题目内容

7．自然界存在的元素中，金属元素种类更多，非金属元素丰度更大．
I．80%左右的非金属元素在现代技术包括能源、功能材料等领域占有极为重要的地位．
（1）氮及其化合物与人类生产、生活息息相关，基态N原子的价电子排布图是，N2F2分子中N原子的杂化方式是sp2，1mol N2F2含有1.806×1024个σ键．
（2）高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N-Si-N＞Si-N-Si（填“＞”“＜”或“=”），原因是Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′．
II．金属元素在现代工业中也占据极其重要的地位．其中钛也被称为“未来的钢铁”，具有质轻，抗腐蚀，硬度大，是宇航、航海、化工设备等的理想材料，是一种重要的战略资源，越来越受到各国的重视．
（1）基态钛原子核外共有22种运动状态不相同的电子．金属钛晶胞如下图1所示，为六方最密堆积（填堆积方式）．
（2）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图2．化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是化合物乙分子间形成氢键．化合物乙中采取sp3杂化的原子的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C．

（3）钙钛矿晶体的结构如图3所示．假设把氧离子看做硬球接触模型，钙离子和钛离子填充氧离子的空隙，氧离子形成正八面体，钛离子位于正八面体中心，钙离子位于立方晶胞的体心，一个钙离子被12个氧离子包围．钙钛矿晶体的化学式为CaTiO3．若氧离子半径为a pm，则钙钛矿晶体中两个钛离子间最短距离为2$\sqrt{2}$apm．

分析 I．（1）氮元素是7号元素，最外层有5个电子，根据核外电子排布规律可画出价电子排布图；N2F2分子中N原子之间形成N=N双键，N原子与F原子之间形成N-F键，N原子含有1对孤对电子；
（2）Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大；
II．II．（1）核外电子没有运动状态相同的电子；由金属钛晶胞结构可知，属于六方最密堆积；
（2）化合物甲与化合物乙均为分子晶体，但化合物乙分子间可形成氢键；化合物乙中C、N、O三种原子的杂化轨道形成均为sp3，同周期自左而右电负性增大；
（3）钛晶矿晶胞中钛离子与周围六个氧原子包围形成八面体，立方体晶胞共有12个边长，每条边长的中点是一个氧原子，共12个氧原子包围着中心的钙离子，根据均摊法计算图中立方体中各原子数目确定化学式；
若氧离子半径为a pm，则正八面体的棱长为2a pm，则2个正四面体的连接面为正方形，该正方形棱长为2a pm，Ti位于正方形的中心，两个钛离子间最短距离等于正方形对角线长度．

解答 解：I．（1）①氮元素是7号元素，最外层有5个电子，根据核外电子排布规律可画出价电子排布图为；
N2F2分子结构式为F-N=N-F，分子中N原子含有1对孤对电子，N原子的杂化方式是sp2杂化，l mol N2F2含有3molσ键，即1.806×1024个σ键，
故答案为：； sp2；1.806×1024；
（2）Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′，
故答案为：＞；Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子，Si原子为sp3杂化，N-Si-N键角为109°28′，N原子周围连接3个Si原子，含有1对孤对电子，N原子为sp3杂化，但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大，使得Si-N-Si键角小于109°28′；
II．（1）Ti原子核外电子数为22，核外共有22种运动状态不相同的电子；由金属钛晶胞结构可知，属于六方最密堆积；
故答案为：22；六方最密；
（2）化合物乙因分子间存在氢键，则化合物乙的沸点比化合物甲高，化合物乙中C、N、O三种原子的杂化轨道形成均为sp3，同周期自左而右电负性增大，故电负性：O＞N＞C，
故答案为：化合物乙分子间形成氢键；O＞N＞C；
（3）钛离子位于立方晶胞的角顶，被6个氧离子包围成配位八面体；钙离子位于立方晶胞的体心，被12个氧离子包围；每个晶胞中钛离子和钙离子均为1个，晶胞的12个边长上各有一个氧原子，根据均摊原则，每个晶胞实际占有氧原子数目为12×$\frac{1}{4}$=3，则晶胞的化学式为CaTiO3，
若氧离子半径为a pm，则正八面体的棱长为2a pm，则2个正四面体的连接面为正方形，该正方形棱长为2a pm，Ti位于正方形的中心，两个钛离子间最短距离正方形对角线长度，故两个钛离子间最短距离为2$\sqrt{2}$a pm．
故答案为：12；CaTiO3；2$\sqrt{2}$a．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及核外电子排布、杂化轨道与空间构型、化学键、氢键、电负性、晶胞结构与计算等，Ⅱ（3）中晶胞结构与计算为易错点、难点，需要显示具备一定的空间想象与数学计算能力．

练习册系列答案
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17．下列关于元素周期表的说法正确的是（　　）
A．现代元素周期表是按照元素相对原子质量由小到大排列而成的
B．同主族的元素，都是按从上到下的顺序电子层数逐渐增多
C．同周期的元素，都是按从左到右的顺序原子最外层电子数由1递增到8
D．同周期的元素的原子和离子半径，都是按从左到右的顺序逐渐减小
18．颠茄酸酯（H）有解除胃肠道痉挛、抑制胃酸分泌的作用，常用于胃肠道平滑肌痉挛及溃疡病的辅助治疗，其合成路线如下：

试回答下列问题：
（1）反应I所涉及的物质均为烃，氢的质量分数均为7.69%，A的相对分子量小于110，则A的化学名称为苯乙烯，A分子中最多有3个碳原子在一条直线上．
（2）反应II的反应类型是取代，反应III的反应类型是浓H2SO4、加热．
（3）B的结构简式是；E的分子式为C10H12O2；F中含氧官能团的名称是醛基和酯基．
（4）由C→D反应的化学方程式为．
（5）化合物G有多种同分异构体，同时满足下列条件的有6种．
①能发生水解反应和银镜反应；②能与FeCl3发生显色反应；③苯环上有四个取代基，且苯环上一卤代物只有一种．
（6）参照上述合成路线，设计一条由 制备的合成路线．
15．氯气和氨气在常温下混合即可发生反应．某兴趣小组同学为探究纯净、干燥的氯气与氨气的反应，设计了如图装置：

（1）装置F中发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）装置B中盛放的是碱石灰，其作用是干燥氨气；装置E中盛放的试剂是饱和食盐水，其作用是吸收HCl气体；
（3）装置A中发生反应的化学方程式为：Ca（OH）2+2NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（4）若有10.7gNH4Cl，最多可制取标准状况下的氨气的体积是4.48L；
（5）装置C中有白烟产生，试写出该反应的化学方程式NH3+HCl=NH4Cl；
（6）G处逸出的尾气中含有少量Cl2，为防止其污染环境，可将尾气通过盛有NaOH溶液的洗气瓶．
2．环境污染影响人类生存，治理污染是化学工作者研究的重要课题．
（1）可用CO与H2合成甲醇（CH3OH），己知CO、CH3OH（1）、H2的燃烧热分别为：28 3.0kJ•mol-1、725.5KJ•mol-1、285.8kJ•mol-1，请写出合成CH3OH（1）的热化学方程式CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-129.1kJ•mol-1
（2）反应：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）在容积固定的密闭容器中进行，其平衡常数K与温度T的关系如图1所示．
①该反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应．
②一定条件下，下列能说明该反应达到平衡状态的是ad．
a．混合气体的密度不再变化   b．容器内压强不再变化
c．v（CO2）=v（CO）    d．CO在混合气中的质量分数保持不变
③T1温度下，加入FeO和CO，反应达平衡时CO的转化率为33.3%．
（3）用V2O5作催化剂，NH3可将NO还原成N2，一种反应历程如图2所示．写出该反应化学方程式4NH3+4NO+O2$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N2+6H2O．
（4）把含二氧化硫的工业烟气通入含Cr2O72-和Cr3+的酸性电镀废液中（Cr2O72-被还原为Cr3+），写出该反应的离子方程式3SO2+Cr2O72-+2H+=3SO42-+2Cr3++H2O．反应一段时间后开始出现Cr（OH）3沉淀，用必要的离子方程式和文字，表述产生沉淀的原因Cr3+在水溶液中存在Cr3++3H2O?Cr（OH）3+3H+，上述反应消耗了H+使上述平衡正向移动，产生Cr（OH）3沉淀．
12．某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行试验并得到下表实验结果：
序号AB烧杯中的液体灵敏电流计指针是否偏转
1ZnCu稀硫酸有
2ZnCu乙醇无
3CuC氯化钠溶液有
4MgAl氢氧化钠溶液有
分析上述数据，回答下列问题：
（1）实验1中电流由B极流向A极（填“A”或“B”）
（2）实验4中电子由B极 流向A极，表明负极是铝电极（填“镁”或“铝”）
（3）实验3 表明B
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀  B．铜的腐蚀是会发生的
（4）分析上表有关信息，下列说法不正确的是A
A．相对活泼的金属一旦做负极
B．失去电子的电极是负极
C．烧杯中的溶液，必须是电解质溶液
D．浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属（或其中一种非金属）
19．化学与生活、生产、可持续发展密切相关，下列说法中正确的是（　　）
A．14C可用于文物年代的鉴定，14C和12C互为同素异形体
B．淀粉和纤维素都是高分子化合物，且都是非电解质
C．制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料
D．现代工业生产中芳香烃主要来源于石油化工的催化重整和煤的干馏
16．氯化亚铜（CuCl）常用作有机合成工业中的催化剂，在空气中迅速被氧化成绿色；见光则分解，变成褐色．如图是工业上用制作印刷电路的废液（含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-）生产CuCl的流程：

根据以上信息回答下列问题：
（1）生产过程中X的化学式为Fe．
（2）写出产生CuCl的化学方程式：CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4．
（3）在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体，结合化学方程式和必要的文字说明理由Cu+2 H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反应中生成的CuSO4和 SO2为1：1，所以理论上不需要补充SO2气体．实际生产中SO2要适当过量，原因可能是提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成的Cu+被空气氧化（答一点即可）．
（4）实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示：
pH1234567
CuCl产率/%70908278757270
析出CuCl晶体最佳pH为2，当pH较大时CuCl产率变低原因是Cu2+水解程度增大，反应生成CuCl减少，产率减小．调节pH时，不能（填“能”或“不能”）用相同pH的硝酸代替硫酸，理由是硝酸会与产品CuCl发生反应．
（5）氯化亚铜的定量分析：
①称取样品0.25g和过量的FeCl3溶液于锥形瓶中，充分溶解．
②用0.10mol•L-1硫酸铈标准溶液滴定．已知：CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+．三次平行实验结果如下（平行实验结果相差不能超过1%）：
平行实验次数123
0.25g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积（mL）24.3524.0523.95
则样品中CuCl的纯度为95.5%（结果保留三位有效数字）．
17．生活用水的净化、消毒杀菌处理与生产、生活废水的无害化处理与我们的生活密切相关，回答下列问题．
（1）暂时硬度水与永久硬度水煮沸后会出现白色固体的是暂时硬度   水，除去水垢中CaSO4的试剂是纯碱、盐酸，写出除去CaSO4的离子反应方程式CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-、CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑．
（2）K2FeO4是一种新型的水处理剂，它兼有消毒杀菌、净水双重功能，具有消毒杀菌功能是因为它有高铁酸钾有强氧化   性．但若水的酸性或碱性较强，该试剂的净水功能均会减弱甚至消失，原因是当水的酸性或碱性较强时均不利于形成Fe（OH）3胶体．
（3）图1是离子交换柱结构示意图，则左侧的是阳 （填阴或阳）离子交换柱．硬度为1毅的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质（如7.1mgMgO）的水．若某天然水中其它离子转化后相当于有c（Ca2+）=1.0×10-3 mol/L，此水是否符合我国饮用水的硬度标准为符合，1.0×10-3mol/L×56g/mL×103mg/g×1L=56mg/L＜450mg/L （生活用水卫生标准规定，总硬度不超过450mg/L，写出计算式）．

（4）用双硫腙（H2Dz）～CC14络合萃取法可从工业废水中提取金属离子：H2Dz先将金属离子络合成电中性的物质[如Hg（HDz）2等]，再用CCl4萃取此络合物．图2是用上述方法处理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的废水时的酸度曲线（E%表示金属离子以络合物形式被萃取分离的百分率）．
①当废水的pH=4时，废水中能以简单金属离子形式存在的离子是Zn2+．
②当水中n（Bi3+）：n[Bi（HDz）3]=3：2时，废水的pH=2．
③向萃取后的CCl4中加入NaOH溶液可将铋元素以氢氧化物的形式沉淀下来，相应的离子方程式为Bi（HDz）3+6OH-=Bi（OH）3↓+3H2O+3Dz2-．

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