题目内容
【题目】C，Si、B，N、Cl在工业生产中具有重要的应用，试回答下列问题：
(1)碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠________结合在一起。
(2)现在新开发出一种具有和“龙芯”主要成分一样的六角形笼状结构单质Si12，它可能在未来的量子计算机中是一种理想的贮存信息的材料，根据图示推断这种六角形笼状结构：Si12是____晶体，它与单晶硅互称为________。
(3)SiC晶体结构与金刚石相似，碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。其中C原子的杂化方式为____________，微粒间存在的作用力是_____________，每个Si原子周围距离最近的C原子为______个，其键角为_________。设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为____________________(用含A，b的式子表示)。
(4)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料，以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BN。由于BN与CC属于等电子体物质，其结构和性质有很大的相似性。
①BN有两种晶体，对BN两种晶体的描述中不正确的是______ 。
A．其中一种晶体可用作耐磨材料
B．其中一种晶体可用作润滑材料
C．其中一种晶体键角为90°
D．其中一种晶体中存在六元环
②在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的作用力为________，层间作用力为__________。B原子和N原子的杂化类型分别是________、__________。
③六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为a cm，立方氮化硼晶胞中含有____个氮原子、_____个硼原子，晶胞顶点上的原子的配位数为______，立方氮化硼的密度是_________g·cm－3(阿伏加德罗常数为NA)。
④立方氮化硼比晶体硅具有更高硬度和耐热性的原因是_____________________________。
(5)已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法错误的是____________。
A．氮化碳属于原子晶体，比金刚石中的硬度更大
B．该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
【答案】sp2 范德华力 分子 同素异形体 sp3 共价键 4 109.5 160/ba3mol－1 C 共价键(极性键) 范德华力(或分子间作用力) sp2 sp2 4 4 4 200/a3NA N和B的原子半径比Si的原子半径小，B－N键长比Si－Si短 D
【解析】
石墨属于层状结构，同一层内碳元素是通过sp2杂化与其它碳原子成键；而层与层之间通过分子间作用力（范德华力）结合在一起；金刚石中每个碳原子与4个碳原子结合呈四面体构型，则碳原子杂化方式为sp3，每个微粒间的作用力为共价键；一个金刚石的晶胞中含有8个碳原子，晶胞顶点上的原子配位数为4。
（1）石墨属于层状结构，同一层内碳元素是通过sp2杂化与其它碳原子成键；而层与层之间通过分子间作用力（范德华力）结合在一起；答案为sp2；范德华力；
（2）Si12是分子，固体时为分子晶体，它与晶体硅的结构不同，故为同素异形体；答案为：分子；同素异形体；
（3）金刚石中每个碳原子与4个碳原子结合呈四面体构型，则碳原子杂化方式为sp3，每个微粒间的作用力为共价键；每个Si周围有4个C原子，键角为109.5；该晶胞中含4个C原子，4个Si原子，
，NA=160/ba3mol－1；答案为：sp3；共价键；4；109.5；160/ba3mol－1；
（4）①A.BN与CC属于等电子体物质，其结构和性质有相似性，因此BN也具有2中晶体，一种类似石墨的层状结构，可用作润滑材料；A正确；
B.另一种类似金刚石的空间网状结构，可用作耐磨剂；B正确；
C.两种晶体的键角一个为120，另一个为109.5，不是90；C错误；
D.类似石墨的为平面层状六元环，D正确；答案为C。
②与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内N、B间以共价键结合，层与层之间以分子间的作用力结合，相邻原子间的杂化方式为sp2。答案为：共价键(极性键)；范德华力(或分子间作用力)；sp2；sp2；
③立方氮化硼，其结构与金刚石相似，一个金刚石的晶胞中含有8个碳原子，则BN晶胞中含4个N原子，4个B原子，晶胞顶点上的原子配位数为4，晶胞的质量为200/NAg，体积为a3cm3，则密度为200/a3NA，答案为：4；4；4；200/a3NA
④氮化硼晶体，氮原子、硼原子半径比硅原子半径小，则键长短，键能大，具有更高硬度和耐热性。答案为：N和B的原子半径比Si的原子半径小，B－N键长比Si－Si短；
（5）A.氮化硼晶体时高硬度材料，可确定为原子晶体，氮原子半径比碳原子半径小，则键长短，键能大，比金刚石硬度大，A正确；
B.一个碳原子可组成4条单键，氮原子可组成3条单键，都以单键结合，则每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4，B正确；
C.氮化碳晶体中，碳原子组成4个共用电子对，氮原子组成3个共用电子对，都满足8个稳定结构，C正确；
D.N、C原子半径不同，对共用电子对的作用力不同，相邻原子间形成极性共价键，D错误；答案为D
【题目】碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。
A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。
已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会_______ (填“偏高” “偏低” “不变”)
【题目】当发动机工作时，反应产生的NO尾气是主要污染物之一，NO的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题：
（1）已知：2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1＝ -113kJ/mol
6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2＝ -227 kJ/mol
4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3＝ -57 kJ/mol
则 2O3(g)= 3O2(g)是_________反应（填“放热”或“吸热”），以上 O3氧化脱除氮氧化物的总反应是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H4＝_______kJ/mol，最后将NO2与_________剂反应转化为无污染的气体而脱除。
步骤 | 反应 | 活化能 | 正反应速率方程 | 逆反应速率方程 |
I | 2NO(g) | Ea1 |
|
|
II | N2O2(g)＋O2(g) | Ea2 |
|
|
（2）已知：2NO(g)＋O2(g) 
2NO2(g)的反应历程分两步：
①表中k1、k2、k3、k4是只随温度变化的常数，温度升高将使其数值_____(填“增大”或“减小”)。
②反应I瞬间建立平衡，因此决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)反应速率快慢的是反应II，则反应I与反应II的活化能的大小关系为Ea1____Ea2(填“>”“<”或“＝”)，请依据有效碰撞理论微观探析其原因______________________________________________。
③一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的速率方程为
，则k=_______ (用k1、k2、k3表示)。
（3）将一定量的 NO2放入恒容密闭容器中发生下列反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)，测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图所示，从 b 点到 a 点降温平衡将向_____移动。图中 a点对应温度下，NO2的起始压强为 160kPa，该温度下反应的平衡常数Kp= __________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
