题目内容

10．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大．a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子．回答下列问题：
（1）b、c、d中第一电离能最大的是N（填元素符号），e的价层电子排布图为：．
（2）a和其他几种元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为sp3；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等（填化学式，写出两种）．
（3）这些元素形成的含氧酸中，酸根呈三角锥形结构的酸是H2SO3．（填化学式）
（4）e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图所示，则e离子所带电荷为+1．

分析 周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a是H元素，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子最外层电子数是8，所以C是O元素，d与c同族，则d是S元素，b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于c，则b是N元素；e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素，再结合原子结构、物质结构、元素周期律解答．

解答 解：周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a是H元素，
c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，原子最外层电子数是8，所以C是O元素，d与c同族，则d是S元素，
b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于c，则b是N元素；
e的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子，则e是Cu元素，
（1）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小，所以b、c、d元素第一电离能最大的是N元素；e的价层电子为3d、4s电子，其价层电子排布图为，
故答案为：N；；
（2）a是H元素，a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为氨气，氨气分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以该分子的中心原子的杂化方式为sp3；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4，
故答案为：sp3；H2O2、N2H4；
（3）这些元素形成的含氧酸中，H2SO3中S原子形成了3个σ 键，呈三角锥结构，故答案为：H2SO3；
（4）e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，c离子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，e离子个数=4，所以该化合物为Cu2O，则e离子的电荷为+1，故答案为：+1．

点评 本题考查物质位置、结构和性质的综合应用，题目难度中等，推断元素为解答关键，侧重考查学生空间想象能力、知识运用能力，涉及晶胞计算、原子结构等知识点，综合性较强，采用均摊法、价层电子对互斥理论等理论分析解答．

练习册系列答案
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18．NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，11.2 L氯气所含原子数目为NA
B．2 L 0.2 mol/L K2SO4溶液SO42-物质的量浓度为0.4 mol/L
C．1 mol Na作还原剂可提供电子数为NA
D．同温、同压下NA个CO2分子和NA个O2分子的体积相同
1．有一包固体粉末，由CaCO3、Na2SO4、KNO3、BaCl2、CuSO4中的三种物质组成，取样品进行如下实验，从实验可以判断（　　）
A．该固体粉末中一定不含有BaCl2
B．该固体粉末中一定含有KNO3
C．它的组成可能是CaCO3、BaCl2、CuSO4
D．它的组成一定是CaCO3、Na2SO4、KNO3
18．某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0，第5min时达到化学平衡后，只改变反应的一个条件，按要求在图中画出正逆反应速率变化图：第6min时，加入C物质，第8min时达到平衡；第9min时改变的条件是降低温度，第12min时达到平衡；第13min时改变的条件是增大压强，第15min时达到平衡．
5．工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质．某校研究性学习活动小组为了测定混合物中纯碱的质量分数，拟使用如图实验装置，先测定一定量的样品和酸反应放出二氧化碳的质量，再计算混合物中纯碱的质量分数．

（1）甲装置反应的离子方程式是CO2+2OH-=CO32-+H2O．
（2）乙装置反应完成后，再通数分钟空气的作用是将生成的CO2完全排出到丁中．
（3）若取n g样品装入广口瓶，且反应前填满碱石灰的干燥管丁总质量为m g，实验结束后称得干燥管丁的总质量为w g，则Na2CO3质量分数的计算式为$\frac{53（w-m）}{22n}$×100%．
（4）若去掉丙装置，测得的CO2质量会偏大（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
（5）有同学认为在丁后面还要再连一个跟丁一样的装置，目的是防止空气中的H2O和CO2进入装置丁．
15．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．请回答下列与甲醇有关的问题．
（1）甲醇分子是极性分子（填“极性”或“非极性”）．
（2）工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-86.6KJ/mol，在T℃时，往一个体积固定为1L的密闭容器中加入1mol CO和2mol H2，反应达到平衡时，容器内的压强是开始时的$\frac{3}{5}$．
①达到平衡时，CO的转化率为60%
②下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据的有ce
a．2v（H2）=v（CH3OH）
b．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
c．容器内的压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
e．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（1）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-bkl•mol-1
③H2O（g）═H2O（1）△H=-ckJ•mol-1
则CH3OH（1）+O2（g）═CO（g）+2H2O（1）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol-1
（4）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电．
①该电池负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O．
②若以该电池为电源，用石墨做电极电解200mL含有如表离子的溶液．
离子Cu2+H+Cl-SO42-
浓度（c/mol•L-1）0.5220.5
电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相同条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象）阳极上收集到氧气的质量为3.2g．
2．工业生产硝酸铵的流程如图1所示

（1）硝酸铵的水溶液呈酸性（填“酸性”、“中性”或“碱性”）；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：c（NO3-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）．
（2）已知N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如2图．
①曲线a对应的温度是200℃．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是ACE
A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M点比N点的反应速率快
E．如果N点时c（NH3）=0.2mol•L-1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为二步反应：
第一步：2NH3（g）+CO2（g）═H2NCOONH4（s）△H=-272kJ•mol-1
第二步：H2NCOONH4（s）═CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=+138kJ•mol-1
写出工业上以NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：2NH3（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（NH2）2 （s）△H=-134kJ/mol；
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5L密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图3所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定，总反应进行到55min时到达平衡．
②在图4中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图．
19．如图所示实验装置进行相应实验，能达到实目的是（　　）
A．用图①所示装置，蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
B．用图②所示装置，分离CCl4萃取碘水后的有机层和水层
C．按装置③所示的气流方向可用于收集H2、NH3等
D．用图④所示装置，可以证明氧化性：Cl2＞Br2＞I2
20．CCUS是一种二氧化碳的捕获、利用与封存的技术，这种技术可将CO2资源化，产生经济效益．
（1）已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H1=-820kJ/mol
CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H2=-41.2kJ/mol
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H3=-566kJ/mol则反应的
CO2（g）+CH4（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=+229.6kJ/mol
（2）工业上，可利用太阳能以CO2为原料制取C，其原理如图1所示：整个过程中FeO（填“Fe3O4”或“FeO”）是反应的催化剂．重整系统中发生的反应为：6FeO+CO2$\frac{\underline{\;700K\;}}{\;}$2Fe3O4+C每生成1mol Fe3O4，转移电子的物质的量为2mol．

（3）CO2还可用于合成甲醇，反应方程式为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0
①该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
②在恒容的密闭容器中，加入H2和CO2的混合气体，不同温度条件，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数（CH3OH）如图2所示．图中A、B、C、D、E五个点对应的状态中，处于平衡状态的是C、D、E（填字母），B点和E点的反应速率大小关系为v（B）＜v（E）（填“＞”、“＜”、“=”）．
③一定温度下，在甲、乙两个容积相同的恒容密闭容器中，加入H2和CO2的混合气体．
容器甲乙
反应物投入量1molCO2、3molH2a molCO2、b molH2、c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
甲容器平衡后气体的压强为开始时的80%，要使乙容器达平衡时与甲容器达到相同的平衡状态，且起始时反应逆向进行，则c的取值范围为0.4＜n（c）≤1mol．

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