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+2C
Si+2CO↑ 方法二:SiO2+2Mg
Si+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]
【题目】一定温度下,在三个等体积的恒容密闭容器中,反应2CO2(g)+6H2(g)
C2H5OH(g)+3H2O(g)达平衡,下列说法正确的是
容器 | 温度/K | 物质的起始浓度(mol/L) | 物质的平衡浓度(mol/L) | |||
CO2(g) | H2(g) | C2H5OH(g) | H2O(g) | C2H5OH(g) | ||
甲 | 500 | 0.20 | 0.60 | 0 | 0 | 0.083 |
乙 | 500 | 0.40 | 1.20 | 0 | 0 | |
丙 | 600 | 0 | 0 | 0.10 | 0.30 | 0.039 |
A. 该反应正反应为吸热反应
B. 达平衡时,容器甲中的逆反应速率比容器乙中的小
C. 达平衡时,转化率:α(CO2 ,甲)+α(C2H5OH ,丙)>1
D. 达平衡时,甲、乙容器内:2c(CO2 ,甲)<c(CO2 ,乙)