Question

本題包括A、B兩小題，分別對應于“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”和“實驗化學”兩個選修模塊的內(nèi)容．請選定其中一題，并在相應的答題區(qū)域內(nèi)作答．若兩題都做，則按A題評分．
A．氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類很多．
（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為

 

．氧元素與氟元素能形成OF₂分子，該分子的空間構(gòu)型為

 

．
（2）根據(jù)等電子原理，在NO₂⁺離子中氮原子軌道雜化類型是

 

；1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為

 

．
（3）氧元素和過渡元素可形成多種價態(tài)的金屬氧化物，如和鉻可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等．Cr³⁺基態(tài)核外電子排布式為

 

．
（4）鈣在氧氣中燃燒時得到一種鈣的氧化物晶體，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，則該鈣的氧化物的化學式為

 

．
B．硫酸鋅是一種重要的工業(yè)原料．在實驗室從粗鋅（含有少量的鉛）與稀硫酸反應后的廢液中提取硫酸鋅的主要操作步驟如下：
步驟1：將廢液過濾，調(diào)節(jié)濾液的pH約為2，過濾，將濾液加熱濃縮，制得較高溫度下的飽和溶液，冷卻結(jié)晶得到粗制晶體．
步驟2：①在燒杯中用蒸餾水溶解步驟1得到的晶體，滴加少量稀硫酸，水浴加熱至晶體全部溶解．②停止加熱，讓其自然冷卻、結(jié)晶．③抽濾，用少量無水乙醇洗滌晶體l～2次，得精制晶體．
（1）廢液中含有的不溶性雜質(zhì)是

 

．
（2）步驟1中調(diào)節(jié)濾液pH約為2，可加入的物質(zhì)是

 

．（填字母）
a．NH₃?H₂O     b．ZnO     c．ZnCO₃      d．NaOH
（3）步驟1中對濾液加熱濃縮時，當

 

時，停止加熱．
（4）步驟2中滴加少量稀硫酸的目的是

 

．
（5）抽濾裝置如圖2所示，儀器B的名稱是

 

．儀器C的作用是

 

．
（6）用少量無水乙醇洗滌晶體的目的是

 

．

Answer 1

考點：晶胞的計算,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題,高考化學專題,化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：A．（1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；根據(jù)價層電子對互斥理論確定該分子的空間構(gòu)型；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論確定N原子軌道雜化類型；原子個數(shù)相等、價電子數(shù)相等的微粒為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似，O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮氣分子結(jié)構(gòu)計算1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目；
（3）Cr元素的原子序數(shù)是24號元素，其原子核外有24個電子，Cr³⁺核外電子數(shù)是21，根據(jù)構(gòu)造原理書寫其基態(tài)核外電子排布式；
（4）利用均攤法確定該物質(zhì)的化學式；
B．（1）PbSO₄是不溶性固體；
（2）除雜時要除去雜質(zhì)且不引進新的雜質(zhì)；
（3）溶液表面出現(xiàn)晶膜要停止加熱；
（4）硫酸鋅屬于強酸弱堿鹽，鋅離子易水解；
（5）根據(jù)儀器名稱書寫儀器；緩沖裝置能防止倒吸；
（6）乙醇和水互溶，且易揮發(fā)．

解答： 解：A．（1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是：F＞N＞O；
OF₂分子中O原子價層電子對個數(shù)=2+

1

2

(6-2×1)=4，且含有2個孤電子對，所以其空間構(gòu)型為V形，
故答案為：F＞N＞O；V形；
（2）NO₂⁺離子中氮原子價層電子對個數(shù)=2+

1

2

（5-1-2×2）=2，所以為sp雜化；
O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，一個氮氣分子中含有2個π鍵，所以一個O₂²⁺中含有兩個π鍵，則1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A；
故答案為：sp；2N_A；
（3）Cr元素的原子序數(shù)是24號元素，其原子核外有24個電子，Cr³⁺核外電子數(shù)是21，根據(jù)構(gòu)造原理其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
（4）該晶胞中，鈣離子個數(shù)=8×

1

8

+6×

1

2

=4，過氧根離子個數(shù)=12×

1

4

+1=4，所以其化學式為：CaO₂，故答案為：CaO₂；
B．（1）鋅和稀硫酸反應生成可溶性的硫酸鋅，鉛和硫酸反應生成難溶性的硫酸鉛，所以廢液中不溶性雜質(zhì)為PbSO₄，故答案為：PbSO₄；
（2）氧化鋅和碳酸鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅且不引進新的雜質(zhì)，氨水和氫氧化鈉溶液都能改變?nèi)芤簆H，但引進雜質(zhì)，故選bc；
（3）當溶液表面出現(xiàn)晶膜時停止加熱，利用余熱將水分蒸干即可，故答案為：溶液表面出現(xiàn)晶膜；
（4）硫酸鋅為強酸弱堿鹽，鋅離子水解而使其溶液呈酸性，為防止硫酸鋅水解，應該向溶液中加入少量稀硫酸，故答案為：防止硫酸鋅水解；
（5）該儀器為吸濾瓶；C裝置有緩沖作用，能防止倒吸，故答案為：吸濾瓶；防止倒吸；
（6）乙醇和水能互溶，且乙醇易揮發(fā)，揮發(fā)時帶走水分，故答案為：利用乙醇揮發(fā)性除去晶體表面的水分．

點評：本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和物質(zhì)的分離和提純，涉及電子式的書寫、雜化軌道理論、空間構(gòu)型的判斷、晶胞的計算、化學與實驗等知識點，根據(jù)價層電子對互斥理論、均攤法等知識點來分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；化學與實驗中，明確實驗原理是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析實驗操作步驟，難度中等．