题目内容
【题目】选修3——物质结构与性质]
X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素,且原子序数依次增大。其相关信息如下表所示:
X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中,且每个能级中的电子总数相同 |
Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应 |
Z元素的族序数是其周期数的三倍 |
W原子的第一至第六电离能分别为: I1=578KJ·mol-1 I2=1817KJ·mol-1 I3=2745KJ·mol-1 I4=11575KJ·mol-1 I5=14830KJ·mol-1 I6=18376KJ·mol-1 |
Q为前四周期中电负性最小的元素 |
元素R位于周期表的第10列 |
回答下列问题:
(1)Y元素的基态原子的电子排布式为_____________,其第一电离能比Z元素原子的第一电离能________(填“高”或“低”)
(2)X的氯化物的熔点比Q的氯化物的熔点_______________(填“高”或“低”),理由是___________________
(3)光谱证实元素W的单质与强碱性溶液反应有W(OH)4]-生成,则W(OH)4]-中存在_______(填字母)
a.极性共价键 b.非极性共价键 c.配位键 d.氢键
(4)含有X、R和镁三种元素的某种晶体具有超导性,其结构如下图所示。则该晶体的化学式为_________;晶体中每个镁原子周围距离最近的R原子有___________个。
【答案】(1)1s22s22p3 高;
(2)低 X的氯化物为分子晶体,Q的氯化物为离子晶体;
(3)ac; (4)MgNi3C 12.
【解析】
试题分析:X、Y、Z、W、Q、R均为前四周期元素,且原子序数依次增大,X元素的基态原子中电子分布在三个不同的能级中,且每个能级中的电子总数相同,X基态原子中有6个电子,X是C元素;Y元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应,只有氨气和硝酸可以发生化合反应,Y是N元素;Z元素的族序数是其周期数的三倍,Z是第二周期ⅥA元素,Z是O元素;根据W基态原子的电离能可以看出W基态原子的最外层有3个电子,W是Al元素;Q为前四周期中电负性最小的元素,前四周期中电负性最小的元素是K元素,Q是K元素;元素R位于周期表的第10列,元素R是第Ⅷ族元素,R是Ni元素,(1)N元素的基态原子的电子排布式为:1s22s22p3,根据洪特规则N元素的第一电离能比O基态原子的要高,答案为:1s22s22p3,高;(2)CCl4是分子晶体,KCl是离子晶体,分子晶体的熔点低于离子晶体,答案为:低,X的氯化物为分子晶体,Q的氯化物为离子晶体;(3)Al(OH)4]-中存在的有极性共价键和配位键,答案为:ac;(4)根据晶胞结构示意图,C原子位于晶胞的体心,该晶胞中有1个,Ni原子位于晶胞的面心,该晶胞拥有6×=3个,Mg原子位于晶胞的顶点,该晶胞有8×
=1个,所以该晶体的化学式为:MgNi3C,Mg原子位于顶点,每个顶点相连的晶胞有8个,所以有3×8×
=12个,答案为:MgNi3C 12.
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【题目】(12分)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ、脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) △H=-44 kJ·mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为 。
Ⅱ、脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
(1)①该反应自发进行的条件是 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变 b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等 d.混合气体的密度保持不变
e.1mol CO2生成的同时有3mol H—H键断裂
③ CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2的浓度随时间的变化。
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0 中的所有物质都为气态。起始温度和体积均相同(T1℃、2 L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | ||
反应I | 恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | |||||
1 | ||||||
30min | 1 | |||||
反应II | 绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K(I) K(II)(填“>”“<”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(I) c(II)。