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[化学——选修3:物质结构与性质]太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒...

[化学——选修3:物质结构与性质]太阳能电池板材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒等化学物质。

(1)基态硅原子的价电子排布图:         

(2)硒和硫同为VIA族元素,与其相邻的元素有砷和溴,则三种元素的第二电离能由小到大的顺序为    。(用I2X表示)

(3)气态SeO3分子的杂化类型       ,与SeO3互为等电子体的一种离子为       (填化学式)。

(4)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O) 4]SO4 ·H2O,其结构示意图如下:

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胆矾中含有的粒子间作用力是         (填序号)。

A.离子键      B.极性键    C.金属键     D.配位键      E.氢键    F.非极性键

(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物K 2[Cu(CN)4],该配合物属于          晶体,已知CN-与N2为等电子体,指出1molCN-满分5 manfen5.com键的数目为           

(6)一种铜金合金晶体具有面心立方最密堆积结构,在晶胞中金原子位于顶点,铜原子位于面心,则该合金中铜原子(Cu)与金原子(Au)个数比为         ;若该晶体的晶胞棱长为a nm,则该合金密度为     g/cm3。(列出计算式,不要求计算结果,阿伏加德罗常数的值为NA

 

(1) (2分) (2)I2As<I2 Br<I2 Se(2分) (3)平面三角形 (2分) CO32-或NO3-(2分) (4)ABDE (5)离子晶体,2NA (6)3:1 (2分) (2分) 【解析】 试题分析:(1)硅是14号元素,根据原子核外电子排布规律可知其电子排布式为:1s22s22p63s23p2,因此基态硅原子的价电子排布图为; (2)砷、硒、溴三种元素都是第4周期非金属元素,同一周期元素自左而右电离能呈增大趋势,但Se元素失去有关电子后4p能级是半满稳定状态,能量较低,第二电离能高于同周期相邻元素,故第二电离能由小到大的顺序为I2As<I2 Br<I2 Se; (3)气态SeO3分子中中心原子的价层电子对数为=3,无孤电子对,因此分子构型为平面三角形;等电子体要求原子总数相同,价电子数相同,所以与SeO3互为等电子体的一种离子为CO32-或NO3-; (4)铜离子和硫酸根离子之间存在离子键,硫原子和氧原子间存在极性共价键,铜原子和氧原子间存在配位键,氧原子和氢原子间存在氢键,答案选ABDE; (5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物K 2[Cu(CN)4],该配合物是由离子构成,因此属于离子胶体,已知CN-与N2为等电子体,说明在CN-中C、N之间存在一个三键,其中有两个π键、一个δ键,所以1molCN-中π键的数目为2NA; (6)在晶胞中,Au原子位于顶点,Cu原子位于面心,该晶胞中Au原子个数=8×=1,Cu原子个数=6×=3,所以该合金中Au原子与Cu原子个数之比=1:3,晶胞体积V=(a×10-7cm)3,每个晶胞中铜原子个数是3、Au原子个数是1,则ρ=g•cm-3。 考点:考查核外电子排布、电离能、分子空间构型、杂化方式、晶胞密度的计算的相关知识  
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考点分析:
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研究NOx、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

(1) 利用甲烷催化还原NOx

CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ•mol﹣1

CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ•mol﹣1

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                              

(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) 满分5 manfen5.comH2(g)+CO2(g),500℃时的平衡常数为9,若在该温度下进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1,则CO的平衡转化率为:              

(3) 用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。

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①写出总反应化学方程式                                   

②测得该反应的平衡常数与温度的关系为:lgK=5.08+217.5/T,该反应是   反应(填“吸热”或“放热”)。

③该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示,当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式    

(4)下图是用食盐水做电解液电解烟气脱氮的一种原理图,NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3,尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。如下图,电流密度和溶液pH对烟气脱硝的影响。

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①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3反应的离子方程式                    

②溶液的pH对NO去除率影响的原因是            

③若极板面积10cm2,实验烟气含NO 1.5%,流速为0.070L·s1(气体体积已折算成标准状态,且烟气中无其他气体被氧化),法拉第常数为96500 C·mol1,测得电流密度为1.0 A·cm2。列式计算实验中NO除去率          

 

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砷(As)是第四周期第VA族元素,它在自然界中的含量不高,但人类认识它、研究它的历史却很长。

(1)砷的氢化物的化学式为________,其稳定性比磷的氢化物____(填“强或弱”)。已知H3AsO3是两性偏酸性的化合物,它与硫酸反应的化学方程式为                 。NaHAsO3溶液呈碱性,该溶液中c(H2AsO3-      C(AsO33-)(填“>”、“<”或“=”)。

(2)砷在自然界中主要以硫化物形式(如雄黄As4S4、雌黄As2S3等)存在。

①工业上以雄黄为原料制备砷的过程是先在空气中煅烧使其转化为砒霜(As2O3),然后用焦炭还原写出焦炭还原时发生反应的化学方程式:                            。砒霜有剧毒,卫生防疫分析中鉴定的方法是先将试样与锌、硫酸混合在一起反应,将生成的气体导入到热玻璃管中热解玻璃管产生亮黑色的“砷镜”,则说明试样中含有As2O3写出上述鉴定过程中有关反应的化学方式:                                        

“砷镜”可被漂白精氧化为H3AsO4,反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为     

(3)已知砷酸(H3AsO4)是三元酸,有较强的氧化性。

①常温下砷酸的K1=6×10-3、K2=1×10-7,则NaH2AsO4溶液的pH为____7。(填“>”、“<”、“=”),判断依据为___________________________________________________________________。

②某原电池装置如图所示,电池总反应为AsO43-+2I-+H2O满分5 manfen5.comAsO33-+I2+2OH-

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当P池中溶液由无色变成蓝色时,正极上的电极反应式为                         。当电流计指针归中后向Q池中加入一定量的NaOH,则电池负极所在的烧杯为     (填“P”或“Q”)。

 

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TiO2和TiCl4都是钛的重要化合物,某化学兴趣小组在实验室对两者的制备及性质进行探究。

.制备TiCl4

实验室利用反应TiO2 (s)+CCl4(g)满分5 manfen5.comTiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,装置图和有关信息如下:

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物质

熔点/℃

沸点/℃

其他

CCl4

—23

76

与TiCl4互溶

TiCl4

—25

136

遇潮湿空气产生白雾

 

请回答下列问题:

(1)仪器A的名称是           

(2)实验开始前的操作包括:①检查装置气密性,②组装仪器③通N2一段时间,④加装药品,⑤点燃

酒精灯停止通N2停止加热正确的操作顺序是__________________________。实验结束后欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是           

(3)装置E能否      (填“能”或“不能”)换成装置A,理由是                       

(4)TiCl4是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。某钛合金的元素还有Al和Si等,已知在常温下,钛是一种耐强酸强碱的金属,请设计实验检验其中的Si元素。            

Ⅱ.制备TiO2及测定TiO2的质量分数:

在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀TiO2·xH2O,经过滤、水洗,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2

(5)写出生成TiO2·xH2O的化学方程式                                         

(6)检验沉淀是否洗涤干净的方法是___________________________________________

(7) 一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时,称取上述TiO2试样0.2g,消耗0.1 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液20mL满分5 manfen5.com

①配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的目的是:                    

②该滴定操作所用到的指示剂是             

③则TiO2质量分数为             

 

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在t 时,AgI在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,又知t时AgBr的Ksp=5×10-13。下列说法不正确的是  

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A.在t时,AgI的Ksp=2.5×10-15 mol2.L-2

B.图中b点有碘化银晶体析出

C.向c点溶液中加入适量蒸馏水,可使溶液由c点到a点

D.在t时,反应AgBr(s)+I(aq)满分5 manfen5.comAgI(s)+Br(aq)的平衡常数K=200   

 

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W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大。W的最外层电子数、电子层数和主族序数均相等。Y原子最外层电子数与W、X原子最外层电子数之和相等。X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍还多1个。Z是所在周期中主族元素原子半径最大的元素。下列说法正确的是(  

A.离子半径大小顺序为:Z>X>Y>W

B.W、X、Y三种元素都属于非金属元素,它们之间只能形成共价化合物

C.X、Y、Z三种元素与W 元素形成的最简单化合物的沸点依次升高

D.X、Y、Z三种元素形成的化合物的水溶液一定显中性

 

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