Question

计算并填空：
（1）Al单质晶体中其晶体最小重复单元特征如图所示，请回答：晶体中距离Al原子最近的A1原子为

 

个，一个最小单元结构中Al原子的数目为

 

．
（2）高铁酸钠（Na₂FeO₄）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的制备是用硝酸铁、氢氧化钠和氯气共同反应制得的．请配平下列方程式：

 

Fe（NO₃）₃+

 

NaOH+

 

Cl₂→

 

Na₂FeO₄+

 

NaNO₃+

 

NaCl+

 

H₂O
反应中氧化剂为

 

，2mol Fe （NO₃）₃参加反应时转移电子数为

 

mol．若用石墨作电极电解0.1L的NaCl溶液，通电一段时间后，阴极收集到气体11.2L，阳极收集到气体6.72L，则原溶液中NaCl的物质的量浓度为

 

mol/L；若利用上述反应得到了等质量的NaCl，同时得到高铁酸钠的质量为

 

g．
（3）①已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kJ/mol
H₂（g）=H₂（l）；△H=-0.92kJ/mol
O₂（g）=O₂（l）；△H=-6.84kJ/mol
请写出液氢和液氧生成液态水的热化学方程式：

 

．
②有关键能数据如表：

化学键	Si-O	O=O	Si-Si
键能/kJ?mol-1	X	498.8	176

晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式：Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s），△H=-989.2kJ?mol^-1，则Si-O键的键能X的值为

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考点：晶胞的计算,氧化还原反应方程式的配平,热化学方程式

专题：基本概念与基本理论,化学键与晶体结构

分析：（1）根据晶胞的结构可以判断出晶体中距离Al原子最近的A1原子的个数，利用均摊法可以计算出一个最小单元结构中Al原子的数目；
（2）根据氧化还原反应中电子得失守恒和元素守恒配平化学方程式，根据化合价的升降判断氧化剂，并计算出电子转移数目，根据电解池原理，电解0.1L的NaCl溶液，开始阴极收集到氢气和阳极收集到氯气相等，后来阳极收集到气体小于阴极收集到的气体，说明在阳极上氯离子放电完毕，产生了氧气，根据两电极上产生气体的体积的差，可以算出参加反应的氯离子，根据化学方程式可计算出高铁酸钠的质量；
（3）①利用盖斯定律写出热化学方程式，②根据键能与反应热的关系求得键能；

解答： 解：（1）根据晶胞的结构可知，在立方体的面心上和顶点上都有铝原子，以上底面心上的铝为例，与之距离最近的同层上的四个铝原子距离为面对角线的

1

2

，另外在侧面面心上的四个铝原子与上底面面心上的铝的距离也面对角线的

1

2

，另外，在上底面上方的晶胞中四个侧面面上的铝原子也与上底面面上的铝原子的距离也面对角线的

1

2

，所以每个Al原子周围最近的A1原子的个数为12，利用均摊法可以计算出一个最小单元结构中Al原子的数目为8×

1

8

+6×

1

2

=4，
故答案为：12，4；
（2）在硝酸铁、氢氧化钠和氯气的反应中，铁元素从+3价变为+6价，氯元素从0价变为-1价，根据氧化还原反应中电子得失守恒和元素守恒配平后的化学方程式为2Fe（NO₃）₃+16NaOH+3Cl₂=2Na₂FeO₄+6NaNO₃+6NaCl+8H₂O，在这个反应中氯元素从0价变为-1价，所以氯气为氧化剂，铁元素从+3价变为+6价，所以2mol Fe （NO₃）₃参加反应时可转移电子数为6mol，根据电解池原理，电解0.1L的NaCl溶液，阴极收集到气体应为氢气11.2L，也就是电路中转移电子1mol，设阳极上产生了氧气xmol，氯气ymol，则根据两电极上电子守恒及阳极收集到气体6.72L，有

x+y= 6.72 22.4 4x+2y=1

，解此方程得

x=0.2 y=0.1

，所以溶液中n(cl-)=0.2mol，则原溶液中NaCl的物质的量浓度为

0.2

0.1

mol/L=2mol/L，根据方程式可得Na₂FeO₄～3NaCl，所以得到高铁酸钠的物质的量为0.2×

1

3

mol，所以高铁酸钠的质量为0.2×

1

3

×（23×2+56+16×4）g=11.1g，
故答案为：2 16 3 2 6 6 8； Cl₂； 6； 2.0； 11.1；
（3）①根据盖斯定律可知，H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）中，△H=-285.8kJ/mol-（-0.92kJ/mol）-

1

2

（-6.84kJ/mol）=-281.46 kJ/mol，所以液氢和液氧生成液态水的热化学方程式为：H₂（l）+

1

2

O₂（l）=H₂O（l）；△H=-281.46 kJ/mol；
②根据有关晶体结构的特点可知，在晶体硅中，每摩尔硅反应要断裂2molSi-Si键，生成1molSiO₂要形成4molSi-O键根据反应热=反应物键能-生成物键能，得
176×2+498.8-4X=-989.2，则X=460，
故答案为：460；

点评：本题考查了晶体的结构、氧化还原反应的书写、电解池的计算、热化学方程式的书写等内容，综合性强，知识夸度大，中等难度．