题目内容
【题目】氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3
请回答下列问题：
（1）基态B原子的价电子排布式为___，B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为___，CH4、H2O、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为___。
（2）与(HB=NH)3互为等电子体的有机分子为___(填分子式)。
Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。
（1）印度尼赫鲁先进科学研究中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究，从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图1)，每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。
①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为___。
②相关键长数据如表所示：
化学键 | C—S | C=S | C16S8中碳硫键 |
键长/pm | 181 | 155 | 176 |
从表中数据可以看出，C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C=S键之间，原因可能是___。
③C16S8与H2微粒间的作用力是___。
（2）具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Ag原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(晶胞结构如图2)相似，该晶体储氢后的化学式为___。
（3）MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图3所示，已知该晶体的密度为ag·cm-3，则晶胞的体积为___cm3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】2s22p1 N>O>C>B CO2>CH4>H2O C6H6 sp2、sp3 C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质 范德华力 Cu3AgH8 
【解析】
Ⅰ. (1) 基态B原子的价电子为其2s、2p能级上的电子，根据构造原理书写该原子价电子排布式；同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但是第IIA族、第V A族第一电离能大于其相邻元素；CH4、H2O、CO2的空间构型分别是正四面体、V形、直线形，排斥力：孤电子对之间的排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力；
(2)与(HB=NH) 3互为等电子体分子中含有12个原子、价电子数是30；
II. (1) ①C16S8分子中C原子和S原子的价层电子对个数分别是3、4，根据价层电子对互斥理论判断原子杂化类型；
②C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质；
③分子之间存在分子间作用力；
(2) 铜原子数＝6×
＝3，银原子数＝8×
＝1，H原子个数为8；
(3) 该晶胞中Mg原子数＝8×＋1＝2，H原子数＝2＋4×＝4，则该晶胞中含2个MgH2，晶胞体积=
。
Ⅰ(1).基态B原子的价电子排布式为2s22p1；一般情况下，同周期主族元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但是由于N原子的2p轨道上的电子处于半充满的稳定状态，所以其第一电离能比O原子的大，因此，元素第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B；CH4是正四面体形分子，键角为109°28′，H2O是V形分子，键角为105°，CO2是直线形分子，键角为180°，因此三者键角按照由大到小的顺序排列为CO2>CH4>H2O；故答案为：2s22p1；N>O>C>B；CO2>CH4>H2O；
(2).与(HB=NH)3互为等电子体的有机分子为C6H6，故答案为C6H6；
Ⅱ(1).①根据图1可知，C原子采取sp2杂化，S原子采取sp3杂化，故答案为：sp2、sp3；
②C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质，从而导致C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C===S键之间；故答案为：C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质；
③C16S8与H2微粒间的作用力为范德华力，故答案为：范德华力；
(2).根据题意知，该晶胞中铜原子数＝6×＝3，银原子数＝8×＝1，氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中，则H原子位于该晶胞内部，储氢后该晶胞中含有8个H，则该晶体储氢后的化学式为Cu3AgH8，故答案为：Cu3AgH8；
(3).该晶胞中Mg原子数＝8×＋1＝2，H原子数＝2＋4×＝4，则该晶胞中含2个MgH2，该晶胞的体积V＝
cm3；故答案为：。
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【题目】研究氮及其化合物对化工生产有重要意义。
(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1
②2NH3(g)
N2(g)+3H2(g) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3
则热化学方程式：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=__(用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)在2L密闭绝热容器中，投入4mol N2和6mol H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：
温度/K | T1 | T2 | T3 | T4 |
n(NH3)/mol | 3.6 | 3.2 | 2.8 | 2.0 |
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是__。
A．3v正(H2)=2v逆(NH3) B．容器内气体压强不变
C．混合气体的密度不变 D．混合气的温度保持不变
②温度T1__(填“>”<”或“=”)T3。
③在T3温度下，达到平衡时N2的转化率为__。
(3)N2O4为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)
2NO2(g) △H。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则该反应的化学平衡常数Kp为__(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298K、压强110kPa)，已知该条件下k逆=5×102kPa-1·s-1，当N2O4分解10%时，v逆=__kPa·s-1。
(4)以连二亚硫酸盐(S2O42-)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图。阴极的电极反应式为__，电解槽中的隔膜为__(填“阳”或“阴”)离子交换膜。每处理1mol NO，电路中通过电子的物质的量为__。
【题目】电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的量。已知如表数据。
化学式 | 电离平衡常数(25℃) |
HCN | K=4.9×10-10 |
CH3COOH | K=1.8×10-5 |
H2CO3 | K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11 |
(1)25 ℃时，有等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液，三种溶液的pH由大到小的顺序为__________________。
(2)25 ℃时，pH=3的CH3COOH溶液和pH=11的NaOH溶液混合，若所得溶液显酸性，则c(Na＋)__________c(CH3COO－)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NaCN溶液中通入少量CO2，所发生反应的化学方程式为___________。
(4)25 ℃时， pH=8的CH3COONa溶液中，c(Na＋)-c(CH3COO-)=___________。
【题目】下列有关水溶液中的平衡相关的问题，请填空
（1）已知常温下，将氯化铝溶液和碳酸钠溶液混合，有白色沉淀产生，写出反应离子方程式______________
（2）体积均为100 mL、pH均为2的CH3COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。同浓度，同体积的CH3COONa与NaX溶液，离子总数目: CH3COONa溶液_______NaX溶液（填＞，＜，＝）
（3）电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度强弱的物理量。已知：
化学式 | 电离常数(25 ℃) |
HCN | K＝4.9×10－10 |
CH3COOH | K＝1.8×10－5 |
①25℃时，浓度均为0.01 mol·L－1 HCN和NaCN混合溶液显_____性（填酸，碱，中）。溶液中HCN浓度_________CN-浓度（填＞，＜，＝）
②25 ℃时，在CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中，若测得pH＝6，则溶液中
＝____。
（4）在25°C下，将x mol·L-1的氨水与y mol·L-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中显中性，则c（NH4＋）____c（Cl－）（填“>” 、“<” 或“=” ）；用含x和y的代数式表示出氨水的电离平衡常数______。
