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学案58　晶体的结构与性质
[考纲要求]　1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。4.了解分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
知识点一　晶体与非晶体
1．晶体与非晶体
晶体 非晶体
结构特征 结构微粒________排列 结构微粒____排列
性质特征 自范性
熔点
异同表现
二者区别方法 间接方法 看是否有固定的______
科学方法 对固体进行__________实验
2.得到晶体的途径
(1)________________________。
(2)____________________________________。
(3)__________________________。
3．晶胞
(1)概念
描述晶体结构的__________。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有__________。
②并置：所有晶胞________排列、________相同。
知识点二　分子晶体与原子晶体
1．分子晶体的结构特点
(1)晶体中只含__________。
(2)分子间作用力为______________，也可能有_______________________________。
(3)分子密堆积：一个分子周围通常有____个紧邻的分子。
2．原子晶体的结构特点
(1)晶体中只含原子。
(2)原子间以____________结合。
问题思考
1．具有规则几何外形的固体一定是晶体吗？晶胞是否一定为“平行六面体”？
　
　
　
知识点三　金属晶体
1．金属键
(1)“电子气理论”要点
该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“电子气”，被__________所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。
(2)金属晶体是由__________、__________通过________形成的一种“巨分子”。金属键的强度__________。
2．金属晶体的几种堆积模型
堆积模型 采纳这种堆积的典型代表 空间利用率 配位数 晶胞
简单立方 Po 52%
钾型 Na、K、Fe 68%
镁型 Mg、Zn、Ti 74% 12
铜型 Cu、Ag、Au 74%
知识点四　离子晶体
1．离子晶体
(1)概念
①离子键：__________间通过________________(指相互排斥和相互吸引的平衡)形成的化学键。
②离子晶体：由阳离子和阴离子通过________结合而成的晶体。
(2)决定离子晶体结构的因素
①几何因素：即______________________________________________________。
②电荷因素，即阴、阳离子电荷不同，配位数必然不同。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
(3)一般物理性质
一般地说，离子晶体具有较高的____点和____点，较大的________、难于压缩。这些性质都是因为离子晶体中存在着较强的离子键。若要破坏这种作用需要较多的能量。
2．晶格能
(1)定义：气态离子形成1摩尔离子晶体________的能量，单位kJ·mol－1，通常取正值。
(2)大小及与其他量的关系
①晶格能是最能反映离子晶体________的数据。②在离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则晶格能越大。③晶格能越大，阴、阳离子间的离子键就越强，形成的离子晶体就越稳定，而且熔点高，硬度大。
知识点五　几种常见的晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中，每个C与另外____个C形成共价键，C—C键之间的夹角是______，最小的环是____元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有____ mol。
②SiO2晶体中，每个Si原子与____个O成键，每个O原子与____个硅原子成键，最小的环是______元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是____原子。
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有____个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，1 mol 冰中，有____ mol“氢键”。
(3)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引____个Cl－，每个Cl－同时吸引____个Na＋，配位数为____。每个晶胞含____个Na＋和____个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引____个Cs＋，每个Cs＋吸引____个Cl－，配位数为____。
(4)石墨晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是____________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是____，C原子采取的杂化方式是______。
问题思考
2．在晶体模型中，金刚石中的“铁棍”和干冰中的“铁棍”表示的意义一样吗？分子晶体中有化学键吗？
　
一、晶体基本类型和性质的比较
　　　　类型比较　　　　 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体
概念 分子间靠分子间作用力结合而成的晶体 原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体
结构 构成粒子
粒子间的相互作用力
性质 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 有的很高，有的很低
溶解性 相似相溶
导电、传热性 一般不导电、溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电
延展性 无 无 良好 无
物质类别及举例 大多数非金属单质(如P4、Cl2)、气态氢化物、酸(如HCl、H2SO4)、非金属氧化物(如SO2、CO2，SiO2除外)、绝大多数有机物(如CH4，有机盐除外) 一部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(如SiC、SiO2) 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)
典例导悟1　(2010·徐州质检)下列叙述正确的是(　　)
A．分子晶体中的每个分子内一定含有共价键
B．原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
C．离子晶体中可能含有共价键
D．金属晶体的熔点和沸点都很高
二、晶体的有关计算
1．确定晶体组成的方法——均摊法
均摊法：指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如：某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于一个晶胞。
(1)长方体形(正方体)晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献
①处于顶点的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。②处于棱上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。③处于面上的粒子，同时为____个晶胞共有，每个粒子对晶胞的贡献为____。④处于体心的粒子，则完全属于该晶胞，对晶胞的贡献为____。
(2)非长方体形(正方体)晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定。如石墨晶胞每一层内6个碳原子排成六边形，其顶点的1个碳原子对六边形的贡献为1/3。
典例导悟2　
右图为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿晶体结构是具有代表性的最小重复单元。
(1)在该物质的晶体中，每个钛离子周围与它最近且等距离的钛原子共有____个。
(2)该晶体中，元素氧、钛、钙的个数比是________。
2．晶体密度(或微粒间距离)的计算
解题思路　知道微粒间距离晶胞体积密度，或已知密度求微粒间距离。
典例导悟3　右图是
氯化铯晶体的晶胞(晶体中的最小重复单元)，已知晶体中两个最近的Cs＋核间距离为a cm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿伏加德罗常数，则氯化铯晶体密度是(　　)
A. g·cm－3 　　　　B.g·cm－3
C. g·cm－3 　　　　D. g·cm－3
题组一　晶体的“分割”与计算
1．[2011·课标全国卷－37(5)]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，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、______个硼原子、立方氮化硼的密度是__________________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。
2．[2011·山东理综－32(4)]CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为a g·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为________cm3。
3．(2010·全国理综Ⅰ，13)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是(　　)
A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
B．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2
C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点
4.[2010·全国课标卷，37(4)]X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X∶Y∶Z＝________。
5．[2010·山东理综，32(4)]铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为__________，每个Ba2＋与______个O2－配位。
题组二　晶体的类型与晶体的性质
6．(2011·江苏－21A)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：
(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为__________，1 mol Y2X2含有σ键的数目为
________。
(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是______________________。
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是____________。
(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，
该氯化物的化学式是__________，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物HnWCl3，反应的化学方程式为________________________________________________。
7．(2010·浙江理综，8)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径：Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。
下列说法中，正确的是(　　)
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
8．[2010·海南，19(Ⅱ)]金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题：
(1)Ni原子的核外电子排布式为____________________________________________；
(2)NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO______FeO(填“<”或“>”)；
(3)NiO晶胞中Ni和O的配位数分别为______、____________________________；
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其晶胞结构示意图如下图所示。该合金的化学式为____________；
题组一　晶体的结构与性质
1．下列关于晶体的说法正确的是(　　)
A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
2．(2011·苏州调研)下列性质适合分子晶体的是(　　)
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液导电
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
④熔点97.81 ℃，质软导电，密度为0.97 g·cm－3
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
题组二　常见晶体及其结构的认识
3．如下图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。
(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)____，其中每个碳原子与____个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。
(2)其中代表石墨的是____，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为____个。
(3)其中代表NaCl的是____，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有____个。
(4)代表CsCl的是____，它属于________晶体，每个Cs＋与____个Cl－紧邻。
(5)代表干冰的是____，它属于________晶体，每个CO2分子与______个CO2分子紧邻。
题组三　晶体的有关计算
4．(2011·沈阳质检)最近科学家发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右
图所示。图中顶点和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心的原子都是碳原子，该分子的化学式是(　　)
A．Ti13C14 B．Ti14C13
C．Ti4C5 D．TiC
5．(2011·张家港联考)金晶体的最小重复单元(也称晶胞)是面心立方体，即在立方体的8个顶点及
各个面的中心各有一个金原子，每个金原子被相邻的晶胞所共用(右图)。金原子的直径为d，用NA表示阿伏加德罗常数，M表示金的摩尔质量。
(1)金晶体每个晶胞中含有____个金原子。
(2)欲计算一个晶胞的体积，除假定金原子是刚性小球外，还应假定_____________。
(3)一个晶胞的体积是______。
(4)金晶体的密度是__________。
题组四　综合探究
6．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增，A、B、C、D位于前三周期。A位于周期表的s区，其原子中电子层数和未成对电子数相同；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，A、B两种元素组成的原子个数之比为1∶1的化合物N是常见的有机溶剂。E有“生物金属”之称，E4＋和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题(答题时，A、B、C、D、E均用所对应的元素符号表示)：
(1)E的基态原子的外围电子排布式为__________。
(2)由A、B、C形成的ABC分子中，含有______个σ键，______个π键。
(3)下列叙述正确的是________(填字母)。
a．M易溶于水，是因为M与水分子之间能形成氢键，且M是极性分子；N不溶于水，是因为N是非极性分子
b．M和二氧化碳分子中的中心原子均采用sp2杂化
c．N分子中含有6个σ键和1个π键
d．BD2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
(4)E的一种氧化物Q，其晶胞结
构如图所示，则Q的化学式为_____________________________________________，
该晶体中氧原子的配位数为______________________________________________。
(5)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为__________。
(6)在浓的ECl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为ECl3·6H2O的绿色晶体，该晶体中两种配体的物质的量之比为1∶5，则该配离子的化学式为__________。
学案58　晶体的结构与性质
【课前准备区】
知识点一
1．周期性有序　无序　有　无　固定　不固定　各向异性　各向同性　熔点　X 射线衍射
2．(1)熔融态物质凝固
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固
(3)溶质从溶液中析出
3．(1)基本单元
(2)①任何间隙　②平行　取向
知识点二
1．(1)分子　(2)范德华力　氢键
(3)12
2．(2)共价键
知识点三
1．(1)价电子　所有原子
(2)金属阳离子　自由电子　金属键　差别很大
2．6　8　12
知识点四
1．(1)①阴、阳离子　静电作用
②离子键
(2)①晶体中阴、阳离子的半径比决定晶体结构
(3)熔　沸　硬度
2．(1)释放　(2)①稳定性
知识点五
(1)①4　109°28′　六　2
②4　2　十二　Si
(2)①12　②4　2
(3)①6　6　6　4　4
②8　8　8
(4)分子间作用力　2　sp2
问题思考
1．(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃；
(2)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小部分，而不一定是最小的“平行六面体”。
2．不一样，金刚石中表示的是C－C共价键，而干冰中的“铁棍”表示分子间作用力，分子晶体中多数含有化学键(如CO2中的C===O键)，少数则无(如稀有气体形成的晶体)。
【课堂活动区】
一、分子　原子　金属阳离子、自由电子　阴、阳离子　分子间作用力　共价键　金属键　离子键　很高　较高　难溶于任何溶剂　常见溶剂难溶　大多易溶于水等极性溶剂
二、1.(1)①8　　②4　　③2　　④1
典例导悟
1．C　[稀有气体为单原子分子，晶体中分子内无共价键，A不正确；SiO2晶体为原子晶体，Si原子与氧原子间为极性键，B不正确；Na2O2、铵盐等离子晶体中含有共价键，C正确；不同金属晶体、金属键强弱不同，其熔、沸点差别很大，D不正确。]
2．(1)6　(2)3∶1∶1
解析　从所给模型图中可确定晶体中距离最近的钛原子的相对位置为，即每个钛原子周围与它最近且等距离的钛原子有6个。图中钙原子位于立方体体心，为该立方体单独占有；钛原子位于顶点，为8个立方体共有，故每个立方体拥有钛原子数为8×＝1(个)；氧原子位于棱上，为4个立方体所共有，每个立方体拥有氧原子数为12×＝3(个)，故N(O)∶N(Ti)∶N(Ca)＝3∶1∶1。
3．C　[该晶胞中含有1个Cs＋和1个Cl－，则1个CsCl分子的质量为g，晶胞的体积为a3 cm3，故密度为 g·cm－3。]
【课后练习区】
高考集训
1．4　4　
解析　依据金刚石的晶胞结构及化学式BN可确定立方氮化硼晶胞中含有4个N原子，4个B原子。则一个晶胞的质量可表示为×4 g(BN的摩尔质量为25 g·mol－1)，一个晶胞的体积可表示为(361.5×10－10)3cm3(1 pm＝10－12m＝10－10cm)，晶体密度的表达式为 g·cm－3。
2.
解析　根据CaO晶胞与NaCl晶胞相同，可知CaO晶胞中含有4个Ca2＋和4个O2－，则晶胞质量为m＝×4＝ g，则晶胞的体积V＝＝＝cm3。
3．C
4．3∶1∶1
解析　每一个晶胞中实际拥有的离子数目的计算规律为：顶点：、棱上：、面心：、体心：晶胞独有，推出X∶Y∶Z＝3∶1∶1。
5．BaPbO3　12
解析　根据共用关系，每个晶胞中含有Pb4＋：8×＝1　Ba2＋：1　O2－：12×＝3，故化学式为BaPbO3。Ba2＋处于晶胞中心，只有1个，O2－处于晶胞棱边中心，共12个，故每个Ba2＋与12个O2－配位。
6．(1)sp杂化　(2)3NA或3×6.02×1023
(2)NH3分子间存在氢键　(3)N2O
(4)CuCl　CuCl＋2HCl(浓)===H2CuCl3(或CuCl＋2HCl(浓)===H2[CuCl3])
解析　形成化合物种类最多的元素是H，基态时，最外层电子数是内层电子数2倍的元素是C,2p原子轨道上有3个未成对电子的是N元素，原子序数为29的是Cu元素。
(1)C2H2是直线形分子，C原子杂化方式为sp杂化，C2H2分子中有一个碳碳三键，因此1 mol C2H2分子中有3NA σ键，即3×6.02×1023个。
(2)由于NH3分子间存在氢键，使其沸点较高。
(3)CO2和N2O都是22个电子，二者互为等电子体。
(4)晶胞中Cu的个数为8×1/8＋6×1/2＝4，而Cl全在晶胞中，因此该晶体的化学式为CuCl。
7．D　[X＋与M2－具有相同的电子层结构且均属于短周期元素，可推知X为钠元素，M为氧元素，由此可知Z为硫元素；X、Y、Z、W属于同周期元素，由离子半径：Z2－>W－，可推知W为氯元素；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，不难判断，Y为硅元素。Na与O两种元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，故A项错误；虽然HCl、H2S、H2O相对分子质量依次减小，但因H2O分子间存在氢键，沸点高于HCl和H2S，故B项错误；单质Si属于原子晶体，单质S和Cl2属于分子晶体，故C项错误；O3和Cl2都具有强氧化性，可作为水处理的消毒剂，故D项正确。]
8．(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
(2)>　(3)6　6　(4)LaNi5
解析　(1)核外电子排布式与价电子排布式要区别开。
(2)NiO、FeO都属于离子晶体，熔点高低受离子键强弱影响，离子半径越小，离子键越强，熔点越高。
(3)因为NiO晶体结构类型与NaCl相同，而NaCl晶体中Na＋、Cl－的配位数都是6，所以，NiO晶体Ni2＋、O2－的配位数也是6。
(4)根据晶胞结构可计算，一个合金晶胞中，La：8×＝1，Ni：1＋8×＝5。所以该合金的化学式为LaNi5。
考点集训
1．A　[在原子晶体中构成晶体的粒子是原子，在离子晶体中构成晶体的粒子是阳离子和阴离子；在分子晶体中构成晶体的粒子是分子，在金属晶体中构成晶体的粒子是金属阳离子和自由电子，故选项B错误；晶体的熔点一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体，而金属晶体的熔点相差比较大，晶体硅的熔点(1 410 ℃)要比金属钨的熔点(3 410℃)低，而金属汞的熔点(常温下是液体)比蔗糖、白磷(常温下是固态，分子晶体)等低，所以选项B、C、D不正确。]
2．B　[①熔点高，不是分子晶体，分子晶体熔点较低；④选项是金属钠的性质。]
3．(1)D　4　原子
(2)E　2　(3)A　12　(4)C　离子　8
(5)B　分子　12
4．B　[因为该结构是气态团簇分子，Ti、C原子不存在与其他分子间的共用关系，故由示意图数出Ti和C原子的个数可确定其分子式为Ti14C13。]
5．(1)4
(2)金属原子间相接触，即相切
(3)2d3
(4)
解析　利用均摊法解题，8个顶角上金原子有属于该晶胞，每个面上金原子有属于该晶胞，共有6个，故每个晶胞中金原子个数＝8×＋6×＝4。假设金原子间相接触，则有正方形的对角线为2d。正方形边长为 d。所以V晶＝(d)3＝2 d3，
Vm＝NA＝d3NA，所以ρ＝＝。
6．(1)3d24s2　(2)2　2　(3)ad　(4)TiO2　3
(5)C解析　根据原子的构造原理可知B、D分别是碳和氧，所以C必然是氮，新装修居室中常含有的有害气体M是HCHO，故A是氢。E的原子序数是22，E是钛。
(1)根据构造原理可得钛的基态原子的外围电子排布式为3d24s2。
(2)HCN的结构式为H—C≡N，所以分子中含2个σ键，2个π键。
(3)HCHO是极性分子，N是苯，是非极性分子，a正确；HCHO中的碳原子是sp2杂化，CO2中的碳原子是sp杂化，b错；苯分子中12个σ键(6个碳碳σ键，6个碳氢σ键)，一个大π键，c错；CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，d正确。
(4)钛原子在晶胞的顶点和体心，则一个晶胞中有2个钛原子，氧原子有四个位于面内，2个位于晶胞内，故每个晶胞中有4个氧原子，故Q的化学式是TiO2。
(5)N原子2p轨道处于半满状态，使其第一电离能略高于C、O，碳的非金属性比氧弱，第一电离能也较小，故三者的第一电离能大小顺序为C(6)TiCl3中钛为＋3价，其两个配体分别是Cl－、H2O，故配离子的化学式为[TiCl(H2O)5]2＋。第十三章　物质结构与性质(选考)
学案56　原子结构与性质
[考纲要求]　1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1－36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。
知识点一　原子核外电子排布及表示方法
1．能层、能级及其最多容纳电子数的关系
2.原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在____________的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道 轨道形状 轨道个数
s
p
第1电子层：只有s轨道。
第2电子层：有s、p两种轨道。
第3电子层：有s、p、d三种轨道。
3．构造原理
构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。
随着__________的递增，基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p，____，____，____，____，____，____，4d,5p……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。
4．原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理
①原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。
②基态原子：______________。当基态原子________能量后，电子会______________，变成__________原子。
(2)泡利原理
一个原子轨道最多容纳____个电子，并且____________相反。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先________________，并且__________相同。
问题思考
1．电子按构造原理排布时，先排在4s轨道，再排3d轨道，为什么？而失电子时，是先失4s轨道上的，还是先失3d轨道上的？
　
知识点二　元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律
1．电离能
(1)第一电离能：气态电中性基态原子____________转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。
(2)元素第一电离能的意义：元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。
(3)变化规律：
①同一周期从左到右元素的第一电离能呈________的趋势，但某些地方出现曲折变化，如____>____，____>____，____>____，____>____。
②同一族从上到下元素的第一电离能__________。
2．电负性
(1)成键电子：原子中用于形成________的电子。
(2)电负性：用来描述不同元素的原子对________吸引力的大小。
(3)意义：电负性越大的原子，对成键电子的吸引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小。
(4)变化规律
①同周期从__________元素的电负性逐渐增大。
②同主族从上到下元素的电负性逐渐________。
(5)应用
①判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性>1.8；金属的电负性<1.8；类金属的电负性在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。
②判断化学键的类型：两元素的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；两元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。
问题思考
2．为什么同周期的ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素的，ⅤA族的大于ⅥA族的？如I1(Al)　
　
　
一、原子结构
1．构造原理
(1)能级序数与能层能量之间有什么关系？
　
　
(2)在同一能层中，各能级间的能量关系如何？
　
　
(3)当能层不同，能级相同时，其能量关系如何？
　
　
　
(4)高能层上的电子能量一定比低能层上的能量高吗？
　
　
2．电子云
怎样理解电子云的小黑点及小黑点的疏密？
　
　
　
3．基态原子核外电子排布的表示方法
基态原子核外电子的表示方法有哪些？各表示什么含义？请举例说明。
　
　
　
典例导悟1　A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____；
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为____，C的元素符号为____；
(3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为____，其基态原子的电子排布式为____________________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为______，其基态原子的电子排布式为__________________。
二、元素周期律与元素推断
1．元素周期律所描述内容汇总(完成下表)
项目 同周期(从左→右) 同主族(从上→下)
原子核外电子排布 电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，1→7(第一周期1→2) 最外层电子数相同，电子层数递增
原子半径 逐渐____(0族除外) 逐渐增大
元素主要化合价 最高正价由(＋1→＋7) 最低负价由－4→－1 最高正价＝________，非金属最低负价＝________
原子得、失电子能力 得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱 得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强
元素的第一电离能 第一电离能呈______的趋势 第一电离能________
元素的电负性 电负性逐渐____ 电负性________
元素金属性、非金属性 金属性逐渐________非金属性逐渐________ 金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱
单质氧化性、还原性 氧化性逐渐____还原性逐渐____
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐____ 碱性逐渐____
酸性逐渐____ 酸性逐渐____
生成由__到_稳定性逐渐____ 生成由__到__稳定性逐渐____
2.元素周期律与元素推断的关系
在试题中，通常用元素周期律的某项内容，来推断新元素名称，然后再考查该元素的其它性质。
典例导悟2　下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：
　　性质元素　　 原子半径(10－10m) 最高价态 最低价态
① 1.02 ＋6 －2
② 2.27 ＋1
③ 0.74 －2
④ 1.43 ＋3
⑤ 0.77 ＋4 －4
⑥ 1.10 ＋5 －3
⑦ 0.99 ＋7 －1
⑧ 1.86 ＋1
⑨ 0.75 ＋5 －3
⑩ 1.17 ＋4 －4
请回答下列问题：
(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填编号)。
(2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定
结构的物质可能是________________(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为
________，它是一种重要的结构材料，推测它应属于__________晶体；元素①的原子价
电子排布式是__________________________。
(3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是_______________
(填化学式)。
(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是______(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的______(填序号)。
A．气态氢化物的挥发性和稳定性
B．单质分子中的键能
C．两元素的电负性
D．含氧酸的酸性
E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F．两单质在自然界的存在形式
题组一　原子的核外电子排布
1．判断正误
(1)硫原子的最外层电子排布式为3s23p4(　　)
(2010·上海－2C)
(2)B.电离能最小的电子能量最高(　　)
C．(在基态多电子原子中)p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量(　　)
(2008·海南－23B、C)
2．[2011·福建理综－30(1)节选]氮元素可以形成多种化合物。基态氮原子的价电子排布式是________________________________________________________________________。
3．[2011·山东理综－32(1)节选]氧是地壳中含量最多的元素。氧元素基态原子核外未成对电子数为________________________________________________________________个。
4．[2010·福建理综－30(2)]原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为________，Q2＋的未成对电子数是________。
5.[2010·课标全国卷一41(1)]W(O)元素的L层电子排布式为________。
6．[2010·江苏－21A(2)]Cu＋基态核外电子排布式为______________。
7．[2010·海南，19(1)]Ni原子的核外电子排布式为____________________________
____________。
8．[2011·课标全国卷－37(2)节选]基态B原子的电子排布式为________________；B和N相比，电负性较大的是____________，BN中B元素的化合价为__________。
9．[2011·福建理综－30(2)节选]C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是
______________。
题组二　原子结构与元素性质
10．[2010·山东理综，32(2)]CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为____________________________________________。
11．(2009·安徽理综，25改编)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，
其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7
个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。
(1)W位于元素周期表第________周期第________族。W的气态氢化物稳定性比
H2O(g)________(填“强”或“弱”)。
(2)Y的基态原子核外电子排布式是________________________________________，
Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。
(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_______
________________________________________________________________________。
题组一　原子核外电子的排布
1．下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错误的是(　　)
A．1s22s22p63s23p2
B．[Ne]3s23p2
2．(2011·大连质检)主族元素A原子的结构示意图为。则X、Y及该原子3p能级上的电子数分别为(　　)
A．18、6、4 B．20、8、6
C．18、8、6 D．15～20、3～8、1～6
题组二　元素的推断
3．(2011·烟台调研)下列各组中的X和Y两种原子，化学性质一定相似的是(　　)
A．X原子和Y原子最外层都只有一个电子
B．X原子的核外电子排布为1s2，Y原子的核外电子排布为1s22s2
C．X原子2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子
D．X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上仅有两个电子
4．(2011·南昌模拟)(1)某质量数为32，核内有16个中子的原子，其电子排布式是
____________，该原子中有____个未成对电子，这些未成对电子具有________(填“相
同”或“相反”)的自旋状态。
(2)某元素的原子最外层电子排布为3s23p2，它的次外层上电子云形状有____种，原子中
所有电子占有____个轨道，核外共有____个电子。
(3)M电子层上有____个能级，有____个轨道，作为内层最多可容纳____个电子，作为最
外层时，最多可含有____个未成对电子。
(4)在元素周期表中，最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于__________族；最
外层有2个未成对电子的主族元素原子处于__________族。
(5)A元素的最高正价是＋4，A原子次外层上有2个电子，A原子的电子排布式是
____________。
(6)B元素在气态氢化物中显－3价，气态氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是
__________。
(7)E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是
____________。
(8)F、G都是短周期元素，F2－与G3＋的电子层结构相同，则F2－的电子排布式是
____________，G元素的原子序数是______。
题组三　元素周期律
5．下列说法中正确的是(　　)
A．第三周期所含元素中钠的第一电离能最小
B．铝的第一电离能比镁的第一电离能小
C．在所有元素中，氟的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
6.(2011·苏州模拟)不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。
(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是______________________________。各主族中
E值的这种变化特点体现了元素性质的__________变化规律。
(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下
列关系式中正确的是___________________________________________________。
①E(砷)>E(硒)　　②E(砷)③E(溴)>E(硒)　　④E(溴)(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：______(4)10号元素E值较大的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
题组四　综合探究
7．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。已知：
①F的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②E原子价电子(外围电子)排布式为msnmpn－1；③D原子最外层电子数为偶数；④A、C原子p轨道的电子数分别为2和4。
请回答下列问题：
(1)下列叙述正确的是________(填序号)。
A．金属键的强弱：D>E
B．基态原子第一电离能：D>E
C．五种元素中，电负性最大与最小的两种金属元素形成晶体的化学式为EB，属于离子晶体
D．晶格能：NaCl>DCl2
(2)F的核外电子排布式为________________________________________________；
与F同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与F原子相同的元素为
__________(填元素符号)。
(3)A与C形成的非极性分子中，σ键与π键的个数之比为________；该分子与过量强碱反应生成的酸根离子的空间构型为__________。
(4)已知原子数和价电子数相同的分子或离子互为等电子体，互为等电子体的微粒结构相同，B中心原子的杂化轨道类型为____________。
8．有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式为____________________________________________。
(2)B元素在周期表中的位置是____________________________________________；
离子半径：B______A(填“大于”或“小于”)。
(3)C原子的电子排布图是_________________________________________________，
其原子核外有____个未成对电子，能量最高的电子为______轨道上的电子，其轨道呈
______形。
(4)D原子的核外电子排布式为__________，D－的结构示意图是__________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式
为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
学案56　原子结构与性质
【课前准备区】
知识点一
2.核外经常出现　球形　1　纺锤形　3
3．原子核电荷数　3s　3p　4s　3d　4p　5s
4．(1)②处于最低能量的原子　吸收　跃迁到较高能级　激发态
(2)2　自旋状态
(3)单独占据一个轨道　自旋状态
知识点二
1．(1)失去一个电子　(3)①增大　Be　B　N　O　Mg　Al　P　S
②变小
2．(1)化学键　(2)成键电子　(4)①左到右　②减小
问题思考
1．先排4s轨道再排3d轨道，原因是3d轨道能量高，而失电子时，却先失4s轨道上的。
2．主要是因为ⅡA族元素原子最外电子层的s轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状态，ⅤA族的元素原子最外层3个能量相同的p轨道处于半充满状态，均属于相对稳定的状态，故这两个主族的元素原子相对难失去第1个电子，第一电离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例。
【课堂活动区】
一、1.(1)随着能级序数n的增大，能层能量逐渐升高，即E(K)(2)在同一能层中，各能级是按s、p、d、f的顺序逐渐
升高，即E(ns)(3)能层序数越大，能量越高，如1s<2s<3s<……
(4)不一定，不同能层的能级上，能量有交错现象，
如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、
E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。
2．(1)电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。
(2)一个小黑点不代表一个电子，只是代表电子在此处出现过。
(3)电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现几率的大小。密：几率大；疏：几率小。
3．基态原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图(或称原子结构简图)可表示核外电子分层排布和核内质子数，如。　(2)电子式可表示原子最外层电子数目，如。
(3)电子排布式
①用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式。例如：K：1s22s22p63s23p64s1。
②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。如K：[Ar]4s1。
(4)电子排布图(又称为轨道表示式)
每个圆圈(或方框)代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如第二周期元素基态原子的电子排布图如图所示。
二、1.减小　主族序数　主族序数－8　增大　逐渐减小　增大　逐渐减小　减弱　增强　增强　减弱　减弱
增强　减弱　增强　增强　减弱　难　易　增强　易　难　减弱
典例导悟
1．(1)N　(2)Cl　K　(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
解析　(1)根据A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，可推知该元素是氮元素，符号为N。
(2)根据B、C元素的离子的电子层结构与氩相同，可推知B为氯(Cl)，C为钾(K)。
(3)因D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，可知D为铁元素(Fe)，其基态原子的排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，推知E为铜(Cu)，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
2．(1)②
(2)PCl3、CCl4　Si3N4　原子　3s23p4
(3)HCl>H2S>PH3>SiH4
(4)氮元素　CE
【课后练习区】
高考集训
1．(1)√　(2)B.√　C．×
解析　电离能是原子失去电子时所要吸收的能量，能量越高的电子在失去时消耗的能量也就越少，因而电离能也就越小，B正确；同一层即同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，C错误。
2．2s22p3
解析　氮原子的价电子排布式：2s22p3。
3．2
4．3d84s2　4
解析　原子序数小于36的元素既处于同一周期又位于同一族，只有第Ⅷ族中的Fe、Co、Ni符合条件，由题意知T为Ni，Q为Fe，Ni为28号元素，价电子排布式为3d84s2。Fe2＋外围电子轨道表示式为，而内层电子全部成对，故未成对电子有4个。
5．2s22p4
6．1s22s22p63s23p63d10
7．1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
解析　核外电子排布式与价电子排布式要区别开。
8．1s22s22p1　N　＋3
解析　B原子的原子序数为5，其电子排布式为1s22s22p1；B、N处于同周期，依据同周期元素随原子序数增大电负性依次增大可知，N的电负性较大；B位于元素周期表的第ⅢA族，由化学式BN得B元素的化合价为＋3价。
9．N>O>C
解析　同周期元素第一电离能从左向右有增大的趋势，第ⅤA族元素最外层p轨道电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于第ⅥA族元素，因此三者的第一电离能从大到小的顺序为N>O>C。
10．C>H>Si
解析　共用电子对偏向电负性大的原子，故电负性：C>H>Si。
11．(1)二　ⅤA　弱　(2)1s22s22p63s23p4　大
(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
考点集训
1．C　[A和B两个选项都是电子排布式，C和D两个选项都是轨道表示式，其中C选项违背了洪特规则。]
2．B
3．C　[A项，H与Na最外层都只有一个电子，但二者性质差别很大；B项，X为He，Y为Be，二者性质差别很大；C项，X为N，Y为P，二者同主族性质相似；D项X为Mg，Y原子可能为Ca，也可能是过渡金属元素的原子，故选C。]
4．(1)1s22s22p63s23p4　2　相同
(2)2　8　14
(3)3　9　18　3
(4)ⅠA、ⅢA、ⅦA　ⅣA、ⅥA
(5)1s22s22p2
(6)1s22s22p3
(7)
(8)1s22s22p6　13
5．AB　[同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素最大，故A正确，C不正确；由于Mg为3s2而Al为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的；D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D不正确。]
6．(1)随着原子序数的增大，E值减小　周期性
(2)①③
(3)485　738
(4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构
解析　(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随元素原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。
(2)从第二、三周期可以看出，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两种元素E值都低。由此可以推测E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。
(3)根据同主族、同周期规律可以推：E(K)(4)10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。
7．(1)D　(2)1s22s22p63s23p63d104s1　Cr
(3)1∶1　平面三角形　(4)sp杂化
8．(1)1s22s22p63s1　(2)第三周期第ⅢA族　小于
　3　p　哑铃
(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5　
(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O
3HCl＋Al(OH)2===AlCl3＋3H2O
解析　根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl。
(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。
(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)(3)C为N，其电子排布图为
　
，其中有3个未成对电子，能量最高的为p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。
(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。
(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的化学方程式，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。学案57　分子结构与性质
[考纲要求]　1.了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。3.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。4.了解化学键和分子间作用力的区别。5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。
知识点一　共价键
1．本质
原子之间形成__________。
2．特征
具有________性和________性。
3．分类
分类依据 类型
形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 电子云“头碰头”重叠
π键 电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移 极性键 共用电子对发生偏移
非极性键 共用电子对不发生偏移
4.键参数
(1)键能
①键能：气态基态原子形成______化学键释放的最低能量。
②单位：__________，用EA－B表示，如H—H键的键能为436.0 kJ·mol－1，N≡N键的键能为946 kJ·mol－1。
③应为气态基态原子：保证释放能量最低。
④键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越____，形成的化学键越________。
⑤结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。
(2)键长
①键长：形成共价键的两个原子之间的________为键长。因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径之和。
②键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。
键长越短，键能越____，共价键越________。
(3)键角
①键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。
②键角决定了分子的__________。
③多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有______性。
④常见分子中的键角：CO2分子中的键角为__________，为________形分子；H2O分子中键角为105°，为______形(或____形)分子；CH4分子中键角为109°28′，为______________形分子。
5．等电子原理
原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒)互称为________。
问题思考
1．怎样判断原子间所形成的化学键是离子键，还是共价键，是极性键还是非极性键？
　
2．所有的共价键都有方向性吗？
　
3．σ键和π键哪个活泼？
　
知识点二　分子的立体构型
1．价层电子对互斥模型的两种类型
价层电子对互斥模型说明的是________的空间构型，而分子的空间构型指的是____________的空间构型，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型________；
(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型________。
2．杂化轨道理论
当原子成键时，原子的价轨道相互混杂，形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。
3．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系
(1)杂化轨道理论
杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 立体构型 实例
sp BeCl2
sp2 BF3
sp3 CH4
(2)价层电子对互斥模型
电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对空间构型 分子立体构型 实例
2 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 3 0 三角形 正三角形 BF3
2 1 V形 SnBr2
4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
4.配位化合物
(1)配位键：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。
(2)配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。
(3)组成：如对于[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。
问题思考
4．CH4和H2O的杂化方式是否相同？怎样理解其分子立体结构的不同？
　
知识点三　分子的结构与性质
1．键的极性和分子极性
(1)极性键和非极性键
①极性键：_____________________________________________________________的共
价键。
②非极性键：___________________________________________________________的共价键。
(2)极性分子和非极性分子
①极性分子：正电中心和负电中心________的分子。
②非极性分子：正电中心和负电中心________的分子。
2．范德华力及其对物质性质的影响
(1)概念
________与________之间存在着的一种把分子聚集在一起的作用力。
(2)特点
范德华力________，约比化学键的键能小1～2个数量级。
(3)影响因素
①______________越大，则范德华力越大。
②________越大，则范德华力越大。
(4)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的______性质，化学键主要影响物质的________性质。
3．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念
氢键是一种____________________，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中____________的原子之间的作用力。其表示方法为____________。
(2)特点
①大小：介于__________和________之间，约为化学键的____分之几，不属于化学键。
②存在：氢键不仅存在于__________，有时也存在于__________。
③氢键也和共价键一样具有________性和________性。
(3)对物质性质的影响
主要表现为使物质的熔、沸点________，对电离和溶解等产生影响。
4．溶解性
(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于____________，极性溶质一般能溶于__________。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性________。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水________，而戊醇在水中的溶解度明显________。
(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如____________等。
问题思考
5．由极性键形成的分子一定是极性分子吗？
　
6．氢键是化学键吗？怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响？
　
　
一、范德华力、氢键、共价键的比较
完成下列表格
范德华力 氢键 共价键
概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
分类 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键
存在范围 双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物
特征(有、无方向性和饱和性)
强度比较
影响强度的因素 对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大
对物质性质的影响 ①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3
典例导悟1　已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。
(2)该化合物的立体构型为________，中心原子的杂化类型为________，分子为
__________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(3)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是________。
(4)该化合物的沸点与SiCl4 比较，________(填化学式)的高，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
二、等电子原理及应用
1．常见的等电子体汇总(完成下表)
微粒 通式 价电子总数 立体构型
CO2、CNS－、NO、N AX2
CO、NO、SO3 AX3
SO2、O3、NO AX2 V形
SO、PO AX4
PO、SO、ClO AX3 三角锥形
CO、N2 AX 直线形
CH4、NH AX4
2.应用
根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。
(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡(β Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；
(4)SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。
特别提醒　等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
典例导悟2　1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：________和______；________和________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有：________、________。
1．[2011·课标全国卷－37(3)(4)](3)在BF3分子中，F—B—F的键角是____________，B
原子的杂化轨道类型为__________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构
型为________________。
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为
________，层间作用力为__________。
2．[2011·福建理综，30(3)(4)](3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨
基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 038.7 kJ·mol－1
若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有______mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体
内不存在________(填标号)。
a．离子键 b．共价键
c．配位键 d．范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填标号)。
a．CF4 b．CH4 c．NH d．H2O
3．[2011·山东理综－32(2)(3)](2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________________________________________________。
的沸点比高，原因是________________________
________________________________________________________________________。
(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O
中H—O—H键角大，原因为_________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．[2010·山东理综，32(1)(3)]碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。
(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过______杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠____________结合在一起。
(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br键的键角____120°(填“>”、“<”或“＝”)。
5.[2010·福建理综，30(1)]中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为：
2KNO3＋3C＋SA＋N2↑＋3CO2↑(已配平)
①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为_______________________________
______________。
②在生成物中，A的晶体类型为________________，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为________。
③已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。
6．[2010·海南理综，19－Ⅰ，19－Ⅱ(5)]
Ⅰ.下列描述中正确的是(　　)
A．CS2为V形的极性分子
B．ClO的立体构型为平面三角形
C．SF6中有6对完全相同的成键电子对
D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化
Ⅱ.(5)丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。
①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是__________，氮镍之间形成的化学键是______________________________________________________；
②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在__________________________________；
③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有_____________________________________。
题组一　共价键
1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是(　　)
①HCl　②H2O　③N2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2
A．①②③ B．③④⑤⑥
C．①③⑥ D．③⑤⑥
2．(2011·台州质检)下列有关σ键的说法错误的是(　　)
A．如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s s σ键
B．s电子与p电子形成s p σ键
C．p电子与p电子不能形成σ键
D．HCl分子里含一个s p σ键
3．(2011·青州调研)下列说法不正确的是(　　)
A．双键、三键中都有π键
B．成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈不牢固
C．因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定
D．所有原子轨道在空间都具有自己的方向性
题组二　分子的立体构型
4．(2011·兰州调研)下列分子中，各原子均处于同一平面上的是(　　)
A．NH3 B．CCl4 C．H2O2 D．CH2O
5．下列推断正确的是(　　)
A．BF3是三角锥形分子
B．NH的电子式：，离子呈正四面体形结构
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s p σ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键
题组三　分子的性质
6．(2011·合肥模拟)下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是(　　)
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4
C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
7．(2011·成都模拟)已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)
A．分子中所有原子在同一平面内
B．分子中不含氢原子
C．在ABn分子中，A元素为最高正价
D．在ABn型分子中，A原子最外层电子不一定都成键
题组四　综合探究
8．均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子，都含有18个电子，它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1∶1，B和D分子中的原子个数比为1∶2。D可作为火箭推进剂的燃料。
请回答下列问题：
(1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为______________(用元素符号回答)。
(2)A与HF相比，其熔、沸点较低，原因是__________________________________。
(3)B分子的空间构型为____________形，该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。由此可以预测B分子在水中的溶解度较______(“大”或“小”)。
(4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为__________(填化学式)，若设A的中心原子为X，B的中心原子为Y，比较下列物质的酸性强弱。
HXO____HXO3____HXO4；H2YO3____H2YO4
(5)D分子中心原子的杂化方式是__________，由该原子组成的单质分子中包含________个π键，与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为__________。
学案57　分子结构与性质
【课前准备区】
知识点一
1．共用电子对
2．饱和　方向
4．(1)①1 mol　②kJ·mol－1　④多　牢固
(2)①核间距　②大　稳定
(3)②空间构型　③方向　④180°　直线　角　V　正四面体
5．等电子体
知识点二
1．价层电子对　成键电子对
(1)一致　(2)不一致
3．(1)2　180°　直线形　3　120°　平面三角形　4
109°28′　四面体形
知识点三
1．(1)①电子对发生偏移　②电子对不发生偏移
(2)①不重合　②重合
2．(1)分子　分子　(2)很弱　(3)①相对分子质量　②分子极性
(4)物理　化学
3．(1)除范德华力之外的另一种分子间作用力　电负性很强　A—H…B—
(2)①范德华力　化学键　十　②分子间　分子内
③方向　饱和
(3)升高
4．(1)非极性溶剂　极性溶剂　越强
(2)互溶　减小
(3)SO2与H2O
问题思考
1．一般有两种方法：①经验判断，活泼金属与活泼的非金属，强碱，多数盐形成的是离子键，非金属原子间、酸、弱碱等分子中形成的是共价键，同种元素间形成的是非极性键，不同种元素间形成的是极性键。②电负性判断：当两原子间的电负性相差很大(大于1.7)时，形成的为离子键；当原子间的电负性相差不大时形成的是共价键，电负性相同的原子形成的为非极性键，其余为极性键。
2．H2分子中的s－sσ键无方向性。
3．π键比σ键活泼，易断开。
4．它们都是以sp3杂化的方式形成分子的，电子对空间构型都是四面体形，CH4分子中碳原子无孤对电子故其分子构型为正四面体，而H2O分子中氧原子有两对未成键电子，而分子的空间构型是指成键电子对的空间构型，故其分子构型为V形。
5．不一定，如CH4、CCl4等，分子中全是极性键，但正负电荷中心重合，不显极性。
6．氢键不是化学键，定位于一种较强的分子间作用力。
若分子间形成氢键，造成分子间作用力增大，分子间距离增大(如熔化、汽化)克服的能量较高，故熔、沸点升高。若仅分子内形成氢键，则分子间的作用力减弱，则熔、沸点降低。
【课堂活动区】
一、由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力　分子间　某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物中或其分子间　无方向性、无饱和性　有方向性、有饱和性　有方向性、有饱和性　共价键>氢键>范德华力　①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大　成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定　①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强
二、1.16e－　直线形　24e－　平面三角形　18e－　32e－　正四面体形　26e－　10e－　8e－　正四面体形
典例导悟
1．(1)共价键
(2)正四面体形　sp3杂化　非极性分子
(3)范德华力
(4)GeCl4　组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高
解析　推断出X为Ge，Y元素为Cl，与CCl4，SiCl4类比即可。
2．(1)N2　CO　N2O　CO2
(2)SO2　O3
解析　(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO均为14个电子，N2O与CO2均为22个电子。
(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，各原子最外层电子数之和为：5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。
【课后练习区】
高考集训
1．(3)120°　sp2　正四面体形　(4)共价键(或极性共价键)　分子间作用力
解析　(3)BF3的空间构型为平面正三角形，故F—B—F的键角为120°；B原子的杂化类型为sp2杂化；根据价电子对互斥理论可知，BF的立体构型为正四面体形。
(4)借助于石墨的结构可知，B与N原子之间的化学键为共价键，层与层之间依靠分子间作用力相结合。
2．(3)①三角锥形　sp3　②3　③d　(4)c
解析　(3)①NH3的空间构型是三角锥形，N2H4分子可看作两个NH3分子脱去一个H2分子所得，氮原子采用sp3杂化方式结合。②1 mol N2中含有2 mol π键，4 mol N—H键断裂即有1 mol N2H4反应，生成1.5 mol N2，则形成3 mol π键。③硫酸铵晶体是离子晶体，则N2H6SO4晶体也是离子晶体，内部不含有范德华力。
(4)能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键，则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成氢键，只有c项符合题意。
3．(2)O—H键、氢键、范德华力　形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大　(3)sp3　H2O中O原子上有2对孤电子对，H3O＋中O原子上只有1对孤电子对，排斥力较小
解析　(2)水分子内的O—H键为化学键，氢键为分子间作用力；
存在分子间氢键而存在分子内氢键，而分子间氢键主要影响物质的熔、沸点(升高)。
(3)H2O、H3O＋中的O原子均采取sp3杂化，孤电子对对成键电子对具有排斥作用，而孤电子对数多的H2O中排斥力大，键角小。
4．(1)sp2　分子间作用力　(3)<
解析　(1)石墨的每个碳原子采用sp2杂化与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成六边形平面网状结构，这些平面网状结构再以分子间作用力结合形成层状结构。
(3)SnBr2分子中，Sn原子价电子对数目是＝3，配位原子数为2，故Sn原子含有孤对电子，SnBr2立体构型为V形，键角小于120°。
5．①O>N>C>K　②离子晶体　sp　③1∶1
解析　由原子守恒可知A为K2S，其晶体类型为离子晶体，含有极性共价键的分子为CO2，其中心原子轨道杂化为sp杂化，N2中含有1个σ键和2个π键，所以CN－中也含有1个σ键和2个π键，在HCN中又多了一个H—C σ键，所以在HCN中σ键和π键各为2个。
6．Ⅰ.CD
Ⅱ.(5)①σ键、π键　配位键　②氢键　③sp2杂化、sp3杂化
解析　Ⅱ.(5)碳氮之间是共价双键，一个是σ键，一个是π键；氮镍之间形成的是配位键，氮原子提供孤对电子，镍原子提供空轨道；分子中和氮原子形成双键的碳原子发生sp2杂化，甲基中的碳原子发生sp3杂化。
考点集训
1．D　2.C
3．BD　[对D选项可举反例。如：s轨道的形状是球形对称的，无方向性。]
4．D
5．BD　[BF3中B原子采用sp2杂化方式，故应为平面三角形；NH中N原子采用sp3杂化方式，且孤对电子与H＋形成配位键，故应为正四面体形；CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子sp3杂化后的4个杂化轨道形成的σ键。]
6．B　[此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构式为O===C===O，H2S为，所以都含极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为，CH4为，都含极性键，且都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。]
7．C　[结合所给出的例子进行分析，可知当A元素最外层电子均已成键时，分子无极性，此时A的化合价也均是最高正价。]
8．(1)N>O>Cl>S　(2)HF分子之间存在氢键
(3)V　极性　大
(4)HClO4>H2SO4　<　<　<
(5)sp3杂化　2　CO
解析　根据18电子化合物和分子中原子个数比可推知A、B、C、D四种化合物分别为HCl、H2S、H2O2、N2H4。
(1)四种化合物中相对原子质量较大的元素分别为：Cl、S、O、N。根据第一电离能的递变规律可知，四种元素的第一电离能为N>O>Cl>S。
(2)A为HCl，因为HF的分子之间存在氢键和范德华力，而HCl分子之间只存在范德华力，所以HF的熔、沸点高于HCl。
(3)B分子为H2S，其结构类似于H2O，因为H2O分子中O原子为sp3杂化，分子构型为V形，所以H2S分子也为V形，属于极性分子。
(4)A、B的中心原子为Cl和S，形成的酸为HClO4和H2SO4，因为非金属性Cl>S，所以酸性HClO4>H2SO4；X、Y的化合价越高，酸性越强，所以HClO(5)D分子为N2H4，其结构式为，N原子为sp3杂化，N2的结构式为N≡N，其中有1个σ键，2个π键。第十三章　章末检测
(时间：100分钟，满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共42分)
一、单项选择题(本题包括7个小题，每小题2分，共14分)
1．(2011·安阳调研)下列电子的排布正确的是(　　)
2．中心原子采取sp2杂化的是(　　)
A．NH3 B．BCl3 C．PCl3 D．H2O
3．如图，已知[Co(NH3)6]3＋的立体结构，其中数字处的小圆圈表
示NH3分子，且各相邻的NH3分子间的距离相等，Co3＋位于八面体的中心。若其中两个NH3被Cl取代 ，所形成的[Co(NH3)4Cl2]3＋同分异构体的种数有(　　)
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
4．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是(　　)
A．HNO2 B．H2SO3
C．HClO3 D．HClO4
5．已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是(　　)
A．ZXY3 B．ZX2Y6 C．ZX4Y8 D．ZX8Y12
6．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　　)
A．sp，范德华力 B．sp2，范德华力
C．sp2，氢键 D．sp3，氢键
7．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是(　　)
A．∶He B. C．1s2 D.
二、不定项选择题(本题包括7个小题，每小题4分，共28分)
8．下列说法不正确的是(　　)
A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键
C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
D．N2分子中有2个σ键，1个π键
9．(2011·黄冈模拟)下列各原子或离子的电子排布式正确的是(　　)
A．K＋　1s22s22p63s23p6 B．F　2s22p5
C．S2－　1s22s22p63s23p4 D．Ar　1s22s22p63s23p6
10．按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是(　　)
A．由分子间作用力结合而成，熔点低
B．固体或熔融后易导电，熔点在1 000℃左右
C．由共价键结合成网状结构，熔点高
D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电
11．共价键、离子键、范德华力和氢键是形成晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：①Na2O2
②固体氨　③NaCl　④SiO2　⑤冰　⑥干冰，其中含有三种作用力的是(　　)
A．①②③ B．①②⑥ C．②⑤ D．⑤⑥
12．(2010·山西太原高三一测)氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的作用力都相同的是(　　)
A．硝酸钾和金刚石 B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰 D．氯化钠和蔗糖
13．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥理论，判断下列说法正确的是(　　)
A．若n＝2，则分子的立体结构为V形 B．若n＝3，则分子的立体结构为平面三角形
C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形 D．以上说法都不正确
14．(2010·上海十校联考)下列说法中错误的是(　　)
A．SO2、SO3都是极性分子
B．在NH和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键
C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越弱
D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性
题　号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答　案
第Ⅱ卷(非选择题，共58分)
三、非选择题(本题包括7个小题，共58分)
15．(10分)下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。试填空：
(1)写出表中元素⑨原子的外围电子排布式：____________________。
(2)元素③与⑧形成的化合物中元素③的杂化方式为______杂化，其形成的化合物的晶体类型是______________。
(3)元素④⑤的第一电离能大小顺序是________>____________(用元素符号表示)；元素④与元素①形成的X分子的空间构型为________。请写出与N互为等电子体的分子、离子的化学式：________、________(各写一种)。
(4)在测定①与⑥形成的化合物的相对分子质量时，实验测得的值一般高于理论值的主要原因是________________________________________________________________________。
(5)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质，写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应后盐的化学式：__________。
16．(8分)已知A、B、C、D、E、F都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A(1)A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为____________________。(用元素符号表示)
(2)B的氯化物的熔点比D的氯化物的熔点________(填“高”或“低”)，理由是________________________________________________________________________。
(3)A的氢化物分子中中心原子采取______杂化，E的低价氧化物分子的空间构型是________。
(4)F的核外电子排布式是____________，F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为__________。
(5)
A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示(其中A显－3价)，则其化学式为__________(每个球均表示1个原子)。
(6)A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，则其化学式为__________，其晶体中所含的化学键类型为________。
17．(8分)(2009·福建理综，30)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：
①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；
②Y原子价电子(外围电子)排布msnmpn；
③R原子核外L层电子数为奇数；
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。
请回答下列问题：
(1)Z2＋ 的核外电子排布式是________________________________________。
(2)在[Z(NH3)4]2＋中，Z2＋的空轨道接受NH3分子提供的________________________形成配位键。
(3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________。
a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙
b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙
c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙
d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙
(4) Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为____________(用元素符号作答)。
(5)Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π键的键数之比为__________。
(6)五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于__________。
18．(8分)(2009·宁夏理综，38)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为______________________________________，该元素的符号是________；
(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ________________________________ ，该元素的名称是________；
(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为____________；
(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_______________________________________________________；
(5)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明
理由：
________________________________________________________________________________________________。
19．(8分)(2009·广东，27)铜单质及
其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外电子排布式为______________________________________。
(2)右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为________。
(3)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4 ·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是________(填字母)。
A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化
B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键
C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去
(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是
______________________________________________________________________。
(5)Cu2O的熔点比Cu2S的________(填“高”或“低”)，请解释原因
________________________________________________________________________。
20．(8分)[2009·江苏，21(A)]生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式
________________________________________________________________________。
(2)根据等电子原理，写出CO分子的结构式
____________________________________________。
(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是______________________________；
甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为______________________。
②甲醛分子的空间构型是__________________；1 mol甲醛分子中σ键的数目为________________。
③在1个Cu2O晶胞中(结构如下图所示)，所包含的Cu原子数目为________。
21．(8分)已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期
又不在同一主族。B和C属同一主族，D和E属同一周期，又知E是周期表中1～18列中的第7列元素。D的原子序数比E小5，D跟B可形成离子化合物，其晶胞结构如右图。
请回答：
(1)A元素的名称是________。
(2)B的元素符号是________，C的元素符号是________，B与A形成的化合物比C与A形成的化合物沸点高，其原因是________________________________________________。
(3)E属元素周期表中第________周期第________族的元素，其元素名称是________，它的＋2价离子的电子排布式为__________________________。
(4)从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为________________；该离子化合物晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积是
________________________________________(只要求列出算式)。
第十三章　章末检测
1．A　[B、D违反了洪特规则，C违背了泡利原理，故答案选A。]
2．B
3．A　[两个Cl(或两个NH3)可能在同一正方形的相邻顶点或相对顶点上，即有2种情况。注意：图中位置中的1与3等效，2、4、5、6都关于体心对称而等效。]
4．D　[对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如<；<；<。观察A、B、C、D四个选项，HNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl都未达到其最高价，其酸性不够强，只有D选项中的HClO4中的Cl为＋7价，是Cl元素中最高价，使H—O—ClO3中O的电子向Cl偏移，在水分子作用下，容易电离出H＋，酸性很强。故答案为D。]
5．A　[根据均摊法可知，Z原子数为1个，Y原子数为12×＝3(个)，X原子数为8×＝1(个)，故A正确。]
6．C　[石墨晶体为层状结构，同一层上的碳原子形成平面正六边形结构，因此为sp2杂化；石墨晶体为混合型晶体，B(OH)3的晶体中同层分子间的主要作用力为氢键，层间为范德华力。]
7．D　[A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子，而D项能详尽地描述出电子的运动状态。]
8．CD　[气体单质分子中，可能有σ键，如Cl2；也可能既有σ键又有π键，如N2；但也可能没有化学键，如稀有气体。]
9．AD
10．B　[A为分子晶体；B中固体能导电，熔点在1 000℃左右，不是很高，应为金属晶体；C为原子晶体；D为离子晶体。]
11．C　12.B
13．BC　[若中心原子A上没有未用于成键的孤对电子，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子结构为直线形；当n＝3时，分子结构为平面三角形；当n＝4时，分子结构为正四面体形。]
14．AC　[SO3是非极性分子。]
15．(1)3d54s1　(2)sp3　分子晶体
(3)N　O　三角锥形　CO2(或N2O)　CNO－
(4)HF分子之间有氢键，形成(HF)n　(5)Na2BeO2
解析　由周期表的结构可以判断①～⑨所代表的元素依次是H、Be、C、N、O、F、Al、Cl、Cr。
(1)注意Cr的电子排布遵循“半满稳定”的规律，其外围电子排布式为3d54s1。
(2)CCl4的分子构型是正四面体，碳原子是sp3杂化，晶体类型是分子晶体。
(3)氮原子的电子排布式是1s22s22p3，属于半满稳定状态，其第一电离能大于氧。NH3因孤对电子排斥成键电子，所以分子空间构型是三角锥形。寻找N的等电子体时，以7个电子数的N为核心进行分析，有可能的分子或离子是CO2、N2O、CNO－。
(4)因F的电负性大，HF易形成氢键，致使HF分子缔合在一起，造成其相对分子质量较大。
(5)Be与Al为对角线关系，其单质及其化合物的性质相似，Be(OH)2具有两性，Be(OH)2与NaOH反应的化学方程式为Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O。
16．(1)Na(2)高　NaCl为离子晶体，而SiCl4为分子晶体
(3)sp3　V形
(4)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
[Cu(NH3)4]2＋
(5)Cu3N　(6)AlN　共价键
解析　本题的突破口在E原子核外的M层只有两对成对电子，则E是硫，再结合题意可知B是Na；A核外有三个未成对电子，则为第二周期ⅤA族的氮元素；C是地壳中含量最多的金属元素，则C为Al；在第三周期单质形成的晶体中D的晶体类型与其他的均不相同，则D为Si；F最外层电子数也是一个，则为第四周期ⅠA族或ⅠB族，但是因其内层均已充满，故为铜。
17．(1)1s22s22p63s23p63d9　(2)孤对电子(孤电子对)　(3)b　(4) Si(6)原子晶体
解析　29号为Cu。Y价电子：msnmpn中n只能取2，又为短周期，则Y可能为C或Si。R的核外L层为奇数，则可能为Li、B、N或F。Q、X的p轨道为2和4，则为C(或Si)和O(或S)。因为五种元素原子序数依次递增，所以可推出：Q为C，R为N，X为O，Y为Si。
(1)Cu的价电子排布为3d104s1，失去两个电子，则为3d9。
(2)Cu2＋可以与NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤对电子，Cu提供空轨道，而形成配位键。
(3)Q、Y的氢化物分别为CH4和SiH4，由于C的非金属性强于Si，则稳定性CH4>SiH4。因为SiH4 的相对分子质量比CH4大，故分子间作用力大，沸点高。
(4)C、N和Si中，C、Si位于同一主族，同主族元素由上到下，元素的第一电离能依次减小，而N由于具有半充满状态，故C的第一电离能比相邻元素大，所以第一电离能N>C>Si。
(5)C、H形成的相对分子质量为26的物质为C2H2，结构式为H－C≡C－H，单键是σ键，三键中有两个是σ键一个π键，所以σ键与π键数之比为3∶2。
(6)电负性最大的非金属元素是O，最小的非金属元素是Si，两者构成的SiO2属于原子晶体。
18．(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　As
　氧
(3)三角锥形
(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
(5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定。沸点：NH3>AsH3>PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高
解析　本题考查核外电子轨道排布、分子结构、元素周期律、氢键及氧化还原反应方程式的书写。X原子的4p轨道上有3个电子，根据核外电子排布规律，X的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，原子序数为33，Y原子的2p轨道有2个未成对电子，则Y为1s22s22p2(碳元素)或1s22s22p4(氧元素)，若Y为碳元素，碳元素原子序数为6，则Z元素原子序数为3，是锂元素，锂元素不能形成负一价离子，所以Y为氧元素，原子序数为8，Z为氢元素，氢元素可形成负一价离子，AsH3与NH3的空间构型相似，为三角锥形；As2O3与Zn、H2SO4反应生成ZnSO4、H2O和AsH3，由电子守恒或原子守恒均可配平反应的化学方程式。同主族元素从上到下，非金属性依次减弱，则形成的气态氢化物的稳定性依减弱，也可以由气态氢化物中共价键的键长去解释气态氢化物的稳定性；由于NH3、H2O、HF分子间能形成氢键，所以这些物质的沸点在同主族氢化物中最高。
19．(1)1s22s22p63s23p63d9
(2)4　(3)CD
(4)因为NF3的分子比NH3要大，导致空间位阻过大不易形成配合物
(5)高　Cu2O和Cu2S都属离子晶体，因半径r(O)解析　(1)铜为29号元素，Cu2＋即失去最外层2个电子，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。
(2)晶胞中阴离子个数为8×＋4×＋2×＋1＝4。
(3)根据CuSO4·5H2O的结构示意图看出，有的氧原子采用sp2杂化，A错误；B中不存在离子键，错误；C中很显然存在氢键。
(4)因为NF3的分子比NH3要大，导致空间位阻过大不易形成配合物。
(5)Cu2O和Cu2S都属离子晶体，因半径r(O)20．(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(2)C≡O( )
(3)①甲醇分子之间形成氢键　sp2杂化　②平面三角形　3NA　③4
解析　(1)Zn为30号元素，位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，由原子核外电子排布规律知，Zn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(2)1 mol CO分子中含有14 mol e－，与1 mol的N2互为等电子体，根据等电子体原理知，CO的结构类似于N2(N≡N)，故CO的结构式为。
(3)①甲醇分子中—O—H中O原子易与其他甲醇分子形成氢键，故沸点比甲醛的高，甲醛的结构式为，故甲醛分子中碳原子杂化轨道的杂化类型是sp2杂化。
②甲醛分子空间构型为平面三角形，1 mol甲醛中碳分别与2 mol H和1 mol O形成3 mol σ键。
③晶胞中含有4个小球，2个大球(×8＋1)，结合Cu2O的化学式知大球是O小球是Cu，故1个Cu2O晶胞中含有4个Cu原子。
21．(1)氢
(2)F　Cl　氟化氢分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键
(3)四　ⅦB　锰　1s22s22p63s23p63d5
(4)CaF2　
解析　(1)从D、E属同一周期且在周期表1～18列中E排第7列可判断E是第四周期ⅦB族，所以D也在第四周期；图中离子化合物D∶B＝1∶2，则D为Ca，且B的序数在前面，B为F，C为Cl；A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族，所以A为H。
(3)由锰在周期表中的位置，＋2价时已经失去个电子，所以排布式为[Ar]3d5；
(4)ρ＝＝(40＋38)g·mol－1×4÷(6.02×1023)mol－1÷V＝a g·cm－3
V＝。
?第十四章　章末检测
(时间：100分钟，满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共42分)
一、单项选择题(本题包括7小题，每小题2分，共14分)
1．(2010·南通质检)下列实验操作都可能引起实验误差，其中说法正确的是(　　)
A．常温下测定的气体摩尔体积大于22.4 L/mol
B．100 mL 0.1 mol/L NaOH溶液和100 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液反应放出的热量等于573 J
C．配制1.0 mol/L NaCl溶液，定容时仰视容量瓶的刻度线导致所配溶液浓度偏高
D．中和滴定时，锥形瓶中有水注入待测液，所测待测液浓度偏小
2．(2011·盐城质检)用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通入前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对这一结果的原因分析中，一定错误的是(　　)
A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置 B．Ⅲ装置之后缺少干燥装置
C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝 D．CuO没有全部被还原
3．化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验在化学学习中具有极其重要的作用。下列实验中所选用的仪器合理的是(　　)
①用50 mL量筒量取5.2 mL稀硫酸　②用分液漏斗分离苯和四氯化碳的混合物　③用托盘天平称量11.7 g氯化钠晶体　④用碱式滴定管量取23.10 mL溴水　⑤用瓷坩埚灼烧各种钠的化合物　⑥用250 mL容量瓶配制250 mL 0.2 mol/L的NaOH溶液
A．①②④ B．②③④⑥ C．③⑥ D．③⑤⑥
4．正确的实验操作是实验成功的重要因素，下列实验操作错误的是(　　)
5．实验室从海带灰中提取碘的操作过程中的仪器选用不正确的是(　　)
A．称取3 g左右的干海带——托盘天平
B．灼烧干海带至完全变成灰烬——蒸发皿
C．过滤煮沸后的海带灰和水的混合物——漏斗
D．用四氯化碳从氧化后的海带灰浸取液中提取碘——分液漏斗
6．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　　)
A．NO(NO2)——通入足量水中，再用向上排空气法收集气体
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)——通入过量CO2
C．Cl2(HCl)——用排饱和NaCl溶液收集气体
D．CuO(C)——直接在空气中加热
7．为达到预期的实验目的，下列操作正确的是(　　)
A．欲配制质量分数为10%的ZnSO4溶液，将10 g ZnSO4·7H2O溶解在90 g水中
B．欲制备Fe(OH)3胶体，向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸
C．为鉴别KCl、AlCl3和MgCl2溶液，分别向三种溶液中滴加NaOH溶液至过量
D．为减小中和滴定误差，锥形瓶必须洗净并烘干后才能使用
二、不定项选择题(本题包括7小题，每小题4分，共28分)
8．下图所示的实验装置或操作不能达到实验目的的是(　　)
A．①实验室制取氨气 B．②配制100 mL 0.1 mol/L盐酸
C．③测定中和反应的反应热 D．④实验室制备乙酸乙酯
9．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内的气体是(　　)
A．H2、O2 B．Cl2、CH4
C．NO2、O2 D．N2、H2
10．下列装置或操作能达到实验目的的是(　　)
　
11．下述实验能达到预期目的的是(　　)
编号 实验内容 实验目的
A 将SO2通入酸性KMnO4溶液中 证明SO2的水溶液具有弱酸性
B 向少量火柴头的浸泡液中滴加AgNO3、稀HNO3和NaNO2 验证火柴头含有氯元素
C 在淀粉 KI溶液中滴加少量市售食盐配制的溶液 真假碘盐的鉴别
D 在少量Fe(NO3)2试样加水溶解的溶液中，滴加稀H2SO4酸化，再滴加KSCN溶液 检验Fe(NO3)2试样是否变质
12.下列实验操作或描述中错误的是(　　)
A．将NaNO3和KCl的混合液加热并浓缩至有晶体析出，趁热过滤时，可分离出NaCl晶体
B．溶剂蒸发的速度越快，或浓缩后的溶液冷却得越快，析出的晶体颗粒就越大
C．海带中碘元素的分离及检验时，需要向海带灰的浸取液中，加入少量浓硫酸和过氧化氢溶液
D．纸层析法分离铁离子和铜离子实验中，点样后的滤纸需晾干后，才能将其浸入展开剂中
13．(2011·盐城调研)世界上60%的镁是从海水中提取的，其主要步骤如下：
①把贝壳制成生石灰；②在海水中加入生石灰，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤；④在氯化氢热气流中加热晶体；⑤电解上述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是(　　)
A．向步骤②洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净
B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换等四种反应类型
C．在氯化氢热气流中加热晶体的目的是加快干燥速度
D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法
14．提纯下列物质(括号内为杂质)，所用除杂方法恰当的是(　　)
A．FeCl2溶液(FeCl3)：加入过量铁粉后过滤
B．CO2(HCl)：通过盛有NaOH溶液的洗气瓶
C．NaCl溶液(Na2CO3)：加适量稀硝酸至pH＝7
D．CO2(CO)：通入O2点燃
题　号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答　案
第Ⅱ卷(非选择题，共58分)
三、非选择题(本题包括5小题，共58分)
15．(12分)利用下列实验装置进行NH3、Cl2性质的实验(图中夹持装置有省略)。
　
(1)用A装置制取氨气时，A中固体宜选用__________(选填以下选项的字母组合)。
a．碱石灰　b．氯化钙　c．氯化铵　d．氢氧化钠
从上面所给的仪器装置中选取合适的装置，用于制备、收集干燥纯净的氨气并考虑尾气的处理，其连接顺序是(　　)接(　　)接(　　)接(　　)(填装置编号)。
将收集到的氨气通入水中即得到氨水，实验室用一定物质的量浓度的盐酸标准液可通过酸碱中和滴定测定氨水的物质的量浓度，通常待测液氨水应放在________中(填仪器名称)。
(2)B为探究氯气与氨气反应的装置，已知3Cl2＋2NH3===6HCl＋N2。实验时按C接L接K接b，关闭c打开a、b(a接尾气处理装置)，待B中烧瓶充满黄绿色气体后，关闭b、打开a，从a向B中充入足量氨气后会看到____________________________，然后关闭a、b打开c，会看到__________________________(填有关现象)，产生该现象的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)请利用C、D装置设计一个简单的实验验证Cl2、Fe3＋、I2的氧化性强弱。请回答D中试剂M为
________________________________________________________________________
溶液，发生所有反应的离子方程式(请按发生反应的先后顺序写出)________________________________________________________________________。
16．(10分)硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同，该气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、二种或三种。某化学课外活动小组通过设计一探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并经
计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如图所示：
提出猜想
Ⅰ.所得气体的成分可能只含________一种；
Ⅱ.所得气体的成分可能含有________二种；
Ⅲ.所得气体的成分可能含有SO2、SO3、O2三种。
实验探究
实验操作过程(略)。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。
请回答下列问题：
(1)请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口连接顺序为：__________________________(填序号)；
(2)若实验结束，B中量筒没有收集到水，则证明猜想________正确；
(3)实验过程中，仪器C的作用是
________________________________________________________________________；
(4)有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同。数据如下：
实验小组 称取CuSO4的质量/g 仪器C增加的质量/g 量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL
① 6.4 2.88 224
② 6.4 2.56 448
请通过计算，推断出第①小组和第②小组的实验条件下CuSO4分解的化学反应方程式：
①组
________________________________________________________________________；
②组
_______________________________________________________________________。
17．(10分)某化学小组的同学到实验室学习，在实验桌上摆有下列仪器：
(1)指导教师要求同学们写出仪器的名称，甲同学书写的答案如下表，请你找出其中的错误，将改正后的名称填写在下表中(若正确，则该空不需要填写)。
仪器编号 a b c d e
名称 试管 溶量瓶 集气瓶 碱式滴定管 普通漏斗
改正的名称
(2)乙同学想用如图装置以大理石和稀盐酸反应制取CO2。教 师指出，这
需要太多的稀盐酸，造成浪费。该同学选用了上面的一种仪器，加在装置上，解决了这个问题。请你把该仪器画在图中合适的位置。
18．(14分)某矿样的主要成分为Al2O3和SiO2。现以该矿样为原料制备氧化铝和高纯硅的流程如下：
请回答下列问题：
(1)试剂a的最佳选择为________(填代号)。
a．稀盐酸 b．氨水
c．纯碱溶液 d．醋酸
(2)由沉淀Ⅱ获得Al2O3，用到的实验仪器除了酒精灯、泥三角、玻璃棒和铁三脚外，还需要________、________(填写仪器名称)。该过程中玻璃棒的主要作用是________________________________________________________________________。
(3)滤液A中通入NH3后发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)NH4Cl是一种常用化肥的主要成分。现有一包肥料可能是NH4Cl或(NH4)2SO4中的一种，请设计实验进行鉴别(简述操作过
程)________________________________________________________________________。
(5)如图所示实验装置，在实验室中制取氨气可选用装置____________，氨气的干燥应选用装置________(选填代号)。
(6)假设每一轮次制取过程中硅元素没有损失，反应①中HCl(g)的利用率为75%，反应②中H2的利用率为80%，则在下一轮次生产中需要补充通入H2和HCl的体积之比为________________________________(相同状况下)。
19．(12分)医用氯化钙可用于生产补钙、抗过敏和消炎等药物。以工业碳酸钙(含有少量Na＋、Al3＋、Fe3＋等杂质)生产医药级二水合氯化钙(CaCl2·2H2O的质量分数为97.0%～103.0%)的主要流程如下：
(1)除杂操作是加入氢氧化钙，调节溶液的pH为8.0～8.5，以除去溶液中的少量Al3＋、Fe3＋。检验Fe(OH)3是否沉淀完全的试验操作是
________________________________________________________________________。
(2)酸化操作是加入盐酸，调节溶液的pH约为4.0，其目的有：①将溶液中的少量Ca(OH)2转化为CaCl2; ②防止Ca2＋在蒸发时水解；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)测定样品中Cl－含量的方法是：a.称取0.750 0 g样品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；c.用0.050 00 mol/L AgNO3溶液滴定至终点，消耗AgNO3溶液体积的平均值为20.39 mL。
①上述测定过程中需要溶液润洗的仪器有
________________________________________________________________________。
②计算上述样品中CaCl2·2H2O的质量分数为____________________________。
③若用上述方法测定的样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高(测定过程中产生的误差可忽略)，其可能原因有__________________________________________________；
________________________________________________________________________。
?第十四章　章末检测
1．A　[选项A，常温下的温度大于0℃，在压强和气体的物质的量一定时，温度越高，测出的气体体积越大；选项B，CH3COOH是弱酸，它的电离需要吸热，因此反应放出的热量应小于573 J；选项C，定容时仰视容量瓶的刻度线，导致所加水的量偏大，所配溶液浓度偏低；选项D，锥形瓶中是否有水对测定结果没有影响。]
2．D　[A、B、C均导致测得氢元素的质量偏大，A、B项测得氧元素的质量为真实值，则氢元素质量偏大，故有m(H)∶m(O)>1∶8；C中测得的氧元素的质量偏小(因Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝)，这时测得的氢元素的质量为“真实值”，故有m(H)∶m(O)>1∶8。]
3．C　[①量取5.2 mL稀硫酸应选用10 mL量筒，故不正确；②苯和四氯化碳的混合物不分层，无法用分液法分离；③正确；④取溴水应用酸式滴定管，因为溴会腐蚀碱式滴定管上的橡胶管；⑤因瓷坩埚含有二氧化硅，易被强碱性物质腐蚀，故不可用于灼烧氢氧化钠等显碱性的物质；⑥正确。]
4．D　[本题考查化学实验操作，意在考查考生的实验操作能力。稀释浓硫酸时，将浓硫酸沿着玻璃棒慢慢注入水中，A项正确；CO2通入澄清的苯酚钠溶液，发生反应：CO2＋C6H5ONa＋H2O―→C6H5OH＋NaHCO3，能够证明碳酸的酸性比苯酚强，B项正确；氯化氢极易溶于水，用图示的装置吸收可以防止倒吸，C项正确；用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，气体应从长管进，短管出，D项错误。]
5．B　[托盘天平能精确到0.1 g，可以用托盘天平称取3 g左右的干海带，A对；灼烧干海带至完全变成灰烬，应选择坩埚，B错；过滤实验用到漏斗等仪器，C对；分液操作用到分液漏斗，D对。]
6．A　[NO与空气中的氧气反应生成NO2，A项错误。]
7．C　[A项中，10 g ZnSO4·7H2O中ZnSO4的质量小于10 g，如果溶于90 g H2O中，ZnSO4的质量分数一定小于10%；B项中，若长时间煮沸，其胶体将会因为受热而聚沉；C项中，向三种溶液中滴加NaOH溶液至过量，KCl溶液无现象，AlCl3溶液中，先有白色沉淀生成后又溶解，MgCl2溶液中则有白色沉淀生成且不溶解；D项中，锥形瓶不需要烘干，洗净即可。]
8．C
9．BC　[烧杯中的水会进入集气瓶，说明集气瓶中的混合气体在光照时发生反应，或与水发生反应，反应后气体体积减小。A中H2和O2不反应，B中CH4和Cl2反应生成易溶于水的HCl及液态产物CH2Cl2等；C中NO2、O2与H2O发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，气体体积减小；D中N2和H2不反应。]
10．BD
11．B　[SO2通入酸性KMnO4溶液中，由于SO2的还原性使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错；用淀粉 KI溶液鉴别市售食盐中是否含有KIO3时，需要加入盐酸酸化：5I－＋IO＋6H＋===3I2＋3H2O，C错；在少量Fe(NO3)2试样加水溶解的溶液中滴加稀硫酸，3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，Fe2＋会转化为Fe3＋，因此再滴加KSCN溶液无论试样是否变质，溶液均会变为红色，D错。]
12．BC
13．A　[步骤②中的沉淀为Mg(OH)2，若沉淀没有洗涤干净，则洗涤液中含有Ca2＋，加入碳酸钠溶液有沉淀产生，A对；上述变化过程涉及的反应有：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2、MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2、Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，包括分解反应、化合反应、复分解反应，但不包括置换反应，B错；在氯化氢热气流中加热晶体的目的是抑制MgCl2的水解，C错；步骤⑤中只能采取电解熔融盐的方法，如果电解该盐的水溶液，反应为：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，则得不到金属镁，D错。]
14．A
15．(1)ac　A　J　I　G　锥形瓶
(2)黄绿色消失，有白烟产生　液体上升有喷泉形成　B中气体除少量的N2外都是NH3，NH3极易溶于水，使体系压强降低形成喷泉
(3)FeI2　Cl2＋2I－===I2＋2Cl－、
Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－
16．Ⅰ.SO3　Ⅱ.SO2、O2
(1)①③④⑥⑤②　(2)Ⅰ　(3)吸收SO2、SO3气体
(4)①4CuSO44CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑
②2CuSO42CuO＋2SO2↑＋O2↑
17．(1)
仪器编号 b d
名称
改正的名称 容量瓶 酸式滴定管
(2)
(只需画对试管的位置即可)
18．(1)a　(2)坩埚　坩埚钳　焙烧固体时搅拌使固体均匀受热，防止发生迸溅；转移固体　(3)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH
(4)取适量样品于试管中配成溶液，滴加适量BaCl2溶液，再滴加稀硝酸，若产生白色沉淀，则证明是(NH4)2SO4，反之为NH4Cl　(5)AB　CE　(6)1∶4
19．(1)取少量上层清液，滴加KSCN溶液，若溶液不出现红色，则表明Fe(OH)3 沉淀完全，反之，沉淀不完全
(2)③防止溶液吸收空气中的CO2
(3)①酸式滴定管　②99.9%
③样品中存在少量的NaCl　少量的CaCl2·2H2O失水
解析　(1)检验Fe3＋是否沉淀完全的方法是取上层清液(或滤液)少许，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变成红色。
(2)盐酸酸化的另一个作用是防止溶液吸收空气中的CO2。
(3)①滴定25.00 mL待测液要用到酸式滴定管，需用待装溶液润洗。
②Cl－～Ag＋
n(Cl－)＝×n(Ag＋)＝10.00×0.050 00 mol/L×20.39 mL×10－3 L/mL＝0.010 195 mol
样品中CaCl2·2H2O的质量分数为：
×100%≈99.9%。
③样品中存在少量的NaCl，少量CaCl2·2H2O失水都可以使样品中CaCl2·2H2O的质量分数偏高。学案60　化学实验探究
[考纲要求]　1.了解化学实验探究的一般过程。2.能发现生产、生活和化学实验研究中有意义的化学问题。3.能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的方案进行分析、比较、优化和改进。4.能通过化学实验收集有关数据和事实，并运用科学方法加以处理。5.能对实验事实作出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实验探究结论。6.能对实验探究过程进行评价和反思，并应用探究结果解决相关的化学问题。
热点1　化学实验数据的收集与处理
1．化学实验数据的收集
实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体则测量体积。
称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，实验准确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.0001 g。
测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01 mL，容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。
气体既可称质量也可量体积。称气体的质量一般有两种方法，一种方法是称装置在放出气体前后的质量减小值，另一种方法是称装置吸收气体前后的质量增大值；量气体体积的装置有多种，常见的如下图所示，测出气体体积的同时还要测出气体的温度和压强，以便换算成相应的物质的量。
用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过换算可以得到溶液中的H＋或OH－的物质的量浓度。
为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、确保气体完全吸收，等等，必要时可以进行平行实验，重复测定同一数据，然后取其平均值进行计算，如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度。
2．实验数据的处理
根据实验目的对实验测得的原始数据进行处理，通常有以下几种方法：
(1)将原始数据列表进行分析，得出结论。如探究浓度对化学反应速率的影响时，测出不同浓度时看到某种现象所需的时间，列表分析得出结论。
(2)将原始数据绘制成曲线。如中和滴定中的pH随所加酸或碱的体积变化的滴定曲线，溶解度随温度变化的溶解度曲线。
(3)运用数据进行计算，得出结果。如中和滴定中求算酸或碱的物质的量浓度，利用方程式计算反应物的消耗量或产物的生成量，求算混合物的百分组成等。
(4)将测定结果与理论值进行比较，分析产生的误差及其原因。如中和滴定中误差分析，化学反应中的转化率计算等。
典例导悟1 CuO可用作颜料、玻璃磨光剂、合成催化剂等。回答下列有关CuO的制备和性质的相关问题：
Ⅰ.CuO的制备：以下是用铜粉氧化法生产CuO的流程图：
(1)写出溶解过程中的离子方程式___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)1∶1的H2SO4是用1体积98%的H2SO4与1体积水混合而成。配制该硫酸溶液所需的硅酸盐质仪器除玻璃棒外，还需要________、________。
(3)已知氧化亚铜(Cu2O)与稀H2SO4反应有CuSO4和Cu生成。假设焙烧后固体只含铜的氧化物，为检验该固体的成分，下列实验设计合理的是________(选填序号)。
A．加入稀H2SO4，若溶液呈现蓝色，说明固体中一定有CuO
B．加入稀H2SO4，若有红色沉淀物，说明固体中一定有Cu2O
C．加入稀HNO3，若有无色气体(随即变成红棕色)产生，说明固体中有Cu2O
D．加入稀HNO3，若全部溶解，说明固体中没有Cu2O
Ⅱ.CuO的性质探究：某兴趣小组的同学通过刚制备的纯净的CuO，探究CuO对氯酸钾分解的催化作用，并与MnO2相比较，研究其催化能力。部分实验数据如表所示：
实验编号 m(KClO3)/g m(MnO2)/g m(CuO)/g 回收催化剂质量/g
① 0.600 0 － － －
② a 0.200 0 － 0.195 0
③ b － c 0.190 0
回答下列问题：
(1)上表中a＝________g，b＝________g，c＝________g。
(2)实验①的目的是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)本实验中为了比较CuO和MnO2对氯酸钾分解的催化能力，还需测量的数据是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验中为了更准确地说明CuO和MnO2对氯酸钾分解的催化能力，还应保持反应的温
度相同，如果该实验是在你校的实验室进行，你将如何操作以保证反应温度相同__
________________________________________________________________________。
(5)从反应残留物中回收催化剂，并称量其质量，目的是______________________
________________________________________________________________________。
热点2　化学实验结论的获得
1．用化学原理解释实验现象
实验现象是物质性质的反映，用化学原理解释实验现象就是运用有关化学基本概念、化学基础理论(主要指物质结构原理、化学反应速率原理、化学平衡移动原理)、元素单质及其化合物的性质等化学知识对实验所发生的相关现象进行分析阐明，得出结论。用化学原理解释实验现象是实验联系理论的关键所在，有助于学生将感性认识上升到理性认识，进一步理解和掌握已知的理论知识。
2．化学实验结论及其获取方法
化学实验结论是通过化学实验对物质的组成、性质、化学变化规律或化学原理所下的最后的判断，也可以是对已知结论的证实或证伪。比较、归纳、分析、综合等科学方法是化学研究和学习的常用方法。
(1)比较法
①按属性的数量，分为单向比较和综合比较。单项比较是按事物的一种属性所作的比较；综合比较是按事物的所有(或多种)属性进行的比较。
②按时空的区别，分为横向比较与纵向比较。横向比较就是对空间上同时并存的事物的既定形态进行比较；纵向比较就是比较同一事物在不同时期的形态，从而认识事物的发展变化过程，揭示事物的发展规律。
③按目标的指向，分成求同比较和求异比较。求同比较是寻求不同事物的共同点以寻求事物发展的共同规律；求异比较是比较两个事物的不同属性，从而说明两个事物的不同，以发现事物发生发展的特殊性。
④按比较的性质，分成定性比较与定量比较。定性比较就是通过事物间的本质属性的比较来确定事物的性质；定量比较是对事物属性进行量的分析以准确地确定事物的变化。
(2)归纳法
简单地说，归纳方法就是从个别前提得出一般结论的方法。归纳所得到的结论不一定是正确的，但归纳法却是科学发现的重要思维方法。如门捷列夫的元素周期表就是通过归纳的方法发现的。
(3)分析法
所谓分析法，就是把事物分解为各个部分、侧面、属性，分别加以研究，是指“执果索因”的思想方法，即从结论出发，不断地去寻找须知，直至达到已知事实为止的方法，是认识事物整体的必要阶段。
(4)综合法
所谓综合法，是把事物各个部分、侧面、属性按内在联系有机地统一为整体，以掌握事物的本质和规律，是指“由因导果”的思想方法，即从已知条件出发，不断地展开思考，去探索结论的方法。分析与综合是互相渗透和转化的，在分析基础上综合，在综合指导下分析。
3．化学实验结论的表达与描述
化学结论的表达方法主要有以下几类：
(1)用简洁而准确的文字叙述。
(2)用化学用语表示，如化学式、化学方程式、离子方程式等。
(3)用图象或表格进行描述。
典例导悟2 (2011·淮阴质检)在化学分析中，常需用KMnO4标准溶液，由于KMnO4晶体在室温下不太稳定，因而很难直接配制准确物质的量浓度的KMnO4。实验室一般先称取一定质量的KMnO4晶体，粗配成大致浓度的KMnO4溶液，再用性质稳定、相对分子质量较大的基准物质草酸钠[Mr(Na2C2O4)＝134.0]对粗配的KMnO4溶液进行标定，测出所配制的KMnO4溶液的准确浓度，反应原理为：5C2O＋2MnO＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。
以下是标定KMnO4溶液的实验步骤：
步骤一：先粗配浓度约为1.5×10－2 mol/L的高锰酸钾溶液500 mL。
步骤二：准确称取Na2C2O4固体m g放入锥形瓶中，用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化，加热至70～80℃，用步骤一所配高锰酸钾溶液进行滴定。三次平行实验的数据记录在下表中：
平行实验编号 Na2C2O4质量(mg) 滴定管起始读数(mL) 滴定管滴定终点读数(mL)
1 1.380 0.00 25.02
2 1.400 0.02 25.40
3 1.390 0.18 24.88
试回答下列问题：
(1)步骤一中需要用到的主要玻璃仪器除烧杯外还有__________、__________。
(2)步骤二中滴定操作图示正确的是________(填编号)。
(3)步骤二的滴定过程温度变化并不明显，但操作过程中发现前一阶段溶液褪色较慢，中间阶段褪色明显变快，最后阶段褪色又变慢。试根据影响化学反应速率的因素分析，溶液褪色明显变快的原因可能是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)从实验所得数据计算，KMnO4溶液的浓度为________ mol/L。
热点3　探究性化学实验
探究性实验的基本程序：
1．提出问题
纵观科学发展的历史，不难发现科学进步的历程就是人们在实践中不断提出问题、分析解决问题的过程，同样提出问题对于我们学习化学知识、掌握化学技能也是极其重要的。要提出问题，首先得发现问题，而发现问题不是凭空想象就能够发现的，而是在学习新知识、实践新方法中进行思考、对比、质疑而引出的，如：学习浓硫酸的吸水性和脱水性时，浓硫酸使硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)失水，硫酸铜晶体发生了化学变化，而浓硫酸体现了吸水性还是脱水性？四氯化碳和苯都能萃取碘水中的碘，分层时一个在上层，一个在下层，若在碘水中同时加入苯和四氯化碳时，溶液会不会分三层？各层的颜色又如何？这就是通过思考提出了值得探究的问题，探究清楚能更好地理解掌握物质的性质。此外，实验中出现异常现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
2．提出猜想
在学习、思考和实验中，发现了问题不要轻易放过，要与同学和老师交流、讨论、查阅资料，这时有许多问题就可能得到完美的解决，而有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，比如上面提到的浓硫酸吸水性和脱水性的问题，通过分析可知，若浓硫酸吸收的是晶体离解出来的水分子，则浓硫酸体现的是吸水性，若必须要浓硫酸作用硫酸铜晶体才能失水，则浓硫酸体现的是脱水性，究竟是哪种情况，只能通过实验进行验证。所谓猜想就是根据已有的知识对问题的解决提出的几种可能的情况。
3．设计验证方案
提出猜想后，就要结合实验室的条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键就是试剂的选择和实验条件的调控。如将硫酸铜晶体置于浓硫酸中失水变白，就无法说明硫酸铜晶体的失水过程是自发的还是必须要浓硫酸作用，这个实验方案就不科学，必须重新设计，要使硫酸铜晶体与浓硫酸不直接接触，不接触又怎么能相互作用？新的问题出现再设法改进，直到科学合理为止，在实施实验的过程中，实验方案可能还会出现问题，还要及时进行调整。如上述实验可将浓硫酸加入试
管中，用玻璃纤维塞住试管中部，硫酸铜晶体置于玻璃纤维上，再将试管密封放置，进行观察。
4．观察实验现象，得出结论
根据设计的实验方案，认真进行实验，观察实验中出现的现象并及时记录，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论，或进行对比实验，或将设计的实验加以改进。
典例导悟3 (2011·连云港模拟)某化学研究小组以铜为电极电解饱
和食盐水，探究过程如下：
实验1：如图所示装置，电源接通后，与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生；与电池正极相连的铜丝由粗变细。电解开始30 s内，阳极附近出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。随着沉淀量的逐渐增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出现蓝色。
实验2：将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出，分装在两支小试管中，沉淀很快转变为砖红色，以后的操作和现象如下：
序号 操作 现象
① 滴入稀硝酸 砖红色沉淀溶解，有无色气泡产生，最终得到蓝色溶液
② 滴入稀硫酸 砖红色沉淀转变为紫红色不溶物，溶液呈蓝色
阅读资料：常见铜的化合物颜色如下：
物质 颜色 物质 颜色
氯化铜 固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色 氢氧化亚铜(不稳定) 橙黄色
碱式氯化铜 绿色 氢氧化铜 蓝色
氧化亚铜 砖红色 氯化亚铜 白色
请回答下列问题：
(1)铜的常见正化合价为______、______，最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为________。
(2)阳极的电极反应式为____________________________________________________。
(3)写出实验2中①、②的离子方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
1．(2009·四川理综，26)过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质。
Ⅰ.测定过氧化氢的含量
请填写下列空白：
(1)移取10.00 mL密度为ρ g/mL的过氧化氢溶液至250 mL________(填仪器名称)中，加水稀释至刻度，摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样。
(2)用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里。
MnO＋H2O2＋H＋===Mn2＋＋H2O＋
(3)滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入____________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。滴定到达终点的现象是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)重复滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO4标准溶液V mL，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为____________________________________________________________。
(5)若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
Ⅱ.探究过氧化氢的性质
该化学兴趣小组根据所提供的实验条件设计了两个实验，分别证明了过氧化氢的氧化性和不稳定性。(实验条件：试剂只有过氧化氢溶液、氯水、碘化钾 淀粉溶液、饱和硫化氢溶液，实验仪器及用品可自选)
请将他们的实验方法和实验现象填入下表：
实验内容 实验方法 实验现象
验证氧化性
验证不稳定性
2.某化学研究性学习小组拟测定食醋的总酸量(g/100 mL)，请你参与该小组的实验并回答相关问题。
实验目的　测定食醋的总酸量
实验原理　中和滴定
实验用品　蒸馏水，市售食用白醋样品500 mL(商标注明总酸量：3.50 g/100 mL～5.00 g/100 mL)，0.100 0 mol/L NaOH标准溶液；容量瓶(100 mL)，移液管(10 mL)，酸式滴定管，碱式滴定管，铁架台，滴定管夹，锥形瓶，烧杯，酸碱指示剂(可供选用的有：甲基橙、酚酞、石蕊)。
实验步骤　①配制并移取待测食醋溶液　用10 mL移液管吸取10 mL市售白醋样品置于100 mL容量瓶中，用处理过的蒸馏水稀释至刻度线，摇匀后用酸式滴定管取待测食醋溶液20 mL，并移至锥形瓶中。
②盛装标准NaOH溶液　将碱式滴定管洗净后，用NaOH标准溶液润洗3次，然后加入NaOH标准溶液，排出尖嘴部分气泡后，使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下。静置，读取数据并记录为NaOH标准溶液体积的初读数。
③滴定　先往盛有待测食醋溶液的锥形瓶中滴加某酸碱指示剂2～3滴，然后滴定至终点。记录NaOH标准溶液体积的终读数。重复滴定4次。
数据记录　
问题与思考
(1)步骤①中还需补充的仪器有____________________________________________。
蒸馏水的处理方法是____________________________________________________。
(2)步骤③中你选择的酸碱指示剂是________，理由是________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用深色食醋进行实验，为准确判断滴定终点，可采取的措施是______________。
(4)样品总酸量＝________ g/100 mL。
3．甲醛是世界卫生组织(WHO)确认的致癌物质和致畸物质之一。我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08 mg/m3。某研究性学习小组打算利用酸性KMnO4溶液测定新装修房屋内的空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关的学习任务。
测定原理
酸性KMnO4为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸，其反应方程式如下所示：
4MnO＋5HCHO＋12H＋===4Mn2＋＋5CO2↑＋11H2O
2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
测定装置
部分装置如下图所示：
测定步骤
(1)用______________量取5.00 mL 1.00×10－3 mol/L KMnO4溶液，注入洗气瓶中，并滴入几滴稀H2SO4，加水20 mL，稀释，备用。
(2)将1.00×10－3 mol/L的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。
(3)打开a，关闭b，用注射器抽取100 mL新装修房屋内的空气。关闭______，打开______(填“a”或“b”)，再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再重复4次。
(4)将洗气瓶中的溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液)，再用草酸标准溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸标准溶液的体积。
(5)再重复实验2次(每次所取的高锰酸钾溶液的体积均为5.00 mL)。3次实验所消耗的草酸标准溶液的体积平均值为12.38 mL。
交流讨论
(1)计算该新装修房屋内的空气中甲醛的浓度为________mg/m3，该新装修房屋内的甲醛________(填“是”或“否”)超标；
(2)某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因(假设称量或量取、溶液配制及滴定实验均无错误)提出合理假设：_________
______________、______________________________________________________
(答出两种可能性即可)；
(3)实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：
①实验原理可以简化
实验中可不用草酸标准溶液滴定，可多次直接抽取新装修房屋内的空气，再推送到洗气瓶中，直至_______________________________________________________________；
②实验装置应加以改进
可将插入酸性KMnO4溶液中的导管下端改成具有多孔的球泡(如图所示)，有利于提高实验的准确度，其理由是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案60　化学实验探究
【热点探究区】
典例导悟1 Ⅰ.(1)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
(2)烧杯　量筒　(3)BC　Ⅱ.(1)0.600 0　0.600 0
0．200 0　作为实验②、③的对照，说明MnO2、CuO对KClO3的分解能否起催化作用　(3)相同时间内放出O2的量或放出等量的O2所需的时间　(4)用火焰大小相似的酒精灯加热相同时间或用控温电炉加热相同时间或水浴加热相同时间等　(5)观察反应前后CuO、MnO2的质量是否发生变化，以进一步说明它们在反应中是否起催化作用
解析　设计本题的目的是通过实验流程和实验数据回答实验细节，重在考查《考试说明》中强调的能对实验事实做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法形成实验探究结论的能力，这种题型属于正向思维能力的考查，只要弄清实验目的和实验原理，问题不难解决。Ⅰ.(1)溶解过程是CuO溶解在H2SO4中，发生的是复分解反应。(2)根据1∶1的H2SO4的定义可知该硫酸溶液的配制过程为：用量筒分别量取一定体积的浓硫酸和水，然后在烧杯中进行稀释。配制过程中所需的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒。(3)分两种情况进行讨论，一种是将混合物与氧化性酸反应，另一种是将混合物与非氧化性酸反应，根据现象的不同即可鉴别。Ⅱ.本实验的目的是比较两种氧化物的催化性能，因此前提条件是所取KClO3和两种氧化物的质量分别相等，通过相同时间内放出O2的量来判断两种氧化物催化性能的高低。
典例导悟2 (1)量筒　玻璃棒　(2)A　(3)生成的Mn2＋为催化剂，使反应速率变大　(4)0.165 8
解析　(1)注意题目的要求是粗配一定物质的量浓度的溶液。(3)由影响化学反应速率的因素分析，可能是生成的Mn2＋起催化剂作用。(4)Na2C2O4的质量取三次平均值为1.390 g，KMnO4溶液的体积取三次平均值为25.03 mL，利用5C2O～2MnO，可计算出MnO的浓度。
典例导悟3 (1)＋1　＋2　CuOH　(2)Cu＋Cl－－e－===CuCl↓　(3)①3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O
②Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
解析　根据电解原理，当Cu为阳极时，Cu失去电子被氧化，教材讲的是生成Cu2＋，溶液中阳极附近应显蓝色，但实际上出现了“白色浑浊”，这就引发了思考，再看题中给出的信息，在Cu的化合物中，仅CuCl为白色，由此判断其阳极反应为：Cu＋Cl－－e－===CuCl↓，而橙黄色沉淀为CuOH，因为阴极上H＋放电使溶液中c(OH－)增大，溶液显碱性，故会有Cu＋＋OH－===CuOH↓，2CuOH===Cu2O＋H2O，当对Cu2O做实验2时，证明亚铜化合物Cu2O被HNO3氧化生成Cu2＋，当加入稀H2SO4时，生成物有Cu和Cu2＋两种物质。
【热点集训区】
1．Ⅰ.(1)容量瓶　(2)2　5　6　2　8　5O2↑
(3)酸式　滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色　(4)
(5)偏高
Ⅱ.
实验内容 实验方法 实验现象
验证氧化性 取适量饱和硫化氢溶液于试管中，滴入过氧化氢溶液(取适量碘化钾 淀粉溶液于试管中，加入过氧化氢溶液) 产生淡黄色沉淀或溶液变浑浊(溶液变蓝色)
验证不稳定性 取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用带火星的木条检验(取适量过氧化氢溶液于试管中，加热，用导气管将得到的气体通入到装有饱和硫化氢溶液的试管中) 产生气泡，木条复燃(饱和硫化氢溶液变浑浊或有浅黄色沉淀产生)
解析　本题借助H2O2这一考点考查氧化还原反应方程式的配平、中和滴定等。意在考查考生的实验能力。
Ⅰ.(1)配制一定体积的溶液必须使用一定规格的容量瓶(属玻璃仪器)。
(2)在氧化还原反应中元素化合价的升降总数一定相等，结合给出的信息：MnO作氧化剂被还原，及另两种物质中所含元素的化合价可判出H2O2在该反应中作还原剂，－1价的O被氧化为0价(氧常显0价与－2价)；可见产物中缺少的物质为O2，然后利用得失电子守恒可得出MnO与H2O2的计量系数分别为2和5，再利用原子守恒可知Mn2＋的计量系数为2，再通过电荷守恒可知H＋的计量系数为6，然后再依次配出H2O、O2的计量系数。
(3)因酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管，故应将酸性高锰酸钾溶液注入酸式滴定管中；高锰酸钾溶液呈紫红色，由(2)的反应知滴定终点的现象为：滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且半分钟内不褪色。(4)结合反应知原过氧化氢溶液中含有H2O2的物质的量为：c mol/L×10－3 V L×2.5×250 mL/25.00 mL＝0.025 cV mol，故原过氧化氢溶液中H2O2的质量分数为：(0.025 cV mol×34 g/mol)/(10.00 mL×ρ g/mL)＝17 cV/(200 ρ)。(5)滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失，使消耗的滴定液的体积偏大，因此造成测定结果偏高。Ⅱ.验证H2O2的氧化性，需加入还原剂，如H2S溶液或碘化钾 淀粉溶液等；H2O2不稳定，易分解产生O2，验证有O2生成即可。
2．(1)玻璃棒、胶头滴管　煮沸除去蒸馏水中溶解的CO2并迅速冷却　(2)酚酞　滴定产物CH3COONa水解，使溶液呈碱性，应选择在碱性溶液中变色的指示剂　(3)用活性炭脱色(或滴定过程中使用pH计测定溶液的pH)　(4)4.50
解析　蒸馏水中溶有的CO2消耗NaOH，将会使实验结果偏大；滴定产物CH3COONa水解，使溶液呈碱性，应选择在碱性溶液中变色的指示剂；第4次实验记录的数据异常，计算时应舍去。
3．[测定步骤](1)酸式滴定管　(3)a　b
[交流讨论](1)3.6　是
(2)注射器推送气体速度过快　装置气密性较差　同一地点取样次数太多等(任选其中两个作答或其他合理答案均可)
(3)①酸性KMnO4溶液刚好褪色　②可增大气体与溶液的接触面积，使空气中的甲醛被充分吸收
解析　本题考查了氧化还原滴定的计算，核心内容是得失电子守恒。实验的基本原理：先用过量的酸性高锰酸钾将甲醛氧化成CO2，然后用草酸还原剩余的酸性高锰酸钾。根据题目信息可知实验总共消耗含甲醛的空气体积为5×100 mL＝0.5 L＝0.000 5 m3；设0.5 L空气中甲醛的物质的量为x，则：4x/5＋0.012 38 L×1.00×10－3 mol/L×2/5＝5.00×10－3 L×1.00×10－3 mol/L
解得：x＝6.0×10－8 mol
甲醛的质量：6.0×10－8 mol×30 000 mg/mol＝1.8×10－3 mg
甲醛的浓度：1.8×10－3 mg÷0.000 5 m3＝3.6 mg/m3
故新装修房屋内的甲醛超标。第十四章　实验化学(选考)
学案59　实验化学的基本要求
[考纲要求]　1.认识化学实验在学习和研究化学中的作用。2.了解化学实验的绿色化和安全性要求，树立绿色化学思想，形成环境保护的意识。3.了解常见物质的制备和合成方法。4.能应用过滤、蒸发、萃取、蒸馏、层析等方法分离和提纯常见的物质。5.了解常见物质的组成和结构的检测方法，了解质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪等现代仪器在测定物质组成和结构中的应用(相关仪器的工作原理等不作要求)。6.初步掌握天平、酸碱滴定管等仪器的使用方法。7.了解对物质进行定性研究和定量分析的基本方法。8.了解反应条件控制在化学实验研究中的意义，初步掌握控制反应条件的方法。
热点1　常见物质的组成和结构的检测方法
1．常见物质的检验
(1)物质检验的一般思路
了解物质及其组成成分的特性→依据物质的特性和实验条件确定实验方案→制定实验步骤和具体操作方法→选择、准备实验仪器(装置)和试剂→进行实验并记录实验现象→分析现象，推理、判断，得出结论。
(2)物质检验的一般实验步骤
①先对试样进行外观观察，确定其状态、颜色、气味等；
②准备试样，当试样是固体时，一般先取少量试样配成溶液；
③若同时检验多种物质，应每次取少量待测溶液进行检验，并编号；
④当溶液中有多种离子存在时，应排除离子间的相互干扰，注意试剂的选择和加入的顺序；
⑤叙述顺序应是：实验(操作)→现象→结论→原理(化学方程式)。
(3)物质检验的类型
类型 鉴别 利用不同物质的性质差异，通过实验，将它们区别开来
检验 根据物质的特性，通过实验检验出该物质的成分，确定它是否是这种物质
推断 根据已知实验及现象，分析判断，确定被检验的是什么物质，并指出可能存在什么，不可能存在什么
(4)物质检验的常见方法
方法 原理 实例
物理方法 观察法 通过观察被检物的颜色、状态、气味、晶形、挥发性等外部特征进行检验 Cu2＋、MnO等的检验
灼烧法 根据被检物灼烧时产生的实验现象(焰色反应、升华等)的差异进行检验 Na＋、K＋的检验
水溶法 根据被检物在水中的溶解情况进行检验
化学方法 加热法 根据被检物点燃或受热后产生的不同现象进行检验 纯毛、纯棉、化纤成分的鉴别
试剂法 选用合适的试剂(通常只用一种)与被检物反应，根据产生的实验现象进行检验。常用的试剂有：指示剂、强酸、强碱液或氨水、盐溶液、特定试剂等 NH、Al3＋、CO2等的检验
分组法 被检物质较多时，可选择合适试剂把被检物质分成若干组，然后对各组物质进行检验 混合物的检验
2.有机物结构的分析
方法 检验范围
试剂法 酸性高锰酸钾 烯烃、炔烃、苯的同系物等
溴水 烯烃、炔烃、苯酚等
银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液 含醛基(—CHO)的有机物
FeCl3溶液 苯酚等酚类化合物
仪器分析法 红外光谱 确定有机物分子中有何种化学键和官能团
质谱 测定有机物的相对分子质量
核磁共振 确定有机物分子中氢原子的不同类型及数目
3.物质含量的测定
方法 原理 方法简述 适用范围 特点
中和滴定法 中和反应及相关计算 用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸) 常量组分测定 简便、快速，测量结果准确度高
比色法 有色溶液的颜色与其浓度有关 配制一系列不同浓度的标准溶液，将待测液在相同条件下显色，并与标准溶液比色 微量组分测定 设备简单、操作方便，但误差较大
典例导悟1 (2011·盐城模拟)亚甲基蓝在碱性条件下与葡萄糖作用生成亚甲基白。亚甲基蓝的结构简式如下：
著名的“蓝瓶子实验”操作步骤如下：
①如下图所示在250 mL锥形瓶中，依次加入2 g NaOH、100 mL H2O和3 g葡萄糖，搅拌溶解后，再加入3～5滴0.2%的亚甲基蓝溶液，振荡混合液呈现蓝色。
②塞紧橡皮塞(活塞a、b关闭)，将溶液静置，溶液变为无色。
③再打开瓶塞，振荡，溶液又变为蓝色。
④再塞紧橡皮塞，将溶液静置，溶液又变为无色。
以上③、④可重复多次。
试回答下列问题：
(1)某学生将起初配得的蓝色溶液分装在A、B两支试管中(如上图，A试管充满溶液，B中只装半试管溶液)，塞上橡皮塞静置片刻，两溶液均显无色。若再同时振荡A、B试管，能显蓝色的是____(填“A”或“B”)。
(2)若塞紧锥形瓶塞并打开活塞a、b，通入足量氢气后，再关闭活塞a、b并振荡，溶液能否由无色变为蓝色？______(填“能”或“不能”)；若塞紧锥形瓶塞并打开a、b通入足量氧气，溶液能否由无色变为蓝色？____________(填“能”或“不能”)。
(3)上述转化过程中，葡萄糖的作用是______________________________________，
亚甲基蓝的作用是______________________________________________________。
(4)上述实验中葡萄糖也可用鲜橙汁(其中含丰富的维生素C)代替，这是因为维生素C具
有__________。
(5)该实验中③、④操作能否无限次重复进行？________(填“能”或“不能”)，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
热点2　常见物质的制备
1．制备一种物质的一般过程
2．常见物质的制备
(1)原料的选择与处理：制备一种物质，首先应根据目标产品的组成去寻找原料，原料的来源要廉价，能变废为宝就更好。如果选择的原料有其他杂质，应将原料进行处理。
(2)反应原理和途径的确定：根据原料确定反应原理，要求考虑环保、节约等因素，找出最佳制备途径。
制备途径一般包括：中间产物的制取→目标产品的制得→粗产品的制得→粗产品的精制。选择途径时应注意：杂质少易除去、步骤少产率高、副反应少好控制、污染少可循环、易提纯好分离。
(3)反应装置的设计：根据反应物及生成物的特点、反应条件，和绿色环保等因素确定反应装置。制备气体的实验装置应包括：发生装置→净化与干燥装置→收集装置→尾气处理装置。在有机化学反应中，由于部分原料的沸点较低，副反应比较多，在选择反应装置时常使用温度计和水浴加热，在反应装置中有冷凝回流装置。
(4)产品的分离提纯：要根据产品的性质特点选择合适的分离提纯方案。
典例导悟2 某化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置(如下图)以环己醇为原料制备环己烯。
已知：
密度(g/cm3) 熔点(℃) 沸点(℃) 溶解性
环己醇 0.96 25 161 能溶于水
环己烯 0.81 －103 83 难溶于水
(1)制备粗品
将12.5 mL环己醇加入试管A中，再加入1 mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片，缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品。
①A中碎瓷片的作用是____________，导管B除了导气外还具有的作用是__________。
②试管C置于冰水浴中的目的是___________________________________________。
(2)制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等。加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在________层(填“上”或“下”)，分液后用______(填入编号)洗涤。
a．KMnO4溶液　　b．稀H2SO4　　c．Na2CO3溶液
②再将环己烯按下图装置蒸馏，冷却水从________口进入。蒸馏时要加入生石灰，目的
是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③收集产品时，控制的温度应在________左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产
量，可能的原因是(　　)
a．蒸馏时从70℃开始收集产品
b．环己醇实际用量多了
c．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
(3)以下区分环己烯精品和粗品的方法，合理的是____________________________。
a．用酸性高锰酸钾溶液
b．用金属钠
c．测定沸点
1．(2010·浙江理综，27)一水硫酸四氨合铜(Ⅱ)的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：
—
相关信息如下：
①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在溶液中存在以下电离(解离)过程：
[Cu(NH3)4]SO4·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O
[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3
②(NH4)2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。
③[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇－水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如图所示。
请根据以上信息回答下列问题：
(1)方案1的实验步骤为：a.加热蒸发，b.冷却结晶，c.抽滤，d.洗涤，e.干燥。
①步骤c的抽滤装置如下图所示，该装置中的错误之处是
________________________________________________________________________；
抽滤完毕或中途需停止抽滤时，应先_______________________________________，
然后__________________________________________________________________。
②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有____________杂质，产生该杂质可能的原因是____________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)方案2的实验步骤为：
a．向溶液C中加入适量__________________________________________________，
b．__________________，c.洗涤，d.干燥。
①请在上述空格内填写合适的试剂或操作名称。
②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是________。
A．乙醇 B．蒸馏水
C．乙醇和水的混合液 D．饱和硫酸钠溶液
③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是___________________________。
2．(2011·淮安模拟)农民使用的氮肥主要是“氢铵”和尿素。某化学兴趣小组对某“氢铵”化肥进行了专项研究：
(1)预测：根据已有知识和“氢铵”的名称，该小组预测该“氢铵”是碳酸或亚硫酸或硫酸的铵盐。
(2)验证和探究：①NH的验证：取少量固体药品于试管中，然后_______________
________________________________________________________________________。
②阴离子的探究：a.取少量固体药品于试管中，然后向试管中滴加稀盐酸，固体全部溶解，将产生的气体通入下列装置。观察到的现象是：溴水无明显变化，澄清石灰水变浑浊。
再向滴加稀盐酸反应后的试管中加Ba(OH)2溶液，无明显现象。初步结论：“氢铵”是______的铵盐。
b．要进一步确定“氢铵”的成分还需要补做如下实验：取适量“氢铵”配制成溶液，取试液于一支洁净的试管中，加________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该实验小组设计了以下两个实验方案测定该化肥的含氮量，请你阅读后解释方案中提出的问题并进行评价：
方案(一)：准确称取一定质量的样品，放入上图方案(一)的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置，通过实验测定烧杯增加的质量(忽略漏斗中附着溶液的质量)。然后进行计算，可得化肥的含氮量。
方案(二)：准确称取一定质量的样品，放入上图方案(二)的烧瓶中，滴加过量NaOH浓溶液，充分微热，按如图装置(A管可以上下移动)，测量生成的氨气体积(设所测体积为标准状况下的体积)。然后进行计算，可得化肥的含氮量。
方案(二)图中导管a的作用是______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
请你评价上述两套方案是否合理。若合理只需要说明结论；若不合理，请简要说明原因，并指出修改方案(若要添加仪器、药品，请说明添加的位置、名称)
方案(一)：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案(二)：____________________________________________________________。
3．(2009·上海，26)根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。
(1)若用启普发生器制取硫化氢气体，则制取气体的原料可选用______。
a．稀硫酸与硫化亚铁 b．稀硝酸与硫化亚铁
c．稀硫酸与硫化钠 d．稀盐酸与硫化亚铁
(2)现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装置，请在下面图中选择合适的仪器：________(填编号)。
(3)如右图，在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红稀溶液，点燃硫化氢气体。在火焰自动熄灭后，停止通入气体，瓶内可观察到的现象是_____________________________
________________________________________________________________________。
(4)在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体，振荡，发生反应的化学方程式为：
______________________________________________________，反应过程中，溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸，为了防止意外，可连接一个安全装置。下图的装置中能起到此作用的是______。
(6)已知硫化氢气体在空气中的体积分数为4.3%～45.5%时会发生爆炸。当硫化氢气体在空气中的体积分数为30%时，其爆炸产物是________。
4．(2010·江苏－21B)对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法是：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂(可循环使用)，在CCl4溶液中，加入乙酸酐(有脱水作用), 45℃反应1 h。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(1)上述实验中过滤的目的是______________________________________________。
(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于________层(填“上”或“下”)；放液时，
若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有_______________。
(3)下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为________。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是____________。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有________________、
________________________________________________________________________。
学案59　实验化学的基本要求
【热点探究区】
典例导悟1　(1)B　(2)不能　能　(3)还原剂　催化剂(或催化剂兼作指示剂)　(4)还原性　(5)不能　一段时间后葡萄糖全部转化为其他物质
解析　“蓝瓶子实验”是课本上的一个经典实验，弄清楚其原理非常重要。
典例导悟2 (1)①防止暴沸　冷凝　②防止环己烯挥发
(2)①上　c　②g　吸收水分，便于蒸馏出更纯净的产品
③83℃　c　(3)bc
解析　(1)对液体加热时，为了防止暴沸常常要加入沸石或碎瓷片；从表中数据不难看出，导管B具有冷凝作用，试管C置于冰水浴中是为了防止环己烯的挥发。
(2)因环己烯的密度小于水应在上层，分液后加入Na2CO3可以中和少量酸。根据“逆流”原理冷凝管应该从g处进水，加入生石灰的目的是为了吸收水分，便于蒸馏出更纯净的产品。根据表中数据环己烯沸点为83℃，所以温度应控制在83℃左右。而质量低于理论产量的原因，a、b都应排除，因a、b操作都会使产量高于理论产量，故原因为c。
(3)区分环己烯是精品还是粗品采用测定沸点的物理方法更合理、方便，亦可用金属钠。
【热点集训区】
1．(1)①布氏漏斗的颈口斜面未朝向抽滤瓶的支管口　断开连接安全瓶与抽气装置间的橡皮管　关闭抽气装置中的水龙头
②Cu(OH)2[或Cu2(OH)2SO4]　加热蒸发过程中NH3挥发，使反应[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3平衡往右移动，且Cu2＋发生水解
(2)①乙醇　抽滤(或减压过滤、吸滤)　②C　③加热易使[Cu(NH3)4]SO4·H2O分解(失H2O、失NH3)
解析　(1)①本小题主要涉及抽滤装置及操作：抽滤时漏斗管下端的斜口必须正对抽滤瓶的支管口，以便于吸滤；抽滤结束时，应先将抽滤瓶与水龙头连接的橡皮管拔开，再关闭水龙头(或停真空泵)，防止水倒流入抽滤瓶内。②因溶液中存在电离[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3，电离是吸热过程，加热蒸发时，上述平衡右移，c(Cu2＋)增大，Cu2＋的水解Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋平衡右移，则可能析出Cu(OH)2或Cu2(OH)2SO4沉淀。
(2)①由信息③溶解度图象可知，乙醇的含量越高，[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解度越小，因此可向溶液中加入适量乙醇，让大部分[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出，然后进行抽滤。②因[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中溶解度较小，故用乙醇和水的混合液作洗涤剂最理想。结晶水合物受热不稳定，受热易分解，干燥时不能采用加热方式。
2．(2)①滴加NaOH浓溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口部，加热试管，若红色石蕊试纸变蓝，则证明含NH
②a.碳酸　b．足量BaCl2溶液振荡充分反应，若不产生白色沉淀，过滤，取滤液加适量Ba(OH)2溶液，不产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为NH4HCO3；若产生白色沉淀，过滤，取滤液加适量的Ba(OH)2溶液，不产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为(NH4)2CO3和NH4HCO3的混合物；若产生白色沉淀，说明该化肥主要成分为(NH4)2CO3
(3)保持烧瓶与分液漏斗的压强相同，使分液漏斗中的液体顺利流出；滴入锥形瓶的氢氧化钠溶液体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入氢氧化钠溶液引起的气体体积误差　不合理；装置中没有干燥装置，稀硫酸吸收了较多水蒸气，误差太大；在烧杯前加一个装有碱石灰的干燥管　合理
3．(1)ad　(2)②③④　(3)品红溶液褪色，瓶壁有淡黄色粉末和无色的小液滴　(4)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O　变大　(5)b　(6)S、H2O
解析　(1)Na2S固体呈粉末状，不适合在启普发生器内使用。稀硝酸与FeS发生氧化还原反应，产物一般无H2S。(2)这里要求应用启普发生器工作原理，仿照启普发生器的形式设计实验室制取H2S气体的装置。
(3)在H2S气体燃烧的环境里，O2先充足后不足，H2S气体燃烧产物中既有SO2又有S。
(4)SO2(或H2SO3)有氧化性，H2S有较强的还原性，二者发生氧化还原反应。H2S与SO2(或H2SO3)反应，使SO2(或H2SO3)溶液浓度减小，溶液酸性减弱，pH增大。
(5)b中附加装置的特点：一是使H2S气体能顺利逸出；二是乳胶头对爆炸力有缓冲作用；三是爆炸的火花不能进入启普发生器。其他三个装置都不完全具备这三个特点。
(6)空气中O2的体积分数约为20%，
即V(H2S)∶V(O2)===3∶2。
V(H2S)∶V(O2)＝2∶1时发生化学反应：
2H2S＋O2点燃,2S↓＋2H2O
V(H2S)∶V(O2)＝2∶3时发生化学反应：
2H2S＋3O2点燃,2SO2＋2H2O。
4．(1)回收NaHSO4
(2)下　分液漏斗上口塞子未打开
(3)①0.32　②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯　③在硝化产物中对硝基甲苯比例较高　催化剂用量少且能循环使用(凡合理答案均可)
解析　(1)固体NaHSO4在反应中作催化剂，通过乙酸酐的脱水作用，NaHSO4以晶体形式析出，通过过滤回收循环利用。
(2)生成的有机物硝基甲苯的密度大于水的密度，故有机层处于下层；放液时，分液漏斗上口塞子要打开，保持内外气压相等，便于下层液体流出。
(3)①由表中分析得，当＝0.32时，对硝基甲苯含量最多。
②在两种催化剂作用下，间硝基甲苯的含量一直较低，产物主要以对硝基甲苯和邻硝基甲苯为主。
③通过对比两种催化剂可知NaHSO4的优点是催化剂用量较少而对硝基甲苯产量较高。

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