(12分)本題包括A、B兩小題,分別對應(yīng)于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”和“實驗化學(xué)”兩個選修模塊的內(nèi)容。請選定其中一題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答。若兩題都做,則按A題評分。
A.《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》2010年上海世博會場館,大量的照明材料或屏幕都使用了發(fā)光二極管(LED)。目前市售LED品片,材質(zhì)基本以GaAs(砷化鎵)、AlGaInP(磷化鋁鎵銦)、InGaN(氮化銦鎵)為主。砷化鎵的品胞結(jié)構(gòu)如圖10。試回答:
圖10
(1)鎵的基態(tài)原子的電子排布式是 。
(2)砷化鎵品胞中所包含的砷原子(白色球)個數(shù)為 ,與同一個鎵原子相連的砷原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為 。
(3)下列說法正確的是 (填字母)。
A.砷化鎵品胞結(jié)構(gòu)與NaCl相同
B.第一電離能:As>Ga
C.電負性:As>Ga
D.砷化鎵晶體中含有配位鍵
E.GaP與GaAs互為等電子體
(4)N、P、As處于同一主族,其氫化物沸點由高到低的順序是 。
(5)砷化鎵可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃時制得。(CH3)3Ga中鎵原子的雜化方式
為 。
B.《實驗化學(xué)》某研究性學(xué)習小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究。
⑴提出假設(shè)
①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2。
②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO。
③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是 。
⑵設(shè)計方案 如圖11所示,將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng),測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。
圖11
⑶查閱資料
氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉(NaNO2)飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣。
請寫出該反應(yīng)的離子方程式: 。
⑷實驗步驟
①按上圖連接裝置,并檢查裝置的氣密性,稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻,放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中;
②加熱前,先通一段時間純凈干燥的氮氣;
③停止通入N2后,夾緊彈簧夾,加熱一段時間,澄清石灰水(足量)變渾濁;
④待反應(yīng)結(jié)束,再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮氣。冷卻至室溫,稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g;
⑤過濾出石灰水中的沉淀,洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g。
步驟②、④中都分別通入N2,其作用分別為 。
⑸數(shù)據(jù)處理
試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 。 ⑹實驗優(yōu)化 學(xué)習小組有同學(xué)認為應(yīng)對實驗裝置進一步完善。
①甲同學(xué)認為:應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液,其理由是 。
②從環(huán)境保護的角度,請你再提出一個優(yōu)化方案: 。
A.《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》
(1)ls22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(2分)
(2)4(2分) 正四面體(2分)
(3)BCDE(2分,寫對1個得0分,寫對2~3個得1分,有錯得0分)
(4)NH3>AsH3>PH3 (2分)
(5)sp2(2分)
B.《實驗化學(xué)》
⑴CO2、CO的混合物 ⑶NH4++NO2— N2↑+2H2O
⑷步驟②中是為了排盡空氣;步驟④是為了趕出所有的CO2,確保完全吸收
⑸2C+Fe2O3 2Fe+CO↑+CO2↑
⑹①Ba(OH)2溶解度大,濃度大,使CO2被吸收的更完全;M (BaCO3)>M(CaCO3),稱量時相對誤差小。
②在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置
(每空2分,共12分)
解析:
A.《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》
(1)根據(jù)構(gòu)造原理可知,核外電子排布式為l s22s22p63s23p63d104s24p1。
(2)白球位于頂點和面心處,所以個數(shù)是8×/8+6×1/2=4.根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可知,空間構(gòu)型為正四面體。
(3)根據(jù)氯化鈉的晶胞可知A不正確。砷的4p是半充滿,穩(wěn)定性強,所以第一電離能大,B正確。砷的非金屬性強于鎵的,C正確.砷原子核外含有孤電子對,所以可以形成配位鍵,D正確。價電子和原子數(shù)均相同的稱為等電子體,P和As屬于同一主族,屬于等電子體,E正確。
(4)氨氣中含有氫鍵,所以沸點最高,順序為NH3>AsH3>PH3。
(5)鎵原子的最外層電子數(shù)是3個,形成3個單鍵,沒有孤電子對,所以是sp2雜化。
B.《實驗化學(xué)》
(1)根據(jù)假設(shè)①②可知,假設(shè)③應(yīng)該是CO2、CO的混合物。
(3)生成物有氮氣,說明是氧化還原反應(yīng),反應(yīng)式為NH4++NO2—N2↑+2H2O。
(4)在實驗過程中應(yīng)防止空氣參與反應(yīng),所以實驗前用氮氣排盡裝置中的空氣。實驗結(jié)束后,為了把生成的氣體全部排出,又需要用氮氣排盡生成的氣體。
(5)根據(jù)⑤可知生成物CO2的物質(zhì)的量是,質(zhì)量是0.88g。根據(jù)④可知反應(yīng)中生成的氣體共48.48g+3.2g+2.0g-52.24g=1.44g,因此CO的質(zhì)量是1.44g-0.88g=0.56g,其物質(zhì)的量是
。即CO和CO2的體積之比是1︰1。所以反應(yīng)式為2C+ Fe2O32Fe +CO↑ + CO2↑。
(6)氫氧化鈣的溶解度小,溶液的濃度低,吸收CO2的效果差。氫氧化鋇的溶解度大,吸收CO2的效果要好。且碳酸鋇的相對分子質(zhì)量大于碳酸鈣的,稱量時誤差小。CO有毒,因此要有尾氣處理裝置。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
電離能/kJ?mol-1 | I1 | I2 | I3 | I4 |
X | 496 | 4562 | 6912 | 9543 |
Y | 738 | 1451 | 7733 | 10540 |
Z | 578 | 1817 | 2745 | 11578 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
O | 2- 4 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
表1溫度 | 表2氫氣壓力 | 表3催化劑用量 | 表4嗎啉用量 | |||||||||||||||
序號 | 溫度/℃ | 轉(zhuǎn)化率/% | 選擇 性/% |
反應(yīng)時間/h | 序號 | 氫氣壓力/MPa | 選擇性/% | 反應(yīng)時間/h | 序號 | 雷尼鎳用量/g | 選擇性/% | 反應(yīng)時間/h | 序號 | 嗎啉用量/% | 選擇性/% | |||
① | 40 | 未完全 | 99.6 | 6 | ① | 0.5 | 99.6 | 3.7 | ① | 2 | 98.25 | 5 | ① | 0.0 | 84.3 | |||
② | 60 | 100 | 99.7 | 4 | ② | 1.0 | 99.7 | 2 | ② | 4 | 99.20 | 2.2 | ② | 0.3 | 99.3 | |||
③ | 80 | 100 | 99.6 | 2.45 | ③ | 1.5 | 99.2 | 1.6 | ③ | 6 | 99.60 | 1.9 | ③ | 0.5 | 99.7 | |||
④ | 100 | 100 | 99.6 | 2 | ④ | 2.0 | 96.4 | 1.15 | ④ | 8 | 99.60 | 1.4 | ④ | 0.7 | 99.6 | |||
⑤ | 120 | 100 | 98.6 | 1.7 | ⑤ | ⑤ | 10 | 99.10 | 1.4 | ⑤ | 1.2 | 99.7 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
電離能/kJ?mol-1 | I1 | I2 |
銅 | 746 | 1958 |
鋅 | 906 | 1733 |
NaNO3 | KNO3 | NaCl | KCl | |
10℃ | 80.5 | 20.9 | 35.7 | 31.0 |
100℃ | 175 | 246 | 39.1 | 56.6 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
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