题目内容

18．X、Y、Z、W四种元素分别位于周期表中三个紧邻的周期，且原子序数逐渐增大，X和Y的氢化物都比同族下一周期元素氢化物的沸点高，但在同周期中却不是最高的．Z是同周期元素中离子半径最小的元素．W原子的价电子层上有两个运动状态不同的电子．请回答下列问题：
（1）X、Y两种元素的元素符号是：N、F．X、Y可以形成一种共价化合物，其中两种元素最外层电子数都达到8，则其分子的空间构型是：三角锥形；中心原子的杂化方式是：sp3．这种化合物不易作配体形成配离子的原因是F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易作配体形成配离子．
（2）X的氢化物易溶于水的原因是：氨气与水反应，氨气可以与水形成氢键，氨气与水都是极性分子，相似相溶，故氨气易溶于水．
（3）Z的电子排布式是：1s22s22p63s23p1．根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Z属于p区．
（4）W与Y形成的化合物的晶胞边长为a pm．晶胞中含有4个W离子、W离子的配位数是8，晶体的密度是$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3．（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数数值为NA）．

分析 X、Y、Z、W四种元素分别位于周期表中三个紧邻的周期，且原子序数逐渐增大，X和Y的氢化物都比同族下一周期元素氢化物的沸点高，分子之间存在氢键，X、Y处于第二周期，但在同周期中却不是最高的，可推知X为N、Y为F；则Z处于第三周期、W处于第四周期，Z是同周期元素中离子半径最小的元素，则Z为Al，W原子的价电子层上有两个运动状态不同的电子，处于ⅡA则，故W为Ca，据此解答．

解答 解：X、Y、Z、W四种元素分别位于周期表中三个紧邻的周期，且原子序数逐渐增大，X和Y的氢化物都比同族下一周期元素氢化物的沸点高，分子之间存在氢键，X、Y处于第二周期，但在同周期中却不是最高的，可推知X为N、Y为F；则Z处于第三周期、W处于第四周期，Z是同周期元素中离子半径最小的元素，则Z为Al，W原子的价电子层上有两个运动状态不同的电子，处于ⅡA则，故W为Ca．
（1）由上述分析可知，X为N元素、Y为F元素，X、Y可以形成一种共价化合物，其中两种元素最外层电子数都达到8，该化合物为NF3，分子中N原子价层电子对数为3+$\frac{5-1×3}{2}$=4，含有1对孤电子对，空间结构为三角锥形，中心N原子的杂化方式是 sp3，由于F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易作配体形成配离子，
故答案为：N；F； 三角锥形；sp3；F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易作配体形成配离子；
（2）X的氢化物为NH3，氨气与水反应，氨气可以与水形成氢键，氨气与水都是极性分子，相似相溶，故氨气易溶于水，
故答案为：氨气与水反应，氨气可以与水形成氢键，氨气与水都是极性分子，相似相溶，故氨气易溶于水；
（3）Z为Al，核外电子排布式是：1s22s22p63s23p1，根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Z属于p区，
故答案为：1s22s22p63s23p1；p；
（4）由晶胞结构可知，晶胞中含有Ca2+离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，以上面心中Ca2+离子研究，补全晶胞结构可知，与之最近的F-离子有8个，故Ca2+离子配位数为8，晶胞中含有8个F-离子，晶胞质量为4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g，W与Y形成的化合物的晶胞边长为a pm，则晶胞体积为（a×10-10cm）3，则晶胞密度为4×$\frac{78}{{N}_{A}}$g÷（a×10-10cm）3=$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$g•cm-3，
故答案为：4；8；$\frac{4×78}{（a×1{0}^{-10}）^{3}×{N}_{A}}$．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，（1）中解释NF3不易作配体形成配离子为易错点、难点，（4）中注意理解识记中学常见晶胞结构，难点中等．

练习册系列答案
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18．下列做法或实验操作正确的是（　　）
A．振荡分液漏斗时应关闭其玻璃塞和活塞
B．用湿润的碘化钾淀粉试纸鉴别Br2（g）和NO2
C．在50mL量筒中配制0.1000mol•L-1碳酸钠溶液
D．检验NH4+时，向试样中加入NaOH溶液，微热，用湿润的蓝色石蕊试纸检验逸出的气体
9．金属钛（Ti）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”．以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图1：

回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成．副产品甲阳离子是Fe2+．
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是防止Fe2+氧化．
（3）此时溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子．常温下，其对应氢氧化物的Ksp如下表所示．
氢氧化物Fe（OH）2TiO（OH）2Mg（OH）2
Ksp8.0×10-161.0×10-291.8×10-11
①常温下，若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol•L-1，当溶液的pH等于10时，Mg（OH）2开始沉淀．
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，写出该反应的离子方程式：TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+．
（4）Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是隔绝空气．
（5）在800～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，装置如图2所示．图中b是电源的正极，阴极的电极反应式TiO2+4e-═Ti+2O2-．
6．研究化肥的合成、废水的处理等有现实的重要意义．
（1）硝酸铵的生产方法是采用硝酸与氨气化合，工业合成氨是一个放热反应，因此低温有利于提高原料的转化率，但实际生产中却采用400～500℃的高温，其原因是催化活性最强，增加反应速率，缩短达到平衡的时间；工业生产中，以氨气为原料合成硝酸，写出工业生产硝酸的最后一步的化学方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO．
（2）甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同：
已知CO+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2+H2
①甲厂以焦炭和水为原料；
②乙厂以天然气和水为原料；
③丙厂以石脑油（主要成分为C5H12）和水为原料．
   按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3（换算成H2的物质的量）和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高．据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？丙．
（3）将工厂废气中产生的SO2通过下列流程如图1，可以转化为有应用价值的硫酸钙等．
①写出反应Ⅰ的化学方程式：2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2．
②生产中，向反应Ⅱ的溶液中加入强还原性的对苯二酚等物质，目的是防止亚硫酸铵（NH4）2SO3被氧化．
③检验经过反应Ⅲ得到的氨态氮肥中SO42-所用试剂是盐酸和氯化钡（HCl和BaCl2）．
（4）工业上利用氯碱工业产品治理含二氧化硫的废气．图2是氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图．
①用溶液A吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是SO2+OH-=HSO3-（或SO2+2OH-=SO32-+H2O）．
②用含气体B的阳极区溶液吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是SO2+Cl2+H2O=4H++SO42-+2Cl-．
13．下列选项中最后的物质是要制取的物质，其中不能通过所列变化得到的是（　　）
A．Cu$→_{v}^{O_{2}}$CuO$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$CuSO4溶液$\stackrel{结晶}{→}$CuSO4•5H2O
B．Al$→_{v}^{O_{2}}$Al2O3$\stackrel{{H}_{2}S{O}_{4}}{→}$Al2（SO4）3溶液$\stackrel{加热蒸干}{→}$Al2（SO4）3
C．FeSO4溶液$\stackrel{{H}_{2}S}{→}$FeS$→_{干燥}^{过滤}$FeS晶体
D．MgCl2溶液$→_{过滤}^{NH_{3}}$Mg（OH）2$\stackrel{适量HN{O}_{3}}{→}$Mg（NO3）2溶液$\stackrel{结晶}{→}$Mg（NO3）•6H2O
3．下列有关金属元素的叙述中正确的是（　　）
A．某金属元素从化合态变为游离态时，该元素一定发生还原反应
B．含金属元素的离子，一定都是阳离子
C．金属阳离子被还原一定得到金属单质
D．在氧化还原反应中，金属单质一定被还原
10．近期“五水共治”越来越引起人们的重视．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．
（1）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以通过构成微生物电池除去，其原理如图所示．

①B是电池的负极（填“正”或“负”）；②A极的电极反应式为Cl--OH+2e-+H+═-OH+Cl-．
（2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子）．
①阳极的电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑；
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理阳极OH-放电，c（H+）增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A-═HA，乳酸浓度增大；
③400mL10g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145g/L（溶液体积变化忽略不计），则阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为6.72L（乳酸的摩尔质量为90g/mol ）．
7．下列关于阿伏加德罗常数（NA），的说法正确的是（　　）
A．3.2g铜与足量稀硝酸反应过程中转移电子0.1NA
B．35.5g超氧化钾（KO2）所含的阴离子的数目为NA
C．标准状况下将0.5molSO2气体与0.5molH2S气体混合后，气体的分子总数为NA
D．6g二氧化硅中含Si-O键数为0.2NA
8．据报道，某些花岗岩会产生具有放射性的氡（${\;}_{86}^{222}$Rn），从而对人体造成伤害，该核素核内中子数与质子数之差为（　　）
A．86B．136C．50D．222

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