题目内容

1．决定物质性质的重要因素是物质结构．请回答下列问题．
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：
电离能/kJ•mol-1I1I2I3I4
A5781817274511578
B7381451773310540
A通常显+3价，B元素的核外电子排布式为1s22s22p63s2．
（2）紫外光的光子所具有的能量约为399kJ•mol-1．根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因紫外光具有的能量比蛋白质分子中重要的化学键C-C、C-N和C-S的键能都大，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子．组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子杂化类型是sp2和sp3．
共价键C-CC-NC-S
键能/kJ•mol-1347305259
（3）实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似（如图1所示），已知3种离子晶体的晶格能数据如表：

离子晶体NaClKClCaO
晶格能/kJ•mol-17867153401
则该4种离子晶体（不包括NaCl）熔点从高到低的顺序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl．
其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有12个．
（4）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好．离子型氧化物V2O5和CrO2中，适合作录音带磁粉原料的是CrO2．
（5）某配合物的分子结构如图2所示，其分子内不含有AC（填序号）．
A．离子键     B．极性键      C．金属键
D．配位键     E．氢键        F．非极性键．

分析 （1）根据同周期元素的电离能判断元素的种类，A的I4电离能突然增大，说明最外层有3个电子，B的I3电离能突然增大，说明最外层有2个电子；
（2）根据紫外光的光子所具有的能量与蛋白质分子中重要化学键断裂所需能量比较分析；最简单的氨基酸为甘氨酸；
（3）离子晶体中晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高硬度越大，晶格能与离子的半径、电荷有关，电荷越多、离子半径越小，晶格能越大；根据结构的相似性判断一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+个数；
（4）金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，根据离子的最外层电子数判断未成对电子；
（5）该配合物中存在的化学键有：非金属元素之间的共价键，镍元素与氮元素之间的配位键，氧原子和氢原子之间的氢键．

解答 解：（1）A的I4电离能突然增大，说明最外层有3个电子，又A为第三周期元素，则A应为Al，B的I3电离能突然增大，说明最外层有2个电子，又B为第三周期元素，则B应为Mg，Al的正化合价为+3价，Mg的核外有12个电子，分三层排布，其电子排布式为：1s22s22p63s2；
故答案为：+3；1s22s22p63s2；
（2）波长为300nm的紫外光的光子所具有的能量约为399kJ/mol，比蛋白质分子中C-C、C-N和C-S的键能都大，所以波长为300nm的紫外光的光子能破坏蛋白质分子中的化学键，从而破坏蛋白质分子；最简单的氨基酸为甘氨酸，甘氨酸中羧基中碳原子为 sp2 杂化，另一个碳原子为 sp3 杂化，
故答案为：紫外光具有的能量比蛋白质分子中重要的化学键C-C、C-N和C-S的键能都大，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子；sp2和sp3；
（3）离子晶体中晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高硬度越大，晶格能与离子的半径、电荷有关，电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，TiN中阴阳离子所带电荷为3，大于其它离子所带电荷，MgO、CaO中所带电荷相同，但镁离子半径小于钙离子半径，氯化钾中阴阳离子所带电荷为1，且钾离子半径＞钙离子半径，氯离子半径大于氧离子半径，所以KCl、MgO、CaO、TiN4种离子晶体熔点从高到低的顺序是TiN＞MgO＞CaO＞KCl；   
MgO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，所以一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+个数为12；
故答案为：TiN＞MgO＞CaO＞KCl；12；
（4）V2O5中V的最外层电子全部失去或成键，CrO2中Cr失去4个电子，离子的最外层电子为2，为成对，离子含未成对电子越多，则磁性越大，则适合作录音带磁粉原料的是CrO2，
故答案为：CrO2；
（5）该配合物中存在的化学键有：非金属元素之间的共价键，镍元素与氮元素之间的配位键，氧原子和氢原子之间的氢键，故选AC；
故答案为：AC．

点评 本题考查了化合价和电负性的判断、化学键、核外电子排布式的书写等知识点，难度较大，注意（3）晶体的结构，注意晶格能与离子晶体熔点的关系，题目难度中等．

练习册系列答案
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3．在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的电池装置中，下列说法中正确的是（　　）
A．溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动
B．经过一段时问工作后'电解液的pH值减小
C．锌片是正极，铜片上有气泡产生
D．电流方向是从锌片流向铜片
4．某元素基态原子电子排布式为[Ar]3d104s2，它在元素周期表中的位置是（　　）
A．第3周期ⅡB族B．第4周期ⅡB族C．第4周期ⅦB族D．第4周期Ⅷ族
9．氢气最有可能成为21世纪的主要能源，但氢气需要由其他物质来制备．制氢的方法之一是以煤的转化为基础，其基本原理是用碳、水在气化炉中发生如下反应：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJ•mol-1
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H2
（1）已知1molH-H、O-H、C=O、C≡O化学键断裂时分别需要吸收436kJ、458.5kJ、799kJ、1076kJ的能量，则△H2=-41kJ/mol．
产物中的H2与平衡体系中的C、CO2继续发生如下反应，可生成甲烷．
C（s）+2H2（g）?CH4（g）△H3=-74.8kJ•mol-1
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H4，则△H4=-165.1kJ/mol．
（2）在1L容积固定的密闭容器中投入1.8molCH4和3.6molH2O（g），若只发生反应：CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g），测得CH4、H2O（g）及某一生成物X的物质的量浓度（c）随反应时间（t）的变化如图1所示，第9min前H2O（g）的物质的理浓度及第4min～9min之间X所代表生成物的物质的量浓度变化曲线未标出，条件有变化时只考虑一个条件．
①0～4min内，H2的平均反应速率v（H2）=0.5mol•L-1•min-1．
②以上反应在第5min时的平衡常数K=0.91．（计算结果保留两位小数）
③第6min时改变的条件是升高温度．
（3）用甲烷做燃料电池电解CuSO4溶液、FeCO3和FeCl2混合液的示意图如图2所示，其中A、B、D均为石墨电极、C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同（相同条件下）．
①甲中通入O2的一极为正极（填“正”或“负”），通入甲烷一极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O．
②乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为2.24L．
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图3所示，则图中③线表示的是Cu2+（填离子符号）的变化；原溶液中c（Fe2+）=1mol/L．
16．甲醇（CH3OH）是重要的基础有机原料．
用CO和H2制甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH （g）△H=-99kJ•mol-1
 化学键 H-H C-O C≡O H-O C-H
 键能/kJ．mol-1 a b x c d
的能量变化，计算x=b+c+3d-2a-99．（用含a、b、c、d的代数式表示）
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇的规律．上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率α（CO）的关系如图1所示：

①T1、T2、T3中，温度最高的是T3．
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在T2温度下的平衡常数K=4L2•mol-2．
若改变条件c（填序号），可使K=6L2•mol-2，
a．增大压强    b增大反应物的浓度
c．降低温度    d．减小$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO）}$
（3）用甲醇作燃料电池，其工作原理如图2所示．
①M区发生反应的电极反应式CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
②维持电流强度为0.5A，电池工作10分钟，理论上消耗甲醇$\frac{0.5×600}{96500×6}×32$g．（已知F=96500C•mol-1，写出计算表达式即可）
6．研究CO、CO2的开发和应用对建设文明社会具有重要的意义．
（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+3C（s）═2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ•mol-1
Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H2=-28.5kJ•mol-1
则C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1．
（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到．
第一步：2CH3OH（g）?HCOOCH3（g）+2H2（g）
第二步：HCOOCH3（g）?CH3OH（g）+CO（g）
该两步反应常温下均不能自发进行，其原因是两反应都△S＞0，常温下不能自发，故△H＞0．
在工业生产中，为提高CO的产率，可采取的合理措施有升高反应温度或减小压强（写两条措施）．

（3）节能减排是要控制温室气体CO2的排放．
①氨水可用于吸收低浓度的CO2．请写出氨水吸收足量CO2的化学方程式为：2NH3•H2O+CO2=（NH4）2CO3+H2O．
②利用太阳能和缺铁氧化物[Fe（1-y）O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气，实现CO2再资源化，转化过程如图1所示，若生成1mol缺铁氧化物[Fe（1-y）O]同时生成$\frac{1-4y}{6}$mol氧气．
③固体氧化物电解池（SOEC）用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气（CO+H2），又可实现CO2的减排，其工作原理如图2．
在c极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生CO．
写出电极c上发生的电极反应式：H2O+2e-=H2+O2-．
若电解得到的1：1的合成气（CO+H2）则通入的CO2和H2O物质的量比值为1：2．
13．表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素．用元素符号或化学式回答下列问题：

（1）这些元素中，金属性最强的是Na．
（2）a、b、d、g元素的氢化物中，最稳定的是H2O．
（3）f、a、d三种元素原子半径由大到小的顺序排列为Al＞C＞O．
（4）a与d形成的化合物X是温室效应气体，用电子式表示X的形成过程．
（5）h、Y两元素原子次外电子层上的电子数相等，h与Y形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构相同的离子，则Y元素的符号可能是K、Ca．
（6）b、h两元素形成的化合物分子中各原子最外层都达到8电子稳定结构，该物质遇水剧烈反应，生成两种产物，其中之一极易溶于水，另一种物质具有漂白性，其反应的化学方程式为NCl3+3H2O=NH3↑+3HClO．
10．在一定条件下，发生反应：aA（g）+bB（g）?cC（g）△H=“Q“kJ/mol，其化学平衡常数K和温度的关系如表所示：
t℃4005008001000
K2.61.61.00.40
（1）依据图表判断该反应△H＜ 0（填“＞”或“＜”）．
（2）500℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c（A）=0.25mol/L，c（B）=0.60mol/L，c（C）=0.30mol/L，则反应开始时，B的消耗速率比生成速率不能确定 （填“大”、“小”或“不能确定”）．
11．研究NO2、SO2、CO 等大气污染气体的处理具有重要意义．

（1）NO2可用水吸收，相应的化学方程式为3NO2+H2O═2HNO3+NO．利用反应6NO2+8NH3 $?_{△}^{催化剂}$7N2+12H2O也可以处理NO2．当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是67.2L．
（2）已知：
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1
2NO （g）+O2（g）?2NO2（g）△H=-113.0kJ•mol-1
则反应NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO （g） 的△H=-41.8kJ•mol-1，一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是b．
a．体系压强保持不变              b．混合气体颜色保持不变
c．SO3与NO的体积比保持不变     d．每消耗1mol SO3的同时生成1mol NO2
测得上述反应平衡时的NO2与SO2体积比为1：6，则平衡常数K=$\frac{8}{3}$．
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO （g）+2H2（g）?CH3OH （g）．
①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示．该反应△H＜0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是在1.3×104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加得不偿失．
②甲醇燃料电池（简称DMFC）由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC工作原理如图2所示：通入a气体的电极是原电池的负极（填“正”或“负”），其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O．

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