题目内容

3．硼和氮元素在化学中有很重要的地位，回答下列问题：
（1）基态硼原子核外电子有5种不同的运动状态，基态氮原子的价层电子排布图为．预计于2017年发射的“嫦娥五号”探测器采用的长征5号运载火箭燃料为偏二甲肼[（CH3）2NNH2]．（CH3）2NNH2中N原子的杂化方式为sp3．
（2）化合物H3BNH3是一种潜在的储氢材料，可利用化合物B3N3H6通过如下反应制得：3CH4+2B3N3H6+6H2O=3CO2+6H3BNH3
①H3BNH3分子中是否存在配位键是（填“是”或“否”），B、C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜O＜N．
②与B3N3H6互为等电子体的分子是C6H6（填一个即可），B3N3H6为非极性分子，根据等电子原理写出B3N3H6的结构式，．
（3）“嫦娥五号”探测器采用太阳能电池板提供能量，在太阳能电池板材料中除单晶硅外，还有铜，铟，镓，硒等化学物质，回答下列问题：
①SeO3分子的立体构型为平面正三角形．
②金属铜投入氨水或H2O2溶液中均无明显现象，但投入氨水与H2O2的混合溶液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，写出该反应的离子反应方程式为Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O．
③某种铜合金的晶胞结构如图所示，该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，则该晶体的密度为$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3（用含a的代数式表示，设NA为阿伏伽德罗常数的值）．

分析 （1）核外没有运动状态相同的电子；N原子价电子排布式为2s22p3，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；（CH3）2NNH2中2个N原子均形成3个键，均含有1对孤对电子，价层电子对数均为4；
（2）①B原子价电子数为3，B形成3个键，N原子价电子数为5，也形成3个键，而H3BNH3分子中B、N均形成4个键，B原子有空轨道，N原子含有孤对电子，形成1个配位键；
同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素的；
②原子数相同、价电子总数相同微粒互为等电子体，B3N3H6与C6H6互为等电子体，二者结构与性质相似；
（3）①SeO3分子中Se原子孤电子对数=$\frac{6-2×3}{2}$=0，价层电子对数为3+0=3；
②Cu投入氨水与H2O2的混合溶液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，生成[Cu（NH3）4]2+，由电荷守恒可知还生成OH-，配平书写离子方程式；
③该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，则晶胞棱长为$\sqrt{2}$a pm，根据均摊法计算晶胞中Cu、N原子数目，表示出晶胞的质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度．

解答 解：（1）B原子核外电子数为5，核外没有运动状态相同的电子，基态硼原子核外电子有5种不同的运动状态，
N原子价电子排布式为2s22p3，结合泡利原理、洪特规则，可知价电子排布图为，
（CH3）2NNH2中2个N原子均形成3个键，均含有1对孤对电子，价层电子对数均为4，所以N的杂化方式为sp3杂化，
故答案为：5；；sp3；
（2）①B原子价电子数为3，B形成3个键，N原子价电子数为5，也形成3个键，而H3BNH3分子中B、N均形成4个键，B原子有空轨道，N原子含有孤对电子，形成1个配位键，
同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素的，所以它们的第一电离能顺序是B＜C＜O＜N，
故答案为：是；B＜C＜O＜N；
②原子数相同、价电子总数相同微粒互为等电子体，B3N3H6与C6H6互为等电子体，二者结构与性质相似，B3N3H6的结构式为：，
故答案为：C6H6；；
（3）①SeO3分子中Se原子孤电子对数=$\frac{6-2×3}{2}$=0，价层电子对数为3+0=3，空间结构为平面正三角形，
故答案为：平面正三角形；
②Cu投入氨水与H2O2的混合溶液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，生成[Cu（NH3）4]2+，由电荷守恒可知还生成OH-，反应离子方程式为：Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O，
故答案为：Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O；
③该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$a pm，则晶胞棱长为$\sqrt{2}$a pm，晶胞体积V=（$\sqrt{2}$a×10-10cm）3，在晶胞中，N原子位于顶点，Cu原子位于棱中点，该晶胞中N原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子个数=12×$\frac{1}{4}$=3，则晶胞质量为$\frac{14+64×3}{{N}_{A}}$g，故晶体密度为$\frac{14+64×3}{{N}_{A}}$g÷（$\sqrt{2}$a×10-10cm）3=$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3，
故答案为：$\frac{206}{{N}_{A}×（\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式与空间构型判断、电离能、配位键、等电子体、晶体结构与计算等，题目综合性强，有利于培养学生对知识的迁移运用能力．

练习册系列答案
相关题目
3．顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如图1转化：
该反应的速率方程可表示为：v（正）=k（正）c（顺）和v（逆）=k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数．回答下列问题：
（1）已知：t1温度下，k（正）=0.006s-1，k（逆）=0.002s-1，该温度下反应的平衡常数值K1=3；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则△H小于0（填“小于”“等于”或“大于”）．
（2）t2温度下，图2中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是B（填曲线编号），平衡常数值K2=$\frac{7}{3}$；温度t1小于t2（填“小于”“等于”或“大于”），判断理由是放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动．
14．从海水中提取镁的工艺流程图可表示如图：

下列说法不正确的是（　　）
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．电解MgCl2时阳极产生镁
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水制无水氯化镁
D．上述工艺流程中涉及到化合、分解和复分解反应
11．短周期元素X、Y、Z、W、U原子序数依次增大．X与W位于同一主族，Y、Z形成的氧化物均是常见的耐火材料，W原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Z、W、U原子的最外层电子数之和为13．下列说法正确的是（　　）
A．X、W、U的最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为：U＞W＞X
B．Y、Z元素的单质作电极，在氢氧化钠溶液中构成原电池，Z电极上产生大量气泡
C．室温下，0.05．mol•L-1U的气态氢化物的水溶液的pH＞1
D．Y、Z、U元素的简单离子半径由大到小的顺序：Y＞Z＞U
18．丙酮是一种常用的有机溶剂，也是合成很多有机化合物的重要原料．由丙酮合成药物G的路线如图：

（1）写出化合物C中官能团的名称碳碳双键、羰基；化合物G的分子式为C10H16O3．
（2）反应①的类型为加成反应，反应⑥的类型为氧化反应．
（3）反应①还会得到另一产物H，其分子式为C8H14O2，写出H的结构简式．
（4）反应⑥的产物为F和CH3COOH（写结构简式）．
（5）一分子G消去一分子水可得物质J，同时满足下列条件的J的同分异构体共有11种．
①能与FeCl3溶液发生显色反应；   ②苯环上的取代基有2种共4个．
（6）以CH3OH、CH≡CH为原料合成聚丙烯醇，写出合成流程图（无机试剂任用）．合成流程图示例如下：CH2=CH2$\stackrel{HBr}{→}$CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH．
8．X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素．X的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y 元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m+n，M层电子数为m-n，W元素与Z元素同主族，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2：1．下列叙述错误的是（　　）
A．Y的氢化物的沸点比R的氢化物的沸点高
B．Z、W、R按最高价氧化物对应水化物的酸性强弱排列顺序是R＞W＞Z
C．X2Y2化合物中的化学键与X2R中的化学键类型完全相同
D．RY2通入Ba（NO3）2溶液中有白色沉淀生成，该沉淀不溶于硝酸
15．脱落酸是一种抑制生长的植物激素，因能促使叶子脱落而得名，其结构如图所示：则有关脱落酸的说法正确的是 （　　）
A．脱落酸的化学式C15H18O4
B．脱落酸只能和醇类发生酯化反应
C．1 mol 脱落酸最多可以和2 mol 金属钠发生反应
D．1 mol 脱落酸最多可以和2 mol 氢气发生加成反应
12．铁、钴（Co）、镍（Ni）是同族元素，都是较活泼的金属，它们的化合物在工业上有重要的应用．
（1）Fe2（SO4）3和明矾一样也具有净水作用，其净水的原理是Fe3++3H2O?Fe（OH）3（胶体）+3H+．
（用离子方程式表示）．
（2）已知某溶液中，Co2+、Ni2+的浓度分别为0.6mol/L和1.2mol/L，取一定量的该溶液，向其中滴加NaOH溶液，当Co（OH）2开始沉淀时，溶液中$\frac{c（C{O}^{2+}）}{c（N{i}^{2+}）}$的值等于3．
（已知Ksp[Co（OH）2]=6.0×10-15，Ksp[Ni（OH）2]=2.0×10-15）
（3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂，且不会造成二次污染．
已知高铁酸盐热稳定性差，工业上用湿法制备K2FeO4的流程如图1所示：

①上述氧化过程中，发生反应的离子方程式是：2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，
在实际生产中一般控制反应温度30℃以下，其原因是：防止生成的高铁酸钠发生分解．
②反应③加入浓KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），这说明该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
③某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合溶液，经测定ClO-与ClO3-离子的物质的量之比是1：2，则Cl2与氢氧化钠反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为11：3．
（4）工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图2所示：阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；其中可循环使用的物质NaOH溶液．
18．在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂．硝酸在工业上主要以氨催化氧化法生产，某学生小组在实验室探究硝酸的制备和性质．
Ⅰ．硝基苯的制备（图甲）
在100mL锥形瓶中，加入18mL浓硝酸，在冷却和振荡下慢慢加入20mL浓硫酸制成混合酸备用．在250mL三颈烧瓶内加入18mL苯及碎瓷片，三颈烧瓶分别安装温度计、滴液漏斗及冷凝管．从滴液漏斗滴入上述制好的冷的混合酸．控制滴加速度使反应温度维持在50～55℃之间．滴加完毕后，继续控制温度反应15min．
（1）反应过程中，需控制反应温度在50～55℃之间的可能理由是防止浓硝酸分解和苯的挥发（或生成副产物间二硝基苯）．
（2）将反应后的混合液移入100mL分液漏斗，经过分液，放出下层（混合酸），然后将有机层依次用等体积的水、5%氢氧化钠溶液、水洗涤后，得到粗硝基苯．氢氧化钠溶液洗涤的作是除去产品中未反应的酸．
（3）粗硝基苯还含有的主要杂质是苯，若在实验室分离宜选用的方法是蒸馏．
Ⅱ．探究硝酸的制备
（1）氨催化氧化的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$4NO+6H2O．
（2）学生小组用如图乙所示装置制取“氨氧化法制硝酸”的原料气，则化合物X可能为NH4HCO3或（NH4）2CO3（填化学式）．
Ⅲ．探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱
某学生小组按图丙所示装置进行试验（夹持仪器已略去）．实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO．由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸．可选药品：浓硝酸、3mol•L-1稀硝酸、蒸馏水、浓硝酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳．
（1）实验时应避免有害气体排放到空气中，则装置③、④、⑥中盛放的药品依次是3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液．
（2）装置②的作用是将NO2转化为NO．
（3）该小组得出上述结论的实验现象是装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色．

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