题目内容
【题目】非金属元素虽然种类不多,但是在自然界中的丰度却很大,请回答下列问题:
(1)BN(氮化硼,晶胞结构如图)和CO2中的化学键均为共价键,BN的熔点高且硬度大,CO2的晶体干冰却松软且极易升华。由此可以判断:BN可能是______晶体,CO2可能是______晶体,BN 晶体中B原子的杂化轨道类型为______,干冰中C原子的杂化轨道类型为______
(2)分子极性:OF2______H2O,键角:OF2______H2O(填“>””或者“<”)
(3)金刚石和石墨都是碳元素的单质,但石墨晶体熔点比金刚石______,原因是______
(4)单晶硅的结构与金刚石结构相似,若将金刚石晶体中一半的C原子换成Si原子且同种原子不成键,则得如图所示的金刚砂(SiC)结构。在SiC结构中,每个C原子周围距离相等且最近的C原子数目为______,假设C-Si键长为acm,则晶胞密度为______g/cm3。
【答案】原子 分子 sp3 sp < < 高 石墨层内碳碳键的键长比金刚石要短,键能比金刚石大 12
【解析】
本题是对物质结构与性质的考查,涉及晶体类型与性质、杂化方式、分子结构与性质、晶胞计算等,侧重考查学生分析解决问题的能力,分子极性大小及键角的大小判断为易错点、难点,(4)中关键是明确键长与晶胞棱长关系,需要学生具有一定的数学计算能力。
(1)BN由共价键形成的空间网状结构,熔点高、硬度大,属于原子晶体;而干冰松软且极易升华,属于分子晶体;BN 晶体中B原子形成4个B-N键,杂化轨道数目为4,B原子采取sp3杂化,干冰中C原子形成2个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为2,C原子采取sp杂化,故答案为:原子;分子;sp3;sp;
(2)二者结构相似,均为V形,F与O的电负性相对比较接近,H与O的电负性相差较大,水分子中共用电子对较大地偏向O,所以O-F键的极性较弱,所以整个分子的极性也较弱,水分子中成键电子对之间排斥更大,故水分子中键角也更大,故答案为:<;<;
(3)石墨层内碳碳键的键长比金刚石要短,键能比金刚石大,故石墨晶体熔点比金刚石的高。故答案为:高;石墨层内碳碳键的键长比金刚石要短,键能比金刚石大;
(4)晶胞中每个碳原子与4个Si原子形成正四面体,每个Si原子与周围的4个C原子形成正四面体,晶胞中Si、C的相对位置相同,可以将白色球看作C、黑色球看作Si,互换后以顶点原子研究,与之最近的原子处于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用,故每个C原子周围距离相等且最近的C原子数目为;顶点Si原子与四面体中心C原子连线处于晶胞体对角线上,且距离等于体对角线长度的 ,而体对角线长度等于晶胞棱长的倍,假设C-Si键长为acm,则晶胞棱长= cm,晶胞中Si原子数目=、C原子数目=4,晶胞质量=g,晶胞密度=(g)÷( cm)3=g/cm3,故答案为:12; 。
【题目】用氯化铁浸出一重铬酸钾(K2Cr2O7)滴定法测定钛精粉试样中单质铁的质量分数[ω(Fe)%],实验步骤如下:
步骤1:称取试样0.100g于250mL洗净的锥形瓶中。
步骤2:加入FeCl3溶液100mL,迅速塞上胶塞,用电磁搅拌器搅拌30min。
步骤3:过滤,用水洗涤锥形瓶和滤渣各3~4次,洗液全部并入滤液中。
步骤4:将滤液稀释至500mL,再移取100mL稀释液于锥形瓶中,加入20mL硫酸和磷酸的混合酸,加0.5%二苯胺磺酸钠指示剂4滴。
步骤5:以K2Cr2O7标准溶液滴定至出现明显紫色为终点。发生的反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
步骤6:重复测定两次,数据如下:
第一次 | 第二次 | 第三次 | |
消耗的K2Cr2O7标准溶液体积(mL) | 10.01 | 9.99 | 13.00 |
步骤7:数据处理。
(1)步骤2中加入FeCl3溶液后锥形瓶中发生反应的离子方程式为___,迅速塞上胶塞的原因是___。
(2)步骤3中判断滤纸上残渣已洗净的方法是___。
(3)实验中需用到100mL浓度约为0.01mol·L-1K2Cr2O7标准溶液,配制时用到的玻璃仪器有___;称量K2Cr2O7固体前应先将其烘干至恒重,若未烘干,对测定结果的影响是___(填“偏高”、“偏低”或“无影响”);滴定时,K2Cr2O7溶液应置于___(填仪器名称)中。
(4)利用上表数据,计算出该钛精粉试样中单质铁的质量分数为___(写出必要的计算过程)。