备。回答下列问题;(1)基态F原子的价电子轨道表示式为 ;基态Zn原子核外占据最高能级电子的电子云轮廓图形状为 。 (2)O的第一电离能 (填“大于”或“小于”)N的第一电离能,原因为 。 (3)K2CO3中阴离子的空间结构为 。 (4)NH4HF2的组成元素的电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示);其中N原子的杂化方式为 ;HF能形成分子缔合体(HF)n的原因为 。 (5)ZnF2具有金红石型四方结构,KZnF3具有钙钛矿型立方结构,两种晶体的晶胞结构如图所示:①ZnF2和KZnF3晶体(晶胞顶点为K+)中,Zn2+的配位数之比为 。 ②若NA表示阿伏加德罗常数的值,则ZnF2晶体的密度为 g·cm-3(用含a、c、NA的代数式表示)。 ③KZnF3晶胞中原子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,0,0),C为(0,1,0),则D的原子坐标参数为 。 参考答案章末检测卷(五) 物质结构与性质 元素周期律\n1.B 解析原子核外各个电子的运动状态均不相同,则基态硫原子核外电子有16种不同运动状态,A错误;SO3中心S原子价电子对数为3,不含孤电子对,则分子的空间结构是平面三角形,B正确;反应过程不存在非极性键的断裂与形成,C错误;HNO2中氮原子价电子对数为3,有1个孤电子对,由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故O—N—O键角小于120°,D错误。2.D 解析原子半径:H<O<B,则键长:H—O键<B—O键,氢键(O—H…O)的键长最长,A正确;H3BO3分子间易形成氢键,故H3BO3易溶于水,B正确;白色晶体H3BO3由分子构成,属于分子晶体,C正确;H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+,故属于一元弱酸,D错误。3.B 解析分子间氢键是指H与N、O、F等的相互作用,三种酸中都含有H与N、O,且H与N或O成键,则可形成分子间氢键,A正确;正氰酸、雷酸中的O都形成单键,采取sp3杂化,异氰酸中的O形成双键,采取sp2杂化,B错误;第一电离能大小:N>O>C,C元素与H元素相比,H原子半径较小且只有1个电子,则第一电离能H>C,则碳的第一电离能最小,C正确;铵根离子中有一个配位键,雷酸中N和O之间还存在配位键,而其他酸根中的所有原子刚好满足8电子结构,不存在配位键,D正确。4.A 解析该配离子中的N和O可与水分子中的H形成氢键,而水分子中的O也可与配离子中的H形成氢键,A错误;铜离子的配位数为4,B正确;根据铜原子的电子排布式可知,基态铜原子的价电子排布式是3d104s1,C正确;根据同一周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同一主族元素的电负性从上到下逐渐减小可知,该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,D正确。5.C 解析由H3BO3在水溶液中的电离方程式H3BO3+H2OH++[B(OH4)]-可知,H3BO3是一元弱酸,A正确;金刚石晶胞是立方体,碳原子的位置在顶点、面心和体内,则金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数8×+6×+4=8,则立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B,B正确;NH4BF4中,N中含有氮氢配位键,B中含有硼氟配位键,则1molNH4BF4含有配位键的数目为2NA,C错误;共价晶体具有很高的熔、沸点和很大的硬度,晶体硼的熔点为2573K,沸点为2823K,硬度大说明晶体硼属于共价晶体,D正确。6.C 解析该离子液体中形成双键的C原子采用sp2杂化,其余碳原子采用sp3杂化。形成双键的N原子采用sp2杂化,另一个N原子采用sp3杂化,故A正确;B中的B原子采用sp3杂化,根据价电子对互斥理论判断空间结构是正四面体形,根据杂化轨道理论判断B原子中有空轨道,F-有孤电子对,故还含有配位键,故B正确;由结构可知,阳离子中含有σ键19个,π键2个,σ键数目不是π键数目的10倍,故C错误;该物质中含有电负性大的N和F原子,故能与水中的氢原子形成氢键,故D正确。7.D 解析短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。M、N、P、Q分别是这些元素形成的单质,甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中,乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体,则乙为NH3;丙是一种高能燃料,其组成元素与乙相同,则丙为N2H4;M、N元素的单质反应生成NH3,则M为氢气、\nN为氮气;丁是常见的两性氧化物,则丁为Al2O3;己受热生成Al2O3,则己为Al(OH)3;Q与P反应生成丁Al2O3,则Q、P分别为Al和O2,甲为AlN,戊为H2O。W为H元素,X为N元素,Y为O元素,Z为Al元素;甲为AlN,乙为NH3,丙为N2H4,丁为Al2O3,戊为H2O,己为Al(OH)3。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径H<O<N<Al,A错误;在常温下水为液态,氨气为气体,则水的沸点较高,B错误;N2H4分子中含有极性键和非极性键,C错误;X元素的最高价氧化物对应的水化物为硝酸,NH3可与硝酸反应生成硝酸铵,D正确。8.答案(1)X射线衍射(2)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(3)Cu2O中Cu+的3d轨道处于全满的稳定状态,而CuO中Cu2+的3d轨道排布为3d9,不稳定 16(4)ABD (5)10 (6)解析(1)通过有无X射线衍射方法可区分晶体、准晶体和非晶体。(2)29号元素Cu元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(3)在Cu2O中Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,d轨道处于全满的稳定状态,而Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,是不稳定的状态,CuO在高温时分解为O2和Cu2O;Cu2O晶胞中氧原子数为4×1+6×+8×=8,由Cu2O中Cu和O的比例可知,该晶胞中含有铜原子个数为16。(4)Cu2+与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成配位键;在配位体H2N—CH2—CH2—NH2中C与C之间形成非极性键;不同元素的原子之间形成极性键,所以该配离子中存在的化学键类型为配位键、极性键、非极性键。(5)羰基铁中Fe与CO形成5个配位键,属于σ键,1个CO分子中形成1个σ键,故Fe(CO)5分子含有10个σ键,1molFe(CO)5分子中含10molσ键。(6)题图中结构单元底面为正六边形,边长为acm,底面面积为6××acm×acm×sin60°=cm2;结构单元的体积V=cm2×ccm=cm3,结构单元中含有氮原子数为2,含有的铁原子数为×12+×2+3=6,该晶胞的总质量m=g=g,故该晶体密度为ρ=g·cm-3。9.答案(1)sp3 三角锥形 (2)1s22s22p63s23p63d24s2 >\n(3)O>N>Si (4)Na+]2-Na+(5)共价 (6)解析X、Y、Z三种元素均为短周期元素,原子序数依次递增,Q、W为前30号元素。由X的气态氢化物呈三角锥形,水溶液显碱性可知,X为N元素;Y的基态原子核外有三个能级,其中最外层电子数等于次外层电子数的3倍,最外层电子数为6,可知Y为O元素;Z的价电子排布式为nsn-1npn-1,n-1=2,可知n=3,即价电子排布式为3s23p2,Z为Si元素;Q被誉为“太空金属”“生物金属”,其基态原子最高能级有3个空轨道,则最高能级的电子排布式为3d2,Q为Ti元素;W的原子M能层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,W为Cu元素。(1)NF3分子中氮原子上有1个孤电子对,形成3个N—F键共价键,则N的杂化类型为sp3,NF3的空间结构为三角锥形。(2)Q为Ti元素,原子序数为22,基态Q原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2;氮原子核外的2p能级半充满,为稳定结构,则第一电离能:X>Y。(3)非金属性越强,电负性越大,则X、Y、Z电负性由大到小的顺序为O>N>Si。(5)Z和X形成的化合物常用作高温耐火材料,化学性质稳定,由此可知其熔点高,该化合物为共价晶体。(6)黑球代表W原子,位于棱上,个数为12×=3,N位于顶点,个数为8×=1,因此化合物的化学式为Cu3N,晶胞的质量为g,该晶体的密度为ρg·cm-3,则该晶胞的体积为cm3。10.答案(1)O>B>Li>Ba (2)sp2(3)B (4)2∶3 (5)12 a解析(1)由电负性的递变规律可知,四种元素的电负性顺序为O>B>Li>Ba。(2)根据B、N的最外层电子数知,环硼氮烷的结构式为,故N原子的杂化轨道方式为sp2。(3)氨硼烷是分子晶体,影响熔点的因素有两个:氢键和范德华力,氨硼烷中的N\n和H恰好能形成分子间氢键,故其熔点较高。(4)加热法:NH3BH3NHBH+2H2↑,水解法:NH3BH3+2H2ONH4BO2+3H2↑,故等量的氨硼烷彻底反应,两种方法释放氢气的量的比为2∶3。(5)如图,画出两个无隙并置的晶胞,由图可知锂的配位数为12,;由面心立方紧密堆积的结构示意图可知,半径与边长的关系为4r=a,所以r=apm。11.答案(1) 球形(2)小于 N原子的2p轨道为半充满结构,稳定,难失去电子,因此第一电离能更大(3)平面三角形 (4)F>N>H sp3 HF分子间能形成氢键(5)①1∶1 ② ③(0,)解析(1)F是9号元素,因此基态F原子的价电子轨道表示式为;基态Zn原子核外的最高能级为4s,其电子云轮廓图形状为球形。(2)O的第一电离能小于N的第一电离能,原因为N原子的2p轨道为半充满结构,稳定,难失去电子,因此第一电离能更大。(3)K2CO3中阴离子的价电子对数为3+0=3,其空间结构为平面三角形。(4)NH4HF2的组成元素的电负性由大到小的顺序为F>N>H;其中N原子的杂化方式即铵根中氮原子的杂化方式,铵根中氮原子的价电子对数为4+0=4,其杂化方式为sp3;HF能形成分子缔合体(HF)n的原因为HF分子间能形成氢键。(5)①ZnF2晶胞中顶点和体心是Zn2+,KZnF3晶胞中体心是Zn2+,顶点为K+,前者Zn2+的配位数为6,后者Zn2+的配位数为6,两者Zn2+的配位数之比为1∶1。②若NA表示阿伏加德罗常数的值,则ZnF2晶体的密度为ρ=×1023g·cm-3。③根据坐标系得到D的原子坐标参数为(0,)。
