2024年高中化學專題5物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探索無止境講義+精練含解析蘇教版選修3

PAGEPAGE15物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探究無止境[目標導航]1.相識探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系對分子設(shè)計、合成新型材料的重要意義。2.知道量子力學在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等探討領(lǐng)域中的指導價值。3.體會探討生命現(xiàn)象的化學機理對促進人類健康的重要作用。一、探討物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系1．量子力學的建立和分析測試技術(shù)的進步，使人們對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性能及物質(zhì)的變更規(guī)律有了肯定的相識。2．物質(zhì)結(jié)構(gòu)是確定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素(1)物質(zhì)的性質(zhì)包括物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)、生物活性和生理活性等。(2)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)包括構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間的相互作用、分子的構(gòu)型等。(3)探討物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系對解決分子設(shè)計、合成新型材料等都具有特別重要的意義。3．探討鑭系元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，可以找尋到功能奇妙的光、電、磁等材料；探討影響生物大分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，可以幫助人類相識生命運動的機理；探討材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以得到強度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料。議一議高分子纖維的強度比共價鍵的強度弱得多，我們能制得具有共價鍵強度的高分子纖維嗎？答案能。目前制得了超高相對分子質(zhì)量、性能更為優(yōu)越的聚乙烯，可用作防彈頭盔，防彈衣的材料。酚醛樹脂可作導彈頭部，返回式衛(wèi)星和宇宙飛船外殼等的材料。二、探討化學反應的量子力學理論1．為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，化學家們特別期望解決的問題很多，例如：(1)在充分了解光合作用、固氮作用機理和催化理論的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化，在工廠中生產(chǎn)糧食和蛋白質(zhì)。(2)建立零排放的、原子經(jīng)濟性的化工企業(yè)，提倡“綠色化學”。(3)在了解酶催化作用機理的基礎(chǔ)上，模擬自然酶制造人工催化劑。實現(xiàn)在最溫柔條件下進行化學反應，限制反應的方向和產(chǎn)物的手性。2．量子力學在物質(zhì)轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備等探討領(lǐng)域中具有指導作用。為了更好地利用化學變更，通過化學反應實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，制備人類生活和生產(chǎn)所須要的物質(zhì)，化學家們須要回答更多的問題，須要發(fā)展量子力學，須要建立精確有效而又普遍適用的化學反應的量子力學理論。3．隨著化學反應的量子力學理論的建立和相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展，人類將進入一個嶄新的世界：合成氨不再須要高溫、高壓，光合作用不再是植物的專利，化工生產(chǎn)不再生成無實際用途的副產(chǎn)物，沒有能源危機，也沒有環(huán)境污染。議一議你認為化學還應當為人類的發(fā)展解決哪些問題？這些問題的解決須要哪些條件？答案(1)利用化學反應的原理，通過化學反應實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，制備人類生活和生產(chǎn)所須要的各種新材料，是化學服務(wù)于人類的重要方式。(2)人類社會的發(fā)展，就是科技的發(fā)展。為了實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，須要化學家們建立精確有效而又普遍適用的化學反應的量子力學理論。(3)化學發(fā)展的趨勢是讓反應條件趨向于溫柔、產(chǎn)率高、速率快、副反應少、排放少、污染少、價格低、生產(chǎn)流程簡潔等。三、探討生命現(xiàn)象的化學機理1．探討生命現(xiàn)象的化學機理對促進人類健康的重要作用(1)化學鍵理論為現(xiàn)代分子生物學的建立奠定了基礎(chǔ)。(2)探尋人類和生物的生命運動的化學機理，是21世紀化學科學亟待解決的重大課題之一。探討配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，人們就能進行藥物設(shè)計，有助于合成高效無毒副作用的藥物；合成具有生物活性和生理活性的分子，可以幫助人類揭示生命的奇妙；了解活體內(nèi)信息分子的運動規(guī)律和生理調(diào)控的化學機理，創(chuàng)建“新陳代謝”的目標能得以實現(xiàn)。2．手性分子的探討(1)手性藥物：含有手性分子的藥物稱為手性藥物。生物體內(nèi)的大分子大多具有手性。人體里的氨基酸都是左旋的，只有用左旋的氨基酸才能合成蛋白質(zhì)。(2)手性催化劑與手性分子合成。3．物質(zhì)探討的方法有助于探究物質(zhì)世界的奇妙化學作為一門好用的創(chuàng)建性科學，已經(jīng)為人類相識物質(zhì)世界和人類的文明進步作出了巨大的貢獻。用化學方法合成了數(shù)以千萬計的物質(zhì)。化學創(chuàng)立了探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論、方法和試驗手段，初步揭示了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系和規(guī)律，為設(shè)計具有各種特別功能的新物質(zhì)供應了有效的方法和手段。議一議探討生命現(xiàn)象的化學機理的意義是什么？答案探討配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，人們就能進行藥物設(shè)計，有助于合成高效無毒副作用的藥物，搞清晰食草動物胃內(nèi)的酶如何把植物纖維分解為小分子的反應機理，就能為充分利用自然界的植物纖維資源打下基礎(chǔ)，合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人類揭示生命的奇妙；了解活體內(nèi)信息分子的運動規(guī)律和生理調(diào)控的化學機理，創(chuàng)建新陳代謝的目標能得以實現(xiàn)……一、探討物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系辯證唯物主義認為：結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。即物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如微粒之間的作用、分子的構(gòu)型、手性等確定物質(zhì)的性質(zhì)，包括物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、生物活性和生理活性等。探討鑭系元素結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，可以找尋到功能奇妙的光、電、磁等材料；探討影響生物大分子的生物活性和生理活性的結(jié)構(gòu)因素，可以幫助人類相識生命運動的機理；探討材料的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以得到強度大、密度小、穩(wěn)定性好、耐腐蝕的合成材料……因此，探討物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系對解決分子設(shè)計、合成新型材料等具有特別重要的意義。例1下列說法不正確的是()A．化學反應有新物質(zhì)生成，并遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律B．原子汲取光譜儀可用于測定物質(zhì)中的金屬元素，紅外光譜儀可用于測定化合物的官能團C．分子間作用力比化學鍵弱得多，但它對物質(zhì)的熔點、沸點有較大的影響，而對溶解度無影響D．酶催化反應具有高效、專一、條件溫柔等特點，化學模擬生物酶對綠色化學、環(huán)境愛護及節(jié)能減排具有重要意義解析化學反應有新物質(zhì)生成并且遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，光譜分析可以測定金屬元素和官能團，酶具有高效、專一等性質(zhì)，因此A、B、D正確；分子間作用力對物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度都有影響，因此C項錯誤。答案C變式訓練1香草醛是一種食品添加劑，可由愈創(chuàng)木酚作原料合成，合成路途如圖所示。關(guān)于香草醛的合成路途，下列說法正確的是()A．反應1→2中原子利用率為100%B．化合物2在肯定條件下可發(fā)生消去反應C．檢驗制得的香草醛中是否混有化合物3，可用氯化鐵溶液D．等物質(zhì)的量的四種化合物分別與足量NaOH反應，消耗NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3∶1答案A解析物質(zhì)結(jié)構(gòu)確定物質(zhì)性質(zhì)，從題給反應流程可以看出，反應1→2是加成反應，因此原子利用率是100%，選項A正確；化合物2分子中醇羥基鄰位碳上沒有氫原子，不能發(fā)生消去反應，選項B錯誤；由于香草醛和化合物3分子中均含酚羥基，因此遇氯化鐵均會發(fā)生顏色反應，無法檢驗出是否肯定存在香草醛，選項C錯誤；化合物1分子中只有1個酚羥基可以和氫氧化鈉溶液反應、化合物2分子中有1個酚羥基和1個羧基可以和氫氧化鈉溶液反應、化合物3分子中有1個酚羥基和1個羧基可以和氫氧化鈉溶液反應、化合物4分子中有1個酚羥基和氫氧化鈉溶液反應，因此選項D錯誤。二、探討生命現(xiàn)象的化學機理探尋人類和生物生命運動的化學機理，是化學科學亟待解決的重大課題之一。如探討配體小分子和受體生物大分子相互作用的機理，人們就能進行藥物設(shè)計，有助于合成高效無毒副作用的藥物；搞清晰食草動物胃內(nèi)的酶把植物纖維分解為小分子的反應機理，就能為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ)；合成具有生物活性和生理活性的分子，可幫助人類揭示生命的奇妙；了解體內(nèi)信息分子的運動規(guī)律和生理調(diào)控的化學機理，創(chuàng)建“新陳代謝”的目標才能得以實現(xiàn)。例2已知在水溶液中存在平衡：當與CH3CH2OH發(fā)生酯化反應時，不行能生成的產(chǎn)物是()A．B．C．H2OD．Heq\o\al(18,2)O解析因乙酸在水溶液中存在平衡，故有兩種形式：和與乙醇、濃硫酸共熱時發(fā)生酯化反應：＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))＋H2O＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))＋Heq\o\al(18,2)O故B不行能。答案B變式訓練2方興未艾的“克隆”技術(shù)的關(guān)鍵之一是找到一些特別的酶，這些酶能激活一般體細胞，使之像生殖細胞一樣發(fā)育成個體。下列有關(guān)酶的敘述中，錯誤的是()A．酶是具有催化作用的蛋白質(zhì)B．酶的催化作用具有選擇性和專一性C．高溫或重金屬鹽能降低酶的活性D．酶只有在強酸性或強堿性條件下才能起作用答案D解析酶是具有催化作用的蛋白質(zhì)，其催化作用具有選擇性和專一性，所以，A、B項都對；高溫、重金屬鹽、強酸、強堿條件下都會使蛋白質(zhì)變性失去酶的催化作用，所以C項對，D項錯。1．據(jù)報道我國科學家最近研制出一種新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．它耐高溫抗氧化B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆C．它沒有固定熔點D．它是一種新型無機非金屬材料答案B解析由該材料主要成分的性質(zhì)可知其應具有耐高溫抗氧化的性能，A項正確；題中給出信息“連續(xù)纖維增韌”航空材料，則說明該材料具有良好的韌性，B項錯誤；該材料是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成，屬于混合物，沒有固定的熔、沸點，C項正確；該材料由無機物復合而成，應為新型無機非金屬材料，D項正確。2．在“綠色化學工藝”中，志向狀態(tài)是反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。下列反應類型能體現(xiàn)這一原子最經(jīng)濟原則的是()①置換反應②化合反應③分解反應④取代反應⑤加成反應⑥消去反應⑦加聚反應⑧縮聚反應A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧D．只有⑦答案B解析化合反應、加成反應和加聚反應均只有一種產(chǎn)物，即反應物原子全部轉(zhuǎn)化為欲得產(chǎn)物，符合“綠色化學工藝”的要求。3．據(jù)報道，德國INTEGRAL公司探討出無輻射冷卻技術(shù)(用水和冰組成的兩相液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氟利昂或氨)而榮獲德國環(huán)境大獎。關(guān)于“新制冷劑”，以下敘述不正確的是()A．該制冷劑對環(huán)境不產(chǎn)生任何污染B．該制冷劑的作用原理與氨基本相同C．該制冷劑在水的凝固點旁邊的溫度下發(fā)揮作用D．該制冷劑是屬于懸濁液的一種分散系答案D解析用水和冰組成的兩相液體制冷劑，不屬于懸濁液分散系，因為分散系是混合物，而該制冷劑是純凈物。4．90年頭初，國際上提出了“預防污染”的綠色化學基本手段，下列各項中，符合綠色化學含義的是()A．回收廢的物品B．生產(chǎn)綠色的產(chǎn)品C．不生產(chǎn)有毒物質(zhì)D．進行無污染的化工生產(chǎn)答案D5．據(jù)某科學雜志報道，國外有一探討發(fā)覺了一種新的球形分子，它的分子式為C60Si60，其分子結(jié)構(gòu)好像中國傳統(tǒng)工藝品“鏤雕”，經(jīng)測定其中包含C60，也有Si60的結(jié)構(gòu)。下列敘述不正確的是()①該物質(zhì)有很高的熔點、很大的硬度②該物質(zhì)形成的晶體屬分子晶體③該物質(zhì)分子中Si60被包袱在C60里面④該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為2400A．①② B．③④C．①③ D．②④答案C解析分子晶體的熔點比較低，硬度比較小。Si原子半徑大于C原子半徑，C60應被包袱在Si60里面。6．航天員專用水必需是健康的，必需保存原水中對人體有益的礦物質(zhì)和微量元素，選擇pH值呈弱堿性、小分子團的健康水。一次飲用125mL小分子團水，可維持人體6小時正常需水量。下列關(guān)于小分子團水的說法正確的是()A．水分子的化學性質(zhì)變更B．水分中氧氫鍵鍵長縮短C．水分間作用力減小D．水分子間結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)變更答案D解析同種分子化學性質(zhì)不變，物理狀態(tài)可變。[基礎(chǔ)過關(guān)]1．氮化硅是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是一種超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)。下列各組物質(zhì)熔化時，所克服的粒子間作用力與氮化硅熔化所克服的粒子間作用力都相同的是()A．硝石(主要成分KNO3)和金剛石B．晶體硅和水晶C．冰和干冰D．萘()和蒽()答案B解析由于氮化硅是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是一種超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，從而可知其晶體類型屬于原子晶體，因而與晶體硅和水晶屬于同種類型的晶體，所以熔化時所克服的作用力相同。A選項中硝石不屬于原子晶體，C、D選項中都是分子晶體，因而熔化時克服的粒子間作用力與氮化硅的不同。2．等電子體假說認為：凡原子數(shù)、總電子數(shù)均相等，并且結(jié)構(gòu)相像，物理性質(zhì)也相像的物質(zhì)稱為等電子體，如CO和N2。現(xiàn)有一種新型層狀結(jié)構(gòu)的無機材料BN的一種同分異構(gòu)體α-BN，其平面結(jié)構(gòu)如圖所示，則關(guān)于該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途敘述正確的是()A．α-BN是一種堅硬耐磨材料，可作鉆具B．若層狀結(jié)構(gòu)中有n個B原子，則有n個六元環(huán)C．已知α-BN在水蒸氣作用下能微弱水解，則水解產(chǎn)物為B2H6和HNO3D．α-BN晶體中各原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)答案B解析依據(jù)信息α-BN和石墨結(jié)構(gòu)相像，物理性質(zhì)相像。結(jié)合α-BN的平面結(jié)構(gòu)，類比石墨的物理性質(zhì)，得知A錯誤；利用均攤法可以看出，每個硼原子被3個六邊形共用，1個六邊形實際擁有的硼原子個數(shù)為3×1/3＝1，則B正確；氮化硼(BN)中由于氮的電負性大，故氮為－3價，而硼為＋3價，若α-BN在水蒸氣作用下能水解，水解產(chǎn)物為H3BO3和NH3，C錯誤；α-BN晶體中僅氮原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而硼原子為6電子結(jié)構(gòu)，D錯誤。3．要達到綠色化學的志向境界，化學家們須要回答一系列問題：指定分子之間能否反應生成預期分子？須要什么催化劑？反應速率預期多大？如何限制反應？如何確定化學反應的途徑等？最有希望解決這些問題的途徑是()A．發(fā)展量子力學理論B．改進試驗方法C．完善元素周期律理論D．探討質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律答案A解析量子力學是化學的根本理論?；瘜W更加展，越要從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的深層次去理解和駕馭化學反應規(guī)律。4．最近，醫(yī)學界通過用放射性14C標記C60的羧酸衍生物在特定的條件下可斷裂DNA殺死細胞，從而可用于抑制艾滋病毒。關(guān)于放射性14C的下列說法中，正確的是()A．與12C互為同位素B．是12C的同素異形體C．與14N所含中子數(shù)相同D．與C60中一般碳原子的化學性質(zhì)不同答案A5．有效成分為手性分子的藥物為手性藥物。下列有關(guān)手性藥物敘述正確的是()①化學反應生成手性藥物時肯定是成對生成它們的手性異構(gòu)體②存在少量手性催化劑時可主要生成手性異構(gòu)體中的一種③手性藥物中兩種手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用幾乎沒有區(qū)分④手性異構(gòu)體的醫(yī)藥作用可能完全不同A．①② B．①④C．②③ D．②④答案D解析假如沒有手性催化劑，則生成的手性藥物大多數(shù)是兩種手性異構(gòu)體同時生成的，但在手性催化劑作用下，可以主要生成一種異構(gòu)體；一對異構(gòu)體化學性質(zhì)幾乎相同，但生物性質(zhì)會迥然不同，一種異構(gòu)體有治病療效，另一種可能沒有療效甚至有害。6．“綠色化學”是當今社會提出的一個新概念。在“綠色化學工藝”中，志向狀態(tài)是反應原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。用甲烷合成乙酸乙酯，欲使原子利用率達到最高，還須要消耗的其他反應物有()A．CO B．CO2和H2OC．H2O和O2 D．CH3OH和O2答案A解析依據(jù)原子利用率為100%，甲烷和其他反應物的原子應全部變成乙酸乙酯，2molCH4和2molCO可合成1mol乙酸乙酯(C4H8O2)，并無副產(chǎn)物，而其余的都有副產(chǎn)物。7．麻醉劑的發(fā)覺和運用是人類醫(yī)療史上了不得的一項成就，它可使患者在接受治療時感覺不到難受。(1)笑氣是人類最早應用于醫(yī)療的麻醉劑之一，它可由NH4NO3在微熱條件下分解產(chǎn)生，產(chǎn)物除N2O外還有一種，此反應的化學方程式為____________________。(2)有關(guān)理論認為N2O與CO2分子具有相像的結(jié)構(gòu)(包括電子式)，則其空間構(gòu)型是__________形，為________(填“極性”或“非極性”)分子。答案(1)NH4NO3=N2O↑＋2H2O(2)直線極性解析(1)結(jié)合題給條件和氧化還原反應配平方法即可完成。(2)從等電子體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)關(guān)系可知N2O和CO2一樣，是直線形分子，由分子空間結(jié)構(gòu)可推斷N2O是極性分子。[實力提升]8．能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，越來越多的國家起先實行“陽光安排”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。(1)太陽能熱水器中常運用一種以鎳或鎳合金空心球為汲取劑的太陽能吸熱涂層，寫出基態(tài)鎳原子的核外電子排布式：___________________________________________。(2)富勒烯衍生物由于具有良好的光電性能，在太陽能電池的應用上具有特別光明的前途。富勒烯(C60)的結(jié)構(gòu)如圖，分子中碳原子軌道的雜化類型為________；1molC60分子中σ鍵的數(shù)目為________。(3)多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵、硫化鎘、硫化鋅及銅銦硒薄膜電池等。①第一電離能：As________Se(填“＞”、“＜”或“＝”)。②硫化鋅的晶胞中(結(jié)構(gòu)如上圖所示)，硫離子的配位數(shù)是________。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2(2)sp290NA(3)①＞②4解析(1)鎳元素的原子序數(shù)為28，按核外電子排布規(guī)律，寫出其原子核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)富勒烯分子中每一個碳原子形成2個單鍵1個雙鍵，因此碳原子的雜化類型為sp2；由均攤法可知，富勒烯分子中每一個碳原子凈含有1個C—C,0.5個C=C，即每個碳原子含有1.5個σ，因此1molC60分子中σ鍵的數(shù)目為90NA。(3)由于砷原子最外電子層結(jié)構(gòu)是4s24p3，其s軌道全充溢p軌道半充溢，均為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，失去電子難，因此其第一電離能比同周期相鄰元素的高；從晶胞圖可以看出硫離子的配位數(shù)，即和硫離子最近的等距離的鋅離子有4個。9．致冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體，液化后在管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時汲取熱量，使環(huán)境溫度降低，達到致冷目的。人們曾采納過乙醚、NH3、CH3Cl等作致冷劑，但它們不是有毒，就是易燃。于是科學家依據(jù)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律來開發(fā)新的致冷劑。據(jù)現(xiàn)有學問，某些元素化合物的易燃性、毒性變更趨勢如下：(1)氫化物的易燃性：第2周期：________>________>H2O>HF；第3周期：SiH4>PH3>________>______。(2)化合物的毒性：PH3>NH3，H2S______H2O；CS2______CO2，CCl4______CF4(選填“>”、“<”或“＝”)。于是科學家們起先把留意力集中在含F(xiàn)、Cl的化合物上。(3)已知CCl4的沸點為76.8℃，CF4的沸點為－128℃，新致冷劑的沸點范圍應介于其間。經(jīng)過較長時間反復試驗，一種新的致冷劑氟利昂(CF2Cl2)最終誕生了，其他類似的還可以是________。(4)然而，這種致冷劑造成了當今的某一環(huán)境問題是_______________________。但求助于元素周期表中元素及其化合物的________(填寫字母)變更趨勢來開發(fā)致冷劑的科學思維方法是值得借鑒的。①毒性②沸點③易燃性④水溶性⑤顏色a．①②③b．②④⑤c．②③④答案(1)CH4NH3H2SHCl(2)>>>(3)CFCl3(或CF3Cl)(4)使大氣臭氧層出現(xiàn)空洞a解析(1)聯(lián)想第2周期和第3周期元素的氫化物不難填出空格。(2)由題給信息毒性：PH3>NH3可聯(lián)想到同主族元素所形成結(jié)構(gòu)和組成相像的物質(zhì)，從上而下毒性漸漸增大。(3)由CF2Cl2的組成可聯(lián)想出與其類似的物質(zhì)，如CFCl3、CF3Cl等。(4)氟利昂(CF2Cl2)這種制冷劑對環(huán)境有危害，它可以破壞臭氧層，所以開發(fā)新制冷劑要留意這種物質(zhì)的毒性、沸點、可燃性以及對環(huán)境的危害性因素。10．過渡金屬元素及其化合物的應用探討是目前科學探討的前沿之一。試回答下列問題：(1)二氧化鈦作光催化劑能將居室污染物甲醛、苯等有害氣體轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，達到無害化。有關(guān)甲醛、苯、二氧化碳及水說法正確的是________(填字母)。A．苯與B3N3H6互為等電子體，且分子中原子共平面B．甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采納sp2雜化C．苯、二氧化碳是非極性分子，水和甲醛是極性分子D．水的沸點比甲醛高得多，是因為水分子間能形成氫鍵(2)二茂鐵又叫雙環(huán)戊二烯基鐵[化學式：Fe(C5H5)2]，結(jié)構(gòu)如圖所示，是一種具有芳香族性質(zhì)的有機金屬化合物。外觀為橙色，熔點為172℃，沸點249℃，100℃以上能升華；不溶于水，溶于甲醇、乙醇等有機溶劑中。基態(tài)Fe2＋的電子排布式為____________________。二茂鐵[Fe(C5H5)2]屬于________晶體，1mol環(huán)戊二烯中含有的σ鍵數(shù)是________________。(3)銅的第一電離能(I1)小于鋅的第一電離能，而銅的其次電離能(I2)卻大于鋅的其次電離能，其主要緣由是_______________________________________________。電離能/kJ·mol－1I1I2銅7461958鋅9061733(4)氫氣作為一種清潔能源，必需解決它的儲存問題，C60可用作儲氫材料。科學家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如下圖所示，該物質(zhì)在低溫時是一種超導體。該物質(zhì)的K原子和C60分子的個數(shù)比為________。答案(1)ACD(2)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6分子11NA(或11×6.02×1023)(3)Cu失去一個電子成為Cu＋后，核外電子排布為[Ar]3d10，屬于能量較低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以Cu的其次電離能相對較大(4)3∶1解析(1)苯分子中有12個原子，電子總數(shù)為42，B3N3H6分子中有12個原子，電子總數(shù)為42，因此二者屬于等電子體，選項A正確；甲醛和苯分子中碳原子為sp2雜化，二氧化碳分子中碳原子為sp雜化，選項B錯誤；苯和二氧化碳是非極性分子、水和甲醛是極性分子，選項C正確；水分子間能形成氫鍵，但甲醛分子間由于沒有和O、N、F等相連的氫，因此甲醛分子間不能形成氫鍵，選項D正確。(2)鐵元素的原子序數(shù)為26，＋2價鐵原子核外有24個電子，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6；從性質(zhì)上可以推斷二茂鐵屬于分子晶體；1個環(huán)戊二烯分子中有11個σ鍵；因此1mol環(huán)戊二烯中含有的σ鍵數(shù)是11NA。(3)＋1價銅原子核外電子結(jié)構(gòu)為全滿或全空的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以銅的其次電離能較大。(4)由均攤法可知晶胞中有2個C60,6個K，則K原子和C60分子的個數(shù)比為3∶1。11．(1)在短周期主族元素中，氯及其相鄰兩元素的電負性由大到小的依次是________(用元素符號表示)。(2)A、B、C為同一短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù)分析，C元素在化合物中的主要化合價為________；A、B、C三種元素的原子半徑由大到小的依次是________。電離能/kJ·mol－1I1I2I3I4A500460069009500B7401500770010500C5801800270011600(3)已知過氧化氫分子的空間構(gòu)型如下圖所示，分子中氧原子實行________雜化；通常狀況下，H2O2與水隨意比互溶的主要緣由是_______________________________________________。(4)R是1～36號元素中未成對電子數(shù)最多的原子。R3＋在溶液中存在如下轉(zhuǎn)化：R3＋eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))R(OH)3eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))[R(OH)4]－①基態(tài)R原子的外圍電子排布式為_________________________________。②[R(OH)4]－中存在的化學鍵是________(填字母)。A．離子鍵 B．極性鍵C．非極性鍵 D．配位鍵(5)等電子體原理可廣義的理解為重原子數(shù)相等(重原子指原子序數(shù)≥4)，總電子數(shù)或價電子數(shù)相等的分子或離子。若將H2O2滴入液氨中，可得白色固體A，紅外光譜顯示，A中有陰陽兩種離子，陽離子是正四面體，陰離子與H2O2互為等電子體。則A的結(jié)構(gòu)簡式為________。答案(1)F＞Cl＞S(2)＋3A＞B＞C(3)sp3H2O2分子與水分子間形成氫鍵(4)①3d54s1②BD(5)NH4OOH解析(1)和氯相鄰的短周期主族元素是氟和硫，按元素周期律很簡潔排出其電負性依次。(2)從電離能數(shù)據(jù)可以看出，C元素I4突然增大很多，因此C元素第四個電子基本不能失去，因此C元素顯＋3價；類似的可以看出A為＋1價，B為＋2價，由于三種元素是同一周期，因此原子半徑大小關(guān)系為A＞B＞C。(4)①1～36號元素中未成對電子數(shù)最多的原子是鉻元素，其外圍電子排布式為3d54s1；②[R(OH)4]－中氫和氧原子間是極性共價鍵，＋3價鉻和氫氧根間應當是配位鍵。(5)由題給等電子體的要求知，本題中與H2O2互為等電子體的陰離子為OOH－。12．(1)等電子體原理是指兩個或兩個以上的分子(或離子)，它們的原子數(shù)相同，分子(或離子)中價電子數(shù)也相同，這些分子(或離子)常具有相像的電子結(jié)構(gòu)，相像的幾何構(gòu)型，而且有時在性質(zhì)上也有很多相像之處。①SiOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)三種離子是等電子體，三種離子的幾何構(gòu)型為________，其中Si、C、N三種基態(tài)原子的第一電離能大小關(guān)系為________。②C2Oeq\o\al(2－,4)和________是等電子體，C2Oeq\o\al(2－,4)具有較強的還原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是________________________，外圍電子排布式為________。③二原子14電子的等電子體共同特點是物質(zhì)中都具有共價叁鍵，請舉出相應的3個例子：________________、________________、________________(可以是分子或離子)。每個分子或離子中含________個σ鍵，______個π鍵。④在AlPO4中，P的配位氧數(shù)為________。SiO2的晶胞可作如下推導：先將NaCl晶胞中的全部Cl－去掉，并將Na＋全部換成Si原子，再在每兩個不共面的“小立方體”中心處各放置一個Si原子便構(gòu)成了晶體Si的一個晶胞，則一個硅的晶胞中有________個Si原子。再在每兩個相鄰的Si原子(距離最近的兩個Si原子)中心聯(lián)線的中點處增加一個O原子，便構(gòu)成了SiO2晶胞，故SiO2晶胞中有________個Si原子，________個O原子。(2)①AlN的晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相像，在AlN晶體中，每個Al原子與________個N原子相連，與N元素同主族的元素As位于元素周期表的第4周期，其基態(tài)原子的核外電子排布式為________。②A元素的原子外圍電子排布為ns2np2，B元素的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，C元素原子的M電子層的p軌道中有3個未成對電子，D元素原子核外的M層中只有2對成對電子。當n＝2時，AB2屬于________(填“極性”或“非極性”)分子。若A元素的原子外