题目内容
【题目】碳、硅两元素广泛存在于自然界中.请回答下列问题:
(1)基态14C原子的核外存在________对自旋方向相反的电子,硅原子的电子排布式为__________。
(2)晶体硅的结构与全刚石非常相似。晶体硅硅中硅原子的杂化方式为_______杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)的熔点由高到低的顺序为_____________。
(3)科学研究结果表明,碳的氧化物CO2能够与H2O借助子太阳能制备HCOOH。其反应原理如下:2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,则生成的HCOOH分子中δ键和π键的个数比是_______。
(4)碳单质有多种形式,其中C60、石墨烯与金刚石晶体结构如图所示:
①C60、石墨烯与金刚石互为_________。
②C60形成的晶体是分子晶体,C60分子中含有12个五边形和20个六边形,碳与碳之间既有单键又有双键,已知C60分子所含的双键数为30,则C60分子中_______个C—C 键(多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2)。在石墨烯晶体中,每个C原子连接______个六元环;在金刚石晶体中,每个C原子连接的最小环也为六元环,六元环屮最多有_______个C原子在同一平面。
③金刚石晶胞含有______个碳原子。若碳原子的半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r=______a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率为_______(不要求计算结果)。
【答案】 2 1s22s22p63s23p2 sp3 金刚石>金刚砂>晶体硅 4∶1 同素异形体 60 3 4 8
【解析】(1)基态14C原子的核外电子数是6,核外电子排布式是1s22s22p2,因此存在2对自旋方向相反的电子,硅原子的核外电子数是14,其电子排布式为1s22s22p63s23p2;(2)晶体硅的结构与金刚石非常相似,金刚石是正四面体结构,则晶体硅中硅原子的杂化方式为sp3杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)均是原子晶体,原子半径是C<Si,组成原子晶体中共价键的键长越长,键能越大,晶体的熔点越高,所熔点由高到低的顺序为金刚石>金刚砂>晶体硅;(3)科学研究结果表明,碳的氧化物CO2能够与H2O借助子太阳能制备HCOOH。其反应原理如下:2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,
单键都是δ键,双键中含有1个δ键和1个π键,根据根据甲酸的结构简式HCOOH可知甲酸分子中δ键和π键的个数比是4∶1;(4)①C60、石墨烯与金刚石均是碳元素形成的单质,三者互为同素异形体;②由欧拉定理计算键数(即棱边数):60+(12+20)-2=90,该分子中含双键30个,所以单键数为:90-30=60;在石墨烯晶体中,每个C原子连接3个六元环;金刚石晶胞是立方体,因此六元环屮最多有4个C原子在同一平面;③晶胞中顶点微粒数为:8×1/8=1,面心微粒数为:6×1/2=3,体内微粒数为4,共含有8个碳原子;晶胞内含有四个碳原子,则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同,即,r=
;碳原子的体积为:8×4/3×π×r3,晶胞体积为:a3,碳原子的空间利用率为:碳原子总体积/晶胞体积=
。
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【题目】某兴趣小组利用废旧聚乳酸材料制备乳酸铝,方案如下:
己知:①反应原理:
乳酸常温下为易溶于水、乙醇等溶剂的液体;乳酸铝为白色或黄色粉末状固体,溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂。
请回答:
(1)聚乳酸与NaOH加热回流合适的装置是_________,仪器a的名称_________。
(2)其他条件不变调整乳酸溶液质量分数,以及其他条件不变调整乳酸和铝的物质的最之比,得出如下实验数据。根据实验1-3,最合适的(乳酸)为_________。根据实验4-6,n(乳酸):n(铝)最合适的选择为3.025,不考虑实验原料价格,最可能的理由是:_________。
编号 | 时间/h | n(乳酸)∶n(铝) | (乳酸) | 产率(%) | 编号 | 时间/h | n(乳酸)∶n(铝) | (乳酸) | 产率(%) |
1 | 8 | 3.025 | 0.10 | 64.0 | 4 | 10 | 2.935 | 0.20 | 78.4 |
2 | 8 | 3.025 | 0.20 | 72.0 | 5 | 10 | 3.025 | 0.20 | 90.2 |
3 | 8 | 3.025 | 0.30 | 68.5 | 6 | 10 | 3.505 | 0.20 | 91.3 |
(3)抽滤I需对反应容器进行洗涤,并将洗涤液也抽滤。抽虑Ⅱ需对粗产品进行洗涤。所用洗涤剂最合适的分别是_________。
A.抽滤I洗涤剂用热水,抽虑Ⅱ洗涤剂用冷水;
B.抽滤I洗涤剂用滤液,抽虑Ⅱ洗涤剂用滤液;
C.抽滤I洗涤剂先用滤液再用无水乙醇,抽虑Ⅱ洗涤剂用无水乙醇;
D.抽滤I洗涤剂先用无水乙醇再用滤液,抽虑Ⅱ洗涤剂先用无水乙醇再用滤液。
(4)乳酸铝纯度测定方法如下:取ag乳酸铝(相对分子质量294)样品溶解,加入缓冲溶液调节pH值,加入bmLcmol·L-1的EDTA溶液。然后加入指示剂,用d mol·L-1的标准锌溶液滴定过量的EDTA溶液。Al3+和Zn2+与EDTA均1∶1反应。实验消耗标准锌溶液 emL,则乳酸铝纯度为_________。