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C、N和Si能形成多种高硬度材料,如Si3N4,C3N4,SiC. (1)Si3...

C、N和Si能形成多种高硬度材料,如Si3N4,C3N4,SiC.

(1)Si3N4和C3N4中硬度较高的是______,理由是_________.

(2)C和N能形成一种类石墨结构材料,其合成过程如下图所示。该类石墨结构材料化合物的化学式为_________。其合成过程中有三聚氰胺形成,三聚氰胺中N原子的杂化方式有_____________

(3)C和N还能形成一种五元环状有机物咪唑(im),其结构为。化合物[Co(im)6]SiF6的结构示意图如下:

①Co原子的价层电子轨道表达式(价层电子排布图)为_____。N与Co之间的化学键类型是___,判断的理由是__________

②阴离子SiF62-中心原子Si的价层电子对数为______。阳离子(Co(im)6]2+和SiF62-之间除了阴阳离子间的静电作用力,还存在氢键作用,画出该氢键的表示式_______

例如水中氢键的表示式为:

(4)SiC为立方晶系晶体,晶胞參数为a,已知Si原子半径为rSi,C原子半径为rC,该晶胞中原子的分数坐标为:

则SiC立方晶胞中含有____个Si原子、____个C原子,该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为__________(列出计算式即可)。

 

C3N4 两者同属原子晶体(答两者结构相似),C的原子半径小于Si,与Si-N相比,C-N的键长短、键能大 C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n sp2、sp3 配位键 N有孤对电子,Co2+有空轨道 6 4 4 【解析】(1)相同类型的晶体中,原子半径越小,键能越大,其硬度就越大。所以Si3N4和C3N4中硬度较高的是C3N4原因是两者同属原子晶体,C的原子半径小于Si,与Si-N相比,C-N的键长短、键能大 。(2)由结构可判断出化学式为C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n 。环中N原子形成2个σ键,含有1对孤电子对,杂化轨道数目为3,采取sp2杂化,氨基中N原子形成3个σ键,含有1对孤电子对,杂化轨道数目为4,采取sp3杂化,(3)①Co原子的价层电子为最外层和次外层电子,其电子轨道表达式为。因N有孤对电子,Co2+有空轨道,所以N与Co之间可形成配位键。②价层电子对数=成键数+孤电子对数,孤电子对数=(中心原子的最外层电子数-配位原子×与中心原子结合的原子最多能接受的电子数)/2,由此可算出中心原子Si的价层电子对数为4。氢键发生在非金属强的原子和氢原子之间,在该物质中氢键可表示为。(4)从该晶胞中原子的分数坐标可看出,每个C原子周围有4个Si原子,每个Si原子有4个C原子,形成正四面体结构,所以SiC立方晶胞中含有4个Si原子、4个C原子。其总体积为4/3πrc3×4+4/3πrsi3×4=16/3π(rc3+ rsi3)。则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为16/3π(rc3+ rsi3)/a3×100%  
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考点分析:
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纳米铜是一种性能优异的超导材料,以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1所示。

(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废钢渣和稀硫酸共网作用可获得较纯净的Cu2S,其原理如图2所示,该反应的离子方程式为__________

(2)从辉铜矿中浸取铜元素时,可用FeC13溶液作浸取剂。

①反应:Cu2S+4FeCl3=2CuCl2+4FeCl2+S,每生成1molCuCl2,反应中转移电子的物质的量为____;浸取时,在有氧环境下可维持Fe3+较高浓度,有关反应的离子方程式为__________

②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时,铜元素浸取率的变化如图3所示,未洗硫时铜元素浸取率较低,其原因是__________

(3)“萃取”时,两种金属离子萃取率与PH的关系如图4所示。当pH>1.7时,pH越大,金属离子萃取率越低,其中Fe3+萃取率降低的原因是__________

(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时,该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为__________

(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水,静置,再经过滤、_______、干燥、_____等操作可得到Fe2O3产品。

 

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I、废水废气对自然环境有严重的破坏作用,大气和水污染治理刻不容缓。

(1)某化工厂产生的废水中含有Fe2+、Mn2+等金属离子,可用过硫酸铵[(NH4)2S2O8]氧化除去。

①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2的离子方程式为__________

②温度与Fe2+、Mn2+氧化程度之间的关系如图所示:

实验过程中应将温度控制在_________

Fe2+与Mn2+被氧化后形成胶体絮状粒子,常加入活性炭处理,加入活性炭的目的为_______

(2)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中NO、NO2,其反应机理如图所示。A包含物质的化学式为N2__________

(3)工业上废气中SO2可用Na2CO3溶液吸收,反应过程中溶液组成变化如图所示。

①吸收初期(图中A点以前)反应的化学方程式为__________

②C点高于B点的原因是__________

Ⅱ、研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。

已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+1805kJ/mol①

C(s)+O2(g)=CO2(g)  ΔH=-393.5kJ/mol②

2C(s)+O2(g)=2CO(g)  ΔH-221.0kJ/mol③

(4)某反应的平衡常数表达式,请写出此反应的热化学方程式:__________

(5)向绝热恒容密闭容器中充入等量的NO和CO进行反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_______(填序号)。

a.容器中的压强不变                       b.2v(CO)=v(N2)

c.气体的平均相对分子质量保持34.2不变    d.该分应平衡常数保持不变

e.NO和CO的体积比保持不变

(6)2SO(g)2SO2(g)+O2(g),将一定量的SO3放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率随温度变化如图所示。图中a点对应温度下,已知SO3的起始压强为P0,该温度下反应的平衡常数Kp=____(用平衡分压代昝平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

 

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下面是某校化学研究性学习小组探究的过量的Fe与浓硫酸反应的实验:

I.甲同学设计如下实验反应得到的混合气体中含有SO2、H2、H2O

己知:CaSO3受热易分解

(1)写出过量Fe粉与浓硫酸反应产生等体积的SO2与H2的总化学方程式:________

(2)若按气体从左到右的流向,为达到实验目的,各装置连接顺序是A→______(不可重复使用)。

(3)A中导管的作用为______,装置E中的干燥管中盛放的物质为碱石灰,其作用是________

(4)证明有H2存在的实验现象是_________

II.为测定混合气体中SO2的体积分数,,乙同学设计了如下实验方案:

(5) W溶液可以是下列溶液中的______(填字母代号);

A.H2O2溶液   B.NaOH溶液  C.KMnO4溶液(硫酸酸化)      D.氯水

该混合气体中二氧化硫的体积分数为_______(用含V、m的代数式表示)。

(6)丙同学使用cmol/LxmLI2的淀粉溶液(过量)吸收混合气体,充分反应后,用0.1000mol/L的Na2S2O3标准溶液去滴定I2的淀粉溶液,达到滴定终点时消耗Na2S2O3的体积为20mL,该混合气体中二氧化硫的体积分数为______(用含V、c、x的代数式表示)[已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-]。

 

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已知亚硒酸(H2SeO3)为二元弱酸,常温下,向某浓度的亚硒酸溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中H2SeO3、HSeO3-、SeO32-三种微粒的物质的量分数与溶液pH 的关系如图所示。下列说法不正确的是

 

A. 常温下,亚硒酸的电离平衡常数K2=10-4.2

B. pH=l.2的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2SeO3)

C. 将相同物质的量NaHSeO3和Na2SeO3 固体完全溶于水可配得pH为4.2的混合液

D. 向pH=1.2的溶液中滴加NaOH溶液至pH=4.2的过程中水的电离程度一直增大

 

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工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Mg2+、Fe2+、Cl和SO42-等杂质,提纯工艺流程如下:

下列说法不正确的是

A. 步骤①,通入热空气可加快溶解速率

B. 步骤②,产生滤渣的离子反应为:Mg2+ + Fe3+ + 5OH- == Mg(OH)2↓+ Fe(OH)3

C. 步骤③,趁热过滤时温度控制不当会使Na2CO3•H2O中混有Na2CO3•10H2O等杂质

D. 步骤④,灼烧时用到的主要仪器有铁坩埚、泥三角、三脚架、酒精灯

 

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