题目内容

5．纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料等已应用到社会生活和高科技领域．单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料．已知A和B均为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
　电离能（KJ•mol）　I1　I2　I3　I4
　A　932　1821　15390　21771
　B　738　1541　7733　10540
（1）某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图1所示．该同学所画的电子排布图违背了能量最低原理．
（2）ACl2分子中A的杂化类型为sp杂化．
（3）科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图2所示，该物质在低温时是一种超导体．基态钾原子的价电子排布式为4S1，该物质中K原子和C60分子的个数比为3：1．
（4）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N＞C＞Si，NCl3分子的价层电子对互斥理论模型为正四面体．Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则分子中π键的数目为30．

分析 （1）由图1电子轨道排布图可知，3s能级未填满就填充3p能级，3s能级能量比3p能级低，违背了能量最低原理；
（2）BeCl2分子中Be的成2个σ键，杂化轨道数为2，采取sp杂化；
（3）钾元素位于第四周期ⅠA族，据此写出钾元素价电子排布式；利用均摊法确定K原子和C60分子的个数比；
（4）根据电负性递变规律判断电负性大小；根据价电子对互斥理论确定微粒的理论模型；每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，即形成三条共价键外，还形成一条π键，据此判断π键的数目．

解答 解：（1）①由图1电子轨道排布图可知，3s能级未填满就填充3p能级，所以违背能量最低原理，
故答案为：能量最低原理；
（2）BeCl2分子中Be的成2个σ键，杂化轨道数为2，采取sp杂化，
故答案为：sp杂化；        
（3）钾元素位于第四周期ⅠA族，写出钾元素价电子排布式为4S1；该晶胞中C60个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，6×2×$\frac{1}{2}$=6，所以K原子和C60分子的个数比为6：2=3：1，
故答案为：4S1；3：1；
（4）电负性同周期从左到右，逐渐增大，同主族从上到下，逐渐减小，则电负性由大到小顺序为：N＞C＞Si；
NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+$\frac{5-3×1}{2}$=4，所以原子杂化方式是sp3，价层电子对互斥理论模型为为正四面体构型；
Si60分子中，共价键数目为60×3×$\frac{1}{2}$=90，每三条共价键含有一条π键，数目为：90×$\frac{1}{3}$=30，
故答案为：N＞C＞Si；正四面体；30．

点评 本题考查了位置、结构和性质的关系，题目难度中等，涉及晶胞的计算、电子排布图、杂化类型判断、电负性等知识点，试题知识点较多，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力，要求学生能够运用均摊法计算化学键、晶胞的化学式．

练习册系列答案
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15．水处理技术在生产、生活中应用广泛．
（1）根据水中Ca2+、Mg2+的多少，把天然水分为硬水和软水，硬水必须经过软化才能使用．
①硬水软化的方法通常有热煮沸法、药剂法和离子交换法．离子交换树脂使用了一段时间后，逐渐由NaR型变为CaR2（或MgR2）型，而失去交换能力，把CaR2（或MgR2）型树脂置于5%-8%的食盐水中浸泡一段时间，便可再生．
②当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，洗衣粉洗涤效果较好，原因是肥皂易与Ca2+，Mg2+生成沉淀．
（2）下列试剂能够用来对自来水进行杀菌消毒，且不会造成二次污染的是c（填字母）．
a．福尔马林    b．漂白粉    c．臭氧    d．氯气
（3）Na2FeO4是一种新型水处理剂，工业上可用FeSO4制备Na2FeO4，其工艺流程如下：

①工业上常用硫酸亚铁作混凝剂除去天然水中含有的悬浮物，为了达到更好的效果，要将待处理水的pH调到9左右，再加入绿矾．请解释这一做法的原因Fe2+在碱性条件下易被氧化成Fe3+，进而水解生成Fe（OH）3胶体，起到较好的混凝作用，4Fe2++O2+2H2O+8OH-═4Fe（OH）3（胶体）．（用必要的离子方程式和文字描述）
②设每步反应均是完全的，若制取3molNa2FeO4，需要NaClO固体335.25g．
③写出第一步在酸性环境下加入H2O2的离子反应方程式2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（4）若生活污水中含大量含氮化合物，通常用生物膜脱氮工艺进行处理．首先在消化细菌作用下将NH4+氧化为NO3-，然后加入甲醇与NO3-反应生成N2．请写出加入甲醇后反应的离子方程式6NO3-+5CH3OH═3N2+5CO2+7H2O+6OH-．
16．高纯晶体硅是信息技术的关键材料．
（1）工业上用石英砂和焦炭可制得粗硅．已知：图1、图2请将以下反应的热化学方程式补充完整：SiO2（s）+2C（s）═Si（s）+2CO（g）△H=+638.4 kJ•mol-1
（2）粗硅经系列反应可生成硅烷（SiH4），硅烷分解生成高纯硅．已知硅烷的分解温度远低于甲烷，用原子结构解释其原因：C和Si最外层电子数相同，C原子半径小于Si．
（3）将粗硅转化成三氯氢硅（SiHCl3），进一步反应也可制得高纯硅．
①SiHCl3中含有的SiCl4、AsCl3等杂质对晶体硅的质量有影响．根据下表数据，
可用蒸馏（或分馏）方法提纯SiHCl3．
物质SiHCl3SiCl4AsCl3
沸点/℃32.057.5131.6
②用SiHCl3制备高纯硅的反应为SiHCl3（g）+H2（g）?Si（s）+3HCl（g），不同温度下，SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比（反应初始时，各反应物的物质的量之比）的变化关系如图3所示．
下列说法正确的是ac（填字母序号）．
a．该反应的平衡常数随温度升高而增大
b．横坐标表示的投料比应该是n（SiHCl3）/n（ H2）
c．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，应适当升高温度
③上述生产过程所需氯气和氢气均由氯碱厂提供，氯碱厂的基本设备是离子交换膜电解槽（如图4所示），其中进入阳极室的溶液是精制的饱和食盐水，b电极上的电极反应式是2H++2e-═H2↑．
（4）二氧化硅大量用于生产玻璃．工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283kg在高温下完全反应时放出CO2　44kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3•CaSiO3•xSiO2表示，则其中x=4．
13．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．1.0mol•L-1NaClO溶液中：Fe2+、K+、I-、Cl-
B．使甲基橙变红色的溶液：Mg2+、K+、SO42-、NO3-
C．0.1 mol•L-1NaAlO2 溶液：H+、Na+、Cl-、SO42-
D．由水电离出的c（OH-）=1×10-12mol•L-1的溶液中：NH4+、HCO3-、Na+、Cl-
20．下列叙述中，正确的是（　　）
A．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
B．在加入铝粉能放出氢气的溶液中，K+、NH4+、CO32-、Cl-一定能够大量共存
C．氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质：Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+
D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al+3MgO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Mg+A12O3
10．运用化学原理知识研究化学对于人类的生产生活、科研意义重大．
（1）工业上以黄铜矿（主要成分：CuFeS2，其中S为-2价）为原料，采用火法熔炼工艺生产粗铜．CuFeS2中Fe的化合价为+2，熔炼过程中所得炉渣的主要成分有FeO、Fe2O3、SiO2，Al2O3等，若要利用炉渣制取铁红，下列实验操作不需要的是C（填写字母代号）．
A．溶解    B．过滤    C．蒸发结晶    D．灼烧
（2）Mg（OH）2是水垢的主要成分之一，用氯化铵溶液浸泡：可以溶解Mg（OH）2，请结合平衡移动原理解释其原因溶液中存在Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq），加入氯化铵溶液浸泡时，发生NH4++OH-=NH3•H2O，平衡右移，促进Mg（OH）2的溶解．
（3）研究发现CuCl2溶液中铜、氯元素的存在形式为Cu（H2O）42+、CuCl42-，电解CuCl2溶液一段时间，阳极产生2.24L（标准状况）黄绿色气体，阴极析出红色物质，试计算该过程中共转移电子0.2mol，若要使电解质溶液恢复至原浓度，应向电解后的溶液中加入13.5gCuCl2．
（4）以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2．其工作原理如图丙所示．电池放电时Na+由a（填写“a”或“b”，下同）极区移向b极区，该电池的负极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O．
17．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素．下列说法正确的是（　　）
A．四种元素中，最高价氧化物的水化物酸性：Z的最强
B．氢化物稳定性：Y的最强
C．原子半径由小到大顺序：Y＜Z＜M＜X
D．同周期元素中M元素原子失电子最多，其单质的还原性最强
14．用下列实验装置完成对应的实验（部分仪器已略去），能达到实验目的是（　　）
A．
称取NaOH固体		B．
稀释浓硫酸
C．
分离乙醇和水混合物		D．
电解炼制铜
15．（1）了解用药常识，有利于自我保健．现有下列药物：
A、麻黄碱        B、抗酸药（氢氧化铝）        C、青霉素        D、阿司匹林（乙酰水杨酸）
①治疗胃酸过多，但患有严重的胃溃疡，应该选择B．
②可治疗支气管哮喘，但不宜过多服用的药物是A．Ⅱ
③一种重要的抗生素类药，有阻止多种细菌生长的功能，该药物是C．
④能使发热的病人体温降至正常，并起到缓解疼痛的作用，该药物是D．

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