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文档简介
…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2025年沪教版拓展型课程化学上册月考试卷830考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共7题,共14分)1、一定条件下的密闭容器中发生放热反应:2A(g)+B(g)2C(g),若其它条件不变,下列措施会使该反应速率减小,A转化率增大的是A.升高温度B.增大B浓度C.减少物质CD.加入催化剂2、我省为沿海省份;海洋中有丰富的食品;矿产、能源、药物和水产等资源,海水资源的综合利用可以用下图表示。
下列关于海水提取Br2的说法正确的是A.将NaBr转化为Br2,可以选用Cl2、O2等还原剂B.将Br2转化为HBr,可利用溴单质易升华的特性用空气将溴吹出C.将Br2转化为HBr的离子方程式为:SO2+2H2O+Br2=2H++SO+2HBrD.海水提取溴中出现了两次溴离子被氧化的过程3、某小组拟从苦卤(含Br-等)中提取溴;设计的流程如图所示:
下列说法错误的是A.提取溴包括浓缩、氧化、提取B.步骤1和4利用的原理是氯的失电子能力比溴的强C.步骤3的离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SOD.步骤2利用的原理是液溴的挥发性(或低沸点性)4、用下图所示装置进行实验,将少量液体甲逐滴加入到固体乙中,试管中试剂为丙,则下表中现象与结论均正确的是。选项甲乙丙试管中现象A浓盐酸二氧化锰石蕊溶液先变红后褪色B浓氨水生石灰A1Cl3溶液先沉淀后消失C醋酸碳酸钙BaC12溶液变浑浊D浓硝酸铜水试管口出现红棕色
A.AB.BC.CD.D5、用制溴苯的废催化剂(主要含FeBr3及少量溴、苯)为原料,制取无水FeCl3和溴的苯溶液;选用的方法能达到相应实验目的的是。
A.用装置①及其试剂制取氯气B.用装置②氧化FeBr3溶液中的溴离子C.用装置③分离出FeCl3溶液,不能选用装置④分离D.用装置⑤将FeCl3溶液蒸发至干,可得无水FeCl36、对FeC13溶液与KI溶液反应进行探究实验;按选项ABCD顺序依次进行操作,依据现象,所得结论错误的是。
。
操作。
现象。
结论。
A
取2mL0.1mol∙L-1KI溶液于试管中,滴加3滴0.1mol∙L-1FeCl3溶液;振荡,充分反应。将所得溶液分别置于试管①和试管②中。
溶液呈深棕黄色。
FeCl3与KI反应,生成了I2
B
向试管①中滴加2滴0.1mol∙L-1KSCN溶液。
溶液显红色。
FeCl3与KI反应具有可逆性。
C
向试管②中加入1mLCCl4;充分振荡,静置。
溶液分层;上层为浅棕黄色,下层为紫色。
上层溶液为浅棕黄色,证明有Fe3+剩余。
D
取试管②的上层液体置于试管③中,滴加0.1mol∙L-1KSCN溶液。
溶液显浅红色。
试管③中红色比试管①中浅;是平衡移动的结果。
A.AB.BC.CD.D7、用铁制备较纯净的Fe2O3,下列实验方案最好的是()A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B.使铁与足量稀硝酸反应,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解C.使铁与足量稀硫酸反应,然后加入足量氨水,过滤、洗涤,然后充分加热分解D.使铁在氧气中燃烧,加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解评卷人得分二、填空题(共6题,共12分)8、向某密闭容器中充入等物质的量的气体M和N;一定条件下发生反应,达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度;反应速率随时间的变化如图1、图2所示。
回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为_______,其_______(填“>”、“<”或“=”)0。
(2)30min时改变的条件是____,40min时改变的条件是____,请在图2中画出30min~40min的正逆反应速率变化曲线以及标出40min~50min内对应的曲线_____。
(3)0~8min内,_______;50min后,M的转化率为_______(保留三位有效数字)。
(4)20min~30min内,反应平衡时的平衡常数K=_______。9、研究CO还原NOx对环境的治理有重要意义;相关的主要化学反应有:
ⅠNO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH1
Ⅱ2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH2<0
Ⅲ2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH3<0
(1)已知:每1mol下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为。NO2COCO2NO819kJ1076kJ1490kJ632kJ
①根据上述信息计算ΔH1=_______kJ·molˉ1。
②下列描述正确的是_______。
A在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅰ;若压强不变,能说明反应Ⅰ达到平衡状态。
B反应ⅡΔH<0;ΔS<0;该反应在低温下自发进行。
C恒温条件下;增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动,平衡常数增大。
D上述反应达到平衡后;升温,三个反应的逆反应速率均一直增大直至达到新的平衡。
(2)在一个恒温恒压的密闭容器中,NO2和CO的起始物质的量比为1∶2进行反应,反应在无分子筛膜时二氧化氮平衡转化率和有分子筛膜时二氧化氮转化率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出N2。
①二氧化氮平衡转化率随温度升高而降低的原因为_______。
②P点二氧化氮转化率高于T点的原因为_______。
(3)实验测得,V正=k正·c2(NO)·c2(CO),V逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数;只与温度有关)。
①一定温度下,向体积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO,只发生反应Ⅲ,在tl时刻达到平衡状态,此时n(CO)=0.1mol,n(NO)=0.2mol,n(N2)=amol,且N2占平衡总体积的1/4则:=_______。
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,在其它条件不变的情况下.t3时刻达到新的平衡状态。请在图中补充画出t2-t3-t4时段,正反应速率的变化曲线_______。
10、根据所学知识回答下列问题。
(1)0.1mol•L-1的NaHCO3溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为__。
(2)已知:常温时,H2R的电离平衡常数Ka1=1.23×10-2,Ka2=5.60×10-8,则0.1mol•L-1的NaHR溶液显__(填“酸”;“中”或“碱”)性。
(3)实验室用AlCl3(s)配制AlCl3溶液的操作为__,若将AlCl3溶液蒸干并灼烧至恒重;得到的物质为___(填化学式)。
(4)25℃时,将足量氯化银分别放入下列4种溶液中,充分搅拌后,银离子浓度由大到小的顺序是___(填标号);③中银离子的浓度为_____mol•L-1。(氯化银的Ksp=1.8×10-10)
①100mL0.1mol•L-1盐酸②100mL0.2mol•L-1AgNO3溶液。
③100mL0.1mol•L-1氯化铝溶液④100mL蒸馏水11、亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的杀菌消毒剂;同时也是对烟气进行脱硫;脱硝的吸收剂。
Ⅰ.以氯酸钠(NaClO3)为原料制备NaClO2粗品的工艺流程如下图所示:
已知:
i.纯ClO2易分解爆炸,空气中ClO2的体积分数在10%以下比较安全;
ii.NaClO2在碱性溶液中稳定存在;在酸性溶液中迅速分解;
iii.NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出NaClO2∙3H2O,等于或高于38℃时析出NaClO2晶体,高于60℃时分解成NaClO3和NaCl。
(1)试剂A应选择_________。(填字母)
a.SO2b.浓硝酸c.KMnO4
(2)反应②的离子方程式为_________。
(3)已知压强越大,物质的沸点越高。反应②结束后采用“减压蒸发”操作的原因是________。
(4)下列关于上述流程的说法中,合理的是_________。(填字母)
a.反应①进行过程中应持续鼓入空气。
b.反应①后得到的母液中;溶质的主要成分是NaCl
c.反应②中NaOH溶液应过量。
d.冷却结晶时温度选择38℃,过滤后进行温水洗涤,然后在低于60℃下进行干燥,得到粗产品NaClO2
Ⅱ.采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫;脱硝。
(5)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol/L。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表:。离子SO42−SO32−NO3−NO2−Cl−c/(mol/L)8.35×10−46.87×10−61.5×10−41.2×10−53.4×10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式_________。
②由实验结果可知,脱硫反应速率_________(填“大于”或“小于”)脱硝反应速率。除SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外,还可能存在的原因是_________。(答出两条即可)12、连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是白色砂状或淡黄色粉末状固体,易溶于水、不溶于醇,该物质具有强还原性,在空气中易被氧化为NaHSO4,75℃以上会分解产生SO2。是重要的有机合成原料和漂白剂。
制取Na2S2O4常用甲酸钠法:控制温度60~70℃,在甲酸钠(HCOONa)的甲醇溶液中,边搅拌边滴加Na2CO3甲醇溶液,同时通入SO2,即可生成Na2S2O4。反应原理如下:2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2
(1)如图,要制备并收集干燥纯净的SO2气体,接口连接的顺序为:a接__,__接__,__接__。制备SO2的化学方程式为___。
(2)实验室用图装置制备Na2S2O4。
①Na2S2O4中硫元素的化合价为___。
②仪器A的名称是___。
③水浴加热前要通一段时间N2,目的是___。
④为得到较纯的连二亚硫酸钠,需要对在过滤时得到的连二亚硫酸钠进行洗涤,洗涤的方法是___。
⑤若实验中所用Na2SO3的质量为6.3g,充分反应后,最终得到mg纯净的连二亚硫酸钠,则连二亚硫酸钠的产率为___(用含m的代数式表示)。13、某化学小组用下列装置和试剂进行实验,探究O2与KI溶液发生反应的条件。
供选试剂:质量分数为30%的H2O2溶液、0.1mol·L-1的H2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体。
(1)小组同学设计甲;乙、丙三组实验;记录如下:
。
操作。
现象。
甲。
向装置I的锥形瓶中加入MnO2固体,向装置I的____中加入质量分数为30%的H2O2溶液;连接装置I;III,打开活塞。
装置I中产生无色气体并伴随大量白雾;装置III中有气泡冒出;溶液迅速变蓝。
乙。
向装置II中加入KMnO4固体;连接装置II;III,点燃酒精灯。
装置III中有气泡冒出;溶液不变蓝。
丙。
向装置II中加入____,向装置III中再加入适量0.1mol·L-1的H2SO4溶液;连接装置II;III,点燃酒精灯。
装置III中有气泡冒出;溶液变蓝。
(2)丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式为___________________________________。
(3)对比乙、丙实验可知,O2与KI溶液发生反应的适宜条件是__________。为进一步探究该条件对反应速率的影响;可采取的实验措施是____________________________。
(4)由甲、乙、丙三组实验推测,甲实验中可能是I中的白雾使溶液变蓝。为了验证推测,可将装置I中产生的气体通入_________(填字母)溶液中,依据实验现象来证明白雾中含有H2O2。A.酸性KMnO4B.FeCl2C.H2S(5)资料显示:KI溶液在空气中久置的过程中会被缓慢氧化:4KI+O2+2H2O=2I2+4KOH。该小组同学取20mL久置的KI溶液,向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,他们猜想可能是发生了反应___________________________________(写离子方程式)造成的,请设计实验证明他们的猜想是否正确:___________________________________。评卷人得分三、结构与性质(共6题,共12分)14、I.元素周期表中80%左右的非金属元素在现代技术包括能源;功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_____,N2F2分子中N原子的杂化方式是_______,1molN2F2含有____个δ键。
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中N-Si-N的键角大于Si-N-Si的键角,原因是_______。
II.金属元素铁;铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用。
(1)铁在元素周期表中的位置_________。
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于_____(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子吸之和为18,则x=________。
(3)N2是CO的一种等电子体,两者相比较沸点较高的为_______(填化学式)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如下图甲所示。
①基态铜原子的核外电子排布式为___________。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为___________。
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如下图乙所示(黑点代表铜原子)。已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为_________pm。(只写计算式)。15、硼是第ⅢA族中唯一的非金属元素;可以形成众多的化合物。回答下列问题:
(1)基态硼原子的电子排布式为_______,占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。
(2)氨硼烷是目前最具潜力的储氢材料之一。
①氨硼烷能溶于水,其主要原因是_______。
②分子中存在配位键,提供孤电子对的原子是_______(填元素符号);与互为等电子体的分子_______(任写一种满足条件的分子式)。
③氨硼烷分子中与N相连的H呈正电性,与B原子相连的H呈负电性,它们之间存在静电相互吸引作用,称为双氢键,用“”表示。以下物质之间可能形成双氢键的是_______。
A.和B.LiH和HCNC.和D.和
(3)自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏,其化学式写作实际上它的结构单元是由两个和两个缩合而成的双六元环,应该写成其结构如图1所示,它的阴离子可形成链状结构,阴离子中B原子的杂化轨道类型为_______,该晶体中不存在的作用力是_______(填字母)。
A.离子键B.共价键C.氢键D.金属键。
(4)硼氢化钠是一种常用的还原剂;其晶胞结构如图2所示:
①的配位数是_______。
②已知硼氢化钠晶体的密度为代表阿伏伽德罗常数的值,则与之间的最近距离为_______nm(用含的代数式表示)。
③若硼氢化钠晶胞上下底心处的被取代,得到晶体的化学式为_______。16、NH3具有易液化、含氢密度高、应用广泛等优点,NH3的合成及应用一直是科学研究的重要课题。
(1)以H2、N2合成NH3;Fe是常用的催化剂。
①基态Fe原子的电子排布式为___________。
②实际生产中采用铁的氧化物Fe2O3、FeO,使用前用H2和N2的混合气体将它们还原为具有活性的金属铁。铁的两种晶胞(所示图形为正方体)结构示意如下:
i.两种晶胞所含铁原子个数比为___________。
ii.图1晶胞的棱长为apm(1pm=1×10-10cm),则其密度ρ=___________g·cm-3。
③我国科学家开发出Fe—LiH等双中心催化剂,在合成NH3中显示出高催化活性。第一电离能(I1):I1(H)>I1(Li)>I1(Na),原因是___。
(2)化学工业科学家侯德榜利用下列反应最终制得了高质量的纯碱:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
①1体积水可溶解1体积CO2,1体积水可溶解约700体积NH3。NH3极易溶于水的原因是_____。
②反应时,向饱和NaCl溶液中先通入______。
③NaHCO3分解得Na2CO3。空间结构为________。
(3)NH3、NH3BH3(氨硼烷)储氢量高,是具有广泛应用前景的储氢材料。元素HBN电负性2.12.03.0
①NH3的中心原子的杂化轨道类型为___________。
②NH3BH3存在配位键,提供空轨道的是___________。
③比较熔点:NH3BH3___________CH3CH3(填“>”或“<”)。17、硒化铜纳米晶体在光电转化中有着广泛的应用;铜和硒等元素形成的化合物在生产;生活中应用广泛。
(1)铜元素位于元素周期表的___________区。
(2)易溶解于水,熔点为时升华,由此可判断的晶体类型为___________。
(3)为深棕红色的剧毒液体,其分子结构中含有键,该分子中,原子的杂化轨道类型为___________,的空间构型为___________(填字母)。
a.直线形b.锯齿形c.环形d.四面体形。
(4)中的键角比的键角___________(填“大”或“小”),原因是___________。
(5)铜的某种氧化物的晶胞结构如图所示,则该氧化物的化学式为___________,若组成粒子铜、氧的半径分别为密度为阿伏加德罗常数的值为则该晶胞的空间利用率为___________(用含的式子表示)。
18、开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
(1)化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得:3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。请回答:
①H3BNH3中是否存在配位键_______(填“是”或“否”),B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_______,CH4、H2O、CO2三分子按照键角由大到小的顺序排列为_______。
②与(HB=NH)3互为等电子体的分子为_______(填分子式)。
③人工可以合成硼的一系列氢化物,其物理性质与烷烃相似,故称之为硼烷。工业上可采用LiAlH4和BCl3在一定条件下制备乙硼烷B2H6,该反应的化学方程式为_______。
④在硼酸盐中,阴离子有链状、环状、骨架状等多种结构形式。图a为一种无限长链状结构的多硼酸根,其化学式为_______,图b为硼砂晶体中阴离子,其中硼原子采取的杂化方式为_______。
(2)一种铜合金具有储氢功能。
①Cu2+的价层电子排布式为_______。
②铜及其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应,其原因是_______。
③铜的单质中按ABCABC⋯方式堆积,设铜原子半径为apm,则该晶体的密度为_______g/cm3(阿伏伽德罗常数值为NA)19、I.元素周期表中80%左右的非金属元素在现代技术包括能源;功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_____,N2F2分子中N原子的杂化方式是_______,1molN2F2含有____个δ键。
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中N-Si-N的键角大于Si-N-Si的键角,原因是_______。
II.金属元素铁;铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用。
(1)铁在元素周期表中的位置_________。
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于_____(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子吸之和为18,则x=________。
(3)N2是CO的一种等电子体,两者相比较沸点较高的为_______(填化学式)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如下图甲所示。
①基态铜原子的核外电子排布式为___________。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为___________。
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如下图乙所示(黑点代表铜原子)。已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为_________pm。(只写计算式)。评卷人得分四、元素或物质推断题(共1题,共5分)20、W;X、Y、Z、N、M六种主族元素;它们在周期表中位置如图所示,请用对应的的化学用语回答下列问题:
(1)N元素在周期表中的位置___________,根据周期表,推测N原子序数为___________
(2)比较Y、Z、W三种元素形成简单离子的半径由大到小的顺序___________
(3)M最高价氧化物的水化物在水中的电离方程式:___________
(4)以下说法正确的是___________
A.单质的还原性:X>Y,可以用X与YM2溶液发生反应来证明。
B.Y与同周期的ⅢA元素的原子序数相差1
C.半导体器件的研制开始于硅;研发出太阳能光伏电池,将辐射转变为电能,如我校的路灯。
D.元素N位于金属与非金属的分界线附近,可以推断N元素的单质具有两性评卷人得分五、工业流程题(共3题,共24分)21、铟(In)是一种稀散金属,常与其他金属矿石伴生,回收氧化锌烟尘(主要成分是ZnO,还含少量PbO、FeS、等)中的金属铟的工艺流程如下:
已知:室温下,金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示。金属离子开始沉淀pH(离子浓度为时)1.363完全沉淀pH2.784.3
回答下列问题:
(1)In为49号元素,常以+3价形式存在于化合物中,基态In原子的价电子排布式为_______。
(2)“中性浸出”的过程为:先加入稀硫酸和适量氧化剂氧化酸浸氧化锌烟尘;反应结束前半个小时加入CaO调整pH=5.0~5.2。
①与稀反应的化学方程式为_______。
②氧化酸浸过程中,中的硫元素被氧化为该反应的离子方程式为_______。
③氧化剂用量对中性浸出效果的影响如图所示。最佳氧化剂用量为_______。
④“中浸渣”的主要成分为_______(填化学式)。
(3)萃取时,发生反应代表有机萃取剂。
①反萃取时,宜选用的试剂X为_______。
②实验室进行萃取和反萃取时,均需要使用的玻璃仪器有_______。
(4)“置换”后的滤液可返回_______(填“滤液1”或“滤液2”)中利用。
(5)“置换”时锌粉的利用率为99.5%,若想获得6.9kg海绵铟,需要使用锌粉_______kg(保留两位小数)。22、我国青海查尔汗盐湖蕴藏丰富的盐业资源。经分析知道,该湖水中含有高浓度的Na+、K+、Mg2+及Cl-等。利用盐湖水可得到某些物质。其主要工业流程如下:
请根据上述流程;回答下列问题:
(1)利用湖水得到晶体(A)的方法是_________结晶法(填“降温”或“蒸发”)。
(2)操作Ⅰ的名称为___________,此操作适用于分离__________________。
(3)本流程中分别采用条件1和条件2获得不同晶体,所依据的物理量是__________。
a.摩尔质量b.溶解度c.溶解性d.熔沸点。
(4)检验钾肥中是否含有Na+的实验方法是___________,若含有Na+,能观察到的现象是___________。若需得到高纯度的钾肥,可以采用的提纯方法为_________。
(5)水氯镁石的化学式可表示为MgCl2·xH2O;若通过实验确定x,其实验步骤设计为:
①先称坩埚质量、再称_________________质量;
②高温充分灼烧;
③____________;
④再称量;
⑤____________操作。根据实验数据计算χ时;所需的化学方程式为:
MgCl2·xH2O________+________+_________。23、某同学在实验室以α-呋喃甲醛()为原料制备α-呋喃甲醇()和α-呋喃甲酸();过程如下:
相关物质性质如下表:。物质α-呋喃甲醛α-呋喃甲醇α-呋喃甲酸乙醚常温性状无色或浅黄色液体无色透明液体白色针状固体无色透明液体熔、沸点/℃-36.5
161.7-31
171131
230-232-116.3
34.6相对分子量969811274溶解性微溶于水,易溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、苯溶于水、可混溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿水溶性:36g/L(20℃)微溶于水
回答下列问题:
(1)步骤①所用装置(夹持仪器已省略)如图,盛放NaOH溶液的仪器名称为_____________。
(2)步骤②中操作I是_____________,步骤③中操作II是_____________,操作II前需要向乙醚混合液中加入无水MgSO4,其目的是_________________________________________。
(3)向水层中加入浓盐酸,反应的化学方程式为_____________________________________。
(4)步骤④操作III包括_____________;过滤、洗涤、干燥。
(5)本实验呋喃甲酸的产率为_____________%(保留三位有效数字),进一步提纯α-呋喃甲酸,若重结晶时加入过多的蒸馏水,则会导致α-呋喃甲酸的产率_____________(填“偏低”“偏高”或“不影响”)。评卷人得分六、原理综合题(共1题,共5分)24、研究二氧化硫;氮氧化物等大气污染物的治理具有重要意义;请回答下列问题:
I.为减少SO2的排放;将煤转化为清洁气体燃料。已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-483.6kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-110.4kJ·mol-1
(1)写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式_________________________。
(2)洗涤含SO2的烟气,含以下物质的溶液可作洗涤剂的是____________________。
A.NaHSO3B.NaHCO3C.BaCl2D.FeCl3
II.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(3)汽车尾气中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)ΔH>0
①T℃时,2L密闭气缸中充入4molN2和1molO2发生反应,5min后达平衡,测得NO为1mol。计算该温度下,N2的平均反应速率v(N2)=_______________,反应的平衡常数K=____________。
②如图曲线a表示该反应在温度T℃下N2的物质的量随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的物质的量随时间的变化,则改变的条件可能是____________(写出一条即可)III.汽车燃油不完全燃烧时会产生CO。
(4)有人设想按2CO(g)=2C(s)+O2(g)反应除去CO,但事实上该反应在任何温度下都不能实现,由此判断该反应的ΔH_______0。(填写“>”;“<”或者“=”)
(5)在汽车尾气系统中安装催化转化器可降低尾气中污染物的排放,其反应为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。已知该反应在570K时的平衡常数的数值为1×1059,但反应速率极慢。为了提高尾气的净化效率在实际操作中最可行的措施是_____。
A.升高温度B.增大压强C.使用高效催化剂参考答案一、选择题(共7题,共14分)1、C【分析】【分析】
该反应的正反应是气体体积减小的放热反应;根据外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响分析解答。
【详解】
A.升高温度;化学反应速率增大;化学平衡向吸热的逆反应方向移动,A转化率降低,A不符合题意;
B.增大反应物B的浓度;化学反应速率加快;化学平衡正向移动,A的平衡转化率增大,B不符合题意;
C.减少生成物C;物质浓度降低,反应速率减小;生成物浓度降低,化学平衡正向移动,A转化率增大,C符合题意;
D.加入催化剂;能够使化学反应速率大大加快;由于催化剂对正;逆反应速率影响相同,因此化学平衡不移动,故A的平衡转化率不变,D不符合题意;
故合理选项是C。2、D【分析】【分析】
氯碱工业即电解氯化钠溶液可生成氢氧化钠,氯化镁加入氢氧化钙反应生成氢氧化镁,再加入稀盐酸得到氯化镁溶液,溴化钠通入氯气氧化生成溴单质,再加入二氧化硫反应生成硫酸和HBr;最后用氯气氧化得到溴单质;
【详解】
A.将NaBr转化为Br2,可以选用Cl2作还原剂;A错误;
B.利用溴单质易挥发的物理性质;可用热空气将溴单质吹出,B错误;
C.Br2与二氧化硫反应生成硫酸和HBr,离子方程式为:SO2+2H2O+Br2=4H+++2Br-;C错误;
D.溴化钠通入氯气氧化生成溴单质,HBr最后用氯气氧化得到溴单质;溴离子两次被氧化,D正确;
故选:D。3、B【分析】【分析】
氯气与溴离子发生氧化还原反应生成溴单质,用热空气将溴单质吹出,再与二氧化硫反应生成HBr和硫酸,HBr再与氯气反应生成溴单质;最后蒸馏得到纯溴;
【详解】
A.提取溴过程中溴离子被氧化生成溴单质;步骤4富集溴元素,步骤5通过蒸馏收集溴单质,包括浓缩;氧化、提取,A正确;
B.步骤1和4反应的离子方程式均是Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,氧化性:Cl2>Br2,非金属性:Cl>Br;即氯的得电子能力比溴的强,B错误;
C.步骤3是溴单质与二氧化硫反应生成HBr和硫酸,离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+C正确;
D.步骤2利用的原理是液溴的挥发性;可用热空气将溴单质吹出,D正确;
故选:B。4、D【分析】【详解】
A.浓盐酸与MnO2在加热时发生反应产生Cl2。该装置为加热;反应不能发生。故A错误;
B.把浓氨水滴加在生石灰上,由于CaO与水发生反应,消耗水,产生的Ca(OH)2溶解放热,会加速氨水的分解,产生氨气。把氨气通入到A1Cl3溶液中,发生反应:Al3++3NH3+3H2O=3NH4++Al(OH)3↓。因为NH3·H2O是弱碱,不能溶解产生的Al(OH)3沉淀。因此现象有误。故B错误;
C.把醋酸加入到碳酸钙中,发生反应:2CH3COOH+CaCO3=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑。把气体通入到BaC12溶液中时,因为酸性HCl>H2CO3。所以不会发生反应;试管中不会出现浑浊现象。故C错误;
D.浓硝酸在常温下与Cu发生反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。3NO2+H2O=2HNO3+NO。O2+2NO=2NO2。NO2是红棕色的气体。故D正确。
故选D。5、C【分析】【详解】
A、1mol/L盐酸是稀盐酸,实验室用浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气,稀盐酸与二氧化锰不反应,无法制取得到氯气,选项A错误;B、用氯气氧化溴离子时,导气管应该采用“长进短出”原则,所以该装置错误,不能实现实验目的,选项B错误;C、利用有机溶剂将溴萃取后,用装置③分离出FeCl3溶液;不能选用装置④分离,选项C正确;D;加热氯化铁溶液时氯化铁水解生成氢氧化铁和氯化氢,升高温度促进水解,为防止水解,应在氯化氢氛围中加热蒸干氯化铁溶液,选项D错误。答案选C。
点睛:本题考查化学实验方案评价,涉及物质制备、实验操作等知识点,明确实验原理、物质性质、实验操作规范是解本题的关键,易错点是选项D,加热氯化铁溶液时氯化铁水解生成氢氧化铁和氯化氢,升高温度促进水解,为防止水解,应在氯化氢氛围中加热蒸干氯化铁溶液。6、C【分析】【详解】
A.Fe3+具有氧化性,I-具有还原性,Fe3+能把I-氧化为I2;碘水呈深棕黄色,故A正确;
B.取2mL0.1mol∙L-1KI溶液于试管中,滴加3滴0.1mol∙L-1FeCl3溶液,振荡,发生反应FeCl3溶液不足,再滴加2滴0.1mol∙L-1KSCN溶液,溶液显红色,说明溶液中含有Fe3+,所以可证明FeCl3与KI反应具有可逆性;故B正确;
C.试管②中上层溶液为浅棕黄色,可能是少量碘溶于水的结果,不能证明一定有Fe3+剩余;故C错误;
D.加入CCl4萃取,碘的浓度降低,使平衡正向移动,Fe3+的浓度降低,所以试管③中红色比试管①中浅,是平衡移动的结果,故D正确。7、C【分析】【详解】
A.铁在潮湿的空气中缓慢氧化,逐渐生锈,虽然铁锈的主要成分是Fe2O3,但铁锈不纯,因此不能制备较纯净的Fe2O3;A项错误;
B.铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁,同时生成有毒的NO,加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解,虽然可以得到Fe2O3;但过程中生成了有毒的NO,不是最好的方法,B项错误;
C.铁与硫酸反应生成Fe2+,与氨水反应生成Fe(OH)2,在空气中加热氧化为Fe(OH)3,分解最后可生成纯净Fe2O3;C项正确;
D.铁在氧气中燃烧,生成Fe3O4,加入足量NaOH溶液后Fe3O4不能反应,因此不能生成较纯净的Fe2O3;D项错误;
答案选C。二、填空题(共6题,共12分)8、略
【分析】【详解】
(1)依据图1中各物质的浓度变化量可得到0-20min,M、N浓度减少量为1.5mol/L,P浓度增加量为3mol/L,则反应的化学方程式为由图1可知,40min时平衡发生了移动,而P、M、N的浓度没有改变,且改变压强和使用催化剂平衡不移动,则改变的条件是温度,30min时P、M、N浓度均减小则改变的条件为扩大容器体积,压强减小,反应速率减小,由图2可知40min时速率增大,则40min时改变的条件是升高温度,而生成物P的浓度在减小,依据勒夏特列原理可判断该反应的
(2)由(1)分析可知,30min时改变的条件是扩大容器的体积;40min时改变的条件是升高温度;在图2中画出30min~40min的正逆反应速率变化曲线以及标出40min~50min内对应的曲线为
(3)8min时,M、N、P的物质的量浓度相等,设
则解得x=2,故8min时,0~8min内;
50min后;M;N、P的物质的量浓度相等,故M的转化率为33.3%;
(4)由图1可知,20min~30min内,为平衡状态,M、N的平衡浓度为1.5mol/L,P的平衡浓度为3mol/L,则反应平衡时的平衡常数K=【解析】(1)<
(2)扩大容器的体积升高温度
(3)33.3%
(4)49、略
【分析】【详解】
(1)①ΔH1=E反应物-E生成物=819+1076-1490-632=-227kJ/mol;
②A.反应前后气体系数不变;如果是恒温恒容,无论平衡是否移动,容器中的压强均不变,换为绝热容器后,随着反应的正向进行,反应放出热量,体系温度升高,等量气体的压强随之增大,此时压强是变量,可以作为平衡的依据,A项正确;
B.当ΔH-TΔS<0时;反应自发进行,由ΔH<0,ΔS<0,推出该反应低温下自发进行,B项正确;
C.增大CO的浓度可以使反应Ⅲ的平衡向正向移动;但是平衡常数只受到温度的影响,温度不变,平衡常数不变,C项错误;
D.温度升高;反应速率增大,三个反应的逆反应速率均增大,三个反应均为放热反应,温度升高,反应向吸热方向进行,则平衡逆向移动,所以平衡移动的初期为逆反应速率大于正反应速率,为了达到新的平衡,逆反应速率向正反应速率靠近,逆反应速率会减小,所以逆反应速率的变化趋势为先增大后减小,D项错误;
(2)①反应为放热反应;温度升高,平衡向逆反应(吸热)方向进行,二氧化氮转化率降低;
②相同温度下,二氧化氮的转化率在P点较高是因为使用了分子筛膜,将产物N2分离出来;降低了产物的浓度,使平衡正向进行,从而二氧化氮的转化率提高;
(3)①列三段式求解:因为N2占平衡总体积的1/4,所以a=0.3mol,此时为平衡状态,有v正=v逆,即k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2);
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,压强瞬间增大为原来压强的两倍,正逆反应速率均增大,但是压强增大,平衡向正反应(气体系数减小)方向进行,则正反应速率大于逆反应速率,所以正反应速率的总体趋势为先突然增大,然后减小,直至平衡,其图像为【解析】①.-227②.AB③.反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小)④.分子筛膜从反应体系中不断分离出N2,有利于反应正向进行,二氧化氮转化率升高⑤.270⑥.(起点的纵坐标为16,t3时刻达到平衡,t3-t4处于平衡状态与已有线平齐)10、略
【分析】【详解】
(1)NaHCO3在水溶液中发生电离:NaHCO3=Na++电离产生是会发生电离作用:H++也会发生水解作用:+H2OH2CO3+OH-。发生电离、水解作用都会消耗离子导致c(Na+)>c();电离产生H+使溶液显酸性;水解产生OH-,使溶液显碱性。由于其水解作用大于电离作用,最终达到平衡时,溶液中c(OH-)>c(H+),但盐水解程度是微弱的,主要以盐电离产生的离子存在,所以c()>c(OH-);溶液中的H+除会电离产生,还有H2O电离产生,而只有电离产生,故离子浓度:c(H+)>c(),因此该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为:c(Na+)>c()>c(OH-)>c(H+)>c();
(2)在0.1mol•L-1的NaHR溶液中,存在HR-的电离作用:HR-R2-+H+,电离产生H+使溶液显酸性,同时也存在着水解中:HR-+H2OH2R+OH-,水解产生OH-,使溶液显碱性,其平衡常数Kh=<Ka2=5.60×10-8,说明HR-的电离作用大于水解作用;因此NaHR溶液显酸性;
(3)AlCl3是强酸弱碱盐,在溶液中会发生水解作用:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,导致溶液变浑浊,由于水解产生HCl,因此根据平衡移动原理,若用固体配制溶液时,将其溶解在一定量的浓盐酸中,增加了H+的浓度,就可以抑制盐的水解,然后再加水稀释,就可以得到澄清溶液;若将AlCl3溶液蒸干,水解平衡正向进行直至水解完全,HCl挥发逸出,得到的固体是Al(OH)3,然后将固体灼烧至恒重,Al(OH)3分解产生Al2O3和H2O,最后得到的固体是Al2O3;
(4)氯化银在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq);Ag+、Cl-都会抑制物质的溶解,溶液中Ag+、Cl-浓度越大;其抑制AgCl溶解的程度就越大。
①100mL0.1mol•L-1盐酸中c(Cl-)=0.1mol/L;
②100mL0.2mol•L-1AgNO3溶液中c(Ag+)=0.2mol/L;
③100mL0.1mol•L-1氯化铝溶液中c(Cl-)=0.1mol/L×3=0.3mol/L;
④100mL蒸馏水中不含Cl-、Ag+;对氯化银在水中溶解无抑制作用。
它们抑制AgCl溶解程度③>②>①>④,AgNO3溶液中含有Ag+,该溶液中含有的c(Ag+)最大;则这四种液体物质中银离子浓度由大到小的顺序是:②>④>①>③;
③中c(Cl-)=0.3mol/L,由于AgCl的溶度积常数Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10,则该溶液中c(Ag+)==6.0×10-10mol/L。【解析】c(Na+)>c()>c(OH-)>c(H+)>c()酸将AlCl3(s)溶解在较浓的盐酸中,然后加水稀释Al2O3②>④>①>③6.0×10-1011、略
【分析】【详解】
NaClO3和浓H2SO4在反应器①中发生还原反应生成ClO2和Na2SO4,所以试剂A可以用二氧化硫,ClO2在反应器②中与双氧水、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠,再得到其晶体。
(1)根据上面的分析可以知道试剂A为SO2,故选a,因此,本题正确答案是:a。
(2)反②中ClO2被双氧水还原成ClO2−,反应的离子方程式为2OH−+2ClO2+H2O22ClO2−+O2+2H2O,因此,本题正确答案是:2OH−+2ClO2+H2O22ClO2−+O2+2H2O
(3)含水的NaClO2受热易分解,所以亚氯酸钠溶液中获得晶体,温度不能太高,所以反应②结束后采用“减压蒸发”操作,在较低温度蒸发浓缩,可防止温度过高.NaClO2分解。因此,本题正确答案是:在较低温度蒸发浓缩,可防止温度过高.NaClO2分解。
(4)根据信息纯ClO2易分解爆炸,空气中ClO2的体积分数在10以下比较安全,所以要持续通过量的空气,NaClO2在碱性溶液中稳定存在,在酸性溶液中迅速分解,所以反应②中碱要过量,因为试剂A为二氧化硫,NaClO3被还原成ClO2,所以反应①后得到的母液中,溶质的主要成分是,Na2SO4。故选acd,因此;本题正确答案是:acd。
(5)①亚氯酸钠具有氧化性,且NaClO2溶液呈碱性,则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式因此,本题正确答案是:
②由实验结果可以知道,在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率.原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高,因此,本题正确答案是:大于;NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。【解析】a2OH−+2ClO2+H2O22ClO2−+O2+2H2O减压可以使物质沸点降低,实验较低温度下进行蒸发,可避免NaClO2因温度高而发生分解acd4OH−+3ClO2−+4NO4NO3−+3Cl−+2H2O大于SO2比NO溶解度更大;在此条件下SO2还原性更强;脱硝反应活化能更大12、略
【分析】【详解】
(1)亚硫酸钠和硫酸反应生成二氧化硫,反应的方程式为:Na2SO3+H2SO4(浓)═Na2SO4+SO2↑+H2O,生成的二氧化硫含有水蒸气,可用浓硫酸干燥,用向上排空气法收集,且用碱石灰吸收尾气,避免污染环境,则连接顺序为a接b;c接f,g接d;
(2)①Na2S2O4中硫元素的化合价为+3;
②由装置可知;仪器A的名称为恒压滴液漏斗;
③实验时应避免Na2S2O4和HCOONa被氧化,可应先通入二氧化硫,排净系统中的空气,防止加热时Na2S2O4和HCOONa被氧化,也可通一段时间N2;排净系统中的空气;
④洗涤连二亚硫酸钠时应与空气隔离;洗涤剂可用甲醇或乙醇,洗涤过程为:在无氧环境中,向漏斗中加入甲醇或乙醇至浸没晶体,待甲醇顺利流下,重复2-3次;
⑤设连二亚硫酸钠理论产率为x;根据硫原子守恒:
2Na2SO3~Na2S2O4
252174
6.3gx
则解得x=4.35g,产率为:【解析】bcfgdNa2SO3+H2SO4(浓)═Na2SO4+SO2↑+H2O+3恒压滴液漏斗排净系统中的空气向漏斗中加入甲醇或乙醇至浸没晶体,待甲醇顺利流下,重复2-3次13、略
【分析】【分析】
(1)甲实验:根据裝置Ⅰ不要加热制取氧气可以知道利用的是双氧水的分解;过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气,I中产生无色气体并伴随大量白雾;Ⅲ中有气泡冒出,溶液迅速变蓝说明生成碘单质;
(2)碘离子具有还原性;在酸性条件下能够被氧化氧化成碘单质,据此写出反应的离子方程式;
(3)对比乙、丙实验可以知道,O2与KI溶液发生反应的适宜条件酸性环境;酸溶液中氢离子浓度不同,装置Ⅲ中出现蓝色的速率不同;
(4)证明Ⅰ中产生的气体中含有双氧水;氧气和双氧水都具有氧化性,需要利用不同性质进行检验;
(5)该小组同学取20mL久置的KI溶液;向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,可能是生成的碘单质在碱溶液中发生反应生成碘化钾;碘酸钾,验证是否正确是在未变蓝色的溶液中滴入稀硫酸观察是否变蓝。
【详解】
(1)甲实验:根据装置Ⅰ不需要加热制取氧气可以知道利用的是双氧水的分解,过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气,向Ⅰ的锥形瓶中加入MnO2固体,向Ⅰ的分液漏斗中加入30%H2O2溶液;连接Ⅰ;Ⅲ,打开活塞,Ⅰ中产生无色气体并伴随大量白雾;Ⅲ中有气泡冒出,溶液迅速变蓝说明生成碘单质,故答案为:分液漏斗;
(2)碘离子具有还原性,在酸性条件下能够被氧化成碘单质,据此写出反应的离子方程式为:O2+4I-+4H+=2I2+2H2O,故答案为:O2+4I-+4H+=2I2+2H2O;
(3)向装置Ⅱ中加入KMnO4固体,连接装置II、III,点燃酒精灯,Ⅲ中有气泡冒出,溶液不变蓝,向Ⅱ中加入KMnO4固体,Ⅲ中加入适量0.1mol·L-1的H2SO4溶液,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯,Ⅲ中有气泡冒出,溶液变蓝。对比乙、丙实验可以知道,O2与KI溶液发生反应的适宜条件是:酸性环境;为进一步探究该条件对反应速率的影响;可采取的实验措施是:使用不同浓度的稀硫酸作对比实验,故答案为:酸性环境;使用不同浓度的稀硫狻作对比实验;
(4)A.高锰酸钾溶液能够将双氧水氧化;导致高锰酸钾溶液褪色,而氧气不与高锰酸钾溶液反应,如果高锰酸钾溶液褪色可证明混合气体中含有双氧水,故A正确;
B.氧气和高锰酸钾溶液都能够氧化亚铁离子;无法证明混合气体中含有双氧水,故B错误;
C.高锰酸钾和氧气都能够氧化硫化氢;无法用硫化氢检验混合气体中是否含有双氧水,故C错误;
故答案为:A;
(5)KI溶液在空气中久置的过程中会被缓慢氧化:4KI+O2+2H2O=2I2+4KOH。该小组同学取20mL久置的KI溶液,向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,他们猜想可能是发生了反应的离子方程式为3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O,设计实验证明他们的猜想是否正确的实验方案为:在上述未变蓝的溶液中滴入0.1mol∙L-1H2SO4溶液,观察现象,若溶液变蓝则猜想正确,否则错误,故答案为:3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O;在上述未变蓝的溶液中滴入0.1mol∙L-1H2SO4溶液;观察现象,若溶液变蓝则猜想正确,否则错误。
【点睛】
在做探究性实验的题目时,根据资料,如果没有得到预期的实验结果,那么除了资料中给的化学反应,还要考虑酸性或碱性环境的影响,结合题目的上下文进行联系,综合考虑得出结论。这是解答此类题目时的难点。【解析】分液漏斗KMnO4固体O2+4I-+4H+=2I2+2H2O酸性环境使用同体积不同浓度的稀硫酸做对比实验A3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O在上述未变蓝的溶液中滴入0.1mol∙L-1H2SO4溶液,观察现象,若溶液变蓝则猜想正确,否则错误三、结构与性质(共6题,共12分)14、略
【分析】【详解】
I.(1)基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则,N2F2分子结构式为F-N=N-F,分子中N原子含有1对孤对电子,N原子的杂化方式是sp2杂化,lmolN2F2含有3molσ键,即3NA或1.806×1024个σ键;
(2)Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子,Si原子为sp3杂化,N-Si-N键角为109°28′,N原子周围连接3个Si原子,含有1对孤对电子,N原子为sp3杂化;但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大,使得Si-N-Si键角小于109°28′;
II.(1)Fe位于第四周期第VIII族;
(2)Fe(CO)x晶体的熔沸点较低;所以属于分子晶体;Fe原子价电子数是8,每个CO分子提供一个电子对,所以8+2n=18,n=5;
(3)极性分子的熔沸点较高,CO是极性分子,氮气是非极性分子,所以CO熔沸点较高;
(4)①铜为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1;
②根据晶胞结构图可知,铜为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12;
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,则M为Cl元素;该晶胞中Cu原子个数为4,Cl原子个数=8×+6×=4,晶体体积=cm3=cm3=cm3,根据晶胞的结构可知,铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的=××cm=pm。
点睛:把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数.根据n值判断杂化类型:一般有如下规律:当n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;中心原子的杂化类型为sp2,说明该分子中心原子的价层电子对个数是3,无孤电子对数,空间构型是平面三角形。【解析】洪特规则sp2杂化3NASi3N4晶体中Si原子周围有4个N原子,Si为sp3杂化,N—Si—N的键角为109028/,而N原子周围只有3个Si原子。虽N原子也是sp3杂化,但由于孤电子对对成键电子对的排斥力更强,故Si—N—Si的键角小于109028/。第四周期第Ⅷ族分子晶体5CO[Ar]3d104s11215、略
【分析】【分析】
根据B的原子序数和电子排布规律;写出其电子排布式并判断电子排布的最高能级为2p,判断其电子云轮廓图;根据氨硼烷的结构,判断其溶于水的原因是与水分子形成氢健和配位键形成条件判断提供孤电子对的原子;根据等电子体概念找出等电子体分子;根据题中信息,判断形成双氢键的正确选项;根据题中所给结构,由σ键个数判断B原子的杂化方式和该晶体中不存在的作用力;根据晶胞的结构,利用“均摊法”进行晶胞的相关计算;据此解答。
(1)
B的原子序数为5,核外有5个电子,则B基态原子核外电子排布式为1s22s22p1,能级最高的是2p能级,p轨道为哑铃形;答案为1s22s22p1;哑铃。
(2)
①氨硼烷能溶于水;其主要原因是氨硼烷与水分子间形成氢键;答案为氨硼烷与水分子间形成氢键。
②分子中,B原子提供空轨道,NH3中N原子提供1对孤电子对,形成配位键;原子总数相同、价电子总数相同的微粒为等电子体,用相邻原子代替N、B原子可以得到其等电子体分子C2H6;答案为N;C2H6。
③A.和分子中的H均呈正电性,和不能形成双氢键;故A不符合题意;
B.LiH为离子化合物;LiH和HCN不能形成双氢键,故B不符合题意;
C.分子中与B原子相连的H呈负电性,分子中与N相连的H呈正电性,与能形成双氢键;故C符合题意;
D.和分子中的H均呈正电性,和不能形成双氢键;故D不符合题意;
答案为C。
(3)
由的结构可知,阴离子中形成3个σ键的B原子(无孤电子对)的杂化轨道类型为sp2,形成4个σ键的B原子(无孤电子对)的杂化轨道类型为sp3;该晶体中阴阳离子之间存在离子键,B和O原子之间存在共价键和配位键,水分子之间存在分子间作用力和氢键,所以该物质中不含金属键;答案为sp2、sp3;D
(4)
①由硼氢化钠晶胞结构可知,底心Na+周围等距且最近的个数即为Na+的配位数,则Na+的配位数为8;答案为8。
②由硼氢化钠晶胞结构可知,Na+位于面心和棱上,Na+离子个数为=6×+4×=4,位于顶点、面心、体心,个数为=8×+4×+1=4,该晶胞的质量为m=g,体积V=(a×10-7cm)2×2a×10-7cm=2a3×10-21cm3,晶胞密度==解之a=底心Na+位于面对角线的中点,所以与之间的最近距离为d=a=nm;答案为
③若硼氢化钠晶胞上下底心处的被取代,则个数为4,Na+数目为3,Li+数目为1,所以得到的晶体的化学式为Na3Li(BH4)4;答案为Na3Li(BH4)4。【解析】(1)1s22s22p1;哑铃。
(2)氨硼烷与水分子间形成氢键NC2H6C
(3)sp2、sp3D
(4)8Na3Li(BH4)416、略
【分析】【分析】
根据Fe的原子序数,结合核外电子排布规则写出Fe的电子排布式;根据晶胞的结构,利用“均摊法”进行晶胞的有关计算;根据同主族元素性质递变规律解释H、Li、Na的第一电离能的关系;根据NH3分子与H2O分子之间会形成氢键解释NH3极易溶于水的原因;根据NH3极易溶于水,CO2在水中溶解度不大,解释侯氏制碱法先通入NH3再通入CO2;根据VSEPR理论,判断其空间结构和杂化类型;根据形成配位健的条件判断提供空轨道的原子;根据NH3BH3(氨硼烷)分子间形成氢键判断其熔点较高;据此解答。
(1)
①Fe元素的原子序数为26,核外有26个电子,根据核外电子排布规则,基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;答案为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
②由晶胞的结构可知,图1结构中,Fe位于顶点和体心,Fe原子的个数为8×+1=2,图2结构中,Fe位于顶点和面心,Fe原子的个数为8×+6×=4,则两种晶胞所含铁原子个数比为2:4=1:2;又图1晶胞的棱长为apm(1pm=1×10-10cm),其体积为V=(a×10-10cm)3,晶胞的质量为m==其密度ρ===g·cm-3;答案为1:2;
③第一电离能(I1)为I1(H)>I1(Li)>I1(Na);原因是H;Li、Na位于同一主族,价电子数相同,自上而下,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱,失电子能力增强,第一电离能逐渐减小;答案为H、Li、Na位于同一主族,价电子数相同,自上而下,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱,失电子能力增强,第一电离能逐渐减小;
(2)
①NH3极易溶于水的原因是NH3与H2O分子间能形成氢键;答案为NH3与H2O分子间能形成氢键;
②因为二氧化碳在水中溶解度不大,氨气极易溶于水,饱和氨盐水显碱性,比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳,所以要先向饱和食盐水中通入氨气,制成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳即反应时,向饱和NaCl溶液中先通入氨气,再通入二氧化碳;答案为NH3;
③中中心原子C原子的价层电子对个数=3+=3+0=3,且无孤电子对,采取sp2杂化;其空间结构为平面三角形;答案为平面三角形;
(3)
①NH3分子中中心原子N原子的价层电子对个数=3+=3+1=4,且含有一个孤电子对,所以中心原子N原子的杂化轨道类型为sp3杂化;答案为sp3;
②在NH3BH3结构中;N原子存在孤电子对,B原子为缺电子原子,在配位键的形成中B原子提供空轨道;答案为B;
③NH3BH3(氨硼烷)与CH3CH3互为等电子体,由于NH3BH3分子中N原子的电负性较大,分子间会形成氢键,所以NH3BH3熔点高于CH3CH3;答案为>。【解析】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s21:2H;Li、Na位于同一主族;价电子数相同,自上而下,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱,失电子能力增强,第一电离能逐渐减小。
(2)NH3与H2O分子间能形成氢键NH3平面三角形。
(3)sp3B>17、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)Cu为29号元素,核外电子排布式为则铜元素为周期表中ds区,故答案为:ds;
(2)易溶解于水,熔点为时升华,由此可得出是分子晶体;故答案为:分子晶体;
(3)为深棕红色的剧毒液体,其分子结构中含有键,根据8电子稳定结构可知,该分子结构为因此该分子中Se的杂化轨道类型为杂化;Se的价层电子数时4,含有2个孤对电子,的空间构型为锯齿形,故答案为:b;
(4)的立体构型为正四面体,键角为109°28′,的立体构型为平面三角形,键角为120°,所以中的键角比的键角小,故答案为:小;的立体构型为正四面体,键角为109°28′,的立体构型为平面三角形;键角为120°;
(5)用“均摊法”:晶胞中含4个Cu,O氧原子个数为8Cu与O的个数比为2:1,所以该氧化物的化学式为1个晶胞中氧原子、铜原子的体积之和为晶体的体积为1个晶胞的体积为故该晶胞的空间利用率为故答案为:【解析】ds分子晶体b小的立体构型为正四面体,键角为109°28′,的立体构型为平面三角形,键角为120°18、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)①N的最外层电子数为5,B的最外层电子数为3,能形成3个共价键,B原子提供空轨道,N原子提供孤对电子,在化合物H3BNH3中;B与N原子之间存在配位键;
B;C、N、O是同一周期的元素。一般情况下;元素的非金属性越强,原子半径越小,元素的第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道上的电子处于半充满的稳定状态,所以其电离能比O还大,因此第一电离能由大到小的顺序N>O>C>B;
CH4是正四面体结构,键角109°28′;H2O是V型分子,键角104.5°,CO2是直线型分子,键角为180°。因此这三分子按照键角由大到小的顺序排列为CO2>CH4>H2O;
②等电子体是原子数等,最外层电子数也相等的物质,(HB=NH)3的原子数为12,最外层电子数为30,与(HB=NH)3互为等电子体的分子为C6H6;
③LiAlH4和BCl3在一定条件下制备乙硼烷B2H6、LiCl、AlCl3,根据原子守恒可得合成乙硼烷B2H6的化学方程式为:4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3;
④图(a)是一种链状结构的多硼酸根,从图可看出,每个单元,有一个B,有一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别为2个单元共用,所以B∶O=1∶(1+2×)=1∶2,化学式为:
从图(6)是硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出,[B4O5(OH)4]2-一半sp3杂化形成两个四配位BO4四面体;另一半是sp2杂化形成两个三配位BO3平面三角形结构,硼原子采取的杂化方式为sp3、sp2;
(2)①Cu是29号元素,Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+失去4s上的一个电子和3d上的一个电子,Cu2+的价层电子排布式为3d9;
②铜及其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应的原因是在灼烧时原子中的电子吸收能量;从基态跃迁到激发态。但是激发态是不稳定的,激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长的光的形式释放能量;
③Cu是面心立方紧密堆积,在一个晶胞中含有的Cu原子的个数为:8×+6×=4;设铜原子半径为apm=a×10-10cm,晶胞的边长;L=2×10-10cm,晶胞的体积为(2×10-10cm)3,该晶体的密度为g/cm3。【解析】是N>O>C>BCO2>CH4>H2OC6H64BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3sp3、sp23d9激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长的光的形式释放能量19、略
【分析】【详解】
I.(1)基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则,N2F2分子结构式为F-N=N-F,分子中N原子含有1对孤对电子,N原子的杂化方式是sp2杂化,lmolN2F2含有3molσ键,即3NA或1.806×1024个σ键;
(2)Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子,Si原子为sp3杂化,N-Si-N键角为109°28′,N原子周围连接3个Si原子,含有1对孤对电子,N原子为sp3杂化;但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大,使得Si-N-Si键角小于109°28′;
II.(1)Fe位于第四周期第VIII族;
(2)Fe(CO)x晶体的熔沸点较低;所以属于分子晶体;Fe原子价电子数是8,每个CO分子提供一个电子对,所以8+2n=18,n=5;
(3)极性分子的熔沸点较高,CO是极性分子,氮气是非极性分子,所以CO熔沸点较高;
(4)①铜为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1;
②根据晶胞结构图可知,铜为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12;
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,则M为Cl元素;该晶胞中Cu原子个数为4,Cl原子个数=8×+6×=4,晶体体积=cm3=cm3=cm3,根据晶胞的结构可知,铜原子和M原子之间的最短距
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