Question

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容．请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答．若两题都做，则按A题评分．
A．氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多．
（1）氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为

 

．氧元素与氟元素能形成OF₂分子，该分子的空间构型为

 

．
（2）根据等电子原理，在NO₂⁺离子中氮原子轨道杂化类型是

 

；1mol O₂²⁺中含有的π键数目为

 

．
（3）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等．Cr³⁺基态核外电子排布式为

 

．
（4）钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其晶体结构如图所示，则该钙的氧化物的化学式为

 

．
B．硫酸锌是一种重要的工业原料．在实验室从粗锌（含有少量的铅）与稀硫酸反应后的废液中提取硫酸锌的主要操作步骤如下：
步骤1：将废液过滤，调节滤液的pH约为2，过滤，将滤液加热浓缩，制得较高温度下的饱和溶液，冷却结晶得到粗制晶体．
步骤2：①在烧杯中用蒸馏水溶解步骤1得到的晶体，滴加少量稀硫酸，水浴加热至晶体全部溶解．②停止加热，让其自然冷却、结晶．③抽滤，用少量无水乙醇洗涤晶体l～2次，得精制晶体．
（1）废液中含有的不溶性杂质是

 

．
（2）步骤1中调节滤液pH约为2，可加入的物质是

 

．（填字母）
a．NH₃?H₂O     b．ZnO     c．ZnCO₃      d．NaOH
（3）步骤1中对滤液加热浓缩时，当

 

时，停止加热．
（4）步骤2中滴加少量稀硫酸的目的是

 

．
（5）抽滤装置如图2所示，仪器B的名称是

 

．仪器C的作用是

 

．
（6）用少量无水乙醇洗涤晶体的目的是

 

．

Answer 1

考点：晶胞的计算,判断简单分子或离子的构型,原子轨道杂化方式及杂化类型判断,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,高考化学专题,化学键与晶体结构

分析：A．（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素；根据价层电子对互斥理论确定该分子的空间构型；
（2）根据价层电子对互斥理论确定N原子轨道杂化类型；原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体，等电子体结构相似，O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，根据氮气分子结构计算1mol O₂²⁺中含有的π键数目；
（3）Cr元素的原子序数是24号元素，其原子核外有24个电子，Cr³⁺核外电子数是21，根据构造原理书写其基态核外电子排布式；
（4）利用均摊法确定该物质的化学式；
B．（1）PbSO₄是不溶性固体；
（2）除杂时要除去杂质且不引进新的杂质；
（3）溶液表面出现晶膜要停止加热；
（4）硫酸锌属于强酸弱碱盐，锌离子易水解；
（5）根据仪器名称书写仪器；缓冲装置能防止倒吸；
（6）乙醇和水互溶，且易挥发．

解答： 解：A．（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以这三种元素第一电离能大小顺序是：F＞N＞O；
OF₂分子中O原子价层电子对个数=2+

1

2

(6-2×1)=4，且含有2个孤电子对，所以其空间构型为V形，
故答案为：F＞N＞O；V形；
（2）NO₂⁺离子中氮原子价层电子对个数=2+

1

2

（5-1-2×2）=2，所以为sp杂化；
O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，一个氮气分子中含有2个π键，所以一个O₂²⁺中含有两个π键，则1mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A；
故答案为：sp；2N_A；
（3）Cr元素的原子序数是24号元素，其原子核外有24个电子，Cr³⁺核外电子数是21，根据构造原理其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
（4）该晶胞中，钙离子个数=8×

1

8

+6×

1

2

=4，过氧根离子个数=12×

1

4

+1=4，所以其化学式为：CaO₂，故答案为：CaO₂；
B．（1）锌和稀硫酸反应生成可溶性的硫酸锌，铅和硫酸反应生成难溶性的硫酸铅，所以废液中不溶性杂质为PbSO₄，故答案为：PbSO₄；
（2）氧化锌和碳酸锌与稀硫酸反应生成硫酸锌且不引进新的杂质，氨水和氢氧化钠溶液都能改变溶液pH，但引进杂质，故选bc；
（3）当溶液表面出现晶膜时停止加热，利用余热将水分蒸干即可，故答案为：溶液表面出现晶膜；
（4）硫酸锌为强酸弱碱盐，锌离子水解而使其溶液呈酸性，为防止硫酸锌水解，应该向溶液中加入少量稀硫酸，故答案为：防止硫酸锌水解；
（5）该仪器为吸滤瓶；C装置有缓冲作用，能防止倒吸，故答案为：吸滤瓶；防止倒吸；
（6）乙醇和水能互溶，且乙醇易挥发，挥发时带走水分，故答案为：利用乙醇挥发性除去晶体表面的水分．

点评：本题考查了物质结构、性质和物质的分离和提纯，涉及电子式的书写、杂化轨道理论、空间构型的判断、晶胞的计算、化学与实验等知识点，根据价层电子对互斥理论、均摊法等知识点来分析物质结构和性质；化学与实验中，明确实验原理是解本题关键，根据物质的性质分析实验操作步骤，难度中等．