题目内容

10．利用周期表中同族元素的相似性，可预测元素的性质．
（1）P元素的基态原子有3个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图1所示．科学家目前合成了 N4分子，N 原子的杂化轨道类型是sp3，N-N 键的键角为60°；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途为制造火箭推进剂或炸药．
（2）N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N＞P＞As．
（3）立方氮化硼晶体的结构如图2所示：
该晶体中，B原子填充在N原子的正四面体空隙，且占据此类空隙的比例为50%（填百分数）．
（4）N与As是同族元素，B与Ga是同族元素，立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，两种晶体中熔点较高的是氮化硼；立方砷化镓晶体的晶胞边长为a pm，则其密度为$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A•}{a}^{3}}$g•cm-3 （用含a的式子表示，设NA为阿伏加德罗常数的值）．

分析 （1）P元素原子价电子排布式为3s22p3；N4分子与P4结构相似，为正四面体构型，N4分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，每个面为正三角形；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，可以制造火箭推进剂或炸药；
（2）同主族自上而下第一电离能减小；
（3）B原子周围的4个N原子形成正四面体结构；每个晶胞中由8个这样的正四面体结构，只有4个填充B原子；
（4）立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，均属于原子晶体，原子半径越小，共价键越强，晶体熔点越高；根据均摊法计算晶胞中As、Ga原子数目，表示出晶胞质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：（1）P元素原子价电子排布式为3s22p3，基态原子有3个未成对电子，N4分子与P4结构相似，为正四面体构型，N4分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，N原子采取sp3杂化，每个面为正三角形，N-N 键的键角为60°；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，可以制造火箭推进剂或炸药，
故答案为：3；sp3；60°；制造火箭推进剂或炸药；
（2）同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：N＞P＞As，
故答案为：N＞P＞As；
（3）B原子周围的4个N原子形成正四面体结构；每个晶胞中由8个这样的正四面体结构，只有4个填充B原子，B原子占据此类空隙的比例为50%，
故答案为：正四面体；50%；
（4）立方砷化镓晶体与立方氮化硼晶体结构类似，均属于原子晶体，原子半径N＜As、B＜Ga，故氮化硼中共价键更强，氮化硼的晶体熔点更高，晶胞中As、Ga原子数目均为4，晶胞质量为4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g，晶胞密度为4×$\frac{145}{{N}_{A}}$g÷（a×10-10 cm）3=$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A•}{a}^{3}}$g．cm-3，
故答案为：氮化硼；$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A•}{a}^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、杂化方式判断、分子结构、电离能、晶胞结构与计算、熔沸点比较等，（3）为易错点、难点，需要学生具备一定的空间想象，注意同周期元素第一电离能异常情况．

练习册系列答案
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7．下列反应所得溶液中一定只含一种溶质的是（　　）
A．向铁粉中加入一定量的稀硝酸
B．向MgSO4，H2SO4的混合液中滴入过量Ba（OH）2溶液
C．向NaOH溶液中通入一定量CO2气体
D．将物质的量浓度之比为2：7的AlCl3和NaOH溶液等体积混合
1．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（　　）
A．纯碱溶液B．盐酸C．硫酸D．苛性钠溶液
18．下列说法中错误的是（　　）
A．从1 L 1 mol/L 的NaCl溶液中取出10 mL，其浓度仍是1 mol/L
B．制成0.5 L 10 mol/L 的盐酸，需要氯化氢气体 112L（标准状况）
C．0.5 L 2 mol/L BaCl2 溶液中，Ba2+ 和Cl- 总数位3×6.02×1023
D．10 g 98% 硫酸 （密度为 1.84g/cm3）与10 mL 18.4 mol/L 硫酸的浓度是不同的
5．2-苯基丙酸是一种医药制取的中间体，广泛应用于医药、香料和农药的合成，其结构简式如所示．
它可以通过以下方法合成：

已知：R-Br$\stackrel{NaCN}{→}$R-CN$\underset{\stackrel{{H}_{2}O/{H}^{+}}{→}}{\;}$R-COOH
根据上述流程回答下列有关问题：
（1）遇FeCl3溶液显紫色且苯环上有两个取代基的A的同分异构体有3种，其中苯环上核磁共振氢谱为2组峰且面积比为1：1的同分异构体的结构简式为．
（2）B→C的化学方程式为$→_{△}^{浓硫酸}$+H2O；C→D的反应类型为加成反应．
（3）有机物C的名称为苯乙烯，C在一定条件下可以生成高聚物F，F的结构简式为．
（4）下列有关2-苯基丙酸（）的叙述正确的是B（填字母序号）
A．遇FeCl3溶液可能显紫色
B．可发生酯化反应和加成反应
C．能与溴水发生取代反应
D．可与NaI、NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应．
15．废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境．工业上利用铅浮渣（主要成分是PbO、Pb还古有少量的Ag、CaO）可制备硫酸铅．制备流程图如下：

下表是25℃时某些盐的浓度积常数：
化学式CaSO4Ag2SO4PbSO4
Ksp4.9×10-51.2×10-51.6×10-8
（1）实验室用75%的硝酸来配制15%的硝酸溶液，不需用到的玻璃仪器有CD（填标号）．
A．烧杯    B．量筒     C．容量瓶     D．锥形瓶     E．玻璃棒
（2）步骤I有NO产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为 Pb2+，写出Pb参加反应的化学方程式
3Pb+8HNO3=3Pb（NO3）2+2NO↑+4H2O，为防止Ag被溶解进入溶液，步骤I操作时应注意控制硝酸的用量并使Pb稍有剩余．
（3）母液可循环利用于步骤I，其溶质主要是HNO3（填一种物质化学式），若母液中残留的 SO42-过多，循环利用时可能出现的问题是浸出时部分Pb2+生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率．
（4）粗PbSO4 产品含有的杂质是硫酸钙，需用Pb（NO3）2溶液多次洗涤，以得到纯净的PbSO4．
（5）铅蓄电池放电时正极的电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O．如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.80L，电解前硫酸涪液浓度为4.50mol•L-1，当制得4.48LCl2时（在标准状况下），求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为（假设电解前后硫酸溶液的体积不变）4 mol•L-1．
2．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是（　　）
A．MgCl2（熔融） $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$  Mg+Cl2↑B．Al2O3+3C   $\frac{\underline{\;2125℃\;}}{\;}$2Al+3CO↑
C．Fe2O3+3CO $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2D．HgS+O2$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$  Hg+SO2
19．I．某火力发电厂以煤为燃料，排出的废气中含有CO2、SO2、水蒸气．为检查该废气中的成分，用如图甲所示的装置进行实验：

（1）仪器连接的顺序为（填导管接口字母）：废气→e-f（或f-e）-c-d-b-a；
（2）根据B中品红褪色现象证明有SO2，根据D中品红不褪色，A中有白色沉淀现象证明有CO2；
（3）装置B的作用是检验SO2，装置D的作用是检验SO2是否除尽．
II．为探究SO2的漂白是SO2直接作用于有色物质，还是SO2与水反应的产物的作用，设计如图乙装置进行实验：（图中所用硫酸的质量分数为70%）
（4）亚硫酸钠与浓硫酸反应的化学方程式：Na2SO3+H2SO4（浓）═Na2SO4+SO2↑+H20；
（5）为探究干燥的SO2 能不能使品红褪色，请指出设计的实验装置图中两个明显的不足：
①没有干燥装置，②没有吸收尾气的装置．
20．NA为阿伏加德罗常数，下列叙述正确的是（　　）
A．22.4LCH4和CH3Cl的混合物所含有的分子数目为NA
B．1mol过氧化氢分子中共用电子对数为3NA
C．用惰性电极电解1 L浓度均为2 mol/L的AgNO3与Cu（NO3）2的混合溶液，当有0.2 NA个电子转移时，阴极析出6.4g金属
D．0.1mol Na2CO3•10H2O在晶体中或溶液中，含有的CO32-离子均小于0.1 NA

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