题目内容
【题目】据媒体报道,法国一家公司Tiamat日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池,预计从2020年开始实现工业生产。该电池的负极材料为Na2Co2TeO6(制备原料为Na2CO3、Co3O4和TeO2),电解液为NaClO4的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题:
(1)Co 属于元素周期表中______区元素,其基态原子的价电子排布式为______。
(2)基态Na原子中,核外电子占据的原子轨道总数为______,最高能层电子云轮廓图形状为_____
(3)结合题中信息判断:C、O、Cl的电负性由小到大的顺序为______(用元素符号表示)。
(4)ClO4 -的几何构型为______;碳酸丙烯酯的结构简式如图所示,则其中碳原子的杂化轨道类型为______,1mol碳酸丙烯酯中键的数目为______。
(5)[Co(H2O)6]3+的几何构型为正八面体形,配体是______,该配离子包含的作用力为______(填选项字母)。
A.离子键B.金属键C.配位键D.氢键E.极性键
(6)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中O的配位数为______,该晶胞的密度为ρg/cm3,阿伏加德罗常数的值为NA,则Na与O之间的最短距离为______nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
【答案】d 3d74s2 6 球形 C< Cl < O 正四面体形 sp2、sp3 13NA C E 8
×
×107nm
【解析】
(1)根据最后填入电子的轨道名称确定所属区域;s区的元素为第IA、IIA族元素;第IB、IIB族为ds区,镧系元素、锕系元素为f区,ⅢB~ⅦB族(镧系元素、锕系元素产物)、第Ⅷ族为d区元素,ⅢA~ⅦA族、零族为p区;
(2)原子的电子总数等于原子序数,根据构造原理可知其电子排布式,据此可判断该基态原子中电子占据的原子轨道总数;s能级电子云轮廓图形状呈球形,p能级电子云轮廓图形状呈哑铃形;
(3)元素的非金属性越强其电负性越大;
(4)根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数;根据碳原子的成键情况要以判断碳原子的杂化方式,单键为sp3杂化,双键为sp2杂化,叁键为sp杂化;
(5)[Co(H2O)6]3+中,1个Co原子结合6个配位体,说明提供6个空轨道,该配位离子的形成是共价键;
(6)根据图知,O离子配位数是8;根据密度公式ρ=计算晶胞中距离最近的Na与O之间的距离。
(1)根据基态原子核外电子排布式中最后填入电子名称确定区域名称,Co原子为27号元素,位于周期表第四周期、第VIII族,外围电子排布式为3d74s2,属于d区;
(2)Na元素的原子序数为11,基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s1,每个能级字母前的数字表示电子层数,所以该元素含有3个电子层,根据电子云的空间形状可知,各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7,该元素含有s、p能级,6个轨道,最外层电子为3s1电子,该能层电子的电子云轮廓图形状为球形;
(3)元素的非金属性越强其电负性越大,O、Cl、C的非金属性大小顺序是O>Cl>C,所以其电负性大小顺序是O>Cl>C或C< Cl<O;
(4) ClO4 -中Cl原子价层电子对个数=4+(7+14×2)=4,且不含孤电子对,所以Cl原子采用sp3杂化,空间构型为正四面体形,碳酸丙烯酯中碳原子为单键和双键,单键形成4个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目为4,为sp3杂化,双键形成3个σ键,没有孤对电子,杂化轨道数目为3,sp2杂化,所以碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3,σ键的总数目为13,即 l3NA(或13×6.02×1023);
(5)配合物中中心原子提供空轨道,配体提供孤电子对。[Co(H2O)6]3+的几何构型为正八面体形,Co3+在中心提供空轨道,配体是H2O提供孤电子对,1个Co提供6个空轨道。离子中存在配位键,该配位离子HO的作用力为极性共价键,所以正确选项CE;
(6)白色球为O原子,晶胞中白色球数目为8×+6×
=4,黑色球为Na原子,而原子配位数与原子数目成反比,故O原子配位数为4×2=8,晶胞体积=
=
cm3,晶胞边长=
cm,则Na与O之间的最短距离为
×
cm=
×
×107nm。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】50 mL 1.0molL﹣1盐酸跟50 mL 1.1 molL﹣1氢氧化钠溶液在图所示装置中进行中和反应,并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。试回答下列问题:
(1)实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是___________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热数值的影响是_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(3)如果改用60 mL 1.0 molL﹣1盐酸跟50 mL 1.1 molL﹣1氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所放热量_____(填“增加”“减少”或“不变”);所求中和热数值_____(填“增加”“减少”或“不变”)。
(4)_____(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2和硫酸代替盐酸和氢氧化钠溶液。
(5)Q=cm△t,其中Q表示此中和反应放出的热量,m表示反应后混合液的质量,c表示反应后混合溶液的比热容,△t表示反应前后溶液的温度的差值。该实验小组做了三次实验,每次取溶液各50 mL,并记录如下原始数据:
实验序号 | 起始温度t1/℃ | 终止温度t2/℃ | 温差(t2﹣t1)/℃ |
1 | 25.0 | 32.6 | |
2 | 25.1 | 31.8 | |
3 | 25.1 | 31.9 |
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00 gcm﹣3,中和后混合液的比热容c=4.184×10﹣3kJg﹣1℃﹣1则该反应的中和热为△H=_____(保留小数点后一位)。
(6)上述实验数值结果与57.3 kJmol﹣1有偏差,产生偏差的原因可能是_____(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差 b.量取盐酸的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度