【化学\(\rm{—}\)选修\(\rm{3}\)：物质结构与性质】

氮、磷、砷\(\rm{(As)}\)等\(\rm{VA}\)族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。

\(\rm{(1)}\)写出基态\(\rm{As}\)原子的核外电子排布式________。

\(\rm{(2)NH_{3}}\)、\(\rm{PH_{3}}\)、\(\rm{AsH_{3}}\)熔沸点由高到低的顺序为________。

\(\rm{(3)}\)水合肼\(\rm{(N_{2}H_{4}·H_{2}O)}\)又名水合联氨，是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为：\(\rm{CO(NH_{2})_{2}+ 2NaOH + NaClO ══ Na_{2}CO_{3}+ N_{2}H_{4}·H_{2}O + NaCl}\)，该反应中所涉及的第二周期元素第一电离能大小顺序是________。晶体\(\rm{N_{2}H_{4}·H_{2}O}\)中各种微粒间的作用力不涉及____\(\rm{(}\)填字母\(\rm{)}\)。

\(\rm{a.}\) 离子键   \(\rm{b.}\) 共价键　  \(\rm{c.}\) 金属键   \(\rm{d.}\) 氢键　 \(\rm{e.}\) 范德华力

\(\rm{(4)NO_{3}^{-}}\)的\(\rm{VSEPR}\)模型是_______ ，\(\rm{H_{3}AsO_{3}}\)分子中\(\rm{As}\)的杂化方式为_________。

\(\rm{(5)GaAs}\)以第三代半导体著称，性能比硅更优良，广泛用于电子计算机、人造卫星等尖端技术。它的熔点为\(\rm{1238℃}\)，密度为\(\rm{ρ g·cm^{−3}}\)，其晶胞结构如下图所示。\(\rm{GaAs}\)为________晶体，晶胞结构与\(\rm{NaCl}\)晶胞_______\(\rm{(}\)填“相同”或“不同”\(\rm{)}\)。\(\rm{Ga}\)和\(\rm{As}\)的摩尔质量分别为\(\rm{M_{Ga} g·mol^{−1}}\)和\(\rm{M_{As}g·mol^{−1}}\)，原子半径分别为\(\rm{r_{Ga} pm}\)和\(\rm{r_{As} pm}\)，阿伏加德罗常数值为\(\rm{N_{A}}\)，则\(\rm{GaAs}\)晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________。

科学家正在研究温室气体\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)的转化和利用。

\(\rm{(1)CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______。

\(\rm{(2)}\)下列关于\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)的说法正确的是______\(\rm{(}\)填序号\(\rm{)}\)。

\(\rm{a.}\)固态\(\rm{CO_{2}}\)属于分子晶体

\(\rm{b. CH_{4}}\)分子中含有极性共价键，是极性分子

\(\rm{c.}\)因为碳氢键键能小于碳氧键，所以\(\rm{CH_{4}}\)熔点低于\(\rm{CO_{2}}\)

\(\rm{d. CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)分子中碳原子的杂化类型分别是\(\rm{sp^{3}}\)和\(\rm{sp}\)

\(\rm{(3)}\)在\(\rm{Ni}\)基催化剂作用下，\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)反应可获得化工原料\(\rm{CO}\)和\(\rm{H_{2}}\)。

\(\rm{①}\)基态\(\rm{Ni}\)原子的电子排布式为___________，\(\rm{Ni}\)该元素位于元素周期表的第___族。

\(\rm{②Ni}\)能与\(\rm{CO}\)形成正四面体形的配合物\(\rm{Ni(CO)_{4}}\)，\(\rm{1mol Ni(CO)_{4}}\)中含有____\(\rm{molσ}\)键。

\(\rm{(4)}\)一定条件下，\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{CO_{2}}\)都能与\(\rm{H_{2}O}\)形成笼状结构\(\rm{(}\)如图所示\(\rm{)}\)的水合物晶体，其相关参数见下表\(\rm{.CH_{4}}\)与\(\rm{H_{2}O}\)形成的水合物俗称“可燃冰”。

\(\rm{①}\)“可燃冰”中分子间存在的\(\rm{2}\)种作用力是______。

\(\rm{②}\)为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用\(\rm{CO_{2}}\)置换\(\rm{CH_{4}}\)的设想\(\rm{.}\)已知图中笼状结构的空腔直径为\(\rm{0.586nm}\)，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是__________________________。

下列五种物质中 \(\rm{①Ne ②HI ③H_{2}O_{2}④KOH}\)  \(\rm{⑤Na_{2}O}\) \(\rm{⑥Na_{2}O_{2}}\)，只存在极性键的是 ______ ，既存在非极性键又存在离子键的是 ______ ，不存在化学键的是 ______ ；\(\rm{(}\)填写序号\(\rm{)}\)

\(\rm{(1)}\)写出氯化铵的电子式：__________________；

\(\rm{(2)}\)氯化铵固体具有的微   粒间作用力有：(    )

A、离子键 \(\rm{B}\)、极性键 \(\rm{C}\)、非极性键 \(\rm{D}\)、范德华力 \(\rm{E}\)、氢键 \(\rm{F}\)、配位键

\(\rm{(3)}\)六氧化四磷的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足\(\rm{8}\)电子稳定 结构，则该分子中含有的共价键的数目是____________

\(\rm{(4)}\)请你根据价层电子对互斥理论，写出下列分子的空间构型。

\(\rm{PCl}\)\(\rm{{\,\!}_{5\;}}\)____________ \(\rm{NCl}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)______________ \(\rm{SO}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\) _______________  \(\rm{SiCl}\)\(\rm{{\,\!}_{4\;}}\)_____________

\(\rm{.}\)请回答下列问题：

\(\rm{(1)}\)维生素\(\rm{B}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用，该物质的结构简式如图所示。以下关于维生素\(\rm{B}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)的说法正确的是____________。

\(\rm{a.}\)只含\(\rm{σ}\)键和\(\rm{π}\)键

\(\rm{b.}\)既有共价键又有离子键

\(\rm{c.}\)该物质的熔点可能高于\(\rm{NaCl}\)

\(\rm{d.}\)既含有极性键又含有非极性键

\(\rm{(2)}\)维生素\(\rm{B}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)晶体溶于水的过程中要克服的微粒间的作用力有____________。

\(\rm{a.}\)离子键、共价键　　　                             \(\rm{b.}\)离子键、氢键、共价键

\(\rm{c.}\)氢键、范德华力                                      \(\rm{d.}\)离子键、氢键、范德华力

\(\rm{(3)}\)维生素\(\rm{B}\)\(\rm{{\,\!}_{1}}\)燃烧可生成\(\rm{N}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)、\(\rm{NH}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)、\(\rm{CO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)、\(\rm{SO}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)、\(\rm{H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{O}\)、\(\rm{HCl}\)等物质，这些物质中属于非极性分子的化合物有____________。氨气极易溶于水，其原因是___________________________________________________________________________________________。

\(\rm{(4)}\)液氨常被用作制冷剂，若不断地升高温度，实现“液氨\(\rm{\underrightarrow{①}}\)氨气\(\rm{\underrightarrow{②}}\)氮气和氢气\(\rm{\underrightarrow{③}}\)氮原子和氢原子”的变化，在变化的各阶段被破坏的粒子间的相互作用是\(\rm{①}\)____________；\(\rm{②}\)极性键；\(\rm{③}\)____________。

硼酸\(\rm{(H_{3}BO_{3})}\)是一种片层状结构的白色晶体\(\rm{(}\)下图\(\rm{)}\)，有滑腻感，可做润滑剂。硼酸对人体受伤组织有缓和和防腐作用，故可用于医药和食品防腐等方面。回答下列问题：  

\(\rm{(1)}\)根据对角线规则，与 \(\rm{B}\)性质相似的元素是 _______。\(\rm{(}\)写元素符号\(\rm{)}\)

\(\rm{(2)}\)硼酸为一元弱酸，在水中电离方程式为 \(\rm{H_{3}BO_{3}+H_{2}O}\) \(\rm{[B(OH)_{4}]^{−}+H^{+}}\)，写出硼酸与 \(\rm{NaOH}\)溶液反应的离子方程式__________。

\(\rm{(3)}\)下列有关硼酸晶体的说法正确的是 __________。

A.\(\rm{H_{3}BO_{3}}\)分子的稳定性与氢键有关

B.平均 \(\rm{1 mol H_{3}BO_{3}}\)的晶体中有 \(\rm{3 mol}\)氢键

C.硼酸晶体中层与层之间作用力是范德华力

D.\(\rm{B}\)为 \(\rm{sp^{2}}\)杂化，同一层内主要作用力是共价键

\(\rm{(4)}\)含氧酸的通式为\(\rm{(HO)_{m}RO_{n}}\)，根据非羟基氧原子数判断，与 \(\rm{H_{3}BO_{3}}\)酸性最接近的是 __________。

A.\(\rm{ HClO_{3\;\;}}\)  \(\rm{B. H_{4}SiO_{4}}\)       \(\rm{C. H_{3}PO_{4}}\)       \(\rm{D. HNO_{2}}\)

\(\rm{(5)}\)一种硼酸盐的阴离子为 \(\rm{B_{3}O_{6}^{n−}}\)，\(\rm{n=}\)__；\(\rm{B_{3}O_{6}^{n−}}\)结构中只有一个六元环，\(\rm{B}\)的空间化学环境相同，\(\rm{O}\)有两种空间化学环境，画出 \(\rm{B_{3}O_{6}^{n−}}\)的结构图\(\rm{(}\)注明所带电荷数\(\rm{)}\)：__________。

请完成下列各题：

\(\rm{(1)}\)氢负离子\(\rm{H^{-}}\)基态的电子排布式是_____。

\(\rm{(2)}\)下列变化：\(\rm{H^{-}(g)=H(g)+e^{-}}\)吸收的能量为\(\rm{73 kJ·mol^{-1}}\)，\(\rm{H(g)=H^{+}(g)+e^{-}}\)吸收的能量为\(\rm{1311 kJ·mol^{-1l}}\)，则氢负电子\(\rm{H^{-}}\)的第一电离能为_____________________。

\(\rm{①}\) 写出\(\rm{B}\)分子的立体结构________，及其中心原子的杂化方式___________。

\(\rm{② C}\)、\(\rm{D}\)与\(\rm{A}\)具有相似的分子结构，且\(\rm{A}\)、\(\rm{C}\)、\(\rm{D}\)三种分子的中心原子属于同族非金属，试推测由\(\rm{A}\)、\(\rm{C}\)、\(\rm{D}\)构成的三种纯净物中沸点最高的是________\(\rm{(}\)填\(\rm{A}\)、\(\rm{C}\)、\(\rm{D)}\)，原因是_______________________________________________。

硼\(\rm{(B)}\)及其化合物在化学中有重要的地位。请回答下列问题：

\(\rm{(1)Ga}\)与\(\rm{B}\)同主族， \(\rm{Ga}\)的基态原子核外电子排布式为                    

\(\rm{B}\)与同周期相邻两元素第一电离能由大到小的顺序是                      

\(\rm{(2)}\)硼酸\(\rm{(H_{3}BO_{3})}\)是白色片状晶体\(\rm{(}\)层状结构如图\(\rm{)}\)，有滑腻感，在冷水中溶解度很小，加热时溶解度增大。

\(\rm{①}\)硼酸中\(\rm{B}\)原子的杂化轨道类型为      。

\(\rm{②}\)硼酸晶体中存在的作用力有范德华力、            、            。

\(\rm{③}\)加热时，硼酸的溶解度增大，主要原因是                           。

 \(\rm{(3)}\)立方氮化硼是一种新型陶瓷材料，结构和形体都类似金刚石，是现时所知的几乎最硬的物质，化学式为\(\rm{BN}\)，则立方氮化硼中\(\rm{B}\)原子的杂化轨道类型为      ；\(\rm{1mol}\)立方氮化硼中\(\rm{B-N}\)的物质的量为                

研究\(\rm{CO_{2}}\)的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

    \(\rm{(1)}\)在一定条件下将\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有：

    \(\rm{CO_{2}(g)+H_{2}(g)⇌ CO(g)+H_{2}O(g)}\)  \(\rm{\triangle H_{1}=+41 KJ/mol}\)

    \(\rm{CO(g)+2H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)}\)  \(\rm{\triangle H_{2}=-90 KJ/mol}\)

    则由\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为_______________________。

    \(\rm{(2)}\)在一定温度下，向\(\rm{2L}\)固定容积的密闭容器中通入\(\rm{2 mol CO_{2}}\)、\(\rm{3 mol H_{2}}\)，发生反应\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)}\)\(\rm{CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)}\)  \(\rm{\triangle H_{3} < 0}\)，测得\(\rm{CO_{2}(g)}\)和\(\rm{CH_{3}OH(g)}\)的浓度随时间变化如图所示。

    \(\rm{①}\)能说明该反应已达平衡状态的是__________。

    \(\rm{A.}\)单位时间内有\(\rm{n mol H-H}\)键断裂，同时又\(\rm{n mol O-H}\)键生成

    \(\rm{B.}\)混合气体的密度不随时间变化

    \(\rm{C.}\)体系中\(\rm{n(CO_{2})/n(H_{2})=1:1}\)，且保持不变

    \(\rm{D.CO_{2}}\)的体积分数在混合气体中保持不变

    \(\rm{②}\)下列措施能使\(\rm{n(CH_{3}OH)/n(CO_{2})}\)增大的是__________。

    \(\rm{A.}\)升高温度

    \(\rm{B.}\)恒温恒容下，再充入\(\rm{2 mol CO_{2}}\)、\(\rm{3 mol H_{2}}\)

    \(\rm{C.}\)使用高效催化剂

    \(\rm{D.}\)恒温恒容充入\(\rm{He(g)}\)

    \(\rm{③}\)计算该温度下此反应的平衡常数\(\rm{K=}\)__________\(\rm{(L/mol)^{2}(}\)保留\(\rm{3}\)位有效数字\(\rm{)}\)；若使\(\rm{K}\)的值变为\(\rm{1}\)，则应采取的措施是__________。

    \(\rm{A.}\)增大压强  \(\rm{B.}\)恒压加入一定量\(\rm{H_{2}}\)

    \(\rm{C.}\)升高温度  \(\rm{D.}\)降低温度

    \(\rm{(3)}\)捕捉\(\rm{CO_{2}}\)可以利用\(\rm{Na_{2}CO_{3}}\)溶液。用\(\rm{100 mL 0.1 mol/L Na_{2}CO_{3}}\)溶液完全捕捉\(\rm{224 mL(}\)已换算为标准状况，溶液体积变化忽略不计\(\rm{)CO_{2}}\)气体，所得溶液显__________性\(\rm{(}\)填酸，碱，中\(\rm{)}\)：且\(\rm{c({HCO}_{3}^{-})+c({CO}_{3}^{2-})+c({{{H}}_{2}}{C}{{{O}}_{3}})=}\)_________\(\rm{mol/L(}\)填数字\(\rm{)}\)。

    \(\rm{(4)}\)过渡金属元素铁能形成多种配合物，如：\(\rm{[Fe(H}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{NCONH}\)\(\rm{{\,\!}_{2}}\)\(\rm{)}\)\(\rm{{\,\!}_{6}}\)\(\rm{](NO}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)\(\rm{)}\)\(\rm{{\,\!}_{3}}\)\(\rm{[}\)三硝酸六尿素合铁\(\rm{(}\)Ⅲ\(\rm{)]}\)和\(\rm{Fe(CO)}\)\(\rm{{\,\!}_{x}}\)等。

    \(\rm{①}\)基态\(\rm{Fe^{3+}}\)的\(\rm{M}\)层电子排布式为__________。

\(\rm{②}\)配合物\(\rm{Fe(CO)_{x}}\)的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为\(\rm{18}\)，则\(\rm{x=}\)__________。\(\rm{Fe(CO)_{x}}\)常温下呈液态，熔点为\(\rm{-20.5℃}\)，沸点为\(\rm{103℃}\)，易溶于非极性溶剂，据此可判断\(\rm{Fe(CO)_{x}}\)晶体属于__________\(\rm{(}\)填晶体类型\(\rm{)}\)

    \(\rm{(5)O}\)和\(\rm{Na}\)形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如右图，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。已知该晶胞的密度为\(\rm{ρ g/cm^{3}}\)，阿伏加德罗常数为\(\rm{N_{A}}\)，求晶胞边长\(\rm{a=}\)__________\(\rm{cm}\)。\(\rm{(}\)用含\(\rm{ρ}\)、\(\rm{N_{A}}\)的计算式表示\(\rm{)}\)

    \(\rm{(6)}\)下列说法正确的是__________。

    \(\rm{A.}\)第一电离能大小：\(\rm{S > P > Si}\)

    \(\rm{B.}\)电负性顺序：\(\rm{C < N < O < F}\)

    \(\rm{C.}\)因为晶格能\(\rm{CaO}\)比\(\rm{KCl}\)高，所以\(\rm{KCl}\)比\(\rm{CaO}\)熔点低

    \(\rm{D.SO_{2}}\)与\(\rm{CO_{2}}\)的化学性质类似，分子结构也都呈直线型，相同条件下\(\rm{SO_{2}}\)的溶解度更大

    \(\rm{E.}\)分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高

    \(\rm{(7)}\)图\(\rm{1}\)是\(\rm{Na}\)、\(\rm{Cu}\)、\(\rm{Si}\)、\(\rm{H}\)、\(\rm{C}\)、\(\rm{N}\)等元素单质的熔点高低的顺序，其中\(\rm{c}\)、\(\rm{d}\)均是热和电的良导体。

    \(\rm{①}\)图中\(\rm{d}\)单质的晶体堆积方式类型是__________。

    \(\rm{②}\)图\(\rm{2}\)是上述六种元素中的一种元素形成的含氧酸的结构，请简要说明该物质易溶于水的原因：_______________________________________________。

原子结构与元素周期表存在着内在联系，根据已学知识，请你回答下列问题。

\(\rm{(1)}\)画出\(\rm{24}\)号元素铬\(\rm{(Cr)}\)的价电子排布图：       。

\(\rm{(2)}\)写出原子序数最小的Ⅷ族元素原子的核外电子排布式：          。

\(\rm{(3)SO_{2}}\)分子中，中心原子的杂化方式为       杂化，\(\rm{VSEPR}\)构型为       ，分子的立体构型为        。

\(\rm{(4)}\)下列分子中若有手性原子，请用“\(\rm{*}\)”标出其手性碳原子。  

\(\rm{(5)}\)试比较下列含氧酸的酸性强弱\(\rm{(}\)填“\(\rm{ > }\)”、“\(\rm{ < }\)”或“\(\rm{=}\)”\(\rm{)}\)：\(\rm{H_{3}PO}\)₄           \(\rm{H_{2}SiO_{3}}\)，\(\rm{HClO}\)₄             \(\rm{HClO_{3}}\)，\(\rm{H_{2}SO}\)₃             \(\rm{H_{3}PO_{3}}\)。

\(\rm{(6)}\)氧化物\(\rm{MO}\)的电子总数与\(\rm{SiC}\)的相等，则\(\rm{M}\)为    \(\rm{(}\)填元素符号\(\rm{)}\)。\(\rm{MO}\)是优良的耐高温材料，其晶体结构与\(\rm{NaCl}\)晶体相似。\(\rm{MO}\)的熔点比\(\rm{CaO}\)的高，其原因是                         。

\(\rm{(7)H_{2}O}\)的沸点\(\rm{(100℃)}\)比\(\rm{H_{2}S}\)的沸点\(\rm{(-61℃)}\)高，这是由于                      。