题目内容

14．工业合成氨的原理是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93.0kJ•mol-1；
已知：N-N键能193kJ•mol-1，N≡N键能946kJ•mol-1
（1）按照轨道重叠方式可知，N2分子中共价键类型为σ键、π键，其中较稳定的是π键．
（2）合成氨常用铁系催化剂，写出基态铁原子价电子排布图．
（3）在较高温度下，铁对氮气的强化学吸附是合成氨速率的决定步骤．其中一种吸附方式为：，该吸附方式能加快反应速率的原因是氮氮三键变成了双键，结构发生改变．
（4）氨分子空间构型是三角锥，其氮原子采用的轨道杂化方式为sp3，氨是极性（填“极性”、“非极性”）分子，能与水分子形成氢键，易溶于水．固态氨是面心立方晶胞，有关数据如下表：
 X射线衍射 N-H键长 N-N距离 H-N-H键角
 数据 101.9pm 339.0pm 107°
（5）固态氨晶体中氨分子的配位数12．
（6）列式计算固体氨的密度．

分析 （1）N2分子结构式为N≡N，按原子轨道的重叠方式的不同存在的共价键类型有σ键、π键，N-N键即为σ键，而N≡N键中有一个σ键和两个π键；
（2）Fe属于26号元素，根据构造原理书写电子排布图；
（3）该吸附方式使氮氮三键变成了氮氮双键，键能减小，反应速率加快；
（4）根据价层电子对互斥理论确定微粒空间构型和中心原子杂化方式的判断，正负电荷重心重合的分子是非极性分子，正负电荷重心不重合的是极性分子；
（5）固态氨是面心立方晶胞，根据均摊法计算；
（6）根据晶体的密度$ρ=\frac{m}{V}$计算．

解答 解：（1）N2分子结构式为N≡N，按原子轨道的重叠方式的不同存在的共价键类型有σ键、π键，其中N-N键能193kJ•mol-1，N≡N键能946kJ•mol-1，所以π键较稳定，
故答案为：σ键、π键；π键；
（2）Fe属于26号元素，基态铁原子价电子排布图为，故答案为：；
（3）氮氮三键变成了双键，结构发生改变，使得键能减小，故加快反应速率，故答案为：氮氮三键变成了双键，结构发生改变；
（4）氨气中氮原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以其价层电子对个数是4，该分子属于三角锥形结构，采用sp3杂化，氨气分子正负电荷重心不重合，所以是极性分子，故答案为：三角锥；sp3；极性；
（5）固态氨是面心立方晶胞，氨分子的配位数为3×$\frac{1}{2}$×8=12，故答案为：12；
（6）固态氨是面心立方晶胞，一个晶胞中含有氨分子的数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，N-N距离为339.0pm=3.39×10-8cm，即晶胞体积V=（$\frac{\sqrt{2}}{2}$×2×3.39×10-8cm）3，故晶胞密度$ρ=\frac{m}{V}$=故答$\frac{\frac{17g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}×4}{（\frac{\sqrt{2}}{2}×2×3.39×1{0}^{-8}cm）^{3}}$，
答：$\frac{\frac{17g/mol}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}×4}{（\frac{\sqrt{2}}{2}×2×3.39×1{0}^{-8}cm）^{3}}$．

点评 本题考查了原子核外电子排布图、化学键、分子空间构型、化学反应速率的影响因素、晶胞的计算等，难度中等，需要综合应用知识与能力．

练习册系列答案
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17．下列说法不正确的是（　　）
A．危化品储存运输过程中发生金属钠、镁着火时，应立即用泡沫灭火器灭火
B．配制银氨溶液的操作：在2 mL 2%的硝酸银溶液中逐滴加入2%的氨水、振荡试管，直至产生的沉淀恰好完全溶解
C．配制230mL 0.1mol•L-1的FeCl3溶液：称取一定质量的FeCl3固体在烧杯中溶于适量盐酸中，放置至室温后，再转移入250mL容量瓶中进行配制
D．取少量硫酸亚铁铵晶体用蒸馏水溶解，加入适量10%的NaOH溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，说明晶体中含有NH4+
5．（1）常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L MOH溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），测得混合溶液的pH=6，混合溶液中由水电离出的c（H+）＞0.2mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H+）（填“＞”、“＜”、或“=”）．
（2）常温下若将0.2mol/L MOH溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，测得混合溶液的pH＜7，则说明在相同条件下MOH的电离程度＜MCl的水解程度．（填“＞”、“＜”、或“=”）
（3）常温下若将0.1mol/L的HR溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH≠7，则混合溶液的pH＞7．（填“＞7”、“＜7”、或“无法确定”）
（4）用0.1000mol/L HCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液，重复三次的实验数据如下所示
实验序号0.1032mol/L HCl溶液体积/mL待测NaOH溶液体积/mL
127.8325.00
226.5325.00
327.8525.00
①待测NaOH溶液的物质的量浓度为0.1149mol/L．（保留四位有效数字）
②下列情况可能引起测定结果偏高的是AB．
A．酸式滴定管未用标准盐酸溶液润洗   B．滴定前滴定管尖嘴中有一气泡，滴定后气泡消失了
C．锥形瓶未用待测液润洗             D．酸式滴定管滴定前平视读数，滴定后俯视读数
（5）滴定的方法有酸碱中和滴定、沉淀滴定、络合滴定等．沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂．已知一些银盐的颜色和Ksp（20℃）如下，测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银溶液进行滴定．
化学式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4
颜色白色浅黄色黄色黑色红色
Ksp1.8×10-105.0×10-138.3×10-172.0×10-481.8×10-10
滴定时，你认为该滴定适宜选用的指示剂是下列中的D．
A．KBr               B．KI                C．K2S               D．K2CrO4．
2．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol/L的硫酸溶液中，乙同学将电极放入6mol/L的NaOH溶液中，实验装置如图所示：
（1）写出甲中正极的电极反应式：2H++2e-=H2↑．
（2）写出乙中负极的电极反应式：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，
总反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑．
（3）如果甲、乙两同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应该比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出Mg（填元素符号，下同）的活动性强，乙会判断出Al的活动性强．
（4）由此实验可知下列说法中正确的是ADE
A、利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意介质的选择；
B、镁的金属性不一定比铝强；
C、该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值；
D、该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响大，应具体问题具体分析．
E、上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动性顺序表判断电池的正负极”的这种说法不可靠．
（5）将乙装置设计为甲烷燃料电池，两极改为惰性电极，则负极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O．
9．如图1所示是一个电化学装置的示意图．

请回答下列问题：
（1）图中乙池是电解池（填“原电池”、“电解池”或“电镀池”）．
（2）Cu电极的名称是正极（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）．
（3）闭合K之前，向乙池中滴加酚酞溶液，闭合K之后，Fe附近的现象是溶液变红乙池中反应的化学方程式为2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．
（4）利用丙池进行电镀铜，C极的电极材料为铜
（5）近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如图2，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．则a电极的电极反应式是CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
19．下列表示物质变化的式子正确的是（　　）
A．氯气通入水中Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
B．硫化钠加入水中S2-+2H2O═H2S+2OH-
C．冰醋酸加入水中CH3COOH+H2O?CH3COO-+H3O+
D．铁与水蒸气反应2Fe+3H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+3H2
6．钴是人体必需的微量元素，含钴化合物作为颜料，具有悠久的历史，在机械制造、磁性材料等领域也具有广泛的应用，请回答下列问题：
（1）Co基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2；

（2）酞菁钴近年来在光电材料、非线性光学材料、光动力学中的光敏剂、催化剂等方面得到了广泛的应用，其结构如图2所示，中心离子为钴离子．
①酞菁钴中三种非金属原子的电负性由大到小的顺序为N＞C＞H，
（用相应的元素符号作答）；碳原子的杂化轨道类型为sp2；
②与钴离子通过配位键结合的氮原子的编号是2，4；
（3）CoCl2中结晶水数目不同呈现不同的颜色．
 CoCl2•6H2O（粉红）$\stackrel{325.3K}{?}$ CoCl2•2H2O（紫红）$\stackrel{363K}{?}$CoCl2•H2O（蓝紫）$\stackrel{393K}{?}$CoCl2（蓝色）
CoCl2可添加到硅胶（一种干燥剂，烘干后可再生反复使用）中制成变色硅胶．简述硅胶中添加CoCl2的作用：随着硅胶的吸湿和再次烘干，二氯化钴在结晶水合物和无水盐间转化，通过颜色的变化可以表征硅胶的吸湿程度；
（4）用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co（CN）2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co（CN）6]4-，该配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co（CN）6]3-，写出该反应的离子方程式：2[Co（CN）6]4-+2H2O=2[Co（CN）6]3-+H2↑+2OH -；
（5）Co的一种氧化物的晶胞如图2所示，在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有12个；筑波材料科学国家实验室一个科研小组发现了在 5K 下呈现超导性的晶体，该晶体具有CoO2的层状结构（如下图所示，小球表示Co原子，大球表示O原子）．下列用粗线画出的重复结构单元示意图3不能描述CoO2的化学组成的是D．
3．配制浓度为2mol•L-1的NaOH100mL，用托盘天平称取NaOH固体时，天平读数将（　　）
A．等于8.0gB．等于8.00gC．大于8.0gD．等于0.2g
4．表为元素周期表的一部分，参照元素①-⑧在表中的位置回答下列问题

（1）④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为Na＞Al＞O．（用元素符号表示）
（2）②、③、⑧的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HClO4＞HNO3＞H2CO3．（用化学式表示）
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的化学式：NaOH．
（4）可以说明⑤、⑥元素原子失去电子能力相对强弱的一个事实是碱性：NaOH＞Al（OH）3　等．
（5）⑥和⑧的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为A1（OH）3+3H+=A13++3H2O．
（6）②和①能形成一种6原子、16电子的分子，该分子的结构简式为CH2=CH2．
（7）②和①能形成一种相对分子质量为58的分子，该分子各种同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2CH3、
CH3CH（CH3）2．（可补充）

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