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A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常...

A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3;工业上电解熔融C2A3制取单质C;B、E除最外层均只有2个电子外,其余各层全充满,E位于元素周期表的ds区。回答下列问题:

(1)B、C中第一电离能较大的是_________,基态D原子价电子的轨道表达式为____________

(2)DA2分子的VSEPR模型是____________。H2A比H2D熔沸点高得多的原因是____________

(3)实验测得C与氯元素形成化合物的实际组成为C2Cl6,其球棍模型如图所示。已知C2Cl6 在加热时易升华,与过量的NaOH溶液反应可生成Na[C(OH)4]。

① C2Cl6属于____________晶体(填晶体类型),其中C原子的杂化轨道类型为____________杂化。

② [C(OH)4]中存在的化学键有___________

(4)工业上制备B的单质是电解熔融B的氯化物,而不是电解BA,原因是_____________

(5)B、C的氟化物晶格能分别是2957 kJ·mol-1、5492 kJ·mol-1,二者相差很大的原因是____________

(6)D与E所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

  

① 在该晶胞中,E的配位数为______________

② 已知该晶胞的密度为ρ g/cm3,则其中两个D原子之间的距离为_________ pm(列出计算式即可)。

 

镁(或Mg)平面三角形H2O分子间存在氢键分子sp3极性共价键、配位键(或共价键、配位键)熔融MgCl2能导电,可电解;MgO熔沸点高,电解熔融MgO能耗大Al3+比Mg2+电荷高、半径小,AlF3的晶格能比MgCl2大得多4 【解析】 本题考查元素位置、结构和性质的关系,涉及元素周期律的综合应用,共价键及晶体类型的判断,晶胞等知识,正确推断元素是解本题的关键。A、B、C、D、E代表前四周期原子序数依次增大的五种元素。A、D同主族且有两种常见化合物DA2和DA3,该化合物为SO2和SO3,则A为O元素,D为S元素;工业上电解熔融氧化物(C2A3)制取单质C,则C为铝,工业上电解氧化铝制取金属铝;B、E除最外层均只有2个电子外,其余各层全充满,E位于元素周期表的ds区,则B为Mg元素,E为Zn元素。 (1)根据上述分析,B为Mg元素,C为Al元素,镁的最外层s轨道上有2个电子,处于全充满状态,比相邻元素的第一电离能大,则Mg、Al中第一电离能较大的是Mg;D为S元素,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则基态D原子价电子的轨道表达式为。 (2)DA2为SO2,根据价层电子对互斥理论可知,SO2中硫原子含有的孤对电子对数是(6-2×2)÷2=1,成键电子对数为2,采用sp2杂化,则分子的VSEPR模型是平面三角形。H2A为H2O,H2D为H2S,它们均为分子晶体,但H2O分子间存在氢键,所以水的 熔沸点比H2S的熔沸点高得多。 (3)①C2Cl6是Al2Cl6,根据题意,C2Cl6 在加热时易升华,说明该分子的熔沸点较低,则Al2Cl6属于分子晶体;根据图给球棍模型可知,Al原子形成4个共价单键,则Al原子的杂化轨道类型为sp3杂化。 ②[Al(OH)4]-中Al最外层有3个电子,与O原子形成三个极性共价键,Al原子还有一个空轨道,与氧原子的孤对电子形成配位键,所以[Al(OH)4]-中存在的化学键有极性共价键和配位键。 (4)熔融MgCl2能导电,可电解;MgO熔沸点高,电解熔融MgO能耗大,所以工业上制备金属Mg用电解熔融MgCl2的方法,而不是用电解熔融MgO的方法。 (5)B、C的氟化物分别为MgF2、AlF3,因为Al3+比Mg2+电荷高、半径小,所以AlF3的晶格能比MgCl2大得多 。 (6)① 根据如图所示晶胞,E原子位于顶点和面心,面心上的E原子,与它等距离最近的D原子有4个,则在该晶胞中,E的配位数为4。 ②根据如图所示晶胞,晶胞中有E原子8×1/8+6×1/2=4,D原子位于四分之一晶胞中的4个小正方体的体心上,一共有4个,设该晶胞的边长为x cm, 已知该晶胞的密度为ρ g/cm3,则晶胞的边长x=cm,其中两个D原子之间的距离为pm。  
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考点分析:
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请参考题中图表,已知E1=134 kJ·mol-1、E2=368 kJ·mol-1,根据要求回答问题:

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是__________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是__________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式___________________

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:

①CH3OH(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g)  ΔH=+49.0 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+O2(g)==CO2(g)+2H2(g)  ΔH=-192.9 kJ·mol-1

且H2O(g)==H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol-1,则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为_______________

(3)如表所示是部分化学键的键能参数:

化学键

P—P

P—O

O===O

P===O

键能/kJ·mol-1

a

b

c

x

 

 

已知白磷的燃烧热为d kJ·mol-1,白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示,则表中x=__________ kJ·mol-1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。

 

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(一)雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响.燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一.

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO2CO2(g)+N2(g)△H<O

①反应的速率-时间图像如图甲所示.若其他条件不变,仅在反应前加入合适的催化剂,其速率时间图象如图乙所示.以下说法正确的是___________(填对应字母).

   A.a1>a2       B.b1<b2        C.t1>t2

   D.图乙中阴影部分面积更大     E.图甲中阴影部分面积更大

②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是_________(填代号)

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.

已知:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)△H=﹣56.9kJ/mol    H2O(g)=H2O(l)△H=﹣44.0kJ/mol

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:______________

(3)CH4和H2O(g) 在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如表:

温度/℃

800

1000

1200

1400

平衡常数

0.45

1.92

276.5

1771.5

 

 

①该反应是_________反应(填“吸热”或“放热”).

②T℃时,向1L密闭容器中投入l mol CH4和l mol H2O(g),平衡时c(CH4)=0.5mol/L,该温度下反应CH4+H2OCO+3H2的平衡常数K=______________

(二)恒温时,将2molA和2molB气体投入固定容积为2L密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g) xC(g)+D(s),10s时,测得A的物质的量为1.7mol,C的反应速率为0.0225mol·L—1·s—1;40s时反应恰好处于平衡状态,此时B的转化率为20%。请填写下列空白:

(1)x=____________

(2)从反应开始到10s,B的平均反应速率为____________

(3)从反应开始到40s达平衡状态,A的平均反应速率为____________

(4)平衡时容器中B的体积分数为____________

(5)下列各项能表示该反应达到平衡状态是____________

     A.消耗A的物质的量与生成D的物质的量之比为2∶1

     B.容器中A、B的物质的量 n(A)∶n(B) =2∶1

     C.气体的平均相对分子质量不再变化

     D.压强不再变化

     E.气体密度不再变化

 

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某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。

Ⅰ.配制0.50 mol/L NaOH溶液

若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体_____g。

Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。

(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ/mol):_____________

(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。

①请填写下表中的空白:

 

起始温度t1/℃

终止温度

t2/℃

温度差平均值

(t2-t1)/℃

H2SO4

NaOH

平均值

1

26.2

26.0

26.1

30.1

______

2

27.0

27.4

27.2

33.3

3

25.9

25.9

25.9

29.8

4

26.4

26.2

26.3

30.4

 

②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃。则中和热△H=______________取小数点后一位)。

③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是:______

  A.实验装置保温、隔热效果差

  B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数

  C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

  D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

 

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对于密闭容器中可逆反应 A2(g)+3B2(g)2AB3(g),探究单一条件改变情况下,可能引起平衡状态的改变,得到如下图所示的曲线(图中T表示温度,n 表示物质的量)下列判断正确的是

A. 加入催化剂可以使状态 d 变为状态 b

B. 若 T1>T2,则逆反应一定是放热反应

C. 达到平衡时 A2 的转化率大小为: b>a>c

D. 在T2 和n(A2)不变时达到平衡,AB3 的物质的量大小为: c>b>a

 

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100℃时,将0.1mol N2O4置于1L密闭的烧瓶中,然后将烧瓶放入100℃的恒温槽中,烧瓶内的气体逐渐变为红棕色:N2O4g2NO2g),下列结论不能说明上述反应在该条件下已经达到平衡状态的是(  )

①N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1:2

②NO2生成速率与NO2消耗速率相等

③烧瓶内气体的压强不再变化

④烧瓶内气体的质量不再变化

⑤NO2的物质的量浓度不再改变

⑥烧瓶内气体的颜色不再加深

⑦烧瓶内气体的平均相对分子质量不再变化

⑧烧瓶内气体的密度不再变化

A. ②③⑥⑦    B. ①④⑧    C. 只有①④    D. 只有⑦⑧

 

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