题目内容
【题目】已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前四周期元素,A是短周期中族序数等于周期数的非金属元素,B元素形成的化合物种类最多;D的最外层电子数与电子层数之比为3∶1;E是第四周期元素,最外层只有一个电子,其余各层电子均充满。请回答下列问题(用元素符号或化学式表示):
(1)E在周期表中位于__________区,E+的电子排布式为__________________________。
(2)D元素原子的价层电子排布图为___________________,A2D2的电子式为____________,分子中D原子杂化类型为______________。
(3)元素B、C、D的基态原子的电负性由大到小的顺序为___________________________,A分别与B、C、D能形成电子10的化合物,它们的沸点由高到低的顺序是__________(写分子式)。
(4)C2A4在碱性溶液中能够将ED还原为E2D,已知当1mol C2A4完全参加反应时转移了4 mol电子,则该反应的化学方程式可表示为:___________________。
(5)已知EA晶体结构单元如图所示(A原子在体对角线的1/4处),该化合物的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中E原子与A原子之间的最短距离为_______cm(用含ρ和NA的式子表示)。
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【答案】 ds [Ar]3d10 或1s22s22p63s23p63d10
sp3(杂化) O>N>C H2O>NH3>CH4 N2H4 +4CuO=N2↑+2Cu2O+2H2O ![]()
【解析】A是短周期中族序数等于周期数的非金属元素,则A为氢(H)元素;B元素形成的化合物种类最多,则B为碳(C)元素;D的最外层电子数与电子层数之比为3∶1,则D为氧(O)元素;A、B、C、D、E是原子序数依次增大的前四周期元素,而B、D之间只有氮元素,所以C为氮(N)元素;E是第四周期元素,最外层只有一个电子,其余各层电子均充满,则E的核外电子数等于2+8+18+1=29,则E为铜(Cu)。
(1)Cu的外围电子排布式为3d104s1,Cu属于第IB族元素,在周期表中位于ds区,Cu+的电子排布式为:[Ar]3d10 或1s22s22p63s23p63d10;
故答案为:ds;[Ar]3d10 或1s22s22p63s23p63d10;
(2)D为氧(O)元素,氧元素的价层电子排布式为:2s22p4,则氧元素的价层电子排布图为:
; A2D2为H2O2,其电子式为:
,其中O原子成2个σ键,有2对孤对电子,则O为sp3杂化;
故答案为:
;
;sp3;
(3)非金属性越强,电负性越强,氢化物的稳定性越强,元素B、C、D即碳、氮、氧三种元素的非金属性强弱顺序为:碳<氮<氧,所以基态原子的电负性由大到小的顺序为:O>N>C;氢元素分别与三种形成的10电子氢化物分别为: CH4、NH3、H2O,这三种氢化物的稳定性由高到低排序依次为:H2O>NH3>CH4;
故答案为:O>N>C;H2O>NH3>CH4;
(4)C2A4为N2H4,ED为CuO,E2D为Cu2O。1mol N2H4转移4mol电子,则N2H4被氧化成N2,故反应方程式为:N2H4 +4CuO=N2↑+2Cu2O+2H2O;
故答案为:N2H4 +4CuO=N2↑+2Cu2O+2H2O;
(5)根据晶胞的结构可知,每个晶胞中含有H原子数为4,Cu原子数为
,所以该晶胞中含有4个Cu、4个H。设该晶胞的边长为a,则a=
。再根据晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为体对角线的
,而体对角线为
,所以Cu原子与H原子之间的最短距离为
。
故答案为:
。
【题目】铁及碳的化合物在社会生产、生活中有着广泛的应用.请回答下列问题:
(1)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一.
已知:①Fe3O4(s)+ 4C(s)
3Fe(s)+ 4CO(g) △H=+646.0kJ·mol﹣1
②C(s)+ CO2(g)
2CO(g) △H=+172.5kJ·mol﹣1
则Fe3O4(s)+ 4CO(g)
3Fe(s)+ 4CO2(g) △H=________________.
(2)反应Fe(s)+ CO2(g)
FeO(s)+ CO(g) △H的平衡常数为K,在不同温度下,K值如下:
温度/K | 973 | 1173 | 1373 | 1573 |
K | 1.47 | 2.15 | 3.36 | 8.92 |
①从表中数据可推断,该反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应.
②温度为973K时,在某恒容密闭容器中发生上述反应.下列有关说法能说明该反应已达到平衡状态的是_____________(填字母).
A.c(CO2)= c(CO) B.v正(CO2)= v逆(CO)
C.体系压强不变 D.混合气体中c(CO)不变
(3)如图图1、2表示反应:H2(g)+ CO2(g)
CO(g)+ H2O(g)△H>0有关量与反应时间之间的关系:
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①图2中,若t1=0.5min,则0~t1时间段内,H2O的平均反应速率v(H2O)=____mol·L﹣1·min ﹣1。
②图1中t2时刻改变的条件是________________________________(任写两种,下同);图2中t2时刻改变的条件是_________________________________.
(4)水煤气中的CO和H2均可作为燃料电池的燃料.若在某燃料电池一极通入CO,另一极通入O2和