【題目】H、N、Na、Al、Ti等元素在能源、材料等領域應用廣泛;卮鹣铝袉栴}:
(一)氫化鋁鈉(NaAlH4)是一種新型輕質儲氫材料,摻入少量Ti的NaAlH4在150℃時釋氫,在170℃、15.2MPa條件下又重復吸氫。NaAlH4可由AlCl3和NaH在適當條件下合成。NaAlH4的晶胞結構如圖所示,為長方體。
(1)基態(tài)Ti原子的價電子排布圖為_________,L能層中電子云的形狀有_______種。
(2)AlCl3在178℃時升華,屬于__________晶體,其蒸氣的相對分子質量約為267,蒸氣分子的結構式為___________(標明配位鍵),其中Al的軌道雜化方式為____________。
(3)寫出與AlH4-空間構型相同的一種分子和一種離子_________(填化學式)。
(4)NaAlH4晶體中,與AlH4-緊鄰且等距的Na+有__________個;NaAlH4晶體的密度為_____________g·cm-3(用含a的代數(shù)式表示)。
(二)疊氮化鈉和氫疊氮酸(HN3)已一步步進入我們的生活,如汽車安全氣囊等。
(1)寫出與N3-屬于等電子體的一種分子__________(填分子式)。
(2)氫疊氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得,同時生成水。下列敘述錯誤的是___(填標號)
A.上述生成HN3的化學方程式為:N2H4+HNO2= HN3+2 H2O
B.NaN3的晶格能大于KN3的晶格能
C.氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵
D.HN3和N2H4都是由極性鍵和非極性鍵構成的非極性分子。
E.HN3分子中四個原子可能在一條直線上
【答案】 (1) 2 分子 sp3 NH4+、CH4(或SO42-、PO43-、CCl4等其他合理答案) 8 CO2或N2O DE
【解析】分析:鈦是22號元素。L層只有s和p兩種原子軌道。根據(jù)氯化鋁易升華,可以判斷其為分子晶體。根據(jù)中心原子所形成的σ鍵數(shù)目及孤電子對數(shù)可以確定其雜化類型。AlH4-空間構型為正四面體。根據(jù)均攤法可以計算出晶胞中的微粒數(shù),再以1mol晶胞為單位,計算其體積和質量,即可求出其密度。等電子體之間原子數(shù)目相同、價電子總數(shù)相同。
詳解:(一)(1)鈦是22號元素,基態(tài)Ti原子的價電子排布圖為。L能層中有s和p丙種軌道,故電子云的形狀有2種。
(2)AlCl3在178℃時升華,說明其熔點和沸點較低,故其屬于分子晶體,其蒸氣的相對分子質量約為267,則蒸氣分子的分子式為Al2Cl6,分子中有2個配位鍵,其結構式為,其中Al形成4個σ鍵、無孤電子對,故其軌道雜化方式為sp3。
(3)AlH4-空間構型為正四面體,與AlH4-空間構型相同的分子和離子主要有CCl4、CH4、SO42-、PO43-、NH4+等。
(4)由NaAlH4晶體的晶胞結構可知,,與AlH4-緊鄰且等距的Na+有8個(如圖所示,位于體心的AlH4-與其周圍的8個Na+等距,距離為);由均攤法可以求出該晶胞中陰陽離子的數(shù)目均為4,則NA個晶胞的質量和體積分別為216g和2,所以,NaAlH4晶體的密度為g·cm-3。
(二)(1)N3-有3個原子和16個價電子,故與N3-屬于等電子體的分子有CO2或N2O。
(2)氫疊氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得,同時生成水。A.上述生成HN3的化學方程式為N2H4+HNO2= HN3+2 H2O ,A正確;B.鈉離子的半徑小于鉀離子,故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能,B正確;C.氫疊氮酸(HN3)和水能形成分子間氫鍵,C正確;D.HN3是極性分子,N2H4是非極性分子,D不正確;E.HN3分子結構示意圖為,靠近H原子的第1個N原子是sp2雜化的,第二個N原子是sp雜化的,端位的N原子不雜化,故四個原子不在一條直線上,E不正確。綜上所述,敘述錯誤的是DE 。
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【題目】下列各組離子在水溶液中能夠大量共存的是( 。
A.Ba2+、Cl﹣、NO3﹣、Ca2+
B.H+、Na+、SO42﹣、CO32﹣
C.Cu2+、K+、Cl﹣、OH﹣
D.Ca2+、Na+、CO32﹣、Cl﹣
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【題目】(1) 基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為________,該能層具有的原子軌道數(shù)為_________。
(2) CH3COOH中C原子軌道雜化類型為_________;1molCH3COOH分子含有σ鍵的數(shù)目為_________。
(3) 復化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相似,具有層狀結構,可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如圖所示。
①基態(tài)硼原子的電子排布式為__________。
②六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為__________,分析其結構,與石墨相似卻不導電,原因是__________。
③NH4BF4 (氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管原料之一。1mol NH4BF4 含有__________mol 配位鍵。
(4) Ge單晶具有金剛石型結構,其中Ge原子的雜化方式為_______,微粒之間存在的作用力是__________。
(5) 晶胞有兩個基本要素:
①原子坐標參數(shù),表示晶胞內部各原子的相對位置,下圖為金剛石的晶胞,其中原子坐標參數(shù)A為(0,0 ,0);B為(,0, );C為(,,0)。則D原子的坐標參數(shù)為__________。
②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀,已知金剛石晶胞參數(shù)acm,其密度為__________g·cm-3(列出計算式即可)。
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【題目】根據(jù)金屬及其化合物的所學知識回答下列問題:
(1)常溫下,在沒有氧氣存在時,鐵與水幾乎不反應,但在高溫時,鐵能與水蒸氣反應,寫出化學反應方程式:_______________________________。
(2)待(1)中反應完全,反應產物中Fe元素化合價為_________,該產物與鹽酸反應的離子方程式為:__________________________________。
(3)將鐵粉投入到盛有Cu2+和Fe3+的溶液中,反應完畢時,若燒杯底部有固體剩余,在所涉及的金屬元素內溶液中一定不含有的金屬離子是________(填離子符號),寫出證明溶液中不含有該離子的實驗操作:______________________。
(4)某同學將鐵、銅混合粉末14.8 g加入到100 mL 4.0 mol/L FeCl3溶液中,充分反應后,燒杯底部還有剩余固體,其質量為2.8 g,則原固體混合物中銅的質量是______g,反應所得溶液中的Fe2+物質的量為_____mol。
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【題目】銻(Sb)廣泛用于生產各種阻燃劑、陶瓷、半導體元件、醫(yī)藥及化工等領域。以輝銻礦為原料制備金屬銻,其一種工藝流程如下:
己知部分信息如下:
I.輝銻礦(主要成分為Sb2S3,還含有As2S5、PbS 、CuO和SiO2等);
II.浸出液主要含鹽酸和SbCl3,還含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等雜質;
III.常溫下,Ksp(CuS)=1.0×10-36 Ksp(PbS)=9.0×10-29
回答下列問題:
(1)“酸浸”過程中SbCl5和Sb2S3反應有S生成,該反應的還原產物是________(填化學式)。
(2)寫出“還原”反應的化學方程式:______________ 。
(3)已知:浸出液中:c(Cu2+)=0.01 mol·L-1、c(Pb2+)=0.10 mol·L-1。在沉淀銅、鉛過程中,緩慢滴加極稀的硫化鈉溶液,先產生的沉淀是_______(填化學式);當CuS、PbS共沉時,=_________。加入硫化鈉的量不宜過多,原因是_________。
(4)在“除砷”過程中,氧化產物為H3PO4。該反應中氧化劑、還原劑的物質的量之比___________。
(5)在“電解”過程中,以惰性材料為電極,陰極的電極反應式為______;“電解”中銻的產率與電壓大小關系如圖所示。當電壓超過U0V時,銻的產率降低的原因可能是______。
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【題目】下列實驗裝置不能達到實驗目的的是
A. 圖1:制備并觀察氫氧化亞鐵
B. 圖2:證明過氧化鈉與水反應放熱
C. 圖3:驗證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性
D. 圖4:驗證酸性強弱H2SO4>H2CO3>H2SiO3
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【題目】下列有關電解質溶液的說法正確的是
A. 向0.1mol/LCH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小
B. 將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,溶液中增大
C. 向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變。
D. 向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中>1
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【題目】CO2的利用是國際社會普遍關注的問題。
(1)CO2的電子式是______。
(2)CO2在催化劑作用下可以直接轉化為乙二醇和甲醇,但若反應溫度過高,乙二醇會深度加氫生成乙醇。
獲取乙二醇的反應歷程可分為如下2步:
Ⅰ.
Ⅱ.EC加氫生成乙二醇與甲醇
① 步驟Ⅱ的熱化學方程式是______。
② 研究反應溫度對EC加氫的影響(反應時間均為4小時),實驗數(shù)據(jù)見下表:
反應溫度/ ℃ | EC轉化率/ % | 產率/ % | |
乙二醇 | 甲醇 | ||
160 | 23.8 | 23.2 | 12.9 |
180 | 62.1 | 60.9 | 31.5 |
200 | 99.9 | 94.7 | 62.3 |
220 | 99.9 | 92.4 | 46.1 |
由上表可知,溫度越高,EC的轉化率越高,原因是______。溫度升高到220 ℃時,乙二醇的產率反而降低,原因是______。
(3)用稀硫酸作電解質溶液,電解CO2可制取甲醇,裝置如下圖所示,電極a接電源的______極(填“正”或“負”),生成甲醇的電極反應式是______。
(4)CO2較穩(wěn)定、能量低。為實現(xiàn)CO2的化學利用,下列研究方向合理的是______(填序號)。
a.選擇高能量的反應物和CO2反應獲得低能量的生成物
b.利用電能、光能或熱能活化CO2分子
c.選擇高效的催化劑
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【題目】H2RO3是一種二元酸,常溫下用1L1mol·L-1Na2RO3溶液吸收RO2氣體,溶液的pH隨RO2氣體的物質的量的變化如圖所示。下列說法正確的是
A. a點溶液中2c(Na+)=3c(RO32-)
B. 向b點溶液中加水可使溶液的pH由6.2升高到7.4
C. 常溫下,NaHRO3溶液中c(HRO3-)>c(RO32-)>c(H2RO3)
D. 當吸收RO2的溶液呈中性時,c(Na+)=c(RO32-)+c(HRO3-)
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