物质结构与性质知识能力测试

■河北省武邑宏达学校 王 娇

可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Cl 35.5 Fe 56

一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。

A.电负性:H

2.三价铬离子能形成多种配位化合物,[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2是其中的一种。下列说法正确的是( )。

A.该配合物中的配离子存在多种异构体

B.对该配合物进行加热时,配体H2O比NH3更容易失去

C.提供电子对形成配位键的原子在基态时核外电子具有相同数目的空间运动状态

D.常温下,向含1 mol该配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,滴定结束后生成3 mol AgCl沉淀

3.前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族,且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期,Y位于ⅢA族,W最外层有2个电子。下列说法正确的是( )。

A.原子半径:r(X)

B.最高价氧化物对应水化物的碱性:W

C.第一电离能:I1(Z)

D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子

4.X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子,Y原子中各能级电子数相等,W原子最外层电子数是内层的3倍,R的原子半径是该周期主族元素中最大的。下列说法正确的是( )。

A.气态氢化物热稳定性:Y>Z>W

B.简单离子半径:r(W)>r(R)

C.第一电离能:I1(W)>I1(Z)>I1(Y)

D.X、Z、W形成的化合物一定不含离子键

5.部分短周期元素的原子半径及主要化合价见表1。

表1

下列有关说法正确的是( )。

A.元素X的第一电离能比Y的大

B.元素Z的电负性比W的大

C.元素W的气态氢化物沸点比T的低

D.元素T的氧化物对应水化物的酸性一定比Z的强

6.某种由六种元素形成的抗癌药物的结构简式如图1所示,其中W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W、Y同主族,Y、Z的最外层电子数之和是X的最外层电子数的2倍。下列叙述不正确的是( )。

图1

A.W的最简单氢化物与Z的单质混合后可产生白烟

B.X与W的第一电离能:X

C.WZ3和YZ3键角前者小于后者

D.X的一种单质和化合物ZX2均可用于自来水消毒

7.我国“祝融号”火星车成功着陆火星,其矿脉中含有原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z同主族,且Z的原子序数是W的2倍,X的氢化物可用于蚀刻玻璃,Y与Z最外层电子数之和等于8。下列说法正确的是( )。

A.原子半径:Z>Y>W>X

B.简单氢化物的稳定性:X>W>Z

C.X与Z可形成离子化合物ZX6

D.同周期第一电离能小于Z的元素有5种

8.某电池材料的结构如图2所示,M、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期主族元素,Y元素原子的价电子数是W的两倍。下列说法正确的是( )。

图2

A.氢化物沸点:X>Y

B.第一电离能:M

C.元素X与Y原子轨道中含有的未成对电子数相同

D.阴离子中不存在配位键

9.X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一种红棕色气体,Z是同周期元素中原子半径最大的元素,Q是地壳中含量最高的金属元素,R的基态原子中有6个未成对电子。下列说法正确的是( )。

A.原子半径:r(Q)>r(Y)>r(X)

B.电负性:X>Y>Z

C.R位于元素周期表中第四周期第ⅣB族

D.Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Q的强

10.一种用于合成治疗免疫疾病药的物质,其结构如图3所示,其中X、Y、Z、Q、W为1～20号元素且原子序数依次增大,Z与Q同主族,Q和W的简单离子具有相同的电子层结构。下列叙述正确的是( )。

图3

A.第一电离能:Q>Z>W

B.电负性:X>Y>Z

C.WZX与WXQ均是强电解质,水溶液之间可以发生复分解反应

D.W2Q2Z3与X2QZ4溶液反应生成黄色浑浊和无色气体属于非氧化还原反应

11.某种净水剂由原子序数依次增大的R、W、X、Y、Z五种元素组成。五种元素分处三个短周期,包含地壳中含量前三的元素。基态Z原子的成对电子占据的轨道数与未成对电子占据的轨道数之比为7∶2。下列说法不正确的是( )。

A.简单离子半径:Z>X>W

B.简单氢化物稳定性:W>Z>Y

C.X与Z形成的化合物在水中会生成沉淀和气体

D.第一电离能:Z>Y>X

12.某深蓝色溶液是纤维素的优良溶剂,其制备反应如下所示。X、Y、Z三种元素原子序数依次增大,基态Y原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,Y、Z均位于X的下一周期,W的焰色为绿色。下列说法错误的是( )。

W2++2X2Z—YX2—YX2—ZX2→

A.Y元素的最高价氧化物分子中化学键的极性的向量和等于零

B.最简单氢化物的稳定性:Y

D.1个生成物离子中含有4条配位键

13.氮化钛(TiN)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。TiN晶体的晶胞结构如图4所示。下列说法错误的是( )。

图4

A.Ti元素位于元素周期表第四周期第ⅡB族

B.该晶胞中含有4个Ti原子和4个N原子

C.Ti均位于N构成的八面体空隙中

D.Ti的第一电离能小于Mn

14.F、K和Ni三种元素组成的一种化合物的晶胞如图5所示。下列说法错误的是( )。

图5

A.Ni位于元素周期表d区

B.该物质的化学式为K2NiF4

C.Ni的配位数为6

D.该晶体属于分子晶体

二、非选择题:共58分。

15.(14分)主族元素N、F、Si、As、Se、Cl等的某些化合物对工农业生产意义重大,回答下列问题:

(1)Si3N4陶瓷是世界上最坚硬的物质之一,具有高强度、低密度、耐高温等性质,其属于____晶体;SiCl4中Si采取的杂化类型为____。

(2)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为____;OF2分子的空间构型为_____;OF2的熔、沸点低于Cl2O,原因是_____。

(3)Se元素基态原子的原子核外电子排布式为____;As的第一电离能比Se的第一电离能大的原因为_____。

(4)XeF2晶体属四方晶系,晶胞参数如图6所示,晶胞棱边夹角均为90°,该晶胞中有____个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如A点原子的分数坐标为。已知Xe—F键长为rpm,则B点原子的分数坐标为_____;晶胞中A、B间距离d=____pm。

图6

16.(15分)我国科学家制备的NiO/Al2O3/Pt催化剂能实现氨硼烷(H3NBH3)高效制备氢气的目的,制氢原理:H3NBH3+4CH3OHNH4B(OCH3)4+3H2↑。

请回答下列问题:

(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为____。

(2)已知几种元素的电负性如表2所示。

表2

①上述制氢反应中,有____种元素的原子采取sp3杂化。

②NH3中键角∠HNH _____(填“大于”“小于”或“等于”)H3NBH3中键角∠HNH。

③B、C、N、O的电负性依次增大,其主要原因是_____。

④在氨硼烷中,H—B键中H带部分_____(填“正”或“负”)电荷。

(3)某有机硼化合物的结构简式如图7所示,1 mol该有机物中含____mol σ键。组成该有机物的第二周期元素第一电离能由大到小的顺序为(填元素符号)。

图7

(4)磷化硼是一种新型无机非金属材料,晶胞结构如图8所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系,表示晶胞中各原子的位置,称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0,0,0),b点磷原子的坐标为(1,1,0),则c点硼原子的坐标为_____。

图8

(5)四氢铝钠(NaAlH4)是有机合成中重要的还原剂,晶胞结构如图9所示。

图9

②已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体的密度为____g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。

17.(14分)制造国产大飞机C919使用了较多含硼材料(如硼纤维、氮化硼等),多项技术打破了外国垄断。

(1)原子的能量由核电荷数、电子数、_____三个因素共同决定;基态B原子的核外电子填充在____个轨道中。

(2)耐高温材料立方BN制备流程中用到NH3、BCl3和触媒剂Ca3B2N4。

①Ca、B、N三种元素电负性从大到小的顺序为____。

②BCl3中B原子的_____轨道与Cl原子的____轨道形成σ键;形成BCl3过程中基态B原子价电子层电子先激发,再杂化,激发后B原子的价电子排布图为_____。

③BCl3在四氯化碳中的溶解度远大于NH3,原因是____。

(3)硼砂是非常重要的含硼矿物。一种硼砂阴离子的结构如图10所示,则1 mol该阴离子存在的配位键物质的量为____,n=_____。

图10

(4)制造硼合金的原料硼化钙(CaB6)晶胞结构如图11所示,硼原子全部组成B6正八面体,各个顶点通过B—B键互相连接成三维骨架。已知该晶体晶胞参数为apm,B6八面体中B—B键的键长为dpm,M点原子的坐标参数为,则N点原子的坐标参数为(____,1,0)。

图11

18.(15分)Ⅰ.TiO2和MnO2均可以催化降解甲醛、苯等有害物质,具有去除效率高,且无二次污染等优点,广泛应用于家居装潢等领域,其中一种催化机理如图12所示。

图12

回答下列问题:

(1)基态Ti和Mn原子中未成对电子数之比为_____。

(2)CO2和·CHO中碳原子的杂化形式分别为_____、___。

(3)HCHO的空间构型为_____。

(4)金属钛和锰可导电、导热,有金属光泽和延展性,这些性质都可以用理论解释。已知金属锰有多种晶型,y型锰的面心立方晶胞俯视图符合下列____(填图13中的编号)。

图13

Ⅱ.LiFePO4、聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6和LiCl等可作锂离子聚合物电池的材料。

回答下列问题:

(5)Fe的基态原子的价电子排布式为____。

(6)乙二醇(HOCH2CH2OH)的相对分子质量与丙醇(CH3CH2CH2OH)相近,但沸点高出100 ℃,原因是____。

Ⅲ.以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。LiCl·3H2O属正交晶系(长方体形)。晶胞参数为0.72 nm、1.0 nm、0.56 nm。如图14所示为沿x轴投影的晶胞中所有Cl原子的分布图和原子分数坐标。LiCl·3H2O的摩尔质量为Mg·mol-1,设NA为阿伏加德罗常数的值。

图14

(7)该晶胞中Cl原子的数目为_____,LiCl·3H2O晶体的密度为_____g·cm-3(列出计算表达式)。