新教材適用·高考化學(xué)第二十一題選考題A物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1 (1)C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是_。(2)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個(gè)氫原子被NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。NH3分子的空間構(gòu)型是_；與N2H4分子屬于等電子體的是_。(3)金屬鎳及其化合物在合金材料以及催化劑等方面應(yīng)用廣泛。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：Ni原子的核外電子排布式為_(kāi)；NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)類型均與氯化鈉的相同，Ni2和Fe2的離子半徑分別為69 pm和78 pm，則熔點(diǎn)NiO_FeO(填“<”或“>”)；NiO晶胞中Ni和O的配位數(shù)分別為_(kāi)、_。(4)元素金(Au)處于周期表中的第六周期，與Cu同族，其價(jià)電子排布與Cu相似，Au原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)；一種銅金合金晶體具有立方最密堆積的結(jié)構(gòu)，在晶胞中Cu原子處于面心，Au原子處于頂點(diǎn)位置，則該合金中Cu原子與Au原子數(shù)量之比為_(kāi)；該晶體中，原子之間的強(qiáng)相互作用是_；上述晶體具有儲(chǔ)氫功能，氫原子可進(jìn)入到由Cu原子與Au原子構(gòu)成的四面體空隙中。若將Cu原子與Au原子等同看待，該晶體儲(chǔ)氫后的晶胞結(jié)構(gòu)與CaF2(如下圖)的結(jié)構(gòu)相似，該晶體儲(chǔ)氫后的化學(xué)式應(yīng)為_(kāi)。答案(1)N>O>C(2)三角錐形CH3OH(CH3SH)(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2>66(4)5d106s131金屬鍵H8AuCu32 A、B、C、D、E五種元素，原子序數(shù)依次遞增。A元素的周期數(shù)、主族數(shù)、原子序數(shù)相同；B元素的前六級(jí)電離能的數(shù)值變化如圖所示：C元素的基態(tài)原子核外有六種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的價(jià)電子；D與B同主族，電負(fù)性D<B；E是第四周期d區(qū)元素，血紅蛋白中的E元素更易與BC形成配合物E(BC)5。(1)寫(xiě)出E的基態(tài)原子電子排布式_。(2)A3C中，C原子采用_雜化，離子構(gòu)型為_(kāi)，比較A3C與A2C中的鍵角大小并解釋原因_。(3)D60分子中每個(gè)D原子均采用sp2雜化，則1 mol D60分子中鍵的數(shù)目為_(kāi)。(4)A2C有多種晶體結(jié)構(gòu)，其中一種晶體中分子的空間排列方式與金剛石晶體類似，該晶體晶胞中含有_個(gè)A2C分子，A2C的配位數(shù)為_(kāi)，A2C之間的作用力為_(kāi)。已知晶胞的棱長(zhǎng)為a pm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，試列式計(jì)算此晶體的密度_g·cm3(用含a、NA的代數(shù)式表示)。(5)E(BC)5中E周圍的價(jià)電子總數(shù)為_(kāi)，配位原子是_(填元素符號(hào))。答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(2)sp3三角錐形H3O比H2O的鍵角大，因?yàn)镠2O中O原子有2對(duì)孤對(duì)電子，H3O只有1對(duì)孤對(duì)電子，排斥力較小(3)30NA(4)84氫鍵和范德華力(5)18C解析周期數(shù)、主族數(shù)、原子序數(shù)相同的只有H，由電離能數(shù)值變化圖可知B最外層有4個(gè)電子為A族元素，C元素有6個(gè)價(jià)電子，E為Fe元素，綜合信息可知AE依次為H、C、O、Si、Fe四種元素。(3)每個(gè)D原子均采用sp2雜化，即每個(gè)D原子都以一個(gè)鍵與另一原子結(jié)合，一個(gè)鍵被兩個(gè)原子共用，故鍵數(shù)60÷2×NA30NA。(4)需要聯(lián)想教材中金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)，由于1個(gè)晶胞中含有8個(gè)水分子，則一個(gè)晶胞的質(zhì)量，g·cm3g·cm3。3 第A、A族元素組成的化合物AlN、AlP、AlAs等是人工合成的半導(dǎo)體材料，它們的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似，與NaCl的晶體類型不同。(1)核電荷數(shù)比As小4的原子基態(tài)的電子排布式為_(kāi)。(2)前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對(duì)電子與其所在周期數(shù)相同的元素有_種。(3)NCl3中心原子雜化方式為_(kāi)，NCl3的空間構(gòu)型為_(kāi)。(4)在AlN晶體中，每個(gè)Al原子與_個(gè)N原子相連，AlN屬于_晶體。(5)設(shè)NaCl的摩爾質(zhì)量為Mr g·mol1，食鹽晶體的密度為 g·cm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA。食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心間的距離為_(kāi)cm。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(2)5(3)sp3雜化三角錐形(4)4原子(5)·解析(1)核電荷數(shù)比As小4的原子為Cu，其基態(tài)的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1；(2)前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對(duì)電子與其所在周期數(shù)相同的元素有5種，對(duì)應(yīng)元素和價(jià)電子構(gòu)型分別是：氫(1s1)、碳(2s22p2)、氧(2s22p4)、磷(3s23p3)、鐵(3d64s2)，注意沒(méi)有3d44s2(應(yīng)為3d54s1)；(3)類比NH3可推知NCl3中心原子雜化方式為sp3雜化，NCl3的空間構(gòu)型為三角錐形；(4)依據(jù)題干信息“它們的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似”，通過(guò)硅類推AlN的晶體類型為原子晶體，每個(gè)Al原子與4個(gè)N原子相連；(5)設(shè)Cl與Na的最近距離為a cm，則兩個(gè)最近的Na間的距離為a cm，又：·NAMr，即：a，所以Na間的最近距離為·。4 銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域中都有重要的用途。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)超細(xì)銅粉可用作導(dǎo)電材料、催化劑等，其制備方法如下：NH4CuSO3中金屬陽(yáng)離子的核外電子排布式為_(kāi)。N、O、S三種元素的第一電離能大小順序?yàn)開(kāi)(填元素符號(hào))。SO的空間構(gòu)型為_(kāi)。(2)氯化亞銅(CuCl)的某制備過(guò)程：向CuCl2溶液中通入一定量SO2，微熱，反應(yīng)一段時(shí)間后即生成CuCl白色沉淀。寫(xiě)出上述制備CuCl的離子方程式：_。CuCl的熔點(diǎn)比CuO的熔點(diǎn)_(填“高”或“低”)。(3)氯和鉀與不同價(jià)態(tài)的銅可生成兩種化合物，其陰離子均為無(wú)限長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)(如圖所示)，a位置上Cl原子的雜化軌道類型為_(kāi)。已知其中一種化合物的化學(xué)式為KCuCl3，則另一種化合物的化學(xué)式為_(kāi)。(4)用晶體的X射線衍射法可以測(cè)得阿伏加德羅常數(shù)的值。對(duì)金屬銅的測(cè)定得到以下結(jié)果：銅晶胞為面心立方最密堆積，邊長(zhǎng)為361 pm。又知銅的密度為9.00 g·cm3，則銅晶胞的體積是_cm3，晶胞的質(zhì)量是_g，阿伏加德羅常數(shù)的值為_(kāi)已知Ar(Cu)63.6。答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)N>O>S正四面體形(2)2Cu22ClSO22H2O2CuCl4HSO低(3)sp3雜化K2CuCl3(4)4.70×10234.23×10226.01×1023解析(1)同主族元素O、S的第一電離能大小順序?yàn)镺>S，同周期元素O、N的第一電離能大小順序?yàn)镹>O(N反常)，故第一電離能大小順序?yàn)镹>O>S。(2)SO的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4，有四個(gè)配體，沒(méi)有孤對(duì)電子，因而S原子是sp3雜化，SO為正四面體結(jié)構(gòu)。(2)由于Cl的半徑比O2的大，且Cl所帶電荷數(shù)比O2帶的少，則CuCl的晶格能比CuO的小，故CuCl的熔點(diǎn)比CuO的低。(3)據(jù)圖知a位置上的Cl原子形成了2個(gè)鍵，同時(shí)還有2個(gè)孤電子對(duì)，其雜化軌道類型為sp3雜化；由于銅的化合價(jià)有1、2，已知KCuCl3中銅為2價(jià)，則1價(jià)的銅形成化合物的化學(xué)式為K2CuCl3。(4)根據(jù)銅晶胞為面心立方最密堆積，由邊長(zhǎng)可計(jì)算出晶胞的體積V(361 pm)34.70×1023 cm3；根據(jù)m×V9.00 g·cm3×4.70×1023cm34.23×1022g；由于一個(gè)銅晶胞中含有的銅原子數(shù)為8×6×4(個(gè))，則NA6.01×1023mol1。B實(shí)驗(yàn)化學(xué)1 芐叉丙酮(相對(duì)分子質(zhì)量為146)是一種無(wú)色或淡黃色晶體，易溶于乙醇、乙醚，微溶于水，可用作香料的留香劑或用于制取香料增香劑，還可作為殺菌劑等。實(shí)驗(yàn)室合成原理及實(shí)驗(yàn)裝置如下：實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：在100 mL三頸燒瓶中(裝置如圖所示)，分別裝上滴液漏斗、球形冷凝管和溫度計(jì)，在電磁攪拌下依次加入22.5 mL 10%氫氧化鈉溶液和4 mL(0.054 mol，稍過(guò)量)丙酮，然后滴加5.3 mL(0.05 mol)新制苯甲醛。步驟2：再通過(guò)滴液漏斗加入11鹽酸中和至中性，用分液漏斗分出黃色油層。水層用3×10 mL乙醚萃取，將萃取液與油層合并，用10 mL飽和食鹽水洗滌1次后用無(wú)水硫酸鎂干燥。然后蒸餾，在55 左右蒸餾回收乙醚，可得黃色油狀的芐叉丙酮5.0 g。(1)裝置中儀器a的名稱是_。(2)回流時(shí)，流入燒瓶的除H2O外還有_(填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。(3)為了提高產(chǎn)率，如何滴加苯甲醛_。(4)苯甲醛久置后含有苯甲酸，后者不但會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)行，而且混在產(chǎn)物中不易除去，需用10%碳酸鈉溶液洗至無(wú)二氧化碳放出，然后用水洗滌，再用無(wú)水硫酸鎂干燥。干燥時(shí)可加入1%對(duì)苯二酚，減壓蒸餾得到。加入對(duì)苯二酚的作用是_。(5)本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率為_(kāi)。答案(1)滴液漏斗(恒壓滴液漏斗)(2)CH3COCH3、C6H5CHO(3)逐滴慢慢加入，并不斷攪拌(4)防止苯甲醛被氧化(5)68.5%解析(2)因?yàn)楸?、苯甲醛均易揮發(fā)，所以回流時(shí)，滴入燒瓶的除水外，還有丙酮、苯甲醛。(3)為了使苯甲醛充分反應(yīng)，所以應(yīng)慢慢滴入苯甲醛。(4)加入對(duì)苯二酚可防止苯甲醛被氧化。(5)×100%68.5%。2 乙?；F是常用的汽油的抗震劑，由二茂鐵合成乙?；F的原理如下：其實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：如圖所示，取1 g二茂鐵與3 mL乙酸酐于裝置中，開(kāi)通攪拌器，慢慢滴加85%的磷酸1 mL，加熱回流5 min。步驟2：待反應(yīng)液冷卻后，倒入燒杯中加入10 g碎冰，攪拌至冰全部融化，緩慢滴加NaHCO3溶液中和至中性，置于冰水浴中15 min。抽濾，烘干，得到乙?；F粗產(chǎn)品。步驟3：將乙?；F粗產(chǎn)品溶解在苯中，從圖裝置的分液漏斗中滴下，再用乙醚淋洗。步驟4：將其中一段時(shí)間的淋洗液收集，并進(jìn)行操作X，得到純凈的針狀晶體乙酰基二茂鐵并回收乙醚。(1)步驟2中的抽濾操作，除燒杯、玻璃棒外，還必須使用的屬于硅酸鹽材質(zhì)的儀器有_。(2)步驟2中不需要測(cè)定溶液的pH就可以判斷溶液接近中性，其現(xiàn)象是_。(3)步驟3將粗產(chǎn)品中雜質(zhì)分離實(shí)驗(yàn)的原理是_。(4)步驟4中操作X的名稱是_，該操作中不能使用明火的原因是_。(5)為確定產(chǎn)品乙?；F中是否含有雜質(zhì)二乙酰基二茂鐵()，可以使用的儀器分析方法是_。答案(1)布氏漏斗、抽濾瓶(2)滴加NaHCO3溶液不再產(chǎn)生氣泡(3)不同物質(zhì)在擴(kuò)散劑中擴(kuò)散的速率不同(4)蒸餾乙醚易揮發(fā)且易燃(5)質(zhì)譜法或核磁共振氫譜解析(1)抽濾操作要用到布氏漏斗和抽濾瓶。(2)在步驟1中加入磷酸，磷酸與NaHCO3反應(yīng)生成CO2氣體，所以當(dāng)溶液接近中性時(shí)，不再產(chǎn)生氣泡。(4)淋洗液中的有機(jī)物沸點(diǎn)差別較大，所以用蒸餾的方法將其分離，該實(shí)驗(yàn)不能用明火，是因?yàn)橐颐岩讚]發(fā)且易燃。(5)乙酰基二茂鐵與二乙?；F中的氫原子類型相同，但個(gè)數(shù)不同，所以用質(zhì)譜法或核磁共振氫譜分析。3 七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，利用化工廠生產(chǎn)硼砂的廢渣硼鎂泥可制取七水硫酸鎂。硼鎂泥的主要成分是MgCO3，還含有其他雜質(zhì)(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等)。表1部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Mg(OH)2pH值5.23.29.710.411.2表2兩種鹽的溶解度(單位為g/100 g水)溫度/1030405060CaSO40.190.210.210.200.19MgSO4·7H2O30.935.540.845.6硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：根據(jù)以上流程圖并參考表格pH數(shù)據(jù)和溶解度數(shù)據(jù)，試回答下列問(wèn)題：(1)操作的濾液中加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH56，再加入NaClO溶液加熱煮沸，將溶液中的Mn2氧化成MnO2，F(xiàn)e2氧化成Fe3，反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為_(kāi)，_。加熱煮沸的主要目的是_。(2)沉淀B中除MnO2外還含有_(填化學(xué)式)等物質(zhì)，過(guò)濾用到的玻璃儀器有_。(3)檢驗(yàn)操作后的濾液中是否含有Fe3的實(shí)驗(yàn)方法是_。(4)產(chǎn)生沉淀C的化學(xué)式是_，操作需趁熱進(jìn)行的理由是_。答案(1)Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O、Fe33H2OFe(OH)33H促進(jìn)Fe3、Al3的水解(2)Fe(OH)3、Al(OH)3燒杯、漏斗、玻璃棒(3)向?yàn)V液中加入KSCN，觀察濾液是否變血紅色(4)CaSO4·2H2O或CaSO4防止MgSO4在溫度降低時(shí)結(jié)晶析出解析(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Fe3易水解生成Fe(OH)3沉淀，NaClO具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2氧化成Fe3，易于除去。鹽的水解為吸熱反應(yīng)，加熱有利于促進(jìn)Fe3、Al3的水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀。(2)過(guò)濾用到的儀器或用品有鐵架臺(tái)、燒杯、玻璃棒、漏斗以及濾紙，其中玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒。(3)檢驗(yàn)Fe3用KSCN溶液，觀察溶液是否變血紅。(4)溫度越高，CaSO4的溶解度越小，而MgSO4的溶解度越大，所以沉淀C的化學(xué)式為CaSO4·2H2O或CaSO4，此時(shí)MgSO4留在濾液中。4 三氧化二鐵和氧化亞銅都是紅色粉末，常用作顏料。某?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究某紅色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究過(guò)程如下：查閱資料Cu2O是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空氣中加熱生成CuO。提出假設(shè)假設(shè)1：紅色粉末是Fe2O3；假設(shè)2：紅色粉末是Cu2O；假設(shè)3：紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN試劑。(1)若假設(shè)1成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。(2)若滴加KSCN試劑后溶液不變血紅色，則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認(rèn)為這種說(shuō)法合理嗎？并簡(jiǎn)述你的理由_。(3)若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變血紅色，則證明原固體粉末是_。探究延伸經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，確定紅色粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物。(4)該實(shí)驗(yàn)小組欲用加熱法測(cè)定Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。取a g固體粉末在空氣中充分加熱，待質(zhì)量不再變化時(shí)，稱其質(zhì)量為b g(ba)，則混合物中Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。答案(1)固體完全溶解，溶液呈血紅色(2)不合理，當(dāng)原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時(shí)，加入稀硫酸后產(chǎn)生的Fe3可能全部與Cu反應(yīng)生成Fe2，滴加KSCN溶液后也不變血紅色(3)Fe2O3和Cu2O的混合物(4)×100%解析(1)若紅色粉末是Fe2O3，則加入足量稀硫酸后固體會(huì)完全溶解，在所得溶液中再滴加KSCN試劑，溶液呈血紅色。(3)若固體粉末完全溶解無(wú)固體存在，滴加KSCN試劑時(shí)溶液不變血紅色，說(shuō)明溶液中沒(méi)有Fe3，即Fe3全部與Cu反應(yīng)生成Fe2，所以原固體粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。(4)2Cu2OO24CuO，固體增加的質(zhì)量就是參與反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量?？傻藐P(guān)系式：，故m(Cu2O)9(ba) g，混合物中Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%。