题目内容

3．已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素，B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子有2个未成对电子．A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体．E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满．
请回答下列问题（用元素符号或化学式表示）：

（1）元素B、C、D的基态原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C．
（2）M分子中B原子轨道的杂化类型为sp2．
（3）E+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，下图是由D、E形成的某种化合物的晶胞结构示意图1，该晶体1个晶胞中阳离子的个数为4．
（4）化合物CA3的沸点比化合物BA4的高，其主要原因是NH3分子间能形成氢键．
（5）写出与BD2互为等电子体的C3-的结构式[N=N=N]-．
（6）微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置．最早用于有机废水处理，如图2是利用微生物燃料电池处理含M废水的装置，其中3是质子交换膜．负极所在的左室中发生反应的电极反应式是HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+．
（7）铁粉和E单质粉末的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表（假设硝酸的还原产物只有NO）．则稀硝酸的浓度为4mol/L．
编号①②③④
稀硝酸的体积/mL100200300400
剩余金属的质量/g18.09.600
NO的体积/mL224044806720V

分析 A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素，B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，核外电子排布为1s22s22p2，则B是C元素；A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，该气体M为HCHO，D原子有2个未成对电子，则A为H元素、D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则E是铜元素．
（1）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但原子处于全满、半满、全空时，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（2）M为HCHO，根据分子中C原子σ键数目、孤电子对数确定杂化轨道数目，进而确定杂化方式；
（3）Cu失去4s能级1个电子形成Cu+；由晶胞结构可知，Cu+位于晶胞内部；
（4）根据氢键分析NH3、CH4分析的沸点高低；
（5）CO2、N3-互为等电子体，二者结构相似，N3-中N原子之间形成2对共用电子对；
（6）负极发生氧化反应，由图可知，HCHO发生氧化反应生成二氧化碳，由守恒守恒可知还生成H+；
（7）由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，硝酸完全反应，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为$\frac{0.1mol×（5-2）}{2}$=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为$\frac{8.4g}{0.15mol}$=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①只有Fe参与反应，发生反应为：3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，根据NO的体积结合方程式计算硝酸的物质的量，根据c=$\frac{n}{V}$计算硝酸的物质的量浓度．

解答 解：A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期元素，B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，核外电子排布为1s22s22p2，则B是C元素；A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，该气体M为HCHO，D原子有2个未成对电子，则A为H元素、D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，故C为N元素；E是第四周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则E是铜元素．
（1）同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N原子2p轨道半满，为稳定状态，第一电离能共有同周期相邻元素，故第一电离能：N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（2）M为HCHO，分子中C原子成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，则C原子采取sp2杂化，
故答案为：sp2；
（3）Cu失去4s能级1个电子形成Cu+，基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，由晶胞结构可知，Cu+位于晶胞内部，晶胞中含有4个Cu+，故答案为：1s22s22p63s23p63d10；4；
（4）NH3分子间能形成氢键，甲烷分子之间为分子间作用力，氢键比分子间作用力强，故NH3的沸点比CH4的高，故答案为：NH3分子间能形成氢键；
（5）CO2、N3-互为等电子体，二者结构相似，N3-中N原子之间形成2对共用电子对，N3-的结构式[N=N=N]-，故答案为：[N=N=N]-；
（6）负极发生氧化反应，由图可知，HCHO发生氧化反应生成二氧化碳，由守恒守恒可知还生成H+，负极所在的左室中发生反应的电极反应式是：HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+，故答案为：HCHO-4e-+H2O=CO2+4H+；
（7）由表中数据可知，实验①②都有金属剩余，硝酸完全反应，则溶液中不可能含有硝酸铁，溶液中金属离子为+2价，在实验①的基础上加入100mL硝酸，参加反应的金属的质量为18g-9.6g=8.4g，生成NO的体积为4480mL-2240mL=2240mL，NO物质的量为0.1mol，根据电子转移守恒可知，参加反应金属的物质的量为$\frac{0.1mol×（5-2）}{2}$=0.15mol，参加反应金属的平均摩尔质量为$\frac{8.4g}{0.15mol}$=56g/mol，故该过程只有Fe参加反应，故实验①只有Fe参与反应，实验①发生反应为：3Fe+8HNO3═3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，生成NO的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根据方程式可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物质的量浓度为$\frac{0.5mol}{0.1L}$=4mol/L，故答案为：4．

点评 本题考查物质结构问题、混合物的有关计算，（7）中根据表中数据判断各阶段发生的反应是解题关键，侧重对学生综合能力的考查，本题过程复杂、计算量较大，为易错题目，难度较大．

练习册系列答案
相关题目
13．下列各组物质性质的排列顺序的不正确的是（　　）
A．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3B．碱性：KOH＞NaOH＞Mg（OH）2
C．熔沸点：HI＞HBr＞HCl＞HFD．稳定性：HF＞H2O＞H2S
14．下列图示与对应的叙述一定正确的是（　　）
A．图1所示反应：A（g）+2B（g）?3C（g），b曲线表示的一定是增大压强
B．图2表示催化剂能改变化学反应的焓变
C．图3表示等量N02在容积相同的恒容密闭容器中，不同温度下分别发生反应；2NO2（g）?N2O4（g），相同时间后测得NO2含量的曲线，则该反应的△H＜0
D．图4表示向稀CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化，则CH3COOH溶液的pH：a＞b
11．下列变化中属于原电池反应的是（　　）
A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B．钢铁在潮湿的空气中生锈
C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层
D．钢管被原油中的含硫化合物腐蚀
18．已知工业上铝的生产流程如下：

（1）工业上先从铝土矿获得氧化铝，这一过程包括三个环节，写出这一过程的化学方程式为Al2O3（铝土矿）+2NaOH═2NaAlO2+H2O、NaAlO2+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3、2Al（OH）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O
（2）电解铝时的电解质为氧化铝-冰晶石熔融液，常加入少量氯化钙的目的是降低熔点
（3）电解铝时的两极反应式为：阳极反应6O2--12e-=3O2↑阴极反应4Al3++12e-=4Al阳极碳块需要定期更换，其原因是阳极产生的氧气与阳极材料中的碳发生反应
（4）已知电解铝生产1mol铝时消耗电能2.2×106J，槽电压为4.0V，一个电子的电量为1.6×10-19C，则铝电解时电能利用率为52.54%．
8．乙烯和苯是来自石油和煤的两种重要化工原料，特别是乙烯，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志．请回答：
（1）下列物质中，不可以通过乙烯发生加成反应得到的是B（填序号）•
A．CH3CH3 B．CH3CHCl2 C．CH3CH2OH  D、CH3CH2Br
（2）工业上以乙烯为原料可以生产一种重要的合成有机髙分子化合物，该髙分子化合物结构简式为．
（3）此外，乙烯大量用来生产环氧乙烷，生产工艺主要有两种：
工艺一：
工艺二：
根据绿色化学的原则，理想的生产工艺是从源头上消除污染，充分利用参与反应的原理，使所有物质原料、中间产物都在内部循环、利用，实现零排放．因此，在实际生产中，应选择上述哪种工艺？工艺二（填“工艺一”或“工艺二”）．
（4）苯也是一种重要的化工原料．苯的结构很特别，性质稳定．下列关于苯的叙述中不正确的是A．
A．常温下苯是一种无色无味的有毒气体
B．苯可以燃烧并伴有浓烈的黑烟
C．苯分子为平面正六边形结构
D、苯可与浓硝酸发生如下反应：
15．下列物质中，既含有离子键，又含有非极性共价键的是（　　）
A．H2OB．CaCl2C．NH4ClD．Na2O2
12．甲烷与氧气的反应式放热反应，下列对应的图象正确的是（　　）
A．B．C．D．
13．为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究利用CO和H2O反应转化为绿色能源H2．已知：
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ•moL-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ•moL-1
2H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ•moL-1

（1）写出CO和H2O（g）作用生成CO2和H2的热化学方程式：CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol
（2）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•moL-1
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如图1所示．图中t3时引起平衡移动的条件可能是加压，其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3．
②温度为T℃时，将1mol N2和2mol H2放入容积为0.5L的密闭容器中，充分反应后测得N2的平衡转化率为50%．则反应在T℃时的平衡常数为4mol-2•L2．
③目前工业合成氨的原理是：N2+3H2$?_{500℃、铁触媒}^{20-50MPa}$2NH3如图2表示随条件改变，平衡体系中氨气体积分数的变化趋势．当横坐标为压强时，变化趋势正确的是（填序号，下同）c，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是a．
（3）常温下氨气和HCl均极易溶于水，现将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合，所得溶液中各离子的物质的量浓度按照由大到小的顺序排列依次为c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网