题目内容

18．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  该反应所涉及元素 B、C、N、O的第一电离能由小到大的顺序为B＜C＜O＜N．
（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$\frac{{\sqrt{2}}}{2}$apm，则该晶体的密度
为：$\frac{206}{{{N_A}×2\sqrt{2}×{a^3}}}×{10^{30}}$ g/cm3（用含a的代数式表示，设NA为阿伏伽德罗常数的值）．

分析 （1）硼原子核外电子有5个，电子的运动状态没有相同的；氮原子的价层电子数5，分别位于2S、2P轨道；（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）同一周期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的；
（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，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，根据氧化还原反应中电子得失守恒和电荷守恒配平；
③该晶胞中距离最近的铜原子和氮原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}$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）硼原子核外电子有5个，所以基态硼原子核外电子有5种不同的运动状态；氮原子的价层电子数5，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）同一周期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的，所以它们的第一电离能顺序：B＜C＜O＜N，
故答案为：B＜C＜O＜N；
（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，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，离子方程式可表示为：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，晶胞的质量为$\frac{64×3+14}{{N}_{A}}$g，晶胞的体积为（$\sqrt{2}$apm）3，则ρ=$\frac{\frac{64×3+14}{{N}_{A}}}{（\sqrt{2}a×10{\;}^{-10}cm）}$g•cm-3=$\frac{206}{{{N_A}×2\sqrt{2}×{a^3}}}×{10^{30}}$g/cm3；
故答案为：$\frac{206}{{{N_A}×2\sqrt{2}×{a^3}}}×{10^{30}}$．

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
相关题目
12．下列关于烷烃的说法中，正确的是（　　）
A．通式为CnH2n
B．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．在光照下可与氯气发生加成反应
D．随分子中碳原子数的增加，烷烃的熔沸点升高
9．光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性碳催化下合成．
（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O；
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1和-283.0kJ•mol-1，则生成1m3（标准状况）CO所需热量为5.52×103kJ；
（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2；
（4）COCl2的分解反应为COCl2（g）=Cl2（g）+CO（g）△H=+108kJ•mol-1．反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：

①计算反应在地8min时的平衡常数K=0.234mol•L-1；
②比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2）＜ T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
③若12min时反应与温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）=0.031mol•L-1
④比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13）表示]的大小v（5-6）＞v（2-3）=v（12-13）；
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v（5-6）＞ v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大．
6．一定温度下可逆反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g） 达平衡的标志是（　　）
A．v正（N2）=v逆（NH3）B．v正（N2）=3v正（H2）
C．v正（H2）=$\frac{3}{2}$ v逆（NH3）D．N2、H2、NH3的体积比为1：3：2
13．亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出产品NaClO2•3H2O；
②纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下．
（1）发生器中发生反应的离子方程式为2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-．发生器中鼓入空气的作用可能是c．
a．将SO2氧化成SO3，增强酸性 b．将NaClO3还原为ClO2 c．稀释ClO2以防止爆炸
（2）吸收塔内发生反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑；吸收塔内的温度不能超过20℃，其目的是防止H2O2分解．
（3）吸收塔中为防止NaClO2被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中．以下还可以选择的还原剂是a（选填序号）．
a．Na2O2            b．Na2S               c．FeCl2
（4）从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
3．将铜片、锌片插入500mL2mol/L稀硫酸中组成原电池，c、d为两个电极．则下列有关的判断正确的是（溶液体积变化忽略不计）（　　）
A．c为负极，其质量逐渐减小，发生还原反应
B．当有0.2mol电子通过电路，正极表明产生气体2.24L
C．电池工作的过程中，溶液中SO42-浓度逐渐减小
D．当负极质量减轻32.5g时，烧杯中溶液中H+的浓度为2mol/L
10．已知A、B、C、D是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A的周期数等于其主族序数，B原子的价电子排布为nsnnpn，D是地壳中含量最多的元素．E是第四周期元素且最外层只有2对成对电子，F元素与Cr元素位于同一周期的副族元素中且基态原子的最外层电子数与Cr原子相同．
（1）B、C、D三元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号表示）．
（2）BD32-中心原子杂化轨道的类型为sp2杂化；CA4+的空间构型为正四面体．
（3）基态E原子的价电子排布图．
（4）1mol BC-中含有π键的数目为2NA．
（5）比较D、E元素最简单氢化物的沸点高低：H2O＞H2S（用化学式表示）．
（6）C、F两元素形成的某化合物的晶胞结构如图所示，顶点为C原子．则该化合物的化学式是Cu3N，C原子的配位数是6．若相邻C原子和F原子间的距离为acm，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体的密度为$\frac{\frac{206}{{N}_{A}}}{8a{\;}^{3}}$g/cm3（用含a、NA的符号表示）．
7．正极材料为LiCoO2的锂离子电池已被广泛用作便携式电源．但钴的资源匮乏限制了其进一步发展．
（1）橄榄石型LiFePO4是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过（NH4）2Fe（SO4）2、H3PO4与LiOH溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得．
①共沉淀反应投料时，不将（NH4）2Fe（SO4）2和LiOH溶液直接混合的原因是Fe2+在碱性条件下更易被氧化．
②共沉淀反应的化学方程式为（NH4）2Fe（SO4）2+LiOH+H3PO4=LiFePO4↓+2NH4HSO4+H2O．
③高温成型前，常向LiFePO4中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO4的导电性能外，还能与空气中O2反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化．
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有LiCoO2及少量AI、Fe等）可通过下列实验方法回收钴、锂．

①在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中反应的化学方程式为8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O．
②Co（OH）2在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示．已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为CoO（化学式），在350～400℃范围内，剩余固体的成分为Co2O3、Co3O4（填化学式）．
8．下列说法正确的是（　　）
A．纯碱、汽油去除油污的原理相同
B．铜的金属活动性比铝弱，可用铜罐代替铝罐贮运浓硝酸
C．铁表面镀铜时，铜与电源的正极相连，铁与电源的负极相连
D．分馏、蒸馏、煤的液化都是物理变化，干馏、裂化、裂解都是化学变化

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网