题目内容

13．硼和氮元素在化学中有很重要的地位，回答下列问题：
（1）基态硼原子核外电子有5种不同的运动状态，基态氮原子的价层电子排布图为．预计于2017年发射的“嫦娥五号”探测器采用的长征5号运载火箭燃料为偏二甲肼[（CH3）2NNH2]．（CH3）2NNH2中N原子的杂化方式为sp3．
（2）化合物H3BNH3是一种潜在的储氢材料，可利用化合物B3N3H6通过如下反应制得：3CH4+2B3N3H6+6H2O═3CO2+6H3BNH3
①H3BNH3分子中是否存在配位键是（填“是”或“否”），B、C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为N＞O＞C＞B．
②与B3N3H6互为等电子体的分子是C6H6（填一个即可），B3N3H6为非极性分子，根据等电子原理写出B3N3H6的结构式．
（3）“嫦娥五号”探测器采用太阳能电池板提供能量，在太阳能电池板材料中除单晶硅外，还有铜，铟，镓，硒等化学物质，回答下列问题：
①SeO3分子的立体构型为平面三角形．
②金属铜投入氨水或H2O2溶液中均无明显现象，但投入氨水与H2O2的混合溶液中，则铜片溶解，溶液呈深蓝色，写出该反应的离子反应方程式为Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O．
③某种铜合金的晶胞结构如图所示，该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{{\sqrt{2}}}{2}a$pm，则该晶体的密度为$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×1030g•cm-3（用含a的代数式表示，设NA为阿伏伽德罗常数的值）．

分析 （1）硼为5号元素，氮原子的价层电子数5，（CH3）2NNH2中N原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，据此判断N的杂化方式；
（2）①根据B的最外层电子数及形成的共价键数判断；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IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素；
②原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体；根据等电子体结构相似原理确定B3N3H6的结构式；
（3）①气态SeO3分子中中心原子的价层电子对数可以判断分子构型；
②根据氧化还原反应中元素和电荷守恒，可写出离子方程式；
③晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{{\sqrt{2}}}{2}a$pm，所以晶胞的边长为$\sqrt{2}$apm，则晶胞的体积为（$\sqrt{2}$apm）3，利用均摊法计算晶胞中含有的铜原子和氮原子个数，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）硼为5号元素，氮原子的价层电子数5，所以基态硼原子核外电子有 5种不同的运动状态，基态氮原子的价层电子排布图为，（CH3）2NNH2中N原子的价层电子对数为$\frac{5+3}{2}$=4，所以N的杂化方式为sp3杂化，
故答案为：5；；sp3；
（2）①B的最外层电子数为3，能形成的3个共价键，化合物A（H3BNH3）中B与H形成3个共价键，B原子的空轨道与N原子的孤对电子形成配位键；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IIA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，这几种元素都是第二周期元素，B、C、N、O的族序数分别是：第IIIA族、第IVA族、第VA族、第VIA族，所以它们的第一电离能大小顺序是N＞O＞C＞B，
故答案为：是；N＞O＞C＞B；
②原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体，与（HB=NH）3互为等电子体的分子为C6H6，B3N3H6的结构式与苯相似，其结构式为，
故答案为：C6H6；；

（3）①气态SeO3分子中中心原子的价层电子对数为$\frac{6+0}{2}$=3，无孤电子对，所以分子构型为平面三角形，
故答案为：平面三角形；   
②金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，说明两者能互相促进，是两种物质共同作用的结果，其中过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2+形成配离子，两者相互促进使反应进行，方程式可表示为：Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O，
故答案为：Cu+H2O2+4NH3•H2O=Cu（NH3）42++2OH-+4H2O；
③在晶胞中，N原子位于顶点，Cu原子位于棱边中点，该晶胞中N原子个数=8×$\frac{1}{8}$=1，Cu原子个数=12×$\frac{1}{4}$=3，晶胞体积V=（a×10-10cm）3，晶胞的边长为$\sqrt{2}$apm，晶胞的体积为（$\sqrt{2}$apm）3，则ρ=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（{\sqrt{2}a×1{0}^{-10}）}^{3}}$g•cm-3=$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×1030g•cm-3，
故答案为：$\frac{206}{{N}_{A}×2\sqrt{2}×{a}^{3}}$×1030g•cm-3．

点评 本题考查了物质结构及其性质，涉及原子杂化方式的判断、价电子排布式的书写、晶胞的计算等知识点，题目综合性较强，注意根据价层电子对互斥理论、构造原理等知识来分析解答，题目难度中等．

练习册系列答案
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3．200mL某物质的量浓度的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2，充分反应后，得到Na2CO3和NaHCO3的混合溶液．向上述所得溶液中，逐滴滴加2mol•L-1的盐酸，所得气体的体积与所加盐酸的体积关系如图所示：
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4．归纳法是高中化学学习常用的方法之一，某化学研究性学习小组在学习了《化学反应原理》后作出了如下的归纳总结：归纳正确的是
①对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，生成物的产量一定增加
②常温下，pH=3的醋酸溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后形成溶液a，等浓度的盐酸与NaOH溶液等体积混合后x形成溶液b，水的电离程度a＞b．
③常温下，AgCl在同物质的量浓度的氨水和NaCl溶液中的溶解度比较，前者大．
④若将适量CO2 通入0.1mol•L-1 Na2CO3溶液中至溶液恰好呈中性，则溶液中（不考虑溶液体积变化）  2c（CO32-）+c（HCO3ˉ）=0.1mol•L-1
⑤常温下，已知醋酸电离平衡常数为Ka；醋酸根水解平衡常数为Kh；水的离子积为Kw；则有：Ka•Kh=Kw（　　）
A．①②④⑤B．②④⑤C．②⑤D．①③⑤
1．丙烯酸甲酯是一种重要的工业原料，某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图1所示：
CH2=CHCOOH+HOCH3→CH2=CHCOOCH3+H2O
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②充分反应后，冷却，向混合液中加入5% Na2CO3溶液洗至中性．
③分液，取上层油状液体，再用无水Na2SO4干燥后蒸馏，收集70-90℃馏分．
可能用到的信息：

沸点溶解性
丙烯酸141℃与水互溶，易溶于有机溶剂有毒
甲醇65℃与水互溶，易溶于有机溶剂易挥发，有毒
丙烯酸甲酯80.5℃难溶于水，易溶于有机溶剂易挥发
回答下列问题：
（1）仪器c的名称是分液漏斗．
（2）混合液用5%0Na2CO3溶液洗涤的目的是除去混合液中的丙烯酸和甲醇（降低丙烯酸甲酯的溶解度）．
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（4）关于产品的蒸馏操作（夹持装置未画出），图2中有2处错误，请分别写出温度计水银球位置、尾接管与锥形瓶接口密封．
为检验产率，设计如下实验：
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8．高锰酸钾可用于生活消毒，是中学化学常见的氧化剂．工业上，用软锰矿制高锰酸钾的流程如下：
请回答下列问题：
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18．用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl，利用反应4HCl+O2$?_{400℃}^{CuO/CuCl_{2}}$2Cl2+2H2O可实现氯的循环利用．已知：
Ⅰ．反应中，4 mol HCl被氧化放出115.6 kJ 的热量；
Ⅱ．
则断开1molH-O键与断开1molH-Cl键所需能量相差约为（　　）
A．12kJB．32kJC．115.6kJD．127.6kJ
5．含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据见下表：（　　）
烷烃名称乙烷丙烷丁烷戊烷
沸点（℃）-88.6-42.1-0.536.1
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*燃烧热：1mol物质完全燃烧，生成二氧化碳、液态水时所放出的热量．根据表中数据，下列判断错误的是（　　）
A．正庚烷在常温常压下肯定不是气体
B．直链烷烃燃烧热和其所含碳原子数呈线性关系
C．随碳原子数增加，直链烷烃沸点逐渐升高
D．随碳原子数增加，直链烷烃沸点和燃烧热都成比例增加
2．在25.00ml碱式滴定管中盛有溶液，液面恰好在20.00ml刻度处，现将滴定管中全部溶液放出，流入量筒内，所得溶液体积为（　　）
A．5mLB．20mLC．大于5mLD．小于5mL
3．下列说法不正确的是（　　）
A．粗铜电解精炼时，应将粗铜与直流电源的正极相连
B．金属的吸氧腐蚀的过程中，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-
C．燃料电池中加入燃料的电极一定是电池的负极
D．在生产生活中，为保护钢铁器件免受腐蚀，应将该器件与直流电源的正极相连

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