题目内容

12．硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）均属于硼族元素（第ⅢA族），它们的化合物或单质都有重要用途．回答下列问题：
（1）写出基态镓原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p1．
（2）已知：无水氯化铝在178℃升华，它的蒸气是缔合的双分于（Al2Cl6），结构如图1缔合双分子Al2Cl6中Al原子的轨道杂化类型是sp3．
（3）B原子的电子有3个不同的能级；晶体硼熔点为2300℃，则其为原子晶体．
（4）磷化硼（BP）是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是通过在高温氢气氛围下（＞750℃）三溴化硼和三溴化磷反应制得．BP晶胞如图2所示．
①画出三溴化硼和三溴化磷的空间结构式．
三溴化硼三溴化磷
②在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积．
③计算当晶胞晶格参数为apm（即图中立方体的每条边长为apm）时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm．

分析 （1）Ga处于第四周期第ⅢA族，结合能量最低原理书写核外电子排布式；
（2）双分子Al2Cl6中Al原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4；
（3）B原子核外电子排布式为1s22s22p1；晶体硼熔点为2300℃，熔点很高，属于原子晶体；
（4）①BBr3中硼原子的价层电子对数为3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，没有孤电子对，所以分子空间构型为平面三角形；PBr3中磷原子的价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一对孤电子对，所以分子空间构型为三角锥形；
②由晶胞结构可知，在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积；
③P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为体对角线的$\frac{1}{4}$．

解答 解：（1）Ga处于第四周期第ⅢA族，根据能量最低原理，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s24p1；
（2）由双分子Al2Cl6的结构可知，分子中Al原子形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，Al原子采取sp3杂化，
故答案为：sp3；
（3）B原子核外电子排布式为1s22s22p1，有3个不同的能级，晶体硼熔点为2300℃，熔点很高，属于原子晶体，
故答案为：3；原子；
（4）①BBr3中硼原子的价层电子对数为3+$\frac{3-1×3}{2}$=3，没有孤电子对，所以分子空间构型为平面三角形，结构式为；PBr3中磷原子的价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，P原子有一对孤电子对，所以分子空间构型为三角锥形，结构式为：，
故答案为：；；
②由晶胞结构可知，B原子处于晶胞顶点与面心，在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积，
故答案为：面心立方最密堆积；
③P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，为体对角线的$\frac{1}{4}$，立方体的每条边长为a pm，则晶胞体对角线长为$\sqrt{3}$a pm，则P原子与B原子最近距离为$\sqrt{3}$a pm×$\frac{1}{4}$=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}a}{4}$pm．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式判断、分子结构、晶胞结构与计算等，（4）中晶胞中原子距离计算为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象与数学计算能力，难度中等．

练习册系列答案
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2．（1）反应3Fe（s）+4H2O（g）?Fe3O4（s）+4H2（g），在一可变的容积的密闭容器中进行，试回答：
?增加Fe的量，其正反应速率的变化是不变（填增大、不变、减小，下同）
?将容器的体积缩小一半，其正反应速率增大，逆反应速率增大．
?保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率不变，逆反应速率不变．
保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率减小，逆反应速率减小．
（2）在一定条件下，将2mol A和2mol B混合于容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）．2min末反应达到平衡状态时，生成0.8mol D，同时测得C的浓度为0.4mol/L．请填写下列空白：x=2；B的转化率为20%．
?如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，进行同样的实验，则与上述反应比较：反应速率将增大（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是体积减小，反应物的浓度增大，因为使反应速率增大．平衡时反应物的转化率将不变（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是反应前后气体的总体积无变化，平衡不发生移动．
?如果上述反应在相同条件下从逆反应开始进行，起始时加入C和D各$\frac{4}{3}$mol，要使平衡时各物质的体积分数与原平衡时完全相同，则还应加入B物质$\frac{4}{3}$mol．
3．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是（　　）
①18g D2O含有的电子数为10NA
②同温、同压下，相同体积的氟气和氩气所含的原子数相等
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④在标准状况下，22.4LSO3的物质的量为1mol
⑤4℃时5.4mL的水所含的原子总数为0.9NA
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A．①②④⑥B．①②③⑤C．①③⑤⑥D．③④⑤⑥
20．下列说法正确的是（　　）
A．化合反应一定是氧化还原反应B．非金属氧化物一定是酸性氧化物
C．金属氧化物一定是碱性氧化物D．碱性氧化物一定是金属氧化物
7．某研究小组为探究SO2和Fe（NO3）3溶液的反应的实质．设计了如图所示装置进行实验．已知：1.0mol/L的Fe（NO3）3溶液的pH=1．
请回答：
（1）装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为分液漏斗．
（2）实验前鼓入N2的目的是排净装置中的空气，防止溶液中SO2被空气中的O2氧化而干扰实验．
（3）装置B中产生了白色沉淀，其成分是BaSO4，说明SO2具有还原性．
（4）分析B中产生白色沉淀的原因．
观点1：SO2与Fe3+反应；
观点2：在酸性条件下SO2与NO3-反应；
①若观点1正确，除产生沉淀外，还应观察到的现象是静置一段时间后，溶液由棕黄色变为浅绿色．
②按观点2，装置B中反应的离子方程式是3SO2+2NO3-+3Ba2++2H2O═3BaSO4↓+2NO+4H+
或3SO2+2NO3-+2H2O═3SO42-+2NO+4H+；Ba2++SO42-═BaSO4↓，
③有人认为，如将装置B中的Fe（NO3）3溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验，也可验证观点2是否正确．此时应选择的最佳试剂是（填序号）C．
A．1mol/L稀硝酸
B．1.5mol/L Fe（NO3）2溶液
C．6.0mol/L NaNO3溶液和0.2mol/L盐酸等体积混合的溶液
D．3.0mol/L NaNO3溶液和0.1mol/L硫酸等体积混合的溶液．
17．依据下图判断，下列叙述正确的是（　　）
A．Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀装置
B．Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应
C．Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解
D．Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2+浓度基本不变
4．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子Ag+  Na+
阴离子NO3-  SO42-  Cl-
如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极．
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了27克．常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如图2．据此回答下列问题：
（1）M为电源的负极（填写“正”或“负”），甲、乙电解质分别为NaCl、AgNO3（填写化学式）．
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积1.4L．
（3）写出乙烧杯的电解池总反应4AgNO3+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4HNO3+4Ag+O2↑．
（4）若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为12．
（5）要使丙恢复到原来的状态，应加入2.25gH2O．（填写化学式）
1．Cl2、ClO2等气体可作为水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂．我国从2 000年起逐步用ClO2代替氯气对饮用水进行消毒．
（1）工业制漂白粉的化学方程式为2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O．
（2）消毒水时，ClO2还可将水中的Fe2+、Mn2+等转化成Fe（OH）3和MnO2等难溶物除去，说明ClO2具有氧化性．
（3）工业上在80℃时电解氯化钠溶液得到 NaClO3，然后与盐酸反应得到ClO2．电解时生成ClO3-的电极反应式为Cl-+3H2O-6e-=ClO3-+6H+．
（4）自来水厂用ClO2处理后的水中，要求ClO2的浓度在0.1～0.8mg/L之间．碘量法可以检测水中ClO2的浓度，步骤如下：
Ⅰ．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝．
Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液．（已知：2S2O32-+I2═S4O62-+2I-）
Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3．
操作时，不同pH环境中粒子种类如图所示：
请回答：
①操作Ⅰ中反应的离子方程式是2ClO2+2I-=I2+2ClO2-．
②确定操作Ⅱ完全反应的现象是溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色．
③在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是ClO2-+4I-+4H+=2I2+Cl-+2H2O．
④若水样的体积为1.0L，在操作Ⅱ时消耗了1.0×10-3 mol/L的Na2S2O3溶液10mL，则水样中ClO2的浓度是0.675mg/L．
2．在能源日趋紧张的今天，科学工作者一直在研究如何提高现有化石能源的利用率，同时寻找开发清洁可再生能源．常采用的方法有煤的气化、煤的液化、设计燃料电池等．
（1）已知：C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-437.3kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-285.8kJ•mol-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1
则煤气化反应C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）的焓变△H=：+131.5kJ•mol-1．
（2）煤通过直接或间接液化可得到甲醇．已知在25℃、101kPa时，16g CH3OH完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量363.26kJ则CH3OH燃烧的热化学方程式为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.52kJ/mol．
（3）燃料电池的能量转化率可高达85%～90%，如图为氢氧燃料电池示意图，请回答：
①氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是化学能转变为电能，在导线中电子流动方向为a流向b（用a、b表示）．
②负极反应式为2H2+4OH--4e-═4H2O．

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