题目内容

8．N、P、As、Ga、Cr等元素化合物种类繁多，具有重要的研究价值和应用价值．请回答下列问题：
（1）N元素与Al、Si等元素在一定条件下生成AlN和Si3N4，实验测得二者在真空条件下的稳定存在的最高温度2200℃和1900℃，硬度类似金刚石，常用作耐高温和耐磨材料．请推测它们属于原子晶体类型．
（2）PCl3和PCl5是磷元素形成的两种重要化合物，请根据价电子互斥理论推测PCl3的空间构型三角锥形．
（3）As的核外电子排布式中不同类型（s、p、d、f等）的电子比是s电子：p电子：d电子=8：15：10．
（4）Cr元素价电子排布式为3d54s1．
（5）砷化镓以第三代半导体著称，性能比硅更优良，广泛用于雷达、电子计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端技术中已知砷化镓的晶胞结构如图所示，则砷化镓晶胞结构与NaCl晶胞不同（填“相同”或“不同”）．
（6）根据As和Ga在元素周期表中的位置判断，第一电离能As＞Ga（填“＜”“＞”或“=”）．
（7）（CH3）3Ga中镓原子的杂化类型为sp2杂化．

分析 （1）原子晶体熔、沸点高、硬度大，金刚石是原子晶体，因此AlN和Si3N4都属于原子晶体；
（2）PCl3中心原子P原子成3个σ键，P原子价层电子对是为3+1=4，含有1对孤对电子对，空间构型为三角锥形；
（3）根据基态电子排布规律，写出As原子的基态电子排布式，计算不同类型（s、p、d、f等）的电子比；
（4）Cr的原子序数为24，电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，价层电子排布式为3d54s1；
（5）GaAs晶体中As分布于晶胞体心，Ga分布于顶点和面心，而NaCl中阴阳离子分别位于晶胞的顶点、面心以及棱和体心；
（6）一般情况下，同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大；
（7）利用价层电子对互斥模型判断分子的空间构型、杂化方式．

解答 解：（1）二者在真空条件下的稳定存在的最高温度2200℃和1900℃，硬度类似金刚石，常用作耐高温和耐磨材料，原子晶体熔、沸点高、硬度大，金刚石是原子晶体，因此AlN和Si3N4都属于原子晶体，
故答案为：原子；
（2）PCl3中心原子P原子成3个σ键，P原子价层电子对是为3+1=4，含有1对孤对电子对，杂化轨道数为4，杂化方式为sp3，其空间构型为三角锥，
故答案为：三角锥形；
（3）根据基态电子排布规律，As原子的基态电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，因此s电子：p电子：d电子=8：15：10，
故答案为：s电子：p电子：d电子=8：15：10；
（4）Cr的原子序数为24，电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，价层电子排布式为3d54s1，
故答案为：3d54s1；
（5）GaAs晶体中As分布于晶胞体心，Ga分布于顶点和面心，而NaCl中阴阳离子分别位于晶胞的顶点、面心以及棱和体心，二者结构不同，
故答案为：不同；
（6）同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，则第一电离能：As＞Ga，
故答案为：＞；
（7）（CH3）3Ga中Ga形成3个δ键，没有孤电子对，为sp2杂化，
故答案为：sp2杂化．

点评 本题考查较为综合，涉及元素周期律的递变规律、分子空间构型以及杂化类型的判断、电子排布式以及氢键等知识，题目难度较大，注意相关基础的把握和方法的积累．

练习册系列答案
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19．下列说法正确的是（　　）
A．Na2O2是碱性氧化物
B．Na2O2中阴阳离子个数比为1：1
C．可用澄清石灰水来区分Na2CO3 和NaHCO3
D．与同浓度盐酸反应的剧烈程度：NaHCO3＞Na2CO3
16．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节PH，除去溶液中Al3+（使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀），该工艺中“搅拌”的作用是使反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行．
（2）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是防止蒸发时温度过高，碱式硫酸铁进一步水解生成Fe（OH）3．
（3）反应Ⅱ中的离子方程式为Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O或Fe2++H2O+NO2-=Fe（OH）2++NO↑+H+，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2循环使用产物以减少NaNO2的用量，O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3（或2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO）．（用化学方程式表示）
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3-．为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为D．（填写字母）
A．溴水    B．KSCN溶液    C．NaOH溶液    D．酸性KMnO4溶液．
3．氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料，也是一种常用的制冷剂．
（1）实验室制备氨气的化学反应方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O．
（2）工业合成氨的反应方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H．下图Ⅰ是合成氨反应的能量与反应过程相关图（未使用催化剂）；图Ⅱ是合成氨反应在2L容器中、相同投料情况下、其它条件都不变时，某一反应条件的改变对反应的影响图．

下列说法正确的是AEFG．
A．△H=-92.4kJ/mol
B．使用催化剂会使K1的数值增大
C．实际工业生产中反应的温度越低越好
D．图Ⅱ是不同压强下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且PA＜PB
E．图Ⅱ是不同温度下反应体系中氨的物质的量与反应时间关系图，且TA＞TB
F．该反应的平衡常数KA＜KB
G．在曲线A条件下，反应从开始到平衡，消耗N2的平均速率为为$\frac{{n}_{1}}{4{t}_{1}}$mol•L-1•min-1
（3）一定温度下，向一个容积为2L的密闭容器中通入2molN2和7molH2，达到平衡时测得容器内的压强为起始时的$\frac{7}{9}$倍，则此温度下的平衡常数为0.25．在同一温度、同一容器中，将起始物质改为a molN2、bmolH2、cmolNH3（a，b，c均不为零），欲使平衡混合物中各物质的质量与原平衡相同，则a、b满足的关系为b-3a=1（用含a、b的表达式表示），且欲使反应在起始时向逆反应方向进行，c的取值范围是2＜c＜4．
（4）已知H2（g）的燃烧热为285.8kJ/mol，试写出表示NH3（g）燃烧热的热化学反应方程式NH3（g）+$\frac{3}{4}$O2（g）=$\frac{1}{2}$N2（g）+$\frac{3}{2}$H2O（l）△H=-382.5KJ/mol．以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池（电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液），该电池的负极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O．经测定，该电池工作过程中每放出1molN2实际提供460kJ的电能，则该燃料电池的实际效率为60.1%（燃料电池的实际效率是指电池实际提供的电能占燃料电池反应所能释放出的全部能量的百分数）．
13．NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：2NH3+3F2$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF3+3NH4F
①上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有abd（填序号）．
a．离子晶体b．分子晶体c．原子晶体d．金属晶体
②基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1．
20．碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度位列第14位，远低于氧、硅、铝、铁等元素．但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等．请回答下列问题：
（1）基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2．
（2）在CO2分子中，碳原子采用sp杂化轨道与氧原子成键．
（3）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间构型为平面三角形．
（4）二茂铁（C5H5）2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲（），它能与Fe2+形成红色配合物（如图1），该配离子中Fe2+与氮原子形成配位键共有6个．

（5）普鲁士蓝可用作染料，它的结构如图2所示．普鲁士蓝中，n（K+）：n（Fe3+）：n（Fe2+）：n（CN-）=1：1：1：6．
（6）CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似，但CaC2晶体中哑铃C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长（如图3）．CaC2中C22-与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示．已知CaC2晶体密度为ag•cm-3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaC2晶胞体积为$\frac{256}{a{N}_{A}}$cm3．
17．前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻．已知元素X最高价氧化物的化学式为X2O5，B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的，C的最高价氧化物对应的水化物是强酸．
（1）D元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3．
（2）A、C、X三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为P＞S＞Si（用相应的元素符号作答）．
（3）B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为NH3＞AsH3＞PH3（用相应的化学式作答）．
（4）E元素是A元素所在周期中电负性最大的，试推测下列微粒的立体构型：
微粒EO2-EO3-
立体构型名称
（5）元素B的一种氢化物B2H4具有重要的用途．有关B2H4的说法正确的是AB．（选填字母）
A．B2H4分子间可形成氢键　               B．B原子是sp3杂化
C．B2H4分子中含有5个σ键和1个π键　       D．B2H4晶体变为液态时破坏共价键
（6）F元素基态原子M层上有5对成对电子，请解释F晶体能导电的原因铁是金属晶体，由金属阳离子和自由电子组成，自由电子在外加电场的作用下可发生定向移动，因此铁能导电．F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体，三种晶胞（如图所示）中F原子的配位数之比为4：6：3，δ、γ、α三种晶胞的边长之比为$\frac{2}{\sqrt{3}}$：$\sqrt{2}$：1．
18．高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大．四种物质在冰醋酸中的电离常数
HClO4H2SO4HClHNO3
Ka1.6×10-56.3×10-91.6×10-94.2×10-10
从以上表格中判断以下说法中不正确的是（　　）
A．在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的酸
B．在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4═2H++SO42-
C．在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
D．酸的强弱与其本身的结构和溶剂的性质有关

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