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專題5.1 原子結(jié)構(gòu) 化學(xué)鍵
1.了解元素、核素和同位素的含義。
2.了解原子的構(gòu)成;了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系。
3.了解原子核外電子排布。
4.了解化學(xué)鍵的定義。
5.了解離子鍵、共價(jià)鍵的形成。
熱點(diǎn)題型一 原子的構(gòu)成及其微粒間的數(shù)量關(guān)系
例1、據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè),月球的土壤中蘊(yùn)含著數(shù)百萬噸的He,每百噸He核聚變所釋放出的能量相當(dāng)于目前人類一年消耗的總能量。在地球上氦元素主要以He的形式存在。下列說法正確的是( )
A.He原子核內(nèi)含有4個(gè)質(zhì)子
B.He原子核內(nèi)含有3個(gè)中子
C.He和He互為同位素
D.He的最外層電子數(shù)為2,所以He在反應(yīng)中容易失去電子
【答案】C
【提分秘籍】
①同位素的中子數(shù)不同,質(zhì)子數(shù)相同,最外層電子數(shù)相同,其化學(xué)性質(zhì)相同。
②不同核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù),如H、H;也可能具有相同的中子數(shù),如C、O;也可能具有相同的質(zhì)量數(shù),如C、N。
③1H2和2H2既不是同位素,也不是同素異形體。
④一種元素可以有多種核素,也可能只有一種核素。
⑤元素有多少種核素,就有多少種原子。
【舉一反三】
Fe揭秘了超新星爆炸的歷史真相。下列說法中正確的是( )
A.鐵元素的質(zhì)量數(shù)為60
B.Fe的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多8
C.Fe與Fe的核外電子數(shù)相同,二者的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同
D.等物質(zhì)的量的Fe與Fe,前者的質(zhì)量比后者的多2 g
【答案】C
【易錯(cuò)警示】規(guī)避4個(gè)易失分點(diǎn)
(1)任何微粒中,質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),但質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)不一定相等,如陰、陽離子中;
(2)有質(zhì)子的微粒不一定有中子,如1H,有質(zhì)子的微粒不一定有電子,如H+;
(3)質(zhì)子數(shù)相同的微粒不一定屬于同一種元素,如F與OH-;
(4)核外電子數(shù)相同的微粒,其質(zhì)子數(shù)不一定相同,如Al3+和Na+、F-等。
熱點(diǎn)題型二 原子核外電子排布規(guī)律
例2、X、Y、Z三種短周期元素,原子半徑的大小關(guān)系為r(Y)>r(X)>r(Z),原子序數(shù)之和為16。X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在適當(dāng)條件下發(fā)生如圖所示變化,其中乙和丙均為10電子分子。下列說法不正確的是( )
A.元素X位于第ⅥA族
B.甲不能溶解于乙中
C.甲和丙在一定條件下能發(fā)生氧化還原反應(yīng)
D.乙的沸點(diǎn)低于丙的沸點(diǎn)
【答案】D
【提分秘籍】
①核外電子排布的幾條規(guī)律之間既相互獨(dú)立又相互統(tǒng)一,不能孤立地應(yīng)用其中一條,如當(dāng)M層不是最外層時(shí),最多排布的電子數(shù)為232=18個(gè),而當(dāng)M層是最外層時(shí),則最多只能排布8個(gè)電子。
②書寫原子結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)要注意審題和書寫規(guī)范:看清是原子還是離子結(jié)構(gòu)示意圖,勿忘記原子核內(nèi)的“+”號(hào)。
【舉一反三】
如圖所示,a、b、c均為非金屬單質(zhì),d、e均為含有10個(gè)電子的共價(jià)化合物,且分子中所含原子個(gè)數(shù):d>e,f為離子化合物。則下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.常溫下,單質(zhì)a呈氣態(tài)
B.單質(zhì)c具有強(qiáng)氧化性
C.穩(wěn)定性:d>e
D.f受熱易分解為d和e
【答案】C
【解析】非金屬單質(zhì)形成的含有10個(gè)電子的共價(jià)化合物有CH4、NH3、H2O、HF。由于f為離子化合物且分子中所含原子個(gè)數(shù):d>e,則d是NH3,e是HF,f是NH4F。因此a、b、c分別是N2、H2、F2。根據(jù)元素周期律可知HF的穩(wěn)定性大于NH3,故C錯(cuò)誤。
熱點(diǎn)題型三 以同位素為核心的概念辨析
例3.具有廣泛用途的Co放射源首次實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)。另外,鈷還有多種原子,如Co、Co、Co和Co。下列關(guān)于鈷原子的說法正確的是( )
A.Co、Co、Co、Co和Co是摩爾質(zhì)量不同的五種同素異形體
B.Co放射源可以用來治療癌癥,其中子數(shù)與電子數(shù)之差等于6
C.Co、Co、Co、Co和Co互為同位素,物理性質(zhì)幾乎相同,化學(xué)性質(zhì)不同
D.Co、Co、Co、Co和Co互為同分異構(gòu)體
【答案】B
【解析】Co、Co、Co、Co和Co互為同位素,物理性質(zhì)不同,化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,A、C、D錯(cuò)誤;Co的中子數(shù)為60-27=33,與電子數(shù)之差為33-27=6,B正確。
【提分秘籍】
1.同位素的“6同3不同”
2.元素、核素、同位素之間的關(guān)系
【舉一反三】
下列說法一定不正確的是( )
A.某些花崗石產(chǎn)生氡(Rn),從而對(duì)人體產(chǎn)生傷害,Rn的質(zhì)量數(shù)是222
B.Se是人體必需的微量元素,Se和Se互稱為同位素
C.U的濃縮一直被國(guó)際社會(huì)關(guān)注,U與U是兩種不同的核素
D.C-NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的結(jié)構(gòu)分析,C的中子數(shù)為6
【答案】D
熱點(diǎn)題型四 離子鍵和共價(jià)鍵
例4、下列有關(guān)表述錯(cuò)誤的是( )
A.IBr的電子式:
B.HClO的結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl
C.HIO各原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)
D.MgO的形成過程可以表示為:Mg+―→
【答案】C
【提分秘籍】
①由活潑金屬與活潑非金屬形成的化學(xué)鍵不一定都是離子鍵,如AlCl3中Al—Cl鍵為共價(jià)鍵。
②非金屬元素的兩個(gè)原子之間一定形成共價(jià)鍵,但多個(gè)原子間也可能形成離子鍵,如NH4Cl等。
【舉一反三】
下列說法正確的是( )
①非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)中一定存在共價(jià)鍵;②非金屬之間形成的化合物一定是共價(jià)化合物;③非金屬的氣態(tài)氫化物中一定存在極性共價(jià)鍵;④離子化合物中一定含有離子鍵;⑤金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物;⑥在一種化合物中只能存在一種類型的化學(xué)鍵;⑦含共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物;⑧含離子鍵的化合物一定是離子化合物;
⑨氯化鈉和HCl溶于水都發(fā)生電離,克服粒子間作用力的類型相同
A.③④⑦⑧ B.①③④⑦⑧
C.②⑤⑥⑧⑨ D.①④⑦⑨
【答案】A
【解析】稀有氣體元素為非金屬元素,其單質(zhì)中無共價(jià)鍵,
①錯(cuò);NH4Cl為離子化合物,②錯(cuò);AlCl3為共價(jià)化合物,
⑤錯(cuò);NaOH中存在2種化學(xué)鍵,⑥錯(cuò);NaCl為離子化合物而HCl為共價(jià)化合物,電離時(shí)克服的化學(xué)鍵不同,⑨錯(cuò)。
熱點(diǎn)題型五 化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)及物質(zhì)類別的關(guān)系
例5、在下列變化過程中,既有離子鍵被破壞又有共價(jià)鍵被破壞的是( )
A.將SO2通入水中 B.燒堿溶于水
C.將HCl通入水中 D.硫酸氫鈉溶于水
【答案】D
【解析】A項(xiàng),只破壞共價(jià)鍵,B項(xiàng),只破壞離子鍵,C項(xiàng),只破壞共價(jià)鍵,D項(xiàng),
NaHSO4===Na++H++SO,離子鍵和共價(jià)鍵都被破壞。
【提分秘籍】
1.化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系
①不是所有物質(zhì)中都存在化學(xué)鍵,如稀有氣體分子是單原子分子,分子中無化學(xué)鍵。
②有化學(xué)鍵變化的不一定是化學(xué)變化。如NaCl晶體從溶液中析出只有化學(xué)鍵的形成,沒有化學(xué)鍵的斷裂,HCl溶于水電離成H+和Cl-等,只有舊化學(xué)鍵的斷裂沒有新化學(xué)鍵的形成,二者都沒有發(fā)生化學(xué)變化。
2.化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系
①存在離子鍵的化合物一定是離子化合物。
②離子化合物中一定存在離子鍵,可能存在共價(jià)鍵,如NaOH、Na2O2、(NH4)2SO4等。
③共價(jià)化合物中只有共價(jià)鍵,一定沒有離子鍵。
④熔化時(shí)導(dǎo)電的化合物一定是離子化合物;溶解時(shí)導(dǎo)電,不能判別。
⑤全部由非金屬元素組成的化合物也可能是離子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽,銨根離子和酸根離子之間以離子鍵結(jié)合。由金屬元素和非金屬元素形成的化合物也可能是共價(jià)化合物,如AlCl3。
⑥非金屬單質(zhì)只有共價(jià)鍵(稀有氣體除外)。
【舉一反三】
下列說法正確的是( )
A.NH4NO3中只含共價(jià)鍵
B.稀有氣體分子中不含化學(xué)鍵
C.干冰升華時(shí),分子內(nèi)共價(jià)鍵會(huì)發(fā)生斷裂
D.金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物
【答案】B
【解析】A項(xiàng),NH4NO3中既含離子鍵又含共價(jià)鍵;B項(xiàng),稀有氣體為單原子分子,不含化學(xué)鍵;C項(xiàng),干冰升華時(shí)CO2分子未被破壞,即其分子內(nèi)的共價(jià)鍵未被破壞;D項(xiàng),活潑金屬元素Al與活潑非金屬元素Cl形成共價(jià)化合物AlCl3。
熱點(diǎn)題型六 分子間作用力和氫鍵
例6、關(guān)于氫鍵,下列說法正確的是( )
A.所有含氫元素的化合物中都存在氫鍵,氫鍵比范德華力強(qiáng)
B.H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物,就是由于水分子間形成氫鍵所致
C.氫原子和非金屬性很強(qiáng)的元素的原子(F、O、N)形成的共價(jià)鍵,稱為氫鍵
D.分子間形成的氫鍵使相應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高,氫鍵也可存在于分子內(nèi)
【答案】D
【提分秘籍】氫鍵的形成及存在
(1)形成條件
除H外,形成氫鍵的原子通常是O、F、N。
(2)存在
氫鍵存在廣泛,如蛋白質(zhì)分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之間。分子間氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高。
【舉一反三】
下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是( )
①NH3的熔、沸點(diǎn)比ⅤA族其他元素氫化物的高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液態(tài)水的密度小
④水分子高溫下很穩(wěn)定
A.①②③④ B.①②③ C.①② D.①③
【答案】B
【解析】水分子高溫下很穩(wěn)定是因?yàn)榉肿又蠴—H鍵的鍵能大。
1.【2016年高考上海卷】下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)均與所含化學(xué)鍵的鍵能有關(guān)的是( )
A.CaO與CO2 B.NaCl與HCl C.SiC與SiO2 D.Cl2與I2
【答案】C
【解析】CaO是離子化合物,熔化斷裂離子鍵,而CO2在固態(tài)時(shí)是分子晶體,熔化破壞的是分子間作用力,與化學(xué)鍵無關(guān),A錯(cuò)誤;.NaCl是離子化合物,熔化斷裂離子鍵,而HCl在固態(tài)時(shí)是分子晶體,熔化破壞的是分子間作用力,與化學(xué)鍵無關(guān),B錯(cuò)誤;SiC和SiO2都是原子晶體,熔化斷裂的是共價(jià)鍵,與化學(xué)鍵有關(guān),C正確;Cl2和I2在固態(tài)時(shí)都是分子晶體,熔化斷裂的是分子間作用力,與化學(xué)鍵無關(guān),D錯(cuò)誤。
2.【2016年高考浙江卷】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X原子核外最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2 倍,X、Y的核電荷數(shù)之比為3:4。W?的最外層為8電子結(jié)構(gòu)。金屬單質(zhì)Z在空氣中燃燒生成的化合物可與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)。下列說法正確的是( )
A.X與Y能形成多種化合物,一般條件下都能與Z的最高價(jià)氧化物的水化物發(fā)生反應(yīng)
B.原子半徑大?。篨<Y,Z>W(wǎng)
C.化合物Z2Y和ZWY3都只存在離子鍵
D.Y、W的某些單質(zhì)或兩元素之間形成的某些化合物可作水的消毒劑
【答案】D
1.【2015新課標(biāo)Ⅰ卷理綜化學(xué)】W、X、Y、Z均為短周期主族元素,原子序數(shù)依次增加,且原子核外L電子層的電子數(shù)分別為0、5、8、8,它們的最外層電子數(shù)之和為18。下列說法正確的是( )
A.單質(zhì)的沸點(diǎn):W>X
B.陰離子的還原性:W>Z
C.氧化物的水化物的酸性:Y
W。錯(cuò)誤;B、H元素的非金屬性比Cl弱,所以簡(jiǎn)單陰離子的還原性W>Z。正確;C、未指明是最高價(jià)氧化物的水化物,故不能判斷酸性(如:H3PO4>HClO,但H3PO4Y>Z
B.單質(zhì)沸點(diǎn):X>Y>Z
C.離子半徑:X2->Y+>Z-
D.原子序數(shù):X>Y>Z
【答案】D
【解析】根據(jù)題中信息可確定X、Y、Z分別為S、Na和F。最外層電子數(shù)F>S>Na,A項(xiàng)錯(cuò)誤;單質(zhì)沸點(diǎn)Na>S>F2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;離子半徑S2->F->Na+,C項(xiàng)錯(cuò)誤;原子序數(shù)S>Na>F,D項(xiàng)正確。
4.(2014山東卷) 根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí),下列推斷正確的是( )
A.同主族元素含氧酸的酸性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
B.核外電子排布相同的微?;瘜W(xué)性質(zhì)也相同
C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半徑逐漸減小
D. Cl與Cl得電子能力相同
【答案】D
2.(2014天津卷)元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途,請(qǐng)根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識(shí)回答下列問題:
(1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外),以下說法正確的是________。
a.原子半徑和離子半徑均減小
b.金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng)
c.氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性減弱,酸性增強(qiáng)
d.單質(zhì)的熔點(diǎn)降低
(2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為________,氧化性最弱的簡(jiǎn)單陽離子是________。
(3)已知:
化合物
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
類型
離子化合物
離子化合物
離子化合物
共價(jià)化合物
熔點(diǎn)/℃
2800
2050
714
191
工業(yè)制鎂時(shí),電解MgCl2而不電解MgO的原因是__________________________________;
制鋁時(shí),電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是______________________________。
(4)晶體硅(熔點(diǎn)1410 ℃)是良好的半導(dǎo)體材料。由粗硅制純硅過程如下:
Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)
寫出SiCl4的電子式:________________;在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中,測(cè)得每生成1.12 kg純硅需吸收a kJ熱量,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)P2O5是非氧化性干燥劑,下列氣體不能用濃硫酸干燥,可用P2O5干燥的是________。
a.NH3 b.HI c.SO2 d.CO2
(6)KClO3可用于實(shí)驗(yàn)室制O2,若不加催化劑,400 ℃時(shí)分解只生成兩種鹽,其中一種是無氧酸鹽,另一種鹽的陰陽離子個(gè)數(shù)比為1∶1。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________。
【答案】(1)b (2)氬 Na+(或鈉離子)
(3)MgO的熔點(diǎn)高,熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源,增加生產(chǎn)成本
AlCl3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)難導(dǎo)電
(4)
SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)
ΔH=+0.025a kJmol-1
(5)b
(6)4KClO3KCl+3KClO4
【解析】 (1)除稀有氣體外,第三周期元素隨原子序數(shù)的遞增原子半徑逐漸減小,而離子半徑不一定減小,如r(Na+)<r(Cl-),a錯(cuò)誤;同一周期的主族元素隨原子序數(shù)的遞增,金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng),b正確;同周期主族元素從左至右,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性減弱,酸性增強(qiáng),c錯(cuò)誤;單質(zhì)的熔點(diǎn)不一定降低,如Na的熔點(diǎn)低于Mg、Al等的熔點(diǎn),d錯(cuò)誤。(2)第三周期元素的原子核外有三個(gè)電子層,次外層電子數(shù)為8,故該元素原子最外層的電子數(shù)也為8,該元素為氬;簡(jiǎn)單離子的氧化性越弱,對(duì)應(yīng)單質(zhì)的還原性越強(qiáng),元素的金屬性越強(qiáng),第三周期中金屬性最強(qiáng)的元素是Na,因此Na+的氧化性最弱。(3)由題給數(shù)據(jù)表知,MgO的熔點(diǎn)比MgCl2的熔點(diǎn)高,MgO熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源,增加成本;AlCl3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)時(shí)不電離,難導(dǎo)電,故冶煉鋁不能用電解AlCl3的方法。(4)SiCl4屬于共價(jià)化合物,其電子式為;由SiCl4制純硅的化學(xué)方程式為SiCl4(l)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),生成1.12 kg即40 mol純硅吸收a kJ熱量,則生成1 mol純硅需吸收0.025a kJ熱量。(5)NH3是堿性氣體,既不能用濃硫酸干燥,也不能用P2O5干燥;HI是具有還原性的酸性氣體,可用P2O5干燥,但不能用濃硫酸干燥;SO2、CO2既能用濃硫酸干燥,又能用P2O5干燥,綜上分析,正確答案為b。(6)KClO3(Cl的化合價(jià)為+5價(jià))受熱分解生成的無氧酸鹽是KCl,另一含氧酸鹽中氯元素的化合價(jià)必須比+5價(jià)高,可能為+6價(jià)或+7價(jià),若為+6價(jià),形成的鹽中陰陽離子個(gè)數(shù)比不可能為1∶1,只能是+7價(jià),故該含氧酸鹽為KClO4,據(jù)此可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。
3.(2014山東卷) A、B、D、E、F為短周期元素,非金屬元素A最外層電子數(shù)與其周期數(shù)相同,B的最外層電子數(shù)是其所在周期數(shù)的2倍。B在D中充分燃燒能生成其最高價(jià)化合物BD2。E+與D2-具有相同的電子數(shù)。A在F中燃燒,產(chǎn)物溶于水得到一種強(qiáng)酸?;卮鹣铝袉栴}:
(1)A在周期表中的位置是________,寫出一種工業(yè)制備單質(zhì)F的離子方程式:__________________________。
(2)B、D、E組成的一種鹽中,E的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43%,其俗名為__________,其水溶液與F單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________;在產(chǎn)物中加入少量KI,反應(yīng)后加入CCl4并振蕩,有機(jī)層顯______色。
(3)由這些元素組成的物質(zhì),其組成和結(jié)構(gòu)信息如下表:
物質(zhì)
組成和結(jié)構(gòu)信息
a
含有A的二元離子化合物
b
含有非極性共價(jià)鍵的二元離子化合物,且原子數(shù)之比為1∶1
c
化學(xué)組成為BDF2
d
只存在一種類型作用力且可導(dǎo)電的單質(zhì)晶體
a的化學(xué)式為________;b的化學(xué)式為______________;c的電子式為________;d的晶體類型是________。
(4)由A和B、D元素組成的兩種二元化合物形成一類新能源物質(zhì)。一種化合物分子通過________鍵構(gòu)成具有空腔的固體;另一種化合物(沼氣的主要成分)分子進(jìn)入該空腔,其分子的空間結(jié)構(gòu)為__________。
【答案】(1)第一周期ⅠA族 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)純堿(或蘇打) Cl2+2Na2CO3+H2O===NaClO+NaCl+2NaHCO3 紫
(3)NaH Na2O2和Na2C2 金屬晶體
(4)氫 正四面體
4.(2014重慶卷)月球含有H、He、N、Na、Mg、Si等元素,是人類未來的資源寶庫。
(1)3He是高效核能原料,其原子核內(nèi)中子數(shù)為________。
(2)Na的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________,Na在氧氣中完全燃燒所得產(chǎn)物的電子式為________。
(3)MgCl在工業(yè)上應(yīng)用廣泛,可由MgO制備。
①M(fèi)gO的熔點(diǎn)比BaO的熔點(diǎn)________(填“高”或“低”)。
②月球上某礦石經(jīng)處理得到的MgO中含有少量SiO2,除去SiO2的離子方程式為
__________________________;SiO2的晶體類型為________。
③MgO與炭粉和氯氣在一定條件下反應(yīng)可制備MgCl2。若尾氣可用足量NaOH溶液完全吸收,則生成的鹽為________________(寫化學(xué)式)。
(4)月壤中含有豐富的3He,從月壤中提煉1 kg 3He,同時(shí)可得6000 kg H2和700 kg N2,若以所得H2和N2為原料經(jīng)一系列反應(yīng)最多可生產(chǎn)碳酸氫銨________kg。
【答案】(1)1 (2)
(3)①高?、赟iO2+2OH-===SiO+H2O 原子晶體 ③NaCl,NaClO,Na2CO3
(4)3950
5.(2014大綱全國(guó)卷)A、B、D、E、F為短周期元素,非金屬元素A最外層電子數(shù)與其周期數(shù)相同,B的最外層電子數(shù)是其所在周期數(shù)的2倍。B在D中充分燃燒能生成其最高價(jià)化合物BD2。E+與D2-具有相同的電子數(shù)。A在F中燃燒,產(chǎn)物溶于水得到一種強(qiáng)酸。回答下列問題:
(3)由這些元素組成的物質(zhì),其組成和結(jié)構(gòu)信息如下表:
物質(zhì)
組成和結(jié)構(gòu)信息
a
含有A的二元離子化合物
b
含有非極性共價(jià)鍵的二元離子化合物,且原子數(shù)之比為1∶1
c
化學(xué)組成為BDF2
d
只存在一種類型作用力且可導(dǎo)電的單質(zhì)晶體
a的化學(xué)式為____________;b的化學(xué)式為______________;c的電子式為________;d的晶體類型是______。
(4)由A和B、D元素組成的兩種二元化合物形成一類新能源物質(zhì)。一種化合物分子通過________鍵構(gòu)成具有空腔的固體;另一種化合物(沼氣的主要成分)分子進(jìn)入該空腔,其分子的空間結(jié)構(gòu)為________。
【答案】(3)NaH Na2O2和Na2C2 金屬晶體 (4)氫 正四面體
【解析】根據(jù)題目中給出的各種元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì),推斷出各種元素,解答各題。最外層電子數(shù)與其周期數(shù)相同的短周期非金屬元素只有氫元素,A為氫元素。最外層電子數(shù)是其所在周期數(shù)2倍的短周期元素可能為碳元素或硫元素,根據(jù)B在D中充分燃燒生成的最高價(jià)化合物的化學(xué)式為BD2判定B為碳元素,D為氧元素。E+與O2-具有相同的電子數(shù),則E為鈉元素。H2在Cl2中燃燒生成的HCl溶于水得到的鹽酸為強(qiáng)酸,F(xiàn)為氯元素。
(3)由H、C、O、Na、Cl組成的化合物中,含有氫元素的二元離子化合物應(yīng)為NaH,即a為NaH。含有非極性共價(jià)鍵的二元離子化合物為Na2O2或Na2C2,即b為Na2O2或Na2C2;c為COCl2,為共價(jià)化合物,各原子成鍵后均達(dá)8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu),電子式為。石墨和金屬鈉均可導(dǎo)電,但石墨中存在共價(jià)鍵、分子間作用力兩種類型的作用力,金屬鈉中只存在金屬鍵,屬于金屬晶體,即d為Na。
(4)由H2O和CH4形成的一類新能源為可燃冰,水分子之間可通過氫鍵構(gòu)成具有空腔的固體;CH4是沼氣的主要成分,其分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。
1. 14C的放射性可用于考古斷代。下列關(guān)于14C的說法中正確的是( )
A.質(zhì)量數(shù)為6 B.質(zhì)子數(shù)為6
C.電子數(shù)為14 D.中子數(shù)為14
【答案】B
【解析】14C中含有的質(zhì)子數(shù)為6,質(zhì)量數(shù)為14,根據(jù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)可知,14C中含有的中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=14-6=8,核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=6。
2.下列屬于同位素的一組是( )
A.O2、O3 B.Na2O、Na2O2
C.K、Ca D.H、D、T
【答案】D
3.某元素原子R的原子核外有16個(gè)電子,質(zhì)量數(shù)為34,則原子核里的中子數(shù)為( )
A.32 B.20 C.16 D.18
【答案】D
【解析】某元素原子R的原子核外有16個(gè)電子,所以質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=16,中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=34-16=18。
4.YBa2Cu8Ox(Y為元素釔)是磁懸浮列車中的重要超導(dǎo)材料,下列關(guān)于Y的說法不正確的是( )
A.屬于金屬元素
B.質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之差為50
C.原子的核外電子數(shù)是39
D.Y和Y是兩種不同的核素
【答案】B
【解析】Y的質(zhì)子數(shù)為39,中子數(shù)為89-39=50,質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之差為11。
5.下列微粒中,其最外層與最內(nèi)層的電子數(shù)之和等于次外層電子數(shù)的是( )
A.S B.Mg
C.Cl D.Be
【答案】A
6.下列說法正確的是( )
A.有H、D、T與16O、17O、18O構(gòu)成的過氧化氫分子的相對(duì)分子質(zhì)量有36個(gè)
B.H2、D2、T2互為同素異形體
C.H2、D2、T2在相同條件下的密度比為1∶2∶3
D.氕、氘發(fā)生核聚變成其他元素,屬于化學(xué)變化
【答案】C
【解析】H、D、T組合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6種;16O、17O、18O組合16O2、17O2、18O2、16O17O、16O18O、17O18O共6種,所以構(gòu)成的過氧化氫分子共有66=36個(gè),但其中有相對(duì)分子質(zhì)量相同的分子,故構(gòu)成的過氧化氫分子的相對(duì)分子質(zhì)量個(gè)數(shù)小于36個(gè),故A錯(cuò)誤;H2、D2、T2均為氫氣單質(zhì),屬于一種物質(zhì),故B錯(cuò)誤;H2、D2、T2在相同條件下的密度比等于氣體相對(duì)分子質(zhì)量之比為2∶4∶6=1∶2∶3,故C正確;氕、氘發(fā)生聚變成其他元素,屬于核反應(yīng),不是化學(xué)變化,故D錯(cuò)誤。
7.元素X原子的最外層有6個(gè)電子,元素Y原子的最外層有3個(gè)電子,這兩種元素形成的化合物的化學(xué)式可能是( )
A.X3Y2 B.X2Y
C.Y3X2 D.Y2X3
【答案】D
【解析】X元素的原子最外層有6個(gè)電子,易得2個(gè)電子,化合價(jià)為-2價(jià),Y元素的原子最外層有3個(gè)電子,所以易失電子,化合價(jià)為+3價(jià),根據(jù)化合價(jià)規(guī)則可知,兩種元素形成的化合物的化學(xué)式可能為Y2X3。
8.已知1~18號(hào)元素的離子aW3+、bX+、cY2-、dZ-具有相同的電子層結(jié)構(gòu),下列關(guān)系正確的是( )
A.質(zhì)子數(shù):c>d
B.離子的還原性:Y2->Z-
C.氫化物的穩(wěn)定性:H2Y>HZ
D.原子半徑:Xb>d>c,且Y、Z在上一周期,Y在Z的左邊,Y的非金屬性弱于Z;W、X在下一周期,X在W的左邊,X的金屬性強(qiáng)于W。質(zhì)子數(shù)d>c,A項(xiàng)錯(cuò)誤;非金屬性:YZ-,B項(xiàng)正確;非金屬性:Z>Y,故氫化物穩(wěn)定性:HZ>H2Y,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同周期元素,從左到右原子半徑逐漸減小,故原子半徑:X>W,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,W元素的原子半徑是所有元素中原子半徑最小的,X元素原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,且X、Y的簡(jiǎn)單離子的核外電子排布相同,X、Y、Z的核電荷數(shù)之和為36,工業(yè)上用海水生產(chǎn)Z的單質(zhì),同時(shí)生成含元素Y的堿。下列說法正確的是( )
A.四種元素的原子半徑大小關(guān)系為Y>X>Z>W
B.Y與Z形成的化合物中,X、Y原子的個(gè)數(shù)比可能為1∶2
C.四種元素均能形成雙原子單質(zhì)分子
D.四種元素中,由任意兩種元素化合可形成4種離子化合物
【答案】D
10.現(xiàn)有部分短周期主族元素的性質(zhì)與原子(或分子)結(jié)構(gòu)如下表:
元素編號(hào)
元素性質(zhì)與原子(或分子)結(jié)構(gòu)
T
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍
X
常溫下單質(zhì)為雙原子分子,分子中含有3對(duì)共用電子對(duì)
Y
M層電子數(shù)與K層電子數(shù)相同
Z
第三周期元素的簡(jiǎn)單離子中半徑最小
下列說法正確的是( )
A.Z的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物可以溶于氨水
B.T與氫形成的化合物中不可能含非極性鍵
C.Y與Z的單質(zhì)分別與相同濃度的鹽酸反應(yīng),Y的反應(yīng)要?jiǎng)×倚?
D.X和Y兩元素之間有可能形成共價(jià)鍵
【答案】C
【解析】T的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍,次外層電子數(shù)為2,最外層電子數(shù)為6,所以T為O;常溫下X的單質(zhì)為雙原子分子,分子中含有3對(duì)共用電子對(duì),則X為N;Y的M層電子數(shù)與K層電子數(shù)相同,所以質(zhì)子數(shù)為12,即Y為Mg;第三周期元素的簡(jiǎn)單離子中半徑最小的為Al3+,所以Z為Al。Z的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為Al(OH)3,不能溶于氨水,A項(xiàng)錯(cuò)誤; T與氫形成的化合物H2O2中含有非極性鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬性Mg>Al,其單質(zhì)分別與相同濃度的鹽酸反應(yīng),Mg的反應(yīng)要?jiǎng)×倚?,C項(xiàng)正確;X(N)和Y(Mg)形成的化合物是離子化合物,不存在共價(jià)鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.下列各組化合物中,化學(xué)鍵類型完全相同的是( )
A.C2H6、H2O2、C2H5OH B.HCl、NaCl、MgCl2
C.H2O、CO2、Na2O2 D.NaOH、NaClO、Na2O
【答案】A
12.下列哪一組元素的原子間反應(yīng)容易形成離子鍵( )
原子
a
b
c
d
e
f
g
M層電子數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
A.a(chǎn)和c B.a(chǎn)和f
C.d和g D.c和g
【答案】B
【解析】由原子a~g的M層電子數(shù)可知,M層即為原子的最外層,元素a~g均為第三周期元素,a為活潑的金屬元素,f為活潑的非金屬元素,所以a與f形成的化學(xué)鍵為離子鍵。
13.某分子的球棍模型如圖所示。已知分子中所有原子的最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),原子間以單鍵相連。下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是( )
A.X原子可能為第ⅤA族元素
B.Y原子一定為第ⅠA族元素
C.該分子中,既含極性鍵,又含非極性鍵
D.從圓球的大小分析,該分子可能為N2F4
【答案】B
【解析】分子中所有原子的最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),結(jié)合球棍模型可得X原子為第ⅤA族元素,Y原子為第ⅦA族元素,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
14.如圖為元素周期表短周期的一部分,下列有關(guān)A、B、C、D四種元素的敘述中不正確的是( )
A.A、C兩元素形成的化合物都為共價(jià)化合物
B.AD2的電子式為
C.B、C形成的化合物BC中所含化學(xué)鍵為非極性共價(jià)鍵
D.B2的結(jié)構(gòu)式為N≡N
【答案】C
【解析】根據(jù)A、B、C、D四種元素在周期表中的位置可知,A、B、C、D分別為C、N、O、S四種元素。CO、CO2都為共價(jià)化合物,A正確;CS2的電子式為 ,B正確;NO為極性共價(jià)鍵,C錯(cuò)誤;N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N,D正確。
15.元素X、Y和Z可結(jié)合形成化合物XYZ3;X、Y和Z的原子序數(shù)之和為26;Y和Z在同一周期。下列有關(guān)推測(cè)正確的是( )
A.XYZ3是一種可溶于水的酸,且X與Y可形成共價(jià)化合物XY
B.XYZ3是一種微溶于水的鹽,且X與Z可形成離子化合物XZ
C.XYZ3是一種易溶于水的鹽,且Y與Z可形成離子化合物YZ
D.XYZ3是一種離子化合物,且Y與Z可形成離子化合物YZ3
【答案】B
16. X、Y、Z、M、W為五種短周期元素。X、Y、Z是原子序數(shù)依次遞增的同周期元素,X與Z可形成常見的XZ或XZ2型分子,Y與M形成的氣態(tài)化合物質(zhì)量是相同條件下同體積氫氣的8.5倍,W是原子半徑最大的短周期元素。下列判斷正確的是( )
A.最高價(jià)含氧酸酸性:X<Y
B.X、Y、Z可形成離子化合物
C.W可形成雙原子分子
D.M與W形成的化合物含極性共價(jià)鍵
【答案】A
【解析】X、Y、Z、M、W為五種短周期元素。Y與M形成的氣態(tài)化合物質(zhì)量是相同條件下同體積氫氣的8.5倍,該氣體相對(duì)分子質(zhì)量為8.52=17,應(yīng)為NH3,而X、Y、Z是原子序數(shù)依次遞增的同周期元素,只能處于第二周期,故Y為N元素、M為H元素;X與Z可形成常見的XZ或XZ2型分子,則X為C元素、Z為O元素;W是原子半徑最大的短周期元素,則W為Na。
17.短周期元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大,已知:
①C的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物與其氣態(tài)氫化物反應(yīng)可生成鹽;
②A的氧化物是生活中最常見液體,A、E同主族,C與B、D相鄰;
③A、B、C、D四種元素組成一種離子化合物F,其組成原子數(shù)之比為5∶1∶1∶3。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)C的氣態(tài)氫化物的電子式為________,A在周期表中的位置______________________。
(2)化合物E2D2中陰、陽離子個(gè)數(shù)比為________,F(xiàn)含有的化學(xué)鍵類型為________________________________________________________________________。
(3)F溶液與足量EDA的稀溶液混合,其離子方程式為_________________________。
(4)氯氣與C的氣態(tài)氫化物相遇有白煙及C2生成,寫出其化學(xué)反應(yīng)方程式_____________。
【答案】(1) 第一周期第ⅠA族
(2)1∶2 離子鍵、共價(jià)鍵
(3)2OH-+HCO+NH===CO+H2O+NH3H2O
(4)3Cl2+8NH3===6NH4Cl+N2
18.X、Y、Z、W是四種短周期元素,X原子M層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍;Y原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍;Z元素的單質(zhì)為雙原子分子,Z的氫化物水溶液呈堿性;W元素最高正價(jià)是+7價(jià)?;卮鹣铝袉栴}:
(1)元素X原子結(jié)構(gòu)示意圖為____________________。
(2)元素Y的一種同位素可測(cè)定文物年代,這種同位素的符號(hào)是________。
(3)元素Z能與氫元素形成一價(jià)陰離子,該陰離子的電子總數(shù)是________,與該離子電子總數(shù)相等的Z與氫形成的微粒是____________________。
(4)ZW3常溫下呈液態(tài),可與水反應(yīng)生成一種酸和一種堿,反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。
(5)探尋物質(zhì)的性質(zhì)差異性是學(xué)習(xí)的重要方法之一。X、Y、Z、W四種元素的最高價(jià)氧化物的水化物中化學(xué)性質(zhì)明顯不同于其他三種酸的是________(用酸的分子式表示)。
【答案】(1) (2) 6C
(3)10 NH、NH3
(4)NCl3+4H2O===3HClO+NH3H2O
(5)H2CO3
【解析】(1)X原子M層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍,說明X共有3個(gè)電子層,且M層上有6個(gè)電子,為硫元素;Y原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍,說明Y只有2個(gè)電子層,且最外層有4個(gè)電子,Y為碳元素;Z的氫化物水溶液顯堿性,中學(xué)階段要求掌握的堿性氣體只有NH3,因此Z為氮元素;W的最高正價(jià)為+7,而F元素?zé)o正價(jià),因此W為氯元素。
(2)碳的放射性同位素6C可用于考古。
(3)氮元素與氫元素形成-1價(jià)陰離子,由于氮元素顯-3價(jià),氫顯+1價(jià),因此該陰離子為NH,其電子總數(shù)是10,與該離子電子總數(shù)相等的還有NH3、NH。
(4)NCl3與H2O反應(yīng)生成物中有堿,只能是NH3H2O,N為-3價(jià),Cl為+1價(jià),酸應(yīng)為HClO。
(5)H2CO3、HNO3、H2SO4、HClO4中化學(xué)性質(zhì)明顯不同于其他三種酸的是H2CO3,H2CO3為弱酸。
19.現(xiàn)有部分元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如表:
X
L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍
Y
核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)
Z
L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和
W
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2.5倍
(1)畫出W原子結(jié)構(gòu)示意圖________________________。
(2)元素X與元素Z相比,非金屬性較強(qiáng)的是________(填元素名稱),寫出一個(gè)能表示X、Z非金屬性強(qiáng)弱關(guān)系的化學(xué)反應(yīng)方程式:_______________________________________。
(3)X、Y、Z、W四種元素形成的一種離子化合物,其水溶液顯強(qiáng)酸性,該化合物的化學(xué)式為____________________。
(4)元素X和元素Y以原子個(gè)數(shù)比1∶1化合形成的化合物Q,元素W和元素Y化合形成的化合物M,Q和M的電子總數(shù)相等。以M為燃料,Q為氧化劑,可作火箭推進(jìn)劑,最終生成無毒的,且在自然界中穩(wěn)定存在的物質(zhì),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________。
【答案】(1)
(2)氧 2H2S+O2===2H2O+2S↓(其他合理答案亦可)
(3)NH4HSO4
(4)N2H4+2H2O2N2+4H2O
鹽溶液酸性強(qiáng),故應(yīng)為NH4HSO4。(4)H和O按原子個(gè)數(shù)比1∶1化合形成的化合物為H2O2共有18個(gè)電子,則H和N形成的18電子微粒只能是N2H4,根據(jù)信息寫出方程式即可。
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