题目内容

19．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种元素，A的一种同位素可用于考古中测定生物的死亡年代； B与A同周期，其s能级电子数比p能级电子数多；C原子的最外层电子数是次外层的3倍；D与B同主族；E的原子序数为29．回答下列问题：
（1）五种元素中第一电离能最大的是N（填元素符号），其中D原子价电子排布图为．
（2）元素B的简单气态氢化物的沸点高于（填“高于”或“低于”）元素A的简单气态氢化物的沸点，其主要原因是NH3分子之间存在氢键； A的简单气态氢化物中心原子的杂化轨道类型为sp3．
（3）BC3-的立体构型为平面三角形，与其互为等电子体的分子是SO3（写化学式）．
（4）EC在加热条件下容易转化为E2C，从原子结构的角度解释原因Cu2+离子外围电子排布为3d9，而Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定；E原子的外围电子排布式为3d104s1，E晶体的堆积方式为④（填序号）
①简单立方堆积                 ②体心立方堆积
③六方最密堆积                 ④面心立方最密堆积
（5）硼与D可形成一种耐磨材料F，其结构与金刚石相似（如图），可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成．写出合成F的化学方程式：BBr3+PBr3+3H2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr．F的晶胞边长为a pm，则该晶体密度的表达式为$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3． （用含a、NA的式子表示，不必化简）．

分析 A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种元素，A的一种同位素可用于考古中测定生物的死亡年代，则A为碳元素； B与A同周期，其s能级电子数比p能级电子数多，原子核外电子数排布式为1s22s22p3，则B为N元素；C原子的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；D与B同主族，则D为P元素；E的原子序数为29，则E为Cu．
（1）非金属性越强第一电离能越大，N元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的；
D为P元素，原子价电子排布式为3s23p3，结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图；
（2）NH3分子之间存在氢键，沸点高于甲烷的，甲烷分子中C原子形成4个C-H将，没有孤对电子，杂化轨道数目为4；
（3）计算NO3-中N原子孤电子对数、价层电子对数，确定其立体构型；原子数目相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；
（4）Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定；根据能量最低原理书写Cu原子的外围电子排布式，Cu晶体的堆积方式为面心立方最密堆积；
（5）硼与P可形成一种耐磨材料F，其结构与金刚石相似，则F为BP，可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成，反应还生成HBr，根据原子守恒配平；
计算金刚石晶胞中C原子数目，可以确定晶胞中B、P原子数目，表示出BP晶胞质量，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶胞密度．

解答 解：A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种元素，A的一种同位素可用于考古中测定生物的死亡年代，则A为碳元素； B与A同周期，其s能级电子数比p能级电子数多，原子核外电子数排布式为1s22s22p3，则B为N元素；C原子的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素；D与B同主族，则D为P元素；E的原子序数为29，则E为Cu．
（1）非金属性越强第一电离能越大，N元素原子2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素的，故N元素的第一电离能最大，
D为P元素，原子价电子排布式为3s23p3，原子价电子排布图为，
故答案为：N；；
（2）元素A、B的简单气态氢化物分别为CH4、NH3，NH3分子之间存在氢键，沸点高于甲烷的，甲烷分子中C原子形成4个C-H将，没有孤对电子，故碳原子采取sp3杂化，
故答案为：高于；NH3分子之间存在氢键；sp3；
（3）NO3-中N原子孤电子对数=$\frac{5+1-2×3}{2}$=0，价层电子对数=3+0=3，立体构型为平面三角形，与其互为等电子体的分子是SO3，
故答案为：平面三角形；SO3；
（4）Cu2+离子外围电子排布为3d9，而Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定，CuO在加热条件下容易转化为Cu2O，
Cu原子的外围电子排布式为：3d104s1，Cu晶体的堆积方式为面心立方最密堆积，
故答案为：Cu2+离子外围电子排布为3d9，而Cu+离子外围电子排布为3d10，为全满稳定状态，Cu2O更稳定；3d104s1；④；
（5）硼与P可形成一种耐磨材料F，其结构与金刚石相似（如图），则F为BP，可由硼的三溴化物和D的三溴化物于高温下在氢气的氛围中合成，合成F的化学方程式：BBr3+PBr3+3H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr，
金刚石晶胞中C原子数目为4+8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=8，则晶胞中B、P原子数目均为4，晶胞质量为4×$\frac{11+31}{{N}_{A}}$g，晶胞边长为a pm，则该晶体密度为4×$\frac{11+31}{{N}_{A}}$g÷（a×10-10 cm）3=$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$g•cm-3．
故答案为：BBr3+PBr3+3H2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr；$\frac{4×42}{{N}_{A}×（a×1{0}^{-10}）^{3}}$．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、电离能、氢键、空间构型与杂化方式、晶胞计算等，是对物质结构主干知识综合考查，需要学生具备扎实的基础．

练习册系列答案
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（1）B中的含氧官能团有酯基和醚键（填名称）．
（2）C→D的转化属于氧化反应（填反应类型）．
（3）已知E→F的转化属于取代反应，则反应中另一产物的结构简式为．
（4）A（C9H10O4）的一种同分异构体X满足下列条件：
Ⅰ．X分子有中4种不同化学环境的氢．
Ⅱ．X能与FeCl3溶液发生显色反应．
Ⅲ．1mol X最多能与4mol NaOH发生反应．
写出该同分异构体的结构简式：任意一种．
（5）已知：$→_{②Zn/H_{20}}^{①O_{3}}$ +R3CHO，根据已有知识并结合相关信息，写出以为原料制备的合成路线流程图（无机试剂任用）．
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（1）治理尾气中NO和CO的一种方法是：在汽车排气管上装一个催化转化装置，使二者发生反应转化成无毒无污染气体，该反应的化学方程式是2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N2+2CO2．
（2）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO．在1L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：
 活性炭/molNO/molA/molB/molP/MPa
200℃2.0000.04000.03000.03003.93
335℃2.0050.05000.02500.250P
根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式C+2NO?N2+CO2并判断p＞3.93MPa（用“＞”、“＜“或“=”填空）．计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp=0.5625（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）．
（3）汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液．常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，已知Kal（H2SO3）=1.8×10-2，Ka2（H2SO3）=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，则Ksp（CaSO3）=4.2×10-9．
（4）尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH4（g）+H2O（1）?CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ．mol-l．已知CO（g）、H2（g）的燃烧热依次为283.0kJ．mol-1、285.8kJ．mol-1，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol．以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电  池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为13.3kW．h．kg-1（结果保留1位小数，比能量=$\frac{电池输出电能（kW•h）}{燃料质量（kg）}$，lkW•h=3.6×1 06J）．
11．请回答：
（1）HClO的结构式H-O-Cl．
（2）明矾可用来净水，用离子方程式表示其理由Al3++3H2O?Al（OH）3（胶体）+3H+．
（3）MgCO3悬浊液经煮沸可转化为更难溶的Mg（OH）2，转化的化学方程式是MgCO3+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）2+CO2↑．
（4）完成以下氧化还原反应的离子方程式：2Fe3++3Cl2+8H2O=2FeO42-+6Cl-+16H+．
8．下列实验目的对应的实验操作和实验原理均正确的是（　　）
实验目的实验操作实验原理
A提纯混有少量硝酸钾的氯化钠在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥氯化钠溶解度随温度升高变化不大，而硝酸钾溶解度随温度升高显著增大
B配制FeCl3溶液将FeCl3固体溶解于适量硫酸溶液H+抑制FeCl3水解
C检验溶液中是否含有NH4+取少量试液于试管中，加入NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体NH3溶于水后溶质的主要存在形式是NH4+、OH-
D验证Fe（OH）3的溶解度小于Mg（OH）2将FeCl3溶液加入Mg（OH）2悬浊液中，振荡3Mg（OH）2+2Fe3+?2Fe（OH）3+3Mg2+
A．AB．BC．CD．D
15．电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益．实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）．
（1）若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验．
①写出电解时NO2发生反应的电极反应式：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+．
②若有标准状况下2.24 LNO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H+为0.1mol．
（2）某小组在右室装有10 L 0.2 mol•L-1硝酸，用含NO和NO2（不考虑NO2转化为N2O4）的废气进行模拟电解法吸收实验．
①实验前，配制10L0.2mol•L-1硝酸溶液，需量取142.9mL的密度为1.4 g•mL-1、质量分数为63%的浓硝酸．
②电解过程中，有部分NO转化为HNO2．实验结束时，测得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2，同时左室收集到标准状况下28LH2．计算原气体中NO和NO2的体积比（假设尾气中不含氮氧化物，写出计算过程）．

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