题目内容

6．按要求回答以下问题：
（1）X、Y、Z 是短周期非金属元素，核电荷数依次增大．X原子外围电子排布为ns2np2，Z是地壳中含量最多的元素．W、Q是第四周期元素，其中Q元素的核电荷数为29．W原子核外未成对电子数在同周期中最多．
①Y元素在周期表中的位置为第二周期VA族；其轨道表示式为．
②X、Y、Z元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C（用元素符号作答），X与Z形成三原子分子的电子式为（用相关的化学用语作答）．
③Y的氢化物沸点＜Z的氢化物的沸点（填“＞”“＜”或“=”）．
④基态W原子的外围电子排布式为3d54s1．
⑤Q的氢化物的晶胞结构如图1所示，其化学式是CuH．
（2）过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途．
①应用于合成氨反应的催化剂（铁）的表面上存在氮原子，图2为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图（图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）．则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为1：2．
②现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m，n＜5，m＜10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子．下列说法中不正确的是D．（填序号）
元素MnFe
电离能
（kJ•mol-1）
I1717759
I21 5091561
I33 2482 957
A．PFS中铁显+3价
B．铁原子的价电子排布式是3d64s2
C．由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由上表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
③铂（Pt）单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如3-图丙所示．晶胞中铂（Pt）原子的配位数数为为12．

分析 （1）X、Y、Z 是短周期非金属元素，核电荷数依次增大，Z是地壳中含量最多的元素，则Z为O元素；X原子外围电子排布为ns2np2，原子序数小于氧，故X为C元素；Y的原子序数介于碳、氧之间，则Y为N元素；W、Q是第四周期元素，其中Q元素的核电荷数为29，则Q为Cu，W原子核外未成对电子数在同周期中最多，外围电子排布为3d54s1，为Cr元素；
（2）①根据氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图可以看出，每个铁原子周围有2个氮原子，而每个氮原子周围有4个铁原子；
②A．根据正负化合价的代数和为0计算铁元素的化合价；
B．根据构造原理写出其价层电子排布式；
C．硫酸亚铁中铁元素的化合价是+2价，[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m中铁元素的化合价是+3价，铁离子水解生成氢氧化铁，所以由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程；
D．电离能越大，其失电子越难；
③晶体Pt为面心立方最密堆积，顶点原子与面心原子相邻，每个顶点元原子为8个晶胞共有，每个面心原子为2个晶胞共用，利用均摊法计算．

解答 解：（1）X、Y、Z 是短周期非金属元素，核电荷数依次增大，Z是地壳中含量最多的元素，则Z为O元素；X原子外围电子排布为ns2np2，原子序数小于氧，故X为C元素；Y的原子序数介于碳、氧之间，则Y为N元素；W、Q是第四周期元素，其中Q元素的核电荷数为29，则Q为Cu，W原子核外未成对电子数在同周期中最多，外围电子排布为3d54s1，为Cr元素．
①Y为N元素，元素在周期表中的位置为第二周期VA族，其轨道表示式为，
故答案为：第二周期VA族；；
②同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能共用同周期相邻元素，故第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞C，X与Z形成三原子分子为CO2，电子式为，
故答案为：N＞O＞C；；
③Y、Z的氢化物分别为NH3、H2O，常温下氨气为气体，而水为液态，故沸点NH3＜H2O，故答案为：＜；
④W是第四周期元素，原子核外未成对电子数在同周期中最多，外围电子排布为3d54s1，故答案为：3d54s1；
⑤晶胞中白色球数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，小灰色球数目为4，故Cu与H原子数目之比为1：1，故氢化物化学式为CuH，故答案为：CuH；
（2）①根据氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图可以看出，每个铁原子周围有2个氮原子，而每个氮原子周围有4个铁原子，所以对于某个氮原子来讲，属于这个氮原子的铁原子数为4×$\frac{1}{2}$=2，所以氮原子与铁原子的个数比为1：2，
故答案为：1：2；
②A．设[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m中Fe元素化合价为x，根据化合价代数和为0，可知2x-n+（3-$\frac{n}{2}$）×（-2）=0，解得x=+3，故A正确；
B．铁元素的价电子数8，且4s轨道排2个电子，3d轨道排6个电子，所以铁原子的价电子排布式是3d64s2，故B正确；
C．硫酸亚铁中铁元素的化合价是+2价，[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m中铁元素的化合价是+3价，铁离子水解生成氢氧化铁，所以由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程，故C正确；
D．电离能越大，其失电子越难，所以气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子容易，故D错误；
故选：D；
③晶体Pt为面心立方最密堆积，以得到Pt原子为研究对象，顶点原子与面心原子相邻，每个顶点元原子为8个晶胞共有，每个面心原子为2个晶胞共用，Pt原子配位数为$\frac{3×8}{2}$=12，
故答案为：12．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、电子式、晶胞计算、物质熔沸点比较等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．

练习册系列答案
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选择一种最合适的试剂除去下列物质中的杂质（括号内为杂质，用番号填空）．
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（2）常温下有机物M（C2H4O2）易溶于水，将等体积等浓度的M溶液与NaOH溶液混合后，溶液的 pH=9，原因（用离子方程式表示）为CH3COO?-+H2O?CH3COOH+OH?，c水（OH-）=10-5mol/L．
9．（1）1L 1mol•L-1的HCl溶液中HCl的物质的量浓度为1mol/L，HCl物质的量为1mol．
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14．锆（Zr）元素是核反应堆燃料棒的包裹材料，二氧化锆（ZrO2）可以制造耐高温纳米陶瓷．我国有丰富的锆英石（ZrSiO4：91.5%），含Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质，生产锆的流程如下：
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（1）完成方法一高温熔融时的主要反应方程式：
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（2）方法一中为了提高浸出率可采取的方法有将原料粉碎增大接触面积、加热、搅拌、多次浸取（列举两种）（列举两种）
（3）方法一中所得滤液1中除了OH-、ZrO32-外，还有阴离子是SiO32-、AlO2-．
（4）写出方法二中ZrOCl2•8H2O在900℃生成ZrO2的反应方程式ZrOCl2•8H2O$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$ZrO2+2HCl↑+7H2O↑方法二中由SiCl4与NaOH溶液反应得到含有水玻璃的混合溶液的反应方程式是：SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O
（5）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-在熔融电解质中，O2-向负（填正、负）极移动．负极电极反应为：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O．
（6）氧化锆陶瓷（ZrO2）因其优良的性能在工业生产上有重要应用，假设碱溶法工艺流程中锆的利用率为80%，则5t的锆英石理论上可制得2.46t氧化锆陶瓷（Zr：91，Si：28，O：16）．
1．（1）了解原子核外电子的排布规律便于我们分析、处理有关元素的数据信息．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，Y为元素的有关性质）．

请把与下面元素有关性质变化趋势相符的曲线标号（a、b、c、d）填入相应的空格中：
①第ⅡA族元素的最外层电子数b．
②第三周期元素的最高化合价c．
③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径a．
（2）元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大．已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3：4；M原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3：4；N-、Z+、X+的离子半径逐渐减小；化合物XN常温下为气体，
  据此回答：
①N的最高价氧化物的水化物的化学式是HClO4．
②化合物A、B均为由上述五种元素中任意三种元素组成的强电解质，且两种物质进行焰色反应均为黄色，组成元素的原子数目之比均为1：1：1，A是碱，则化合物A中的化学键类型为离子键和共价键若B为常见家用消毒剂的主要成分，则B的化学式是NaClO，其对应酸的电子式为．家用消毒剂与洁厕剂（主要成分是含N的无氧酸）不宜混用，以防产生刺激性的有毒气体，请写出该反应的离子方程式：ClO-+Cl-+2H+═Cl2↑+2H2O
③用电子式表示Z与M形成的稳定固体化合物的形成过程．
④X与Y、X与M均可形成18电子分子，写出这两种分子在水溶液中反应生成一种单质的化学方程式H2O2+H2S═S↓+2H2O，可观察到的实验现象是溶液变浑浊（或产生淡黄色沉淀）．
⑤向20ml 2mol/L AlCl3溶液中加入30ml Z的最高价氧化物的水化物溶液，充分反应后得到0.78g沉淀，则此溶液的物质的量浓度可能是1或5mol/L．
11．某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用图所示装置进行了有关实验：
（1）B是用来收集实验中产生气体的装置，但未将导管画全，请你补充完整（用文字表达）B装置中导气管长进短出．
（2）实验中他们取6.4g铜片和12mL18mol•L-1浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识，认为还有一定量的硫酸剩余．
①请写出铜跟浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
②为什么有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解？你认为原因是：随着反应进行，硫酸被消耗，浓硫酸变成稀硫酸，稀硫酸和铜不反应．
③下列药品中能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是AD（填字母编号）
A．铁粉B．BaCl2溶液C．银粉D．Na2CO3溶液
（3）为定量测定余酸的物质的量浓度，某学生进行了如下设计：
该学生设计方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO2的量，再计算余酸的物质的量浓度，他认为测定SO2的量的方法有多种，请问下列实验方案中可行的是B（填写字母编号）
A．将装置A产生的气体缓缓通过预先称量过盛有足量碱石灰的干燥管，结束反应后再次称量
B．用排饱和NaHSO3的方法测定产生气体的体积
C．用排水法测定装置A产生气体的体积（已换算成标准状况）
D．将装置A产生的气体缓缓通入足量氢氧化钡溶液，反应完全后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀
（4）请你另设计一个可行的实验方案，来测定余酸的物质的量浓度，简要写出操作步骤及需要测定的数据（不必计算）①取反应后溶液，向其中加入足量锌；②收集并测定氢气的体积；③通过氢气量计算剩余硫酸的物质的量浓度．
18．由CO、H2和O2组成的混合气体，在一定条件下恰好完全反应，测得生成物在101kPa、120℃下对空气的相对密度为1.293，则原混合气体中CO所占体积分数为（　　）
A．$\frac{1}{3}$B．$\frac{2}{3}$C．$\frac{1}{2}$D．$\frac{1}{6}$
15．硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料．现有三种制取硝酸铜的实验方案可供选用：
①铜与稀硝酸反应制取：3Cu+8HNO3（稀）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
②铜与浓硝酸反应制取：Cu+4HNO3（浓）═Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
③首先将铜屑在空气中加热生成氧化铜，氧化铜与稀硝酸反应制取：
2Cu+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO3═Cu（NO3）2+H2O
下列说法正确的是（　　）
A．制取等量的硝酸铜，需硝酸的量②最少
B．制取等量的硝酸铜，②产生的有毒气体比①少
C．三种方案中，硝酸的利用率为③＞①＞②
D．三种方案的反应都可以在铁质容器中进行
16．如图所示，家庭小实验制得的分散系，按分散质粒子大小分类，指明属于哪种分散系：（填字母）
①溶液：AD
②浊液：B
③胶体：CE

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