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【化学——选修3:物质结构与性质】原子序数依次增大的X、Y、Z、G、Q、R、T七...

【化学——选修3:物质结构与性质】原子序数依次增大的X、Y、Z、G、Q、R、T七种元素,核电荷数均小于36。已知X的一种12型氢化物分子中既有σ键又有π键,且所有原子共平面;Z的L层上有2个未成对电子;Q原子的s能级与p能级电子数相等;R单质是制造各种计算机、微电子产品的核心材料;T处于周期表的ds区,原子中只有一个未成对电子。

(1)Y原子核外共有________种不同运动状态的电子,基态T原子有________种不同能级的电子。

(2)X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。

(3)由X、Y、Z形成的离子ZXY与XZ2互为等电子体,则ZXY中X原子的杂化轨道类型为__________________。

(4)Z与R能形成化合物甲,1 mol甲中含________ mol化学键,甲与氢氟酸反应,生成物的分子空间构型分别为_________________________。

(5)G、Q、R氟化物的熔点如下表,造成熔点差异的原因为___________________。

氟化物

G的氟化物

Q的氟化物

R的氟化物

熔点/K

993

1 539

183

(6)向T的硫酸盐溶液中逐滴加入Y的氢化物的水溶液至过量,反应过程中的离子方程式

________________________;________________________。

(7)X单质的晶胞如图所示,一个X晶胞中有________个X原子;

若X晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞的体积为________ cm3 (用代数式表示)。

 

(1)7(1分) 7(1分) (2)C<O<N(1分) (3)sp杂化(1分) (4)4(1分) SiF4为正四面体形(1分)、H2O为V形(1分) (5)NaF与MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点最低;Mg2+的半径比Na+的半径小、电荷数多,晶格能:MgF2>NaF,故MgF2的熔点比NaF高(2分) (6)Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH (2分)、 Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-(2分) (7)8 (1分) 96/ρNA(1分) 【解析】 试题分析:X的一种氢化物分子中既有σ键又有π键,说明分子里有双键或参键,X的一种氢化物为1:2型且所有原子共平面,所以X应为C元素,它的1:2型氢化物为乙烯;Z的L层上有2个未成对电子,即核外电子排布为1s22s22p2或1s22s22p4,X、Y、Z原子序数依次增大,所以Z为O元素,且Y为N元素;Q原子s能级与p能级电子数相等,则Q的核外电子排布为1s22s22p4或1s22s22p63s2,由于Q的原子序数比氧大,所以Q的电子排布为1s22s22p63s2,即Q为Mg;而G为金属元素,且原子序数介于氧和镁元素之间,所以G为Na;R单质是制造各种计算机、微电子产品的核心材料,则R为Si;T处于周期表的ds区,原子中只有一个未成对电子,价电子排布为3d104s1,故T为Cu; (1)Y为N元素,核外电子排布式为1s22s22p3,所以7种不同运动状态的电子;T为Cu元素,它的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1,所以它有7个能级; (2)C、N、O位于元素周期表同一周期,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,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:C<O<N; (3)OCN-与CO2互为等电子体,所以它们结构相似,OCN-中C原子与O、N原子之比分别形成2对共用电子对,没有孤电子对,所以碳的杂化方式为sp杂化; (4)Z与R能形成化合物甲为二氧化硅,在二氧化硅晶体中,每个硅原子周围有四个Si-O键,所以1mol二氧化硅中含有4molSi-O键;SiO2与HF反应的方程式为:SiO2+4HF=SiF4+2H2O,其中SiF4中硅原子的价层电子对数为:4+=4,没有孤对电子,所以SiF4的空间构型为正四面体、H2O为V形; (5)在NaF、MgF2、SiF4中,NaF与MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,故SiF4的熔点最低,Mg2+的半径比Na+的半径小,且Mg2+电荷数高,晶格能MgF2>NaF,故MgF2的熔点比NaF高; (6)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水溶液至过量,反应生成四氨合铜络离子,反应的离子方程式为:Cu2++4NH3.H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2O; (7)碳单质的晶胞为,晶胞中含有C原子数目为4+8×1/8+6×1/2=8,C原子与周围4个原子形成正四面体,正四面体中心C原子与顶点碳原子相邻,距离最近,晶胞质量为8×12/NAg,晶体的密度为pg/cm3,则晶胞的体积为(8×12/NAg)÷(pg/cm3)=96/ρNA。 考点:考查电离能、杂化轨道、分子结构、晶体类型与性质、配合物、晶胞计算等。  
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(1)火箭的第一、二级发动机中,所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮,偏二甲肼可用肼来制备。

用肼(N2H4)作燃料,四氧化二氮作氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。

已知: N2(g)+2O2(g)===N2O4(g)    ΔH=+10.7 kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g)    ΔH=-543  kJ·mol-1

写出气态肼和N2O4反应生成氮气和气态水的热化学方程式:________________________。

已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在,它很容易转化为二氧化氮。试推断出二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施): ____________________。

(2)在0.5L恒容密闭容器中,一定量的N2与H2进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   H=bkJ•mol﹣1,其化学平衡常数K值和温度的关系如下:

温度/

200

300

400

K

1.0

0.86

0.5

写出该反应的化学平衡常数的表达式:          ,b        0(填“大于”、“小于”或“等于”)

400时,测得某时刻氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3mol、2mol、1mol时,此时刻该反应的v(N2)        v(N2)(填“大于”、“小于”或“等于”)

(3)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航空航天。如图1所示装置中,以稀土金属材料作惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-离子(O2+4e===2O2-)。

c电极的名称为________,d电极上的电极反应式为______________________。

如图2所示为用惰性电极电解100 mL 0.5 mol·L-1CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为___________________。若a电极产生56 mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=__________(不考虑溶液体积变化)

 

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锶(Sr)为第五周期A族元素,其化合物六水氯化锶(SrCl2·6H2O)是实验室重要的分析试剂,工业上常以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备,生产流程如下:

已知:经盐酸浸取后,溶液中除含有Sr2+和Cl外,还含有少量Ba2+杂质;

SrSO4、BaSO4的溶度积常数分别为3.3×10-7、1.1×10-10

SrCl2·6H2O的摩尔质量为267 g/mol。

(1) 工业上天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是______________。

(2) 工业上天青石隔绝空气高温焙烧,若0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式:_________________________。

(3)加入硫酸的目的是____________________________。为了提高原料的利用率,滤液中Sr2+的浓度应不高于___________mol/L(注:此时滤液中Ba2+浓度为1×10-5 mol/L)。

(4)产品纯度检测:称取1.000 g产品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 1.100×10-2mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl外,不含其他与Ag反应的离子),待Cl完全沉淀后,用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.200 0 mol/L的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag以AgSCN白色沉淀的形式析出。

滴定反应达到终点的现象是_______________________。

若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00 mL,则产品中SrCl2·6H2O的质量百分含量为______________(保留4位有效数字)。

(5)工业上常用电解熔融SrCl2制锶单质。由SrCl2·6H2O制取无水氯化锶的方法是           

 

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某学习小组为研究碳素钢的性质,用铁钉(碳素钢)进行了以下探究活动:

[探究一](1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是______________________。

(2)称取碳素钢6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。

甲同学认为X中除Fe3+之外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应选用_______(选填序号)。

A.KSCN溶液和氯水      B.铁粉和KSCN溶液

C.浓氨水             D.酸性KMnO4溶液

乙同学取560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4反应,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。

[探究二]根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中还可能含有Q1 和Q2两种气体,其中Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893 g·L-1。为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应)。

(3)装置B中试剂的作用是______________________。

(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的                     (用化学方程式表示)。

(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认Q2的存在,需在装置中添加洗气瓶M于________(填序号)。

A.A之前    B.A—B间         C.B—C间         D.C—D间

(6)如果气体Y中含有Q1,预计实验现象应是______________。

 

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XYZRW是原子序数依次增大的五种短周期元素。YR同主族,可组成共价化合物RY2YZ最外层电子数之和与W的最外层电子数相同。25℃时,0.1 mol/LXW形成的化合物的水溶液pH1。下列说法正确的是

A. ZYZW形成的化合物的化学键完全相同

B. YZW三种元素组成的化合物的水溶液可能显碱性

C. 简单离子的半径:Z>R>W>Y

D. 因非金属性Y>R,所以XY组成的化合物的沸点低于XR组成的化合物

 

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亚氯酸钠是一种高效氧化剂、漂白剂,主要用于棉纺、亚麻、纸浆等漂白,亚氯酸钠(NaClO2)在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO、Cl等,其中HClO2和ClO2都具有漂白作用,但ClO2是有毒气体。经测定,25 时各组分含量随pH变化情况如图所示(Cl)  没有画出。则下列分析不正确的是

A.亚氯酸钠在酸性条件下较稳定

B.25 时,HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10-6

C.使用该漂白剂的最佳pH范围为4--5

D.25 时,同浓度的HClO2溶液和NaClO2溶液等体积混合(忽略ClO2和Cl),则混合溶液中有c(HClO2)+2c(H)=c(ClO)+2c(OH)

 

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