题目内容

【题目】碳和硅是自然界中大量存在的元素,硅及其化合物是工业上最重要的材料。粗硅的制备有二种方法:

方法一:SiO2+2CSi+2CO↑ 方法二:SiO2+2MgSi+2MgO (可能用到的相对原子质量:B-11 P-31)

(1)基态硅原子中存在____________对自旋相反的电子,基态Mg的最外层电子所占据的能级的电子云能廓图是________。

(2)上述反应中所有元素第一电离能最小的元素是________(填元素符号)。

(3)试比较C(金刚石),晶体Si,CO三种物质的熔沸点从高到低的顺序___________________,试解释原因:____________________。

(4)CO在配合物中可作为配体,在Cr(CO)6配合物中配原子是________(填元素符号)1mol该配合物中含有π键的数目_________。

(5)SiO2晶跑(如下图)可理解成将金刚石晶胞(如下图)中的C原子置换成Si原子,然后在Si-Si之间插入O原子而形成。

①推测SiO2晶胞中Si采用________杂化,O-Si-O的键角________________。

②SiO2晶跑中,含有Si原子____________个和O原子______________个。

③假设金刚石晶胞的边长为apm,试计算该晶胞的密度_________g/cm3(写出表达式即可)。

【答案】 6 球形 Mg C>Si>CO 金刚石和晶体硅都是原子晶体且晶体结构相似,C的原子半径小于硅的原子,所以金刚石中C-C键长短,键能大,所以金刚石的熔沸点比晶体硅小,CO是分子晶体熔沸点最小 C 12NA Sp3 109028 8 16

【解析】(1)基态硅原子核外电子排布为1s22s22p63s23p2,每一个s能级有1个轨道,s轨道全满,有3对自旋相反的电子,2p能级有3个轨道,全充满电子,2P轨道有3对自旋相反的电子,所以基态硅原子中存在6对自旋相反的电子;Mg的基态核外电子排布为1s22s22p63s2,3S轨道是最外层,S能级的电子云图是球形的,所以基态Mg 的最外层电子所占据的能级的电子云能廓图是球形;

(2)第一电离能是原子失去最外层的一个电子所需能量,第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子,上述反应中涉及的元素有:C、O、Mg、Si,其中C、O、Si是非金属元素,较难失去电子, Mg元素的金属性最强,最易失去电子,所有元素第一电离能最小的元素是:Mg;

(3)C (金刚石),晶体Si都是原子晶体,熔点高,它们结构相似,但碳原子的半径比硅原子半径小,共价键的键能大,所以C (金刚石)的熔点比晶体Si高,而CO是分子晶体,熔沸点低,所以三种物质的熔沸点从高到低的顺序:C>Si>CO;原因:金刚石和晶体硅都是原子晶体且晶体结构相似,C的原子半径小于硅的原子,所以金刚石中C-C键长短,键能大,所以金刚石的熔沸点比晶体硅小,CO是分子晶体熔沸点最小 ;

(4)配体中给出孤对电子与中心离子直接形成配位键的原子,叫配位原子;CO在Cr(CO)6中可作为配体,配原子是C,CO与N2是等电子体,其结构式是C≡O ,1molCO中含π键的数目是2mol,所以1mol该配合物中含有π键的数目12NA;

(5)①在二氧化硅晶体中每个硅原子与周围的4个氧原子的成键情况与金刚石晶体中的碳原子与周围4个碳原子连接的情况是相同的。所以SiO2晶胞中Si采用SP3杂化,金刚石是正四面体结构单元,其键角是109028,所以SiO2晶胞中O-Si-O的键角也是109028;

②SiO2晶体为面心立体结构,每个SiO2晶胞含有Si原子的个数为8×1/8+6×1/2+4=8,按Si、O原子个数比,O原子数是16;

③一个晶胞含有8个C原子结构,所以一个晶胞的质量为12×8/NA=96/NA,晶胞边长为anm,所以SiO2晶体的密度ρ=m/V=96/[NA(a×10-3)3]

练习册系列答案
相关题目

【题目】氮元素能够形成多种化合物。请回答下列问题:

(1)联氨(N2H4)常温下为液态,在空气中迅速完全燃烧生成N2,同时大量放热,可作导弹、宇宙飞船、火箭的燃料。

已知:H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l) △H1= —285.8kJ/mol

N2(g)+2H2(g) = N2H4(l) △H2= + 50.6kJ/mol

则N2H4(l)在空气燃烧生成液态水的热化学方程式为_______________________。

(2)利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应CH4(g)+NH3(g)=HCN(g)+3H2(g)△H>0

①一定温度下,向2L恒容容器中充入1molCH4(g)和2molNH3(g)发生上述反应,4min达到平衡时,测得CH4平衡转化率为66.67%,0~4min内,用H2表示的该反应速率v(H2)=___________。保持温度和容积不变,再向平衡后的容器中充入2molNH3和2molH2,此时v正 ___v逆(选填“>”“<”或“=”)。

②平衡体系中HCN的物质的量(n)随某物理量变化曲线如图所示(图中x、L分别表示温度或压强)。

若x为温度,则曲线,____(选填“L1”或“L2”)能正确表示n(HCN)与温度的关系;

若x为压强,则曲线____(选填“L1”或“L2”)能正确表示n(HCN)与压强的关系。

(3)NH3能够形成Ag(NH3)2+。

已知溶液中存在Ag+(aq)+2NH3(aq)==Ag(NH3)2+(aq),常温下该反应平衡常数K1=1.10×107,反应AgCl(s)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) +Cl-(aq)的化学平衡常数K2=1.936×10-3,则Ksp(AgCl)=____________。

(4)硫氧化物和氮氧化物是常见的大气污染物,利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。

①电极A的电极反应式为__________________________________。

②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32-生成。该反应离子方程式为________________________________。

【题目】氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要应用。

雾霾天气严重影响人们的生活,其中氮氧化物(NOx)是形成雾霾天气的重要因素。

(1)已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-392.5 kJ·mol-1

③2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1

请写出NO与CO反应的热化学方程式___________________________。

(2)用活性炭还原法可以消除NO 的污染,发生的反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。1molNO 和足量的活性炭在T℃、容积恒定为2L的密闭容器中反应,经过5min反应达到平衡,测得NO的物质的量为 0.4mol。

①从反应开始到5min,用氮气表示的平均反应速率为_________。达到平衡后,向容器中再通入0.1molNO气体和0.3molCO2气体,则此平衡将_________(填“正向移动”“不移动”或“逆向移动”)。

②能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是_________(填标号)。

a.NO和N2的体积比保持不变

b.单位时间内生成2nmolNO的同时消耗nmolCO2

c.恒温恒容条件下,反应体系的压强不再发生改变

d.恒容条件下,混合气体的平均相对分子质量不变

(3)N2O4 与NO2之间存在反应,N2O4(g)2NO2(B) △H=QkJ·mol-1。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,测得其平衡转化率[a(N2O4)] 随温度变化如图所示。

如图中a点对应温度下,已知N2O4的起始压强P0为220kPa,该温度下反应的平衡常数Kp=_________ (小数点后保留两位数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(4)硝酸银溶液和连二次硝酸钠溶液混合,可以得到黄色的连二次硝酸银沉淀,向该分散系中滴加硫酸钠溶液,当白色沉淀和黄色沉淀共存时,分散系中C(NO22-)/C(SO42-)

=_________。【己知Ksp(Ag2N2O2)=4.2×10-9,Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5】

(5)用石墨为电极,利用如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-,则阴极的电极反应式是____________________________。

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