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(化学—选修3:物质结构与性质) 氮化硼(BN)被称为一种“宇宙时代的材料”,具...

(化学—选修3:物质结构与性质)

氮化硼(BN)被称为一种“宇宙时代的材料”,具有很大的硬度。

(1)基态硼原子有__________个未成对电子,氮离子的电子排布式为__________。

(2)部分硼的化合物有以下转化:满分5 manfen5.com

则下列叙述正确的是__________(填序号);

A.B3N3H6俗称无机苯,但不是平面分子

B.BNH6与乙烷是等电子体

C.HB≡NH中的硼原子、氮原子韵杂化类型相同

D.硼、氮、氧三元素的第一电离能比较:B<N<O

(3)下图的晶体结构中,黑球白球分别代表不同的原子、离子或分子,则图1的晶胞中含有的粒子总数为__________;图2中的白球的配位数是__________。

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(4)已知图3、4均表示BN晶体的结构,制备氮化硼的原理为:BCl3+2NH3=BN+2HCl+NH4Cl,当该反应中有1mol BN生成时,则反应中可形成__________mol配位键,比较氮化硼晶体与晶体硅的沸点高低并解释原因____________________。

(5)X射线的衍射实验可获取晶体的结构,包括晶胞形状、大小及原子的分布等参数,从而提供了又一种实验测定阿伏加德罗常数和元素的相对质量的方法。若图4晶胞的棱长为a nm,密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为__________(要求化为最简关系)。

 

(1)1 1s22s22p6(2)B、C (3)5 8 (4)2氮化硼晶体比晶体硅高,氮硼键的键能比硅硅键的键能大(5)1023/a3ρ 【解析】 试题分析:(1)B原子核外电子排布为1s22s22p1,2p能级的1个电子为未成对电子;N3-离子核外电子数为10,核外电子排布式为1s22s22p6; (2)A.B3N3H6与苯为等电子体,结构相似,为平面结构,A错误;B.BNH6与乙烷是原子总数相同、电子总数相同,二者互为等电子体,B正确;C.HB≡NH中的硼原子、氮原子均形成2个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目均为2,杂化方式sp杂化,C正确;D.同周期随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级容纳3个电子,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能B<O<N,D错误,答案选BC; (3)图1的晶胞中含有的粒子总数为1+8×1/8+6×1/2 =5;与白色球最近的黑色球处于体心位置,每个顶点白色球为8个晶胞共用,故白色球的配位数为8; (4)由图可知,B原子与N原子之间4个共价键,其中一个为配位键,生成1molBN时,形成1mol配位键,同时得到1molNH4Cl,1个铵根离子中也含有1个配位键,故形成配位键为2mol;氮化硼与晶体硅均为原子晶体,Si原子半径大于B原子、N原子半径,Si-Si键的键长大于B-N键的键长,故B-N键的键能比Si-Si键的键能大,则氮化硼晶体的熔点比晶体硅的高; (5)晶胞中B原子数目=N原子数目=4,则晶胞质量为4×(11+14)/NAg,晶胞的边长为a nm,密度为ρg•cm-3,则:4×(11+14)/NAg=(a×10-7cm)3×ρ g•cm-3,整理得NA=1023/a3ρ。 【考点定位】本题主要是对物质结构的考查,涉及核外电子排布、杂化方式、等电子体、电离能、晶体熔沸点比较、晶胞结构及计算等 【名师点晴】本题考查的知识点较多,题目浓度中等。(3)中白色球配位数为易错点,学生容易认为顶点黑色球与白色球最近。难点是晶胞结构分析与有关计算。平时注意总结第一电离能的变化规律,特别是处于全满或半充满的,以及明确各类晶体熔沸点比较的判断依据等。例如原子晶体:由共价键形成的原子晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石>碳化硅>硅。  
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[化学—选修2:化学与技术]粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO2Al2O3CaO等。一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com

1)粉煤灰研磨的目的是_______________________

2)第1次过滤时滤渣的主要成分有____________________(填化学式,下同),第3次过滤时滤渣的成分是__________

3)在104用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间关系如图1,适宜的浸取时间为__________h;铝的浸取率与满分5 manfen5.com的关系如图2所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4FKFNH4FKF的混合物,在满分5 manfen5.com相同时,浸取率最高的是__________(填助溶剂化学式);用含氟的化合物作这种助溶剂的缺点是__________(举一例)。

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4)流程中循环使用的物质有__________。(填化学式)

5)用盐酸溶解硫酸铝晶体,再通入HCl气体,析出AlCl3·6H2O,请简要说明该过程能够发生的原因____________________

6)用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是____________________

 

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近几年我国大面积发生雾霾天气,其主要原因是SO2、NOx,挥发性有机物等发生二次转化,研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

(1)在一定条件下,CH4可与NOx反应除去NOx,已知有下列热化学方程式:

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)       △H=-890.3 kJ·mol-1

②N2(g)+2O2(g)满分5 manfen5.com 2NO2(g)      △H=+67.0 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l)      △H=-41.0 kJ·mol-1

则CH4(g)+2NO2(g) 满分5 manfen5.comCO2(g)+2H2O(g)+N2 (g)      △H=_____kJ·mol-1

(2)在3.0 L密闭容器中,通入0.10 mol CH4和0.20 mol NO2,在一定温度进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表

时间t/min

0

2

4

6

8

10

总压强p/100kPa

4.80

5.44

5.76

5.92

6.00

6.00

由表中数据计算04minv(NO2)_________,该温度下的平衡常数K________

3)在一恒容装置中,通入一定量CH4NO2,测得在相同时间内,在不同温度下,NO2的转化率如图(横坐标为反应温度,纵坐标为NO2转化率/%):

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则下列叙述正确的是____________

A.若温度维持在200更长时间,NO2的转化率将大于19%

B.反应速率:b点的v()e点的v()

C.平衡常数:c点=d

D.提高c点时NO2的转化率和反应速率,可适当升温或增大c(CH4)

4)用0.05 mol·L1Na2S溶液吸收上述甲烷中含有的H2S气体,当吸收的H2S的物质的量与原Na2S的物质的量相等时溶液显碱性,此时溶液中有关粒子的表达式正确的是( 

An(Na)0.1 mol                      Bc(Na)c(OH)c(S2)c(HS)c(H)

Cc(H2S)c(H)c(S2)c(OH)         Dc(Na)c(H2S)2c(S2)c(HS)

测得25时溶液中的c(H2S)1.0×104mol·L1,则溶液的pH________

5)将(1)中CH42NO2满分5 manfen5.comCO22H2ON2的反应设计为原电池,电池内部是掺杂氧化钇的氧化锆晶体,可以传导O2;则电池的正极电极反应式为______________

 

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利用含铜、铁的粗锌制备硫酸锌及相关物质。工艺流程图及有关数据如下:

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物质

Cu(OH)2

Zn(OH)2

Fe(OH)3

ZnS

CuS

Ksp

5.0×1020

2.0×1016

4.0×1038

1.2×1023

8.5×1045

请回答下列问题:

1)粗锌中的铜与混酸的稀溶液反应的化学方程式为__________________________,图中处理气体X要能够体现绿色化学思想,还需补充气体______(填化学式)。

2)若溶液Ic(Cu2)0.05mol·L1,则溶液IIc(Fe3)____mol·L1

3)若固体AZn,取9.61 g固体C溶解于足量的500mL 2 mol·L1稀硝酸中,共收集到标准状况下2.24L的气体,向所得溶液中加入2 mol·L1 NaOH溶液,则当生成沉淀最多时,沉淀的质量为_____g;若固体A是另一种物质,取部分固体C于试管中,加入盐酸产生有臭鸡蛋味气体,则该反应的离子方程式为________________________

4)溶液Ⅲ经过蒸发浓缩、____________、过滤、洗涤、干燥,即得到较纯净的硫酸锌晶体;溶液还可以制备ZnS,实际选择的是(NH42S溶液而不是Na2S溶液作为反应物,理由是后者制得的ZnS含有较多的杂质,则该杂质是____________(填化学式)。

5)金属锌常用作酸性干电池的负极,干电池不使用时,由于负极与电解质溶液接触而发生自放电反应:2NH4Zn2NH3H2↑+Zn2,造成电量自动减少。写出铅蓄电池不使用时,其正极上发生自放电的化学方程式__________________________

 

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苯胺为无色液体,还原性强,易被氧化;有碱性,与酸反应生成盐。常用硝基苯与H2制备:满分5 manfen5.com

其部分装置及有关数据如下:满分5 manfen5.com

 

沸点/℃

密度g/mL

溶解性

硝基苯

210.9

1.20

不溶于水,易溶于乙醇、乙醚

苯胺

184.4

1.02

微溶于水,易溶于乙醇、乙醚

乙醚

34.6

0.71

不溶于水,易溶于硝基苯、苯胺

实验步骤:

①检查装置的气密性,连接好C处冷凝装置的冷水。

②先向三颈烧瓶中加入沸石及硝基苯,再取下恒压分液漏斗,换上温度计。

③打开装置AB间活塞,通入H2一段时间。

④点燃B处的酒精灯,加热,使温度维持在140进行反应。

⑤反应结束后,关闭装置AB间活塞,加入生石灰。

⑥调整好温度计的位置,继续加热,收集182186℃馏分,得到较纯苯胺。

回答下列问题:

1)步骤⑥中温度计水银球的位置在__________

2)下列关于实验的叙述中,错误的是__________

A.冷凝管的冷水应该从b进从a

B.实验开始酎,温度计水银球应插入反应液中,便于控制反应液的温度

C.装置A中应使用锌粉,有利于加快生成H2的速率

D.加入沸石的目的是防止暴沸

3)若实验中步骤③和④的顺序颠倒,则实验中可能产生的后果是_____________

4)蒸馏前,步骤⑤中加入生石灰的作用是____________________

5)有学生质疑反应完成后,直接蒸馏得到苯胺的纯度不高,提出以下流程:

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苯胺在酸性条件下生成盐酸苯胺被水萃取,在碱性溶液中又被放有机溶剂反萃取,这种萃取——反萃取法简称反萃。实验中反萃的作用是__________;在分液漏斗中进行萃取分液时,应注意不时放气,其目的是____________________

6)苯胺还原性强,易被氧化,请配平下列化学方程式的化学计量数。

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某溶液中含有NH4Fe2Al3SO42Cl五种离子,若向其中加入过量的Na2O2,微热并搅拌,再通入过量的HI气体,充分反应后,最后加入足量的硝酸酸化的硝酸钡溶液,则下列叙述不正确的是( 

A.反应后,溶液中NH4Fe2SO42的物质的量减少,而Al3Cl的物质的量不变

BFe2先被氧化并形成沉淀,后来沉淀溶解并被还原为Fe2,最后又被氧化

C.该实验中共有二种气体生成

DAl3先形成沉淀后溶解,后来再形成沉淀接着又沉淀溶解

 

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