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碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物有独特的性质和用途。请回答下列问题。...

碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物有独特的性质和用途。请回答下列问题。

(1)碳原子核外电子有_____种不同的运动状态。碳原子的价电子在形成sp3杂化后,其轨道表达式为_____

(2)写出一种CO32-的等电子体微粒的化学式_______,其空间构型为_______

(3)有机物M()在一定条件下生成N()。

①沸点:M_____N (填大于小于”)。

M中碳原子杂化类型为_____,不同杂化类型的碳原子数之比为_____

③有机物N中除氢原子之外的其他原子的第一电离能由大到小的顺序为_____

(4)已知CaCO3的热分解温度为900℃,SrCO3的热分解温度为1172℃,试从原子结构的角度解释CaCO3的热分解温度低于SrCO3的原因_____________

(5)碳的一种同素异形体C60,又名足球烯,是一种高度堆成的球碳分子。立方烷(分子式:C8H8是比C60约早20年合成出的一种对称性烃类分子,而如今已合成出一种立方烷与C60的复合型分子晶体,该晶体的晶胞结构如下图所示,立方烷分子填充在原C60晶体的分子间空隙中。则该复合型分子晶体的组成用二者的分子式可表示为______________

(6)石墨是碳的一种同素异形体,它的一种晶胞结构和部分晶胞参数如下图:

①原子坐标参数描述的是晶胞内原子间的相对位置。石墨晶胞中碳原子A、B的坐标参数分别为:A(0,0,0)、B(0,1,1/2)。则C原子的坐标参数为_______________

②晶胞参数用以描述晶胞的大小和形状。已知石墨晶胞底边长为acm ,层间距为dcm,阿伏加德罗常数的值为NA,则石墨的密度为_____g·cm-3(写出表达式即可)。

 

6 SO3或 NO3- 或SiO32- 平面三角形 小于 sp2、sp3 7:2 N > O > C Ca2+的离子半径小于Sr2+,Ca2+更易结合碳酸根离子中的氧离子,使碳酸根离子更易分解为二氧化碳 C8H8·C60 (1,1,1/2) g·cm-3 【解析】(1).因为没有运动状态相同的电子,所以C原子核外有6中不同运动状态的电子;碳原子的2S轨道和三个2P轨道发生杂化,同时电子趋向优先单独占据一个轨道,所以其轨道表达式为:; (2). SO3和CO32-互为等电子体,S原子以sp2杂化轨道成键, SO3分子为平面正三角形分子; (3). ①对结构相似的有机物,其分子量越大沸点就越高,所以沸点:M小于N;②因为M中含有C-C、苯环以及C=O,所以M中C的杂化方式为sp2、sp3杂化,两种杂化方式的碳原子比例为:(6+1):2=7:2 ;③在N、O、C中,第一电离能的顺序为N > O > C; (4). 由SrCO3和CaCO3都为离子晶体,SrCO3和CaCO3离子所带电荷相等,由于Ca2+半径小于Sr2+半径,所以CaO晶格能大于SrO晶格能,所以Ca2+比Sr2+更易与碳酸根离子中的氧离子结合,使碳酸根离子分解为CO2。 (5).晶胞中C60数目为8*1/8+6*1/2=4,立方烷分子填充在原C60晶体的分子间空隙中,晶胞中立方烷数目为4,则分子式为C8H8·C60; (6). ①由B点坐标可得,a=1,d=1/2,所以C点坐标为(1,1,1/2);②由石墨的晶胞结构得晶胞中C原子的数量为1+2×1/2+8×1/8+4×1/4=4,晶胞体积为2d×a×a×sin60°=, ,石墨的密度为 g·cm-3。  
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考点分析:
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中药药剂砒霜(主要成分为As2O3,微溶于水),可用于治疗急性白血病。工业上用含硫化砷(As2S3)的废渣生产砒霜的工艺流程如图所示:

(1)硫化砷中砷元素化合价为__________,其难溶于水,碱浸过程中硫元素价态不变,发生的主要反应的离子方程式为________________________

(2)氧化脱硫过程中被氧化的元素是____________

(3)还原过程中H3AsO4转化为H3AsO3,反应的化学方程式是____________________

(4)“沉砷是在一定温度下将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀的过程,主要反应有:

a.Ca(OH)2(S)Ca2+(aq) +2OH-(aq)    Ksp=10-7

b.Ca5(AsO4)3OH (S)5Ca2+(aq)+OH-(aq)+3AsO43-(aq)            Ksp=10-40

加入石灰乳调溶液中c(OH-) =0.01mol • L-1此时溶液中c(AsO43-) =________________。(已知=2. 15)

(5)还原后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3结晶得到粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸中的溶解度度(S)曲线如下图所示。

为了提高粗As2O3的沉淀率,结晶过程进行的操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,在此过程中应控制的条件为_________________

(6)在工业生产中,最后一步所得滤液可循环使用,其目的是____________________

(7)砷元素广泛存在于自然界,砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂等。

①砷的常见氧化物有As2O3As2O5,其中As2O5热稳定性差。根据图1写出As2O5分解为As2O3的热化学方程式___________________________________________

②砷酸钠具有氧化性,298 K时,在100 mL烧杯中加入10 mL 0.1 mol/L Na3AsO4溶液、20 mL 0.1 mol/L KI溶液和20 mL 0.05 mol/L硫酸溶液,发生下列反应:AsO43-(无色)+2I-+2H+AsO33-(无色)+I2(浅黄色)+H2O ,测得溶液中c(I2)与时间(t)的关系如图2所示(溶液体积变化忽略不计)。下列情况表明上述可逆反应达到平衡状态的是_______(填字母代号)。

a.溶液颜色保持不再变化                    b.c(AsO33-)+c(AsO43-)不再变化

c.AsO43-的生成速率等于I2的生成速率        d. 保持不再变化

 

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硫单质及其化合物在化工生产、污水处理等领域应用广泛。

(1)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S),该物质可转化为H2S,主要反应如下:

已知反应中相关的化学键键能数据如下表:

一定条件下,密闭容器中发生反应i,其中COS(g)的平衡转化率()与温度(T)的关系如图所示。则A、B、C三点对应的状态中,v(COS)=v(H2S)的是____________。(填标号)

反应ii的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示,其中表示逆反应的平衡常数(K)的是__________(“A”“B”)。T1时,向容积为10 L的恒容密闭容器中充入2 mol COS(g)1 mol H2(g),发生反应ii,COS的平衡转化率为_____________

(2)过二硫酸是一种强氧化性酸,其结构式为

①在Ag+催化作用下,S2O82-能与Mn2+在水溶液中发生反应生成SO42-MnO4-,该反应的离子方程式为________________________

②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液的方法制备过二硫酸铵。总反应的离子方程式为________________________________

(3)NaHS可用于污水处理的沉淀剂。已知:25℃时,反应Hg2+(aq)+HS-(aq) HgS(s)+H+(aq)的平衡常数K=1.75×1038,H2S的电离平衡常数Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15

NaHS的电子式为____________________Ksp(HgS)=_____________________

 

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Na2O2可用作制氧剂、漂白剂。

(1)已知:2CrO42ˉ+2H+Cr2O72ˉ+H2O。在碱性溶液中,Na2O2可以把Cr2(SO4)3中的Cr元素氧化成+6价,该反应的离子方程式为___________________________________

(2)某化学兴趣小组同学欲在实验室中制备少量Na2O2

查阅资料得知,将钠加热至熔化,通入一定量的除去CO2的空气,维持温度在453—473K之间,钠即被氧化为Na2O;进而增加空气流量并迅速提高温度至573—673K,即可制得Na2O2

①若采用上述仪器装置制备Na2O2,从左到右仪器的连接顺序为(填接口字母,各装置只能用一次)________;装置D的作用为________

②装置A中生成Na2O2的化学反应方程式为_______________________

③若实验时准确称取2.3 gNa进行反应,将反应后的固体溶于1L水中,向所得溶液中加入50 mL 0.5 mol/L NH4Al(SO4)2溶液充分反应,请写出加入NH4A1(SO4)2溶液后发生反应的离子方程式________

(3)小组同学继续对反应后固体的组成进行探究。

a.取一定量反应后固体,加入足量水充分反应,有气体生成;

b.将生成的气体全部转入真空密闭容器中,放电后充分反应,气体体积减少了3 / 5(不考虑O3的生成)。

①反应后固体中一定有的物质为________(填化学式)。

②为进一步确定反应后固体的组成,需对b中剩余气体继续进行猜想与设计,请完成下表。

猜想

实验设计

现象与结论

剩余气体为___________

_______________________________

若看到____________ 证明此猜想正确,反之则不正确

 

 

 

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某废水中含有的NH在一定条件下可被O2氧化,反应过程如下:

NH4+(aq)+3/2O2(g)=NO2-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)  ΔH = -273kJ/mol

NO2-(aq)+1/2O2(g)=NO3-(aq)                 ΔH = -73kJ/mol

下列叙述不正确的是

A. 1molNH31mol NH4+都有10×6.02×1023个电子

B. 室温下,0.1 mol/L HNO2溶液pH>1,则NaNO2溶液显碱性

C. NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(l)  ΔH= -346kJ/mol

D. 在上述两次转化过程中,废水的酸性先增大然后逐渐减弱

 

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电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量。常温下,将相同体积的氢氧化钠溶液和醋酸溶液分别加水稀释,溶液的电导率随溶液体积变化的曲线如图所示。下列说法正确的(   )

A. I表示NaOH溶液加水稀释过程中溶液电导率的变化

B. a、b、c三点溶液的pH:b>c>a

C. a、b两点溶液混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

D. a点水电离出的n(H+)大于c点水电离出的n(H+)

 

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