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高中 | 导电的原因及条件题目答案及解析如下,仅供参考!
必修一
第二章 化学物质及其变化
第二节 离子反应
导电的原因及条件
阅读下面一段材料,据此完成下面小题:
离子晶体的熔点,有的很高,如$\rm CaO$的熔点为$2613\;^\circ \rm C $,有的较低,如$\text{N}{{\text{H}}_{4}}\text{N}{{\text{O}}_{3}}$、$\text{Ca}{{\left( {{\text{H}}_{2}}\text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}$的熔点分别为$\rm 170\;\rm ^\circ\rm C$、$\rm 109\;\rm ^\circ\rm C$。早在$\rm 1914$年就有人发现,引入有机基团可降低离子化合物的熔点,如$\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{5} \mathrm{NH}_{3} \mathrm{NO}_{3}$的熔点只有$\rm 12\;\rm ^\circ\rm C$,比$\text{N}{{\text{H}}_{4}}\text{N}{{\text{O}}_{3}}$低了$158\;^\circ \rm C $ !大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子如四氯铝酸根$\left( \text{AlCl}_{4}^{-} \right)$、六氟磷酸根$\left( \text{PF}_{6}^{-} \right)$、四氟硼酸根$\left( \text{BF}_{4}^{-} \right)$等,常见的阳离子如季铵离子$\rm ({{\text{R}}_{4}}{{\text{N}}^{+}}$,即$\text{NH}_{4}^{+}$的$\rm H$被烃基$\rm R$取代$\rm )$、带烃基侧链的咪唑、嘧啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。$\rm 1-$丁基$\rm -3-$甲基咪唑六氟磷酸盐是常见的离子液体,其结构如图所示:。
下列说法正确的是$(\qquad)$
元素的第二电离能:$\\text{F}\\gt \\text{N}\\gt \\text{O}$
","氢化物的熔、沸点:$\\mathrm{HF}\\gt \\mathrm{NH}_3\\gt \\mathrm{PH}_3$
","分子的极性:$\\text{B}{{\\text{F}}_{3}}\\gt \\text{N}{{\\text{F}}_{3}}$
","键角:$\\text{N}{{\\text{H}}_{3}}\\lt \\text{P}{{\\text{H}}_{3}}$
"]$\rm A$.第二电离能,即原子失去第二个电子的所需能量的大小,$\rm O^{+}$、$\rm F^{+}$、$\rm N^{+}$的价层电子排布式为$\rm 2s^{2}2p^{3}$、$\rm 2s^{2}2p^{4}$、$\rm 2s^{2}2p^{2}$,$\rm O^{+}2p$轨道半充满,更加稳定,第二电离能较大,$\rm F$的电负性强于$\rm N$,更难失去电子,则第二电离能:$\rm O\gt F\gt N$,可以类比$\rm N$、$\rm O$、$\rm C$的第一电离能,$\rm A$错误;
$\rm B$.$\rm HF$和$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$中都存在氢键,熔、沸点较高,$\rm HF$分子间的氢键强度比$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$分子间的强,则熔、沸点:$\rm \mathrm{HF}\gt \mathrm{NH}_3\gt \mathrm{PH}_3$,$\rm B$正确;
$\rm C$.$\rm \text{B}{{\text{F}}_{3}}$中心原子价层电子对数为$\rm 3+\dfrac{1}{2}\times \left( 3-3\times 1 \right)\rm =3$,且不含孤电子对,空间构型为平面三角形,正负电中心重合,是非极性分子,$\rm \text{N}{{\text{F}}_{3}}$中心原子价层电子对数为$\rm 3+\dfrac{1}{2}\times \left( 5-3\times 1 \right)\rm =3$,含$\rm 1$个孤电子对,空间构型为三角锥形,正负电中心不重合,是极性分子,分子的极性:$\rm \text{B}{{\text{F}}_{3}}\lt \text{N}{{\text{F}}_{3}}$,$\rm C$错误;
$\rm D$.$\rm \text{N}{{\text{H}}_{3}}$和$\rm \text{P}{{\text{H}}_{3}}$的中心原子都是$\rm \text{s}{{\text{p}}^{3}}$杂化,$\rm N$元素的电负性大,对成键电子对的吸引力强,成键电子对之间的排斥力大,键角大,$\rm D$错误。
故选:$\rm B$
有关$\rm 1-$丁基$\rm -3-$甲基咪唑六氟磷酸盐的结构,下列叙述错误的是$(\qquad)$
咪唑环上$\\rm C$原子和$\\rm N$原子的杂化方式相同
","$\\rm 1-$丁基$\\rm -3-$甲基咪唑阳离子中共面的原子最多有$\\rm 16$个
","$\\rm 1-$丁基$\\rm -3-$甲基咪唑六氟磷酸盐在水中的溶解度比在苯中大
","$\\text{PF}_{6}^{-}$的空间结构为正八面体
"]$\rm A$.咪唑为有环状含氮结构,咪唑环上的$\rm C$原子和$\rm N$原子均发生$\rm \mathrm{sp}^2$杂化,杂化方式相同,$\rm A$正确;
$\rm B$.$\rm 1-$丁基$\rm -3-$甲基咪唑阳离子中环状含氮结构是平面结构,环外的碳原子均为$\rm sp^{3}$杂化,与$\rm sp^{3}$杂化的$\rm C$原子相连的原子最多还有$\rm 2$个共面,则该阳离子中共面的原子最多为$\rm 15$个,$\rm B$错误;
$\rm C$.$\rm 1-$丁基$\rm -3-$甲基咪唑六氟磷酸盐属于离子化合物,在水中的溶解度比在苯中大,$\rm C$正确;
$\rm D$.$\rm \text{PF}_{6}^{-}$的中心原子$\rm P$的价层电子对数为$\rm 6+\dfrac{1}{2}\times \left( 5+1-6\times 1 \right)\rm =6$,孤电子对数为$\rm 0$,空间结构为正八面体,$\rm D$正确。
故选:$\rm B$
下列有关离子液体的叙述,错误的是$(\quad\ \ \ \ )$
离子液体之所以在常温下呈液体,是因为其阴、阳离子的体积大,离子键强度小
","四氟合硼酸四甲基铵$\\left[ {{\\left( \\text{C}{{\\text{H}}_{3}} \\right)}_{4}}{{\\text{N}}^{+}}\\text{BF}_{4}^{-} \\right]$相对分子质量小于四氟合铝酸四甲基铵$\\left[ {{\\left( \\text{C}{{\\text{H}}_{3}} \\right)}_{4}}{{\\text{N}}^{+}}\\text{AlF}_{4}^{-} \\right]$,因此前者的熔点比后者低
","咪唑$\\rm ($$\\rm )$有较强的碱性,一般通过$\\rm 2$号氮原子体现
离子液体熔点低,但难挥发,且具有良好的导电性,可用于制造原电池的电解质
"]$\rm A$.离子液体的熔沸点与其中离子键的强弱有关,离子液体中阴、阳离子体积大,离子键强度小,所以呈液态,$\rm A$正确;
$\rm B$.两种物质都是离子晶体,熔点取决于离子键的强弱而非相对分子质量,$\rm Al$原子半径大于$\rm B$,使得$\rm AlF_{4}^{-}$的离子半径大于$\rm BF_{4}^{-}$,故含$\rm Al$的离子晶体熔点反而低,$\rm B$错误;
$\rm C$.$\rm 1$号氮原子上的孤对电子参与形成了大$\rm \pi$键,$\rm 2$号氮原子的孤对电子没有参与大$\rm \pi$键的共轭体系,可以自由地接受质子,因此碱性较强,$\rm C$正确;
$\rm D$.离子液体中含有自由移动的带电离子,且熔点低,难挥发,具有良好的导电性,是制造原电池电解质的理想材料,$\rm D$正确。
故选:$\rm B$
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