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综合测评(A)
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列说法或有关化学用语的表述正确的是(　　)。
A.ns能级的电子云轮廓图可表示为
B.在基态多电子原子中,p能级电子的能量一定高于s能级电子的能量
C.因O的电负性比N的大,故O的第一电离能比N的大
D.根据原子核外电子排布的特点,Cu在元素周期表中位于s区
答案:A
解析:基态多电子原子中,2p能级电子的能量低于3s能级电子的能量,B项错误;第一电离能:N>O,C项错误;Cu的价层电子排布式为3d104s1,位于ds区,D项错误。
2.下列是同周期元素基态原子的价层电子排布式,其中所表示的原子最容易得到电子的是(　　)。
A.ns2
B.ns2np1
C.ns2np4
D.ns2np5
答案:D
解析:最容易得到电子,应该是最外层电子数大于等于4的原子,最外层电子数小于4的原子容易失去电子,A、B项错误;C、D项最外层电子数分别是6和7,D项最容易得到电子,C项错误,D项正确。
3.X、Y为第三周期元素,Y最高正价与最低负价的代数和为6,两者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是(　　)。
A.原子半径:X>Y
B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
答案:D
解析:Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P原子半径大,即X>Y,A项正确。两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,P的非金属性小于Cl的非金属性,即简单氢化物的还原性X>Y,B、C项正确。同一周期,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar,小于P元素的共5种,D项错误。
4.下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·mol-1)。下列关于元素R的判断中一定正确的是(　　)。
I1 I2 I3 I4 ……
740 1 500 7 700 10 500 ……
①R的最高正价为+3价　②R元素位于元素周期表中第ⅡA族　③R元素第一电离能大于同周期相邻元素　④R元素基态原子的电子排布式一定为1s22s2
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案:B
解析:由表中数据可知,R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大,故R原子最外层有两个电子,最高正价为+2价,位于第ⅡA族,可能为Mg元素,因此①不正确,②正确,④不正确;短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素,因p轨道处于全空状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻主族元素,③正确。
5.已知X、Y元素同周期,且电负性X>Y,下列说法错误的是(　　)。
A.第一电离能:Y小于X
B.气态氢化物的稳定性:HmY小于HnX
C.最高价含氧酸的酸性:X的强于Y的
D.X与Y形成化合物时,X显负价,Y显正价
答案:A
解析:根据电负性X>Y推知,原子序数X>Y,对于同周期元素,通常第一电离能Y小于X,但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比相邻元素的高,如电负性:O>N,而第一电离能:N>O,A项错误。
6.下列有关AsCl3分子的叙述正确的是(　　)。
A.AsCl3分子中的As原子采取sp2杂化
B.AsCl3分子为平面三角形
C.AsCl3分子中Cl—As—Cl的键角小于109°28'
D.AsCl3分子中含有非极性键
答案:C
解析:As与N均属于第ⅤA族元素。AsCl3分子中中心原子As的价层电子对数为4,As原子的杂化类型为sp3,其中1个杂化轨道含有1对孤电子对,对成键电子对具有排斥作用,使键角小于109°28',AsCl3分子为三角锥形,分子中As—Cl为极性键。
7.在气相中,关于BeF2和SF2的下列说法错误的是(　　)。
A.BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数等于2,成键电子对数也等于2
B.BeF2分子的空间结构是直线形
C.SF2分子中,中心原子S的价层电子对数等于4,其空间结构是四面体形,成键电子对数等于2,没有孤电子对
D.SF2的空间结构是V形
答案:C
解析:SF2分子中,中心原子S的价层电子对数等于4,其VSEPR模型为四面体形,成键电子对数等于2,另有2对孤电子对,因此SF2分子的空间结构为V形。
8.下列关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的说法中正确的是(　　)。
A.配位体是Cl-和H2O,配位数是9
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.不能发生电离的Cl-和能发生电离的Cl-的数目之比是1∶2
D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-均被完全沉淀
答案:C
解析:配离子中的Cl-不发生电离,故C项正确。
9.下列说法正确的是(　　)。
A.1 mol N2分子中的π键与1 mol CO2分子中的π键的数目之比为2∶1
B.通常条件下的稳定性:甲烷>乙烯
C.作用力强度:氢键>化学键>范德华力
D.沸点:>
答案:B
解析:N2的结构式为N≡N,分子中含有一个σ键和两个π键;CO2的结构式为OCO,分子中含有两个σ键和两个π键,故1 mol N2分子和1 mol CO2分子中所含π键的数目之比为1∶1,A项错误。乙烯分子中的π键易断裂,而甲烷分子中只含有σ键,故甲烷分子稳定,B项正确。作用力的强度:化学键>氢键>范德华力,C项错误。邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键,对羟基苯甲酸形成分子间氢键,含有分子间氢键的物质的熔、沸点较高,故对羟基苯甲酸的沸点较高,D项错误。
10.AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是(　　)。
A.GaN的熔点高于AlN的熔点
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
答案:A
解析:AlN、GaN的成键结构与金刚石相似,因此AlN、GaN都为共价晶体,由于Al原子的半径小于Ga原子的半径,N—Al的键长小于N—Ga的键长,因此N—Al的键能较大,AlN晶体的熔点较高,故GaN的熔点低于AlN,A项错误;不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键,故两种晶体中所有共价键均为极性键,B项正确;金刚石中每个C原子均采取sp3杂化,由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,因此AlN、GaN晶体中所有原子也均采取sp3杂化,C项正确;金刚石中每个C原子与其周围4个C原子共形成4条共价键,即C原子的配位数是4,由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似,则其晶体中所有原子的配位数也均为4,D项正确。
11.人们可以根据超分子自组装原则,以分子间的相互作用力作为工具,把具有特定的结构和功能的组分或模块按照一定的方式组装成新的超分子化合物。这些新的化合物不仅能表现出单个分子所不具备的特有性质,还能大大增加化合物的种类和数目。某超分子的结构如图所示,下列有关超分子的描述不正确的是(　　)。
A.超分子不是高分子
B.超分子的特征是分子识别和分子自组装
C.图示中的超分子是两个不同的分子通过氢键形成的分子聚集体
D.图示中的超分子的N原子全部采取sp3杂化
答案:D
解析:超分子与高分子的概念不同,A项正确;超分子具有分子识别和分子自组装的特征,B项正确;根据图示可看出该超分子是两个不同的分子通过氢键形成的分子聚集体,其中N原子采取sp3、sp2两种杂化方式成键,C项正确、D项错误。
12.BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R:
[H3O]+
反应过程中新形成的化学键中无(　　)。
①离子键 ②配位键 ③非极性共价键 ④氢键
A.①② B.①③
C.②④ D.③④
答案:D
解析:Q在一定条件下可转化为R,由图可知,晶体Q中O—H断裂,而R中阴离子和水合氢离子均有配位键,则新形成的化学键包括离子键和配位键,同种原子之间形成的共价键为非极性共价键,所以新形成的化学键中无非极性共价键,氢键不是化学键,故选D。
13.化合物A的结构如图所示。X、Y、Z、W是原子序数递增的短周期主族元素,Y在自然界中以化合态形式存在,Z原子的最外层电子数是周期序数的3倍。下列说法正确的是(　　)。
A.化合物A中各原子或离子均达到2或8电子稳定结构
B.X、Y、Z三种元素的电负性顺序为Z>Y>X
C.X、Y、Z、W四种元素形成的单质中,Y的单质熔点最高
D.阴离子中的Y均发生sp2杂化
答案:C
解析:化合物A的结构如题图所示,X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z原子的最外层电子数是其能层数的3倍,则Z为O。Y元素在自然界都以化合态存在,且Y的原子序数小于Z,化合物A中Y可以形成3个或4个共价键,则Y为B。X形成1个共价键,W形成+1价阳离子,则X为H,W为Na。化合物A中有2个B原子只形成了3个共价键,没有达到8电子稳定结构,A项错误。H、B、O三种元素的电负性顺序为O>H>B,B项错误。X、Y、Z、W四种元素形成的单质中,H2、O2是分子晶体,常温下为气态,Na是金属晶体,熔点较高,B的单质是共价晶体,熔点最高,C项正确。阴离子中的Y形成3个σ键时发生sp2杂化,形成4个σ键时发生sp3杂化,D项错误。
14.酞菁钴近年来被广泛应用于光电材料、非线性光学材料、催化剂等方面。酞菁钴的熔点约为163 ℃,其局部结构如图所示。据此,下列说法中正确的是(　　)。
A.酞菁钴中三种非金属元素的电负性大小顺序为N>C>H
B.酞菁钴中碳原子的杂化方式有sp2杂化和sp3杂化两种
C.与钴离子通过配位键结合的是2号和4号N原子
D.酞菁钴是分子晶体
答案:B
解析:电负性大小顺序为N>C>H,A项正确;酞菁钴中碳原子均形成3个σ键,没有孤电子对,均采取sp2杂化,B项错误;N原子形成3个共价键即可达到8电子稳定结构,所以2号和4号N原子与钴离子通过配位键结合,C项正确;从酞菁钴的熔点来看,酞菁钴应该属于分子晶体,D项正确。
15.硅酸盐与二氧化硅一样,都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成,其中“”表示氧原子,“”表示硅原子(注:图中原子的相对大小不表示实际的大小关系)。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单链的多聚硅酸根离子的结构,试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为(　　)。
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.2∶5
答案:B
解析:由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知,重复结构单元为,表示氧原子,表示硅原子,则结构单元中硅原子个数为1,氧原子个数为2+2×=3,所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为1∶3。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)下表是元素周期表中的一部分。
周期 族
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
一 A
二 E F H J
三 B C D G I
根据A~J在周期表中的位置,用元素符号或化学式回答下列问题:
(1)电负性最强的元素是　　　　,第一电离能最小的单质是　　　　。
(2)最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是　　　,呈两性的是　。
(3)A分别与E、F、G、H、I形成的简单化合物中,沸点最高的是　　　　。
(4)在B、C、D、G、I中,形成的简单离子半径最大的元素是　　　　。
答案:(1)F　Na
(2)HClO4　Al(OH)3
(3)HF
(4)S
解析:由元素在周期表中的位置可知,A为H,B为Na,C为Mg,D为Al,E为C,F为N,G为S,H为F,I为Cl,J为Ne。
17.(10分)如图为周期表中部分元素某种性质(X值)随原子序数变化的关系。
(1)短周期元素中原子核外p能级上电子总数与s能级上电子总数相等的元素是　　　　(写元素符号)。
(2)同主族内不同元素的X值变化的特点是 　　　　　　;同周期内,随着原子序数的增大,X值变化的总趋势是　　　　　　。周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的　　　变化规律。
(3)X值较小的元素集中在元素周期表的　　(填字母,下同)。
A.左下角
B.右上角
C.分界线附近
(4)下列关于元素此性质的说法正确的是　　　　。
A.X值可反映元素最高正化合价的变化规律
B.X值可反映元素原子在分子中吸引电子的能力
C.X值可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱
答案:(1)O、Mg
(2)一般来说,同主族元素从上到下,X值逐渐减小　逐渐增大　周期性
(3)A
(4)BC
解析:(1)p能级最多容纳6个电子,s能级最多容纳2个电子,因此短周期元素中原子核外p能级上电子数与s能级上电子总数相等的原子的电子排布式可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2,即分别为O和Mg。(2)根据图示,一般来说,同主族元素从上到下,X值逐渐减小;同周期元素从左到右,X值变化的总趋势是逐渐增大。(3)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。(4)X值可代表元素的电负性;能够反映原子在分子中吸引电子的能力;可衡量元素金属性和非金属性的强弱。
18.(10分)铍及其化合物的应用日益被重视。
(1)最重要的含铍矿物是绿柱石,含2%铬(Cr)的绿柱石即为祖母绿。基态Cr原子价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)铍与相邻主族的铝元素性质相似。下列有关铍和铝的叙述正确的有　　　　(填字母)。
A.都属于p区主族元素
B.电负性都比镁的大
C.第一电离能都比镁的大
D.常温下氯化物的水溶液pH均小于7
(3)铍、铝晶体都是由金属原子密置层在三维空间堆积而成(最密堆积)。铍的熔点(1 551 K)比铝的熔点(930 K)高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)氯化铍在气态时存在BeCl2分子(a)和二聚分子(BeCl2)2(b),固态时则具有如下图所示的链状结构(c)。
①a属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
②二聚分子(BeCl2)2中Be原子的杂化方式相同,且所有原子都在同一平面上。b 的结构式为　　　　　　　　　　。
(5)BeO立方晶胞如下图所示。
若BeO晶体的密度为d g·cm-3,则晶胞参数a=　　　　　 nm。
答案:(1)
(2)BD
(3)Be原子半径比Al原子半径小,金属键更强
(4)①非极性　②
(5)
解析:(1)Cr为24号元素,其基态原子的价层电子排布式为3d54s1,则基态Cr原子价层电子的轨道表示式为。
(2)铍属于s区元素,而铝属于p区主族元素,A项错误;金属越活泼,电负性越小,Mg比Be、Al活泼,铍、铝的电负性都比镁的电负性大,B项正确;Be的第一电离能比镁的第一电离能大,而Mg的第一电离能比Al的第一电离能大,C项错误;Be2+和Al3+在溶液中均水解,则常温下氯化物的水溶液pH均小于7,D项正确。
(3)因为Be原子半径比Al原子半径小,金属键更强,则铍的熔点比铝的熔点高。
(4)①BeCl2中Be原子形成2个Be—Cl,Be原子的杂化轨道数为2,故Be原子采取sp杂化方式,是直线形,属于非极性分子。
②在二聚分子(BeCl2)2中Be原子有空轨道,Cl原子有孤电子对,则配位键中电子对由氯原子提供,b的结构式为。
(5)BeO的立方晶胞中Be2+的数目为4,O2-的数目为8×+6×=4,晶胞中含有4个“BeO”,晶胞的质量为,晶胞的边长为a nm,则晶胞的体积为(a×1)3 cm3,晶胞的密度d g·cm-3=÷(a×10-7)3 cm3,则a=。
19.(11分)A、B、C、D、E五种元素,位于元素周期表的前四周期,它们的核电荷数依次增大,有如下信息:
元素 信息
A 最外层电子数等于能层数,常温下其单质为气体
B 基态原子的L层p轨道上有2个电子
C 基态原子核外有3个未成对电子
D 主族元素,原子与B原子的价电子数相同
E 副族元素,基态原子的K层电子数与最外层电子数之比为2∶1,M层处于全充满状态
请回答下列问题:
(1)B与C相比,电负性较大的是　　　　(填元素符号),E2+的核外电子排布式为　　　　　。
(2)①B可与A形成B2A4化合物,其含有的π键和σ键的个数比为　　　　　　　　　　;
②C可与A形成C2A4化合物,其中C原子的杂化轨道类型为　　　　。
(3)B的最高价氧化物与D的最高价氧化物的沸点相差较大的原因是　　　　　　　　　　。
(4)向含有E2+的溶液中通入C的常见气态氢化物,先产生沉淀,继续通入该气体,沉淀溶解。请从物质结构的角度解释沉淀溶解的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)N　1s22s22p63s23p63d9
(2)①1∶5
②sp3
(3)碳元素的最高价氧化物为CO2,其为分子晶体;Si元素的最高价氧化物为SiO2,其为共价晶体
(4)Cu(OH)2中的Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,形成配位键,生成[Cu(NH3)4]2+,Cu(OH)2沉淀溶解
解析:由题意可推知:A是H,B为C(碳),C为N,D为Si,E为Cu。(1)一般来说,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,故电负性:N>C;Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9。(2)①B可与A形成
CH2CH2,其含有的π键和σ键的个数比为1∶5;②C可与A形成H2NNH2,其中N原子的价层电子对数为3+1=4,杂化轨道类型为sp3。(3)碳元素的最高价氧化物为CO2,其为分子晶体;Si元素的最高价氧化物为SiO2,其为共价晶体。(4)向含有Cu2+的溶液中通入NH3,先生成Cu(OH)2沉淀,通入过量NH3,Cu(OH)2中的Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,形成配位键,生成[Cu(NH3)4]2+,Cu(OH)2沉淀溶解。
20.(14分)铁、钴、镍并称铁系元素,性质具有相似性。
(1)基态钴原子的核外电子排布式为 　　　　　。
(2)①铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液可以检验Fe2+,1 mol CN-中含有π键的数目为　　　(设NA为阿伏加德罗常数的值),铁氰化钾晶体中各种粒子间的相互作用不包括　　　　　　　(填字母)。
a.离子键　b.共价键　c.配位键　d.金属键　e.氢键　f.范德华力
②向Ni(NO3)2溶液中滴加氨水,刚开始时生成绿色Ni(OH)2沉淀,当氨水过量时,沉淀会溶解,生成[Ni(NH3)6]2+蓝色溶液,则1 mol [Ni(NH3)6]2+含有的σ键的物质的量为　　　　 mol。
(3)纳米结构氧化钴可在室温下将甲醛(HCHO)完全催化氧化。甲醛分子的空间结构为　　　　　　,碳原子的杂化类型为　　　　　　　　。
(4)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　　　　(填“<”或“>”)FeO,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)某氮化铁的晶胞结构如图所示:
①原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中,原子坐标参数A为(0,0,0);B为;C为(0,1,1)。则D原子的坐标参数为　　　　。
②若该晶体的密度是ρ g·cm-3,则晶胞中两个距离最近的Fe原子的核间距为　　　　　　　　cm。(用含ρ的代数式表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)
答案:(1)1s22s22p63s23p63d74s2
(2)①2NA　def
②24
(3)平面三角形　sp2杂化
(4)>　NiO、FeO都是离子晶体,O2-半径相同,Ni2+半径比Fe2+半径小,离子半径越小,离子键越强,熔点越高
(5)①
②
解析:(1)基态钴原子核外有27个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2。
(2)①CN-中C、N之间为三键,根据1个三键中含有1个σ键和2个π键可知,1 mol CN-含有2NA个π键。K+、[Fe(CN)6之间为离子键,Fe3+与CN-之间为配位键,CN-中C、N之间为共价键。②在[Ni(NH3)6]2+中,每个氮原子与3个氢原子形成σ键,同时还与镍原子形成配位键,也是σ键,因此1 mol [Ni(NH3)6]2+含有的σ键的物质的量为4 mol×6=24 mol。
(3)HCHO的结构式为,C原子无孤电子对,空间结构为平面三角形,C原子的杂化轨道数为3,杂化类型为sp2杂化。
(4)NiO、FeO都是离子晶体,O2-半径相同,Ni2+半径比Fe2+半径小,离子半径越小,离子键强度越大,离子晶体的熔点越高,故熔点:NiO>FeO。
(5)①D位于该晶胞侧面的面心,可知其坐标参数为。②该晶胞中Fe的个数为8×+6×=4,N的个数为1。设两个距离最近的Fe的核间距为x cm,晶胞的边长为a cm,则a=2x,故a=x。则ρ g·cm-3×(x cm)3= g,x=。
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