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氢原子是最轻的原子,人们曾预言它可能是所有元素之母。学习物质结构与性质,回答下列...

氢原子是最轻的原子,人们曾预言它可能是所有元素之母。学习物质结构与性质,回答下列问题:

(1)太阳中的主要化学元素是氢和_______

(2)氢负离子H-基态电子排布式为_______

(3)下列变化:H-(g)=H(g)+e-吸收的能量为73kJ/molH(g)=H+(g)+e-吸收的能量为1311kJ/mol,则氢负离子H-的第一电离能为________

(4)几种碱金属氢化物的部分性质如下表所示:

氢化物

LiH

NaH

KH

密度/g/cm3

0.78

 

1.43

分解温度/

850

425

400

 

从化学结构的角度回答说明,分解温度LiH>NaH>KH___

(5)水溶液中有H3O+H5O2+H9O4+等微粒的形式。H3O+中,中心原子的杂化类型是___,请画出H5O2+的结构式:______。当用高能射线照射液态水时,水分子便以一种新的方式电离,如图所示写出高能射线照射水的总反应的离子方程式_______

(6)氢化铝钠(NaAlH4)等复合氢化物是重要的有机还原剂。NaAlH4晶胞结构如图所示,NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的A1H4-___个,设阿伏伽德罗常数为NA,则晶体的密度为___g·cm-3

(7)在立方晶胞中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(111)晶面。如图则该立方晶胞体中(111)晶面共有___个。

 

氦 1s2 73kJ/mol 均为离子晶体,阳离子离子半径Li+NaH>KH,离子键强,分解温度高 sp3 (n+2)H2Oe(H2O)n-+·OH+H3O+ 8 8 【解析】 (1)根据太阳中各种元素含量多少分析判断; (2)H-核外有有2个电子,根据核外电子排布规律书写; (3)根据第一电离能定义推断; (4)从离子半径、晶格能大小分析; (5)根据杂化轨道理论分析,H5O2+可看作是H3O+与H2O通过氢键形成的离子;据此判断微粒的空间构型;结合图示书写反应方程式; (6)以体心的AlH4-研究,与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心,与AlH4-紧邻且等距的Na+有8个,晶胞中AlH4-数目为1+8×+4×=4,Na+数目为6×+4×=4,则二者配位数相等;结合晶胞中AlH4-、Na+数目,表示出晶胞质量,再根据ρ=计算密度; (7)根据该(1,1,1)晶面中在上下两个面上的位置及个数分析; (1)太阳上含量最丰富的元素是氢,其次是氦元素,故太阳中的主要化学元素是氢和氦; (2)H原子核内只有1个质子,氢负离子H-核外有2个电子,基态电子排布式为1s2; (3)H-(g)=H(g)+e-吸收的能量为73kJ/mol,则氢负离子H-的第一电离能为73kJ/mol。 (4)LiH、NaH、KH三种晶体均为离子晶体,由于离子核外电子层数越多,离子半径越大,阳离子的离子半径:Li+NaH>KH,晶格能越大,离子键就越强,晶体分解温度就越高,所以分解温度LiH>NaH>KH; (5) H3O+中,中心O原子的杂化类型是sp3杂化;H5O2+可看作是H3O+与H2O通过氢键形成的离子,所以H5O2+的结构式是; 根据图示可得高能射线照射水的总反应的离子方程式为:(n+2)H2Oe(H2O)n-+·OH+H3O+; (6)以体心的AlH4-研究,与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心,与AlH4-紧邻且等距的Na+有8个,晶胞中AlH4-数目为1+8×+4×=4,Na+数目为6×+4×=4,则与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个;晶胞质量=4×g,晶胞密度为=g/cm3; (7)在该(1,1,1)晶面中,该平面通过上面一个顶点,下面2个顶点形成一个(1,1,1)晶面,上面共有4个这样顶点,可形成4个这样晶面;同样,若该晶面通过上面2个顶点,下面一个顶点,也可以形成4个这样的晶面,因此共可以形成8个这样晶面。
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FeCuCr都是第四周期过渡元素,回答下列问题。

1FeCl3是一种常用的净水剂,Cl元素的原子核外有___种不同运动状态的电子;有___种不同能级的电子,基态Fe3+的电子排布式为___

2)实验室中可用KSCNK4[Fe(CN)6]来检验Fe3+FeCl3KSCN溶液混合,可得到配位数为5的配合物的化学式是___K4[Fe(CN)6]Fe3+反应可得到一种蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],该物质晶胞的结构如图所示(K+未画出),则一个晶胞中的K+个数为___

3Cu2+能与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)形成配离子如图:,该配离子中含有的化学键类型有___(填字母)

a.配位键  b.极性键  c.离子键  d.非极性键

一个乙二胺分子中共有___σ键,C原子的杂化方式为___

4)金属铜的晶胞为面心立方最密堆积,边长为361pm。则铜原子的直径约为___pm

 

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碱金属及碳族元素在科研领域、生活和生产方面有广泛的应用。回答下列问题:

(1)在元素周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是__________(填元素符号),该元素基态原子最外层电子的自旋状态___________(相同相反”)

(2)碳和硅的有关化学键键能如下所示:

化学键

C-H

C-O

Si-H

Si-O

键能/kJ▪mol-1

413

336

318

452

 

 

SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是__________________

(3)天然硅酸盐都是由[SiO4]四面体以顶角氧原子相连而成,可成链状也可成环,所以硅酸盐种类繁多。下图a代表SiO44-bc是硅氧四面体形成的环状结构。

硅氧四面体中Si的轨道杂化类型为____________ b环状结构硅酸根的化学式为______________若在环状结构中硅的原子数为n,写出环状结构中硅酸根的通式_____________

(4)钾与溴作用能形成溴化钾晶体,该晶体类型为___________,其晶格能可通过下图的Borm-Haber循环计算得到。

从上图可知,K原子的第一电离能为_____ kJ/mol Br-Br键键能为______kJ/ molKBr的晶格能为______kJ/mol,晶格能越大,该晶体的熔点越______

 

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钴元素是三元锂离子电池阳极材料的重要成分。请回答下列问题:

(1)钴元素在周期表中的位置是___________,其外围电子排布式为___________

(2)已知第四电离能大小:I4(Fe)> I4 (Co),从原子结构的角度分析可能的原因是___________

(3)配位化学创始人维尔纳发现,取1mol配合物CoCl3·6NH3(黄色)溶于水,加人足量硝酸银溶液,产生3mol白色沉淀,沉淀不溶于稀硝酸。原配合物中络离子形状为正八面体。

①根据上述事实推测原配合物中络离子化学式为___________

②该配合物在热NaOH溶液中发生反应,并释放出气体,该反应的化学方程式___________;生成气体分子的中心原子杂化方式为___________

(4)经X射线衍射测定发现,晶体钴在417℃以上堆积方式的剖面图如图所示,则该堆积方式属于___________,若该堆积方式下的晶胞参数为acm,则钴原子的半径为___________pm。

 

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元素X的基态原子中的电子共有7个能级,且最外层电子数为1X原子的内层轨道全部排满电子.在气体分析中,常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量,其化学反应如下:2XCl+2CO+2H2O═X2Cl2·2CO·2H2O

 

1X基态原子的电子排布式为__________________

2CHO三种原子的电负性由大到小的顺序为__________

3X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物,其结构如图1所示:

①与CO为互为等电子体的分子是_________

②该配合物中氯原子的杂化方式为__________

③在X2Cl2•2CO•2H2O中,每个X原子能与其他原子形成3个配位键,在图中用“→”标出相应的配位键_____________

4)阿伏加德罗常数的测定有多种方法,X射线衍射法就是其中的一种。通过对XCl晶体的X射线衍射图象的分析,可以得出XCl的晶胞如图2所示,则距离每个X+最近的Cl的个数为____________,X原子的半径为a pm,晶体的密度为ρg/cm3,试通过计算阿伏加德罗常数NA=___________________(列计算式表达)

 

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钙钛矿(主要成分是CaTiO3)太阳能薄膜电池制备工艺简单、成本低、效率高,引起了科研工作者的广泛关注,科学家认为钙钛矿太阳能电池将取代硅基太阳能电池的统治地位。

(1)基态钛原子的电子排布式为______,若钙原子核外有7种能量状态的电子,则钙原子处于____(激发)态,氧元素所在周期第一电离能由小到大的前三种元素依次是_______

(2)硅能形成一系列硅氢化合物,如硅烷系列:SiH4Si2H6;硅烯系列:Si2H4Si3H6等,其中硅烷广泛应用于微电子、制造太阳能电池。

①上述分子中硅原子存在sp2杂化的是____,属于正四面体的是_____

②硅烷链长度远小于烷烃,最可能的原因是______,硅烷同系物熔、沸点的变化规律可能是________.

(3) CaTiO3的晶胞为立方晶胞,结构如下图所示:

则与A距离最近且相等的X___个,M的坐标是_____;若晶胞参数是r pm, NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度是_____g/cm3

 

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