摘要:21.固体化学是化学研究中的重要领域. (1)从NaCl晶体中可以抽取出不同形状的晶体小碎片.这些晶体小碎片可以称为NaCl离子团簇.离子晶体或离子团簇表面存在悬挂键(即表面的离子有一种没有抓住相邻原子的化学键). 右图是立方体形状的NaCl离子团簇.其中大球代表Cl-.小球表代Na+.请回答下列问题: ①与等质量的NaCl离子晶体相比.NaCl离子团簇具有 的悬挂键: ②NaCl离子团簇的熔点比NaCl大块晶体的熔点要 (填“高 .“低 或“-样 ), ③如果团簇中离子对数相同.则团簇的总能量与团簇的外形是否有关 . (2)固体原料混合物以固态形式直接反应是制备固体粉末最为广泛应用的方法.由于固体中原子或离子扩散较慢.固态反应常在高温下才能发生.如图(a)所示.MgO和Al2O3两种晶体开始反应时相互紧密接触.共享-个公用面.加热后在接触面上局部反应生成一层MgAl2O4.如图(b)所示.在极高温度时.离子具有足够的热能.能从正常格位上跳出并通过晶体扩散.为使反应进一步进行和产物MgAl2O4层的厚度增加.Mg2+和Al3+离子必须通过已存在的MgAl2O4产物层发生相互扩散到达新的反应界面.在此阶段有MgO和MgAl2O4之间以及MgAl2O4和A12O3之间两个反应界面. ①分别写出界面MgO/MgAl2O4和界面MgAl2O4/Al2O3上发生反应的反应方程式: , , ②左右界面的生长或移动速度之比为 .

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(11分)X、Y、Z、W和N均是由短周期元素组成的五种化合物。已知五种化合物水溶液的焰色反应均呈黄色,Y、Z和N均由三种元素组成。请根据题目要求回答下列问题。
(1)固体化合物X为浅黄色粉末,该化合物中含有的化学键有________(填序号)。

A.离子键
B.极性共价键
C.非极性共价键
D.氢键
(2)写出X与二氧化碳反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(3)下表为Y与Z实验的部分内容:
序号
主要实验步骤及实验现象

在含Y的溶液中,加入稀硫酸放置,产生浅黄色沉淀和无色有刺激性气味的气体,该气体可使品红溶液褪色

在含Z的溶液中,滴加盐酸,开始有白色沉淀,继续滴加盐酸,白色沉淀先增加后消失,然后加入过量的氨水又出现白色沉淀

将实验②最终得到的混合物加热蒸发、灼烧,最终得到白色固体
写出Y与稀硫酸反应的离子方程式
________________________________________________________________________。
(4)写出含0.1 mol Z的溶液与20 mL 5 mol·L-1的盐酸反应的离子反应式
__________________________。实验③加热蒸发、灼烧得到的最终产物主要是________。
(5)化合物W和N可以相互转化:W△CO2+H2ON。若有W和N·xH2O的混合物6.52 g,加热到完全反应后,气体产物通过浓硫酸增重1.71 g,剩余气体通过碱石灰增重1.10 g,则混合物中W的质量为________,N·xH2O的化学式为__________。

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(11分)以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应I: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)           △H = —49.0  kJ·mol-1
反应II:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)      △H =" —173.6" kJ·mol-1
(1)写出由CH3CH2OH+_____2CH3OH的热化学方程式为:__________________。
(2)在一定条件下,对于反应I:在体积恒定的密闭容器中,达到平衡的标志是__  (填字母)
a.CO2和CH3OH 浓度相等     b.H2O的百分含量保持不变
c.H2的平均反应速率为0      d.v(CO2)=3v(H2) 
e.混合气体的密度不再发生改变   
f. 混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 
如果平衡常数K值变大,该反应         (填字母)
a.一定向正反应方向移动    b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动    d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
其他条件恒定,如果想提高CO2的反应速率,可以采取的反应条件是     (填字母) ,
达到平衡后,想提高H2转化率的是_______________(填字母)
a、降低温度     b、补充H2      c、移去甲醇   d、加入催化剂
(3)在密闭容器中,对于反应II中,研究员以生产乙醇为研究对象,在5MPa、m= n(H2)/n(CO2)=3时,测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如图所示,则表示CH3CH2OH体积分数曲线的是      ;表示CO2的体积分数曲线的是       
  
(4)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。上图是反应:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线,若催化剂的表面积S1S2 ,在上图中画出NO的浓度在T1S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线,并注明条件。

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(11分)已知短周期元素X、W、Z、Y核电荷数依次增大。X为原子半径最小的元素,W的最外层电子数是次外层的二倍,Y的最外层电子数为电子层数的三倍。
(1)写出Z单质的电子式_______________________
(2)由X、W、Z三种元素可组成火箭燃料甲,三种元素质量比为2∶6∶7,甲蒸气密度是同温同压下氢气密度的30倍,甲分子式________。Z、Y可形成多种化合物,其中化合物乙Z2Y4可做为火箭燃料燃烧时的供氧剂。虽然化合物甲与乙都有毒,但燃烧产物却无毒。写出化合物甲与乙反应的化学方程式:                     ________________________
该反应生成物能量总和    (填“大于”、“小于”或“等于”)反应物能量总和。
(3)X、Y两种元素的单质已被应用于字宙飞船的燃料电池中,如图所示,两个电极均由多孔性碳构成,通入的两种单质由孔隙逸出并在电极表面放电。

①b是电池的_____________极,a电极上的电极反应式是_________________________,消耗n molY单质时电池内转移的电子个数约为_______________。
②如果燃料电池中,a电极上改为通入X与W两种元素形成 的化合物丙(其它条件不变)写出b电极上的电极反应式是_________________________________。
③如果只把燃料电池电解质改为掺入了三氧化二釔的ZrO2晶体,它在高温下传导O2(其它条件不变),电池工作时,固体电解质里的O2向____________极(填a或b)移动,正极反应式为________________________。

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