Question

計(jì)算并填空：
（1）Al單質(zhì)晶體中其晶體最小重復(fù)單元特征如圖所示，請(qǐng)回答：晶體中距離Al原子最近的A1原子為

 

個(gè)，一個(gè)最小單元結(jié)構(gòu)中Al原子的數(shù)目為

 

．
（2）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）是水處理過程中使用的一種新型凈水劑，它的制備是用硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣共同反應(yīng)制得的．請(qǐng)配平下列方程式：

 

Fe（NO₃）₃+

 

NaOH+

 

Cl₂→

 

Na₂FeO₄+

 

NaNO₃+

 

NaCl+

 

H₂O
反應(yīng)中氧化劑為

 

，2mol Fe （NO₃）₃參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

 

mol．若用石墨作電極電解0.1L的NaCl溶液，通電一段時(shí)間后，陰極收集到氣體11.2L，陽極收集到氣體6.72L，則原溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L；若利用上述反應(yīng)得到了等質(zhì)量的NaCl，同時(shí)得到高鐵酸鈉的質(zhì)量為

 

g．
（3）①已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kJ/mol
H₂（g）=H₂（l）；△H=-0.92kJ/mol
O₂（g）=O₂（l）；△H=-6.84kJ/mol
請(qǐng)寫出液氫和液氧生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．
②有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學(xué)鍵	Si-O	O=O	Si-Si
鍵能/kJ?mol-1	X	498.8	176

晶體硅在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s），△H=-989.2kJ?mol^-1，則Si-O鍵的鍵能X的值為

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,熱化學(xué)方程式

專題：基本概念與基本理論,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可以判斷出晶體中距離Al原子最近的A1原子的個(gè)數(shù)，利用均攤法可以計(jì)算出一個(gè)最小單元結(jié)構(gòu)中Al原子的數(shù)目；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒和元素守恒配平化學(xué)方程式，根據(jù)化合價(jià)的升降判斷氧化劑，并計(jì)算出電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，根據(jù)電解池原理，電解0.1L的NaCl溶液，開始陰極收集到氫氣和陽極收集到氯氣相等，后來陽極收集到氣體小于陰極收集到的氣體，說明在陽極上氯離子放電完畢，產(chǎn)生了氧氣，根據(jù)兩電極上產(chǎn)生氣體的體積的差，可以算出參加反應(yīng)的氯離子，根據(jù)化學(xué)方程式可計(jì)算出高鐵酸鈉的質(zhì)量；
（3）①利用蓋斯定律寫出熱化學(xué)方程式，②根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系求得鍵能；

解答： 解：（1）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，在立方體的面心上和頂點(diǎn)上都有鋁原子，以上底面心上的鋁為例，與之距離最近的同層上的四個(gè)鋁原子距離為面對(duì)角線的

1

2

，另外在側(cè)面面心上的四個(gè)鋁原子與上底面面心上的鋁的距離也面對(duì)角線的

1

2

，另外，在上底面上方的晶胞中四個(gè)側(cè)面面上的鋁原子也與上底面面上的鋁原子的距離也面對(duì)角線的

1

2

，所以每個(gè)Al原子周圍最近的A1原子的個(gè)數(shù)為12，利用均攤法可以計(jì)算出一個(gè)最小單元結(jié)構(gòu)中Al原子的數(shù)目為8×

1

8

+6×

1

2

=4，
故答案為：12，4；
（2）在硝酸鐵、氫氧化鈉和氯氣的反應(yīng)中，鐵元素從+3價(jià)變?yōu)?6價(jià)，氯元素從0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒和元素守恒配平后的化學(xué)方程式為2Fe（NO₃）₃+16NaOH+3Cl₂=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+6NaCl+8H₂O，在這個(gè)反應(yīng)中氯元素從0價(jià)變?yōu)?1價(jià)，所以氯氣為氧化劑，鐵元素從+3價(jià)變?yōu)?6價(jià)，所以2mol Fe （NO₃）₃參加反應(yīng)時(shí)可轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6mol，根據(jù)電解池原理，電解0.1L的NaCl溶液，陰極收集到氣體應(yīng)為氫氣11.2L，也就是電路中轉(zhuǎn)移電子1mol，設(shè)陽極上產(chǎn)生了氧氣xmol，氯氣ymol，則根據(jù)兩電極上電子守恒及陽極收集到氣體6.72L，有

x+y= 6.72 22.4 4x+2y=1

，解此方程得

x=0.2 y=0.1

，所以溶液中n(cl-)=0.2mol，則原溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為

0.2

0.1

mol/L=2mol/L，根據(jù)方程式可得Na₂FeO₄～3NaCl，所以得到高鐵酸鈉的物質(zhì)的量為0.2×

1

3

mol，所以高鐵酸鈉的質(zhì)量為0.2×

1

3

×（23×2+56+16×4）g=11.1g，
故答案為：2 16 3 2 6 6 8； Cl₂； 6； 2.0； 11.1；
（3）①根據(jù)蓋斯定律可知，H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）中，△H=-285.8kJ/mol-（-0.92kJ/mol）-

1

2

（-6.84kJ/mol）=-281.46 kJ/mol，所以液氫和液氧生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）；△H=-281.46 kJ/mol；
②根據(jù)有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可知，在晶體硅中，每摩爾硅反應(yīng)要斷裂2molSi-Si鍵，生成1molSiO₂要形成4molSi-O鍵根據(jù)反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能-生成物鍵能，得
176×2+498.8-4X=-989.2，則X=460，
故答案為：460；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了晶體的結(jié)構(gòu)、氧化還原反應(yīng)的書寫、電解池的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容，綜合性強(qiáng)，知識(shí)夸度大，中等難度．