题目内容
【题目】[化学一选修3: 物质结构与性质]
A、B、C、D为元素周期表中前四周期的四种元素，且原子序数依次增大，C、D同周期，且A、B、C均不在同一周期，其中A与D同主族，且该主族中有三种非金属元素，B为非金属元素且原子最外层有3对成对电子，C元素位于元素周期表第10列。请回答下列问题:
(1)C元素的原子序数为________，基态D原子的简化电子排布式为________。
(2)与A同一周期的所有主族元素中第一电离能小于A的元素共有_______种。
(3) D元素可形成DX3的卤化物，性质和结构与AX3类似(X表示卤素元素)，在水溶液中强烈水解，请写出DCl3与水反应的化学方程式:____________。
(4) 如图为D2B3的分子结构图，B杂化方式为____________。
(5) 试比较A、B形成的简单氢化物的熔沸点的高低并解释：________ (简单氢化物用分子式表示)。
(6) 研究晶体结构的最常用方法是________；如图为一种含C和D两种元索的品体的晶胞图，呈六方结构，晶胞参数为底面边长为anm、高为bmm。
①该晶胞组成物质的化学式为__________。
②已知D和C的相对原子质量分别为M1和M2,若晶体密度为ρg/cm3,NA表示阿伏加德罗常数，用合理表达式表示该晶体的密度为________g/cm3 (列出计算式即可，不必化简)。
【答案】 28 [Ar]3d104s24p3 5 AsCl3+3H2O=H3AsO3+3HCl sp3杂化 NH3＞HCl，NH3存在分子间氢键，HCl分子间只存在范德华力，氢键作用力比范德华力强，NH3的熔沸点高于HCl X-射线衍射 NiAs或AsNi 
【解析】试题分析：本题考查物质结构与性质，涉及元素的推断，简化电子排布式的书写，第一电离能的比较，杂化方式的判断，熔沸点高低的比较，晶胞的分析和计算。C是前四周期元素，C元素位于元素周期表第10列，C为Ni元素，Ni处于第四周期，C、D同周期，D也处于第四周期；A、B、C、D的原子序数依次增大，A、B、C均不在同一周期，A与D同主族且该主族中有三种非金属元素，A为N元素，D为As元素；B处于第三周期，B为非金属且原子最外层有3对成对电子，B为Cl元素。
（1）C为Ni元素，Ni的原子序数为28。D为As，As的原子序数为33，根据构造原理，基态As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，简化电子排布式为[Ar] 3d104s24p3。
（2）A为N，N处于第二周期，第二周期中第一电离能小于N的元素有Li、Be、B、C、O，共5种。
（3）AsCl3在水溶液中强烈水解生成H3AsO3和HCl，反应的化学方程式为AsCl3+3H3O=H3AsO3+3HCl。
（4）由示意图可见B形成2个σ键，B上还有两对孤电子对，B的价层电子对数为4，B的杂化方式为sp3杂化。
（5）A的简单氢化物为NH3，B的简单氢化物为HCl。由于NH3存在分子间氢键，HCl分子间只存在范德华力，氢键作用力比范德华力强，NH3的熔沸点高于HCl。
（6）研究晶体结构最常用的方法是X-射线衍射。
（a）用“均摊法”，D为As：8
+4
=2，C为Ni，C全在晶胞内，Ni：2，Ni与As的个数比为2:2=1:1，该晶体的化学式为NiAs或AsNi。
（b）该晶胞呈六方结构，晶胞的底面积为a
10-7cm
a
10-7cm=
a2
10-14cm2，晶胞的体积为
a2
10-14cm2
b
10-7cm=
a2b
10-21cm3，1mol晶体的体积为
a2b
10-21cm3
2
NA；晶体的化学式为NiAs或AsNi，1mol晶体的质量为（M1+M2）g；晶体的密度=
=（M1+M2）g
（
a2b
10-21cm3
2
NA）=
g/cm3。
【题目】汽车尾气主要含有CO2 、CO、SO2、NOx 等物质，尾气中CO、氢氧化物(NOx) 严重影响人们的生活和健康，化学工作者对氮氧化物的处理做了广泛而深入的研究。
（1）利用甲烷还原NOx
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mo l；
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+H2O(g) △H2=-1160kJ/mo l,
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为________________________________。
（2）将不同量的CO(g)积H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 4 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验1中以v(CO2) 表示的反应速率为/span>_________(保留两位有效数字，下同)。
②该反应为________(填“吸热”或“放热”) 反应，实验2条件下的平衡常数K=________。
③若达平衡状态时，实验2 与实验3中各物质的质量分数分别相等，且t＜4min,则a、b应满足的关系是_________________________(用含a、b的数学式表示)。
（3）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准。该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇(Y2O3) 和氧化锆(ZrO2) 晶体，能传导O2-，则负极的电极反应式为____________。
（4）SO2可用钙基固硫反应除去，反应生成的CaSO4是一种微溶物质，其Ksp=9.0×10-6。若将浓度为2×10-3mol/L的Na2SO4溶液与等体积的CaCl2溶液混合，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为_____________。
