题目内容

12．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态．请回答下列问题：
（1）Q+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10．
（2）ZW2-离子的立体构型是V形．
（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是SiO2（填化学式），原因是SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体．
（4）将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O=2[Cu（NH3）4]2++4OH-．
（5）Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，Y原子的配位数为4，若晶胞的边长为a pm，晶体的密度为ρ g/cm3，则阿伏加德罗常数的数值为$\frac{96×1{0}^{30}}{{a}^{3}•ρ}$（用含a和ρ的代数式表示）．

分析 X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s22s22p2，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns2np3，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则Q为Cu元素，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大．X是所有元素中原子半径最小的，则X为H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s22s22p2，故Y为C元素；R与Y同一主族，结合原子序数可知，R为Si，而Z原子单电子数在同周期元素中最多，则外围电子排布为ns2np3，原子序数小于Si，故Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，则Q为Cu元素，
（1）Cu+核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d10，
故答案为：1s22s22p63s23p63d10；
（2）NO2-离子中N原子孤电子对数为$\frac{5+1-2×2}{2}$=1、价层电子对数为2+1=3，故其立体构型是V形，
故答案为：V形；
（3）Y、R的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，故沸点较高的是 SiO2，
故答案为：SiO2； SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体；
（4）将Cu单质的粉末加入到NH3的浓溶液中，并通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，反应生成[Cu（NH3）4]2+，该反应的离子方程式为：2Cu+8NH3+O2+2H2O=2[Cu（NH3）4]2++4OH-，
故答案为：2Cu+8NH3+O2+2H2O=2[Cu（NH3）4]2++4OH-；
（5）碳有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y原子数为：4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8；
每个Y与周围的4个Y原子相邻，故Y原子的配位数为4；
若晶胞的边长为a pm，则晶胞体积为（a×10-10）3cm3，晶体的密度为ρ g/cm3，则晶胞质量为（a×10-10）3cm3×ρ g/cm3=ρa3×10-30ρ g，则8×$\frac{12}{{N}_{A}}$g=ρa3×10-30ρ g，故NA=$\frac{96×1{0}^{30}}{{a}^{3}•ρ}$，
故答案为：4；$\frac{96×1{0}^{30}}{{a}^{3}•ρ}$．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子构型、晶体类型与性质、配合物、晶胞结构与计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
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1．25℃时，水中存在电离平衡：H2O?H++OH-，△H＞0．下列叙述正确的是（　　）
A．将水加热，KW增大，pH不变
B．向水中加入少量的NaOH固体，平衡逆向移动，c（OH-）降低
C．向水中加入少量的NH4Cl固体，平衡逆向移动，溶液呈碱性
D．向0.1mol/L的醋酸溶液中加入一定量的醋酸钠晶体，溶液中的c（OH-）增大，KW不变
2．有机物C4H8O3在一定条件下的性质有：在浓硫酸存在下，可脱水生成能使溴水褪色的只有一种结构形式的有机物，在浓硫酸存在下，能分别与乙醇或乙酸反应，在浓硫酸存在下，还能生成分子式为C4H6O2的五元环状有机物，则有机物C4H8O3的有关叙述正确的是（　　）
A．C4H8O3的结构简式为HOCH2CH2CH2COOH
B．C4H8O3的结构简式为CH3CH（OH）CH2COOH
C．C4H8O3为α-羟基丁酸
D．C4H8O3为羟基乙酸乙酯
19．下列对应化学反应的离子方程式正确的是（　　）
A．向磷酸二氢铵溶液中加入足量氢氧化钠溶液：NH4++OH-═NH3•H2O
B．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe（OH）2+2H+═Fe2++2H2O
C．FeSO4溶液在空气中放置变质：4Fe2++O2+2H2O═4Fe3++4OH-
D．过量SO2通入冷氨水中：SO2+NH3•H2O=HSO3-+NH4+
7．已知有机色质的发色官能团可以被氧化或发生加成反应生成无色物质．
（1）为了探索比较SO2和Cl2的漂白原理，甲同学做了如下对比实验：
a．将干燥的SO2和干燥的Cl2分别通到干燥的品红试纸上，发现红色试纸均不褪色；
b．将SO2和Cl2分别通入品红溶液中，发现品红溶液均褪色；
c．加热b中漂白后的溶液，发现前者恢复红色，并产生刺激性气味的气体，后者无明显现象；
d．将SO2和Cl2分别持续通入紫色石蕊试液中，发现前者只变红，不褪色，后者先变红，后褪色．
请根据甲同学的实验事实，简要说明SO2与Cl2漂白原理的相同与不同之处．
相同之处：SO2和Cl2本身都没有漂白性，起漂白作用的分别是其与水反应后的产物H2SO3　和HClO
不同之处：①H2SO3只能与某些有机色质发生加合或化合反应，生成不稳定的无色物质，产物受热分解再放出SO2，是非氧化还原反应．HClO能与很多有机色质发生氧化还原反应，生成物较稳定．
（2）乙同学为了探索对比O3、H2O2和Cl2的漂白能力大小，将等体积等浓度的品红溶液与三种漂白剂呈喷雾状分别反应，至完全褪色时，发现消耗三种漂白剂的物质的量相同，但褪色时间O3最短，H2O2次之，Cl2最长．
②消耗三种漂白剂的物质的量相同的原因是：每摩尔物质得电子数相等．
③O3漂白速度较H2O2快的主要原因是氧化性O3＞H2O2；
④Cl2漂白速度最慢的主要原因可能是Cl2与H2O反应生成HClO浓度较小．
（3）丙同学为了比较H2O2和NaClO的氧化性强弱，将两者混合，观察到产生大量无色无味气体．
⑤丙同学认为，发生反应的离子方程式为H2O2+ClO-═Cl-+H2O+O2↑，
由此确认NaClO的氧化性强于H2O2；丁同学认为产生气体也可能是H2O2分解的原因，建议丙同学进一步补充实验来确认．
⑥补充实验需要的试剂是AgNO3溶液和稀HNO3．
17．已知燃烧7.80g乙炔气体生成二氧化碳气体和液态水时，放出389.9kJ的热量，则下列有关乙炔气体燃烧的热化学方程式中，正确的是（　　）
A．2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H=-389.9kJ•mol-1
B．2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H=+2599.2kJ•mol-1
C．C2H2（g）+$\frac{5}{2}$O2（g）═2CO2（g）+H2O（l）△H=-1299.6kJ•mol-1
D．2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H=-1299.6kJ•mol-1
4．甲醇是基本有机原料之一，可用于燃料电池、制取MTBE   等有机产品．
（1）一种“直接甲醇燃料电池”结构如图1所示，电解质为强酸溶液，该燃料电池负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
（2）水煤气法制取甲醇的反应其反应的焓变、平衡常数如下：
CH4（g）+1/2O2（g）═CO（g）+2H2（g）△H1=-35.4kJ•mol-1平衡常数K1
CO（g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H2=-90.1kJ•mol-1平衡常数K2
2CH4（g）+O2（g）?2CH3OH（g）△H3     平衡常数K3
△H3=-251kJ•mol-1 （填数值）；相同温度下K3=K12•K22（用含K1、K2代数式表示）．
（3）二氧化碳加氢也可合成甲醇[CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）]，在10.0L的密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2，在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强变化如图2所示．
①图2中二氧化碳合成甲醇正反应为放热反应（选填：“放热”或“吸热”）．
②图2中压强P1＞P2（选填：“＞”或“＜”）．
③在图2中“M”点，平衡常数K=1.04（填数值，保留2位小数）．
（4）甲醇与醇ROH在浓硫酸及加热条件下可制备汽油抗爆震剂 MTBE．已知MTBE的分子式为C5H12O，其核磁共振氢谱如图3所示．

①ROH的名称为2-甲基-2-丙醇．
②写出制备MTBE的化学方程式：CH3OH+（CH3）3COH$→_{△}^{浓硫酸}$CH3OC（CH3）3+H2O．
1．已知C2H2（g）+$\frac{5}{2}$O2（g）→2CO2（g）+H2O（l）△H=-1300kJ•mol-1，则下列说法正确的是（　　）
A．若生成NA个水蒸气分子反应热为△H0，则△H0＜△H
B．当有20NA个电子转移时，放出2600kJ 热量
C．当有4NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ热量
D．上述反应为吸热反应
2．如图，表示正反应是吸热的是（　　）
A．B．
C．D．

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