题目内容

12．物质结构决定物质性质．回答下列问题：
（1）下列说法正确的是⑤
①按电子排布特点把元素周期表里的元素分成5个区：s区、p区、d区、f区和ds区．非金属元素（包括稀有气体）都位于p区，过渡元素都位于d区．
②杂化轨道只用于形成σ键，未参与杂化的p轨道可用于形成π键．
③分子晶体的构成微粒为分子，分子晶体中相邻分子间仅靠范德华力相互吸引．
④晶体与非晶体的本质区别是：晶体具有各向异性，而非晶体则具有各向同性
⑤氢键的键长是指X-H…Y的长度
（2）南师大结构化学实验室合成了一种多功能材料--对硝基苯酚水合物（化学式为C6H5NO3•1.5H2O）．实验表明，加热至94℃时该晶体能失去结晶水，由黄色变成鲜亮的红色，在空气中温度降低又变为黄色，具有可逆热色性；同时实验还表明它具有使激光倍频的二阶非线性光学性质．
①晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C＞H．
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是氢键．
（3）科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构．该阴离子的电子式是，其中心原子N的杂化方式是sp3．
（4）在金刚石晶体的一个晶胞中，含有8个碳原子．在二氧化硅晶体的一个晶胞中，含有32个化学键．原子晶体不能形成最密堆积结构，原因是原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构．
（5）已知氮化硼（BN）晶体有多种晶型，其中立方氮化硼是与金刚石的构型类似的一种晶体，则氮化硼晶体中B-N-B之间的夹角是109°28′（填角度）．若氮化硼晶体的密度为3.52g•cm-3，则B-N键的键长是$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×1010pm pm（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA）．

分析 （1）①根据最后排入电子名称把元素周期表里的元素分成5个区：s区、p区、d区、f区和ds区；非金属元素（包括稀有气体）位于p区和s区，过渡元素位于d区和ds、f区；
②杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子；
③分子晶体的构成微粒为分子，分子晶体中相邻分子间靠范德华力相互作用，能形成氢键的物质中分子间还存在氢键；
④晶体与非晶体的本质区别是：其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列；
⑤氢键的键长是指X-H…Y的长度；
（2）①晶体中四种基本元素是C、N、O、H元素，元素得电子能力越强，其电负性越大；
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是氢键；
（3）科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构．该阴离子是NO43-；根据价层电子对互斥理论判断其中心原子N的杂化方式；
（4）在金刚石晶体的一个晶胞中，含有碳原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶体的一个晶胞中，一个Si原子含有4个Si-O键，该晶胞中Si原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
原子晶体不能形成最密堆积结构，原因是原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键；
（5）一个B原子和四个N原子形成正四面体结构，键角为109°28′；该晶胞中B、N原子个数都是4，
若氮化硼晶体的密度为3.52g•cm-3，晶胞体积=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N键的键长是晶胞体长的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）①根据最后排入电子名称把元素周期表里的元素分成5个区：s区、p区、d区、f区和ds区；非金属元素（包括稀有气体）位于p区和s区，如H元素位于s区，过渡元素位于d区和ds、f区，故错误；
②杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子，故错误；
③分子晶体的构成微粒为分子，分子晶体中相邻分子间靠范德华力相互作用，相互作用包含吸引力和排斥力，能形成氢键的物质中分子间还存在氢键，故错误；
④晶体与非晶体的本质区别是：其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列，故错误；
⑤氢键的键长是指X-H…Y的长度，故正确；
故选⑤；
（2）①晶体中四种基本元素是C、N、O、H元素，元素得电子能力越强，其电负性越大，得电子能力强弱顺序是O＞N＞C＞H，所以电负性大小顺序是O＞N＞C＞H，故答案为：O＞N＞C＞H；
②对硝基苯酚水合物失去结晶水的过程中，破坏的微粒间作用力是氢键，故答案为：氢键；
（3）科学家把NaNO3和Na2O在一定条件下反应得到一种白色晶体，已知其中阴离子与SO42-互为等电子体，且该阴离子中的各原子的最外层电子都满足8电子稳定结构．该阴离子是NO43-，其电子式为；
该微粒中N原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，所以其中心原子N的杂化方式为 sp3，
故答案为：； sp3；
（4）在金刚石晶体的一个晶胞中，含有碳原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8；
在二氧化硅晶体的一个晶胞中，一个Si原子含有4个Si-O键，该晶胞中Si原子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8，所以每个晶胞中共价键数目是32；
原子晶体不能形成最密堆积结构，原因是原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体不能形成最密堆积结构，
故答案为：8；32；原子晶体是原子之间是以共价键结合的，共价键有饱和性和方向性，一个原子不能形成12条共价键，所以原子晶体就不能形成配位数是12的最密堆积结构；
（5）一个B原子和四个N原子形成正四面体结构，键角为109°28′；该晶胞中B、N原子个数都是4，
若氮化硼晶体的密度为3.52g•cm-3，晶胞体积=$\frac{\frac{25}{{N}_{A}}×4}{ρ}$，B-N键的键长是晶胞体长的$\frac{1}{4}$，则晶胞中B
-N键的键长=$\sqrt{3}×$$\root{3}{\frac{\frac{25×4}{{N}_{A}}}{3.52}}×\frac{1}{4}$×1010pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×1010pm，
故答案为：109°28′；$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{4×25}{3.52{N}_{A}}}$×1010．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、电负性、等电子体等知识点，侧重考查分析计算及空间现象能力，熟练掌握晶胞计算方法及价层电子对互斥理论，难点是晶胞计算．

练习册系列答案
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11．下列指定微粒的数目相等的是（　　）
A．等物质的量的水与重水含有的中子数
B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共有电子对数
C．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数
D．等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数
3．实验室采用简易装置模拟演示工业炼铁原理，实验装置图和实验步骤如下：

①按上图连接好装置，检查装置气密性．
②称取适量 Fe2O3于石英试管中，点燃Ⅰ处酒精灯，缓慢滴入甲酸．
③在完成某项操作后，点燃另外两处酒精灯．
④30min后熄灭酒精灯，关闭弹簧夹．
⑤待产物冷却至室温后，收集产物．
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物．
请回答下列问题：
（1）制备CO的原理是利用甲酸（HCOOH）在浓硫酸加热条件下的分解制得，盛放甲酸的仪器名称为分液漏斗，该反应的化学方程式HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O．
（2）实验步骤③某项操作是指检验CO纯度．
（3）实验步骤④熄灭酒精灯的顺序为Ⅲ、I、II．（填Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）
（4）通过查资料获取如下信息：
Ⅰ．酒精灯平均温度为600℃；加网罩酒精灯平均温度为700℃，酒精喷灯平均温度为930℃．
Ⅱ．资料指出当反应温度高于710℃，Fe能稳定存在，680℃～710℃之间，FeO稳定存在，低于680℃，则主要是Fe3O4．试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因是长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度．
（5）已知FeO、Fe2O3、Fe3O4氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%．
利用仪器分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如下表：
加热方式产物元素组成各元素的质量分数%
FeO
酒精灯Fe和O74.5025.50
带网罩酒精灯Fe和O76.4823.52
酒精喷灯Fe100.000.00
分析各元素的质量分数可知前二种加热方式得到的产物为混合物，其中酒精灯加热所得产物的组成最多有9种可能．
（6）通过进一步的仪器分析测出前二种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe3O4和Fe，用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe．请计算利用酒精灯加热方式混合物中Fe3O4和Fe的质量比为12：1．（要求保留整数）
20．下列关于乙烯的说法不正确的是（　　）
A．可由石油裂解制取B．通过加聚反应可制得保鲜膜
C．通过加成反应可制得氯乙烯D．能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
7．与苯环相连的烷基具有与烷烃相似的化学性质，以甲苯为原料可合成多种重要有机物，例如所示的合成路线．
已知：

回答下列问题：
（1）写出结构简式：A，C．
（2）写出反应类型：反应①取代反应，反应③加成反应．
（3）G中官能团的名称为羧基、氨基；反应④的反应条件为H2O/H+．
（4）写出②反应的化学方程式：．
（5）写出甘氨酸（H2NCH2COOH）和G发生缩合生成二肽的结构简式：．
（6）写出含苯环的所有同分异构体的结构简式：．
17．聚合硫酸铝铁[AlaFeb（OH）m（SO4）n•xH2O]是一种新型高效净水剂，广泛应用于工业污染水的处理．
（1）聚合硫酸铝铁能够净水的原因是聚合硫酸铝铁溶于水电离的Al3+、Fe3+可以水解形成胶体，具有吸附性．
（2）AlaFeb（OH）m（SO4）n•xH2O中a、b、m、n的代数关系式为3a+3b=m+2n．
（3）为了测定聚合硫酸铝铁的组成，进行如下实验：
步骤一：准确称取8.810g样品溶于150mL 0.100mol•L-1稀硫酸，恰好完全反应后，加入BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体10.485g；
步骤二：另取相同质量的样品，溶于过量的氢碘酸，以磁力搅拌机搅拌，充分反应后，以0.500mol•L-1Na2S2O3溶液滴定至浅黄色，滴入几滴淀粉溶液，再滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00mL．（已知：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6）
①步骤二中使用磁力搅拌器进行搅拌的目的是混匀反应物，确保反应完全．
②通过计算确定聚合硫酸铝铁的化学式（写出计算过程）．
4．生产电池级活性二氧化锰的方法之一是利用电解锰阳极泥（主要含MnO2、MnO，还含少量铅、钙的化合物等）作原料并采用如下工艺制备：

（1）还原炉中加入焦炭生成Mn2O3的化学方程式为4MnO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mn2O3+CO2↑；酸浸时，为提高浸取率可采用的措施有延长浸取时间（充分搅拌、提高浸取温度等）（举一例）．
（2）过滤Ⅰ中滤渣Ⅰ的主要成分为CaSO4、PbSO4（填化学式）．
（3）调节pH后，Mn2（SO4）3的歧化产物是MnO2、MnSO4（填化学式），加入NaClO3氯化Mn2+反应的离子方程式为3Mn2++ClO3-+3H2O=3MnO2↓+6H++Cl-．
（4）该工艺中不直接用软锰矿（主要成分为MnO2）作原料而采用电解锰和阳极泥，其优点是提高锰资源的利用率（或防止锰的固体废弃物对环境造成污染）．（列举一点）．
（5）若电解锰阳极泥中含锰元素的质量分数为a%，总转化率为b%，则1t电解锰阳极泥可得到活性MnO2的物质的量为$\frac{100ab}{55}$mol（用含有a、b的代数式表示）．
1．25℃时，下列分子或离子在指定溶液中一定能大量共存的一组是（　　）
A．pH=1的溶液中：K+、Cr2O72-、C6H5OH、CO32-
B．c（H+）=1×10-13mol/L的溶液中：Cu2+、Na+、Cl-、SO42-
C．0.1 mol/L NH4HCO3溶液中：K+、Na+、Cl-、NO3-
D．0.1 mol/L Na2SiO3溶液中：K+、Cl-、NO3-、CO2
2．一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应 N2+3H2?2NH3，已知反应达到平衡时N2 、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.2mol•L-1 、0.3mol•L-1 、0.2mol•L-1 ，则N2 的起始浓度范围可能是多少？

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