[化学3－选修物质结构与性质]

Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．已知：

①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；

②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；

③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；

④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂；

⑤Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同．

请回答下列问题(答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示)

(1)化合物M的空间构型为________，其中心原子采取________杂化；化合物N在固态时的晶体类型为________．

(2)R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为________；

(3)由上述一种或多种元素组成的与RY₂互为等电子体的分子为________(写分子式)

(4)由R、X、Y三种元素组成的RXY^－离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X₂、RY₂等物质．该反应的离子方程式为________．

(5)Z原子基态时的外围电子排布式为________；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为________．

氨在国民经济中占有重要的地位，2008年，我国氨产量接近500万吨．下图是合成氨的简要流程．

(1)天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气．下表是某合成氨厂采用不同原料的相对投资和能量消耗．

①依据上表信息，你认为采用________为原料最好．

②请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：________．

③已知C(s)、CO(g)和H₂(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：C(s)＋O₂(g)＝CO₂(g)　ΔH＝－394 kJ·mol^－1；

2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)　ΔH＝－566 kJ·mol^－1；

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol^－1；

试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式________．

(2)下表是在某种催化剂作用下用体积比为1：3的氮、氢混合气反应应达到平衡时的一些实验数据．

①依据表中数据判断，合成氨反应N₂＋3H₂NH₃的△H________0(填“＞”、“＜”或“无法判断”)，请简要说明理由________；

②该反应的化学平衡常数表达式为________．

③在300℃、10 MPa下，合成氨反应达到平衡时，混合气体的体积是反应开始时的________倍．

某化学学习小组欲设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(预计H₂的体积6 mL左右)同时检验氯气的氧化性．现有以下的仪器可供选择：

(1)若要完成以上的实验，将所给仪器连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是；A接________、________接________，B接________、________接________．

(2)能说明氯气具有氧化性的实验现象是________．

(3)已知氯气溶于水中有如下平衡：Cl₂＋H₂OHC1＋HClO．

常温下在一个容积为50 mL的针筒(如图所示，活塞可自由滑动，针筒上有刻度)里吸入40 mL　Cl₂和10 mL　H₂O．

①若将此针筒长时间放置在有日光的地方，最终可能观察到的现象是________．

②用化学平衡的观点解释①的现象：________

(4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当测得的氢气为5.6 mL(标准状况)时停止通电．摇匀U形管内的溶液后溶液的pH约为________．

(1)浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应的化学方程式是∶________．

(2)试用下图所列各装置设计一个实验，来验证上述反应所产生的各种产物．

这些装置的连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是(填装置的编号)∶________→________→________→________→________．

(3)实验时可观察到装置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色．A瓶溶液的作用是________，B瓶溶液的作用是________，C瓶溶液的作用是________．

(4)装置②中所加固体药品是________，可验证的产物是________，确定装置②在整套装置中位置的理由是________．

(5)装置③中所盛溶液是________，可验证的产物是________．

几位同学设计实验观察铜与浓硫酸的反应，检验生成的气体的性质．甲设计了如图所示的装置，在大试管里加入2 mL浓硫酸，用带导管和一个小孔的胶管塞紧，从孔中插入一根铜丝，加热，把产生的气体依次通入品红溶液和石蕊溶液中．

请回答下列问题：

(1)写出铜与浓硫酸反应的化学方程式：________．

(2)试管b中的现象是________，通过试管a、b的现象得出的结论是________．

(3)乙同学认为甲同学的设计不能全面体现SO₂的性质，他打算增加试管进行其它实验．以下为增加的试管中盛放的试剂：

A．澄清石灰水

B．KMnO₄(aq)

C．氢硫酸

请你帮助乙同学作出选择，在横线上先写出字母，再用文字简单说明实验的目的．

________________

(4)丙同学评价甲同学的实验装置既有优点也有不足，优点是________，不足之处改进的具体措施是________．

(5)若把上述装置中大试管的浓硫酸换成稀硝酸，试管a和b作如下改变(其中a装满水，b空置)，则在大试管中发生的反应的离子方程式为________，试管a的作用是________________．

已知：①溴乙烷的沸点38．4℃

②NaBr＋H₂SO₄(浓)NaHSO₄＋HBr↑

③2HBr＋H₂SO₄(浓)Br₂＋SO₂↑＋2H₂O

实验室制备溴乙烷(C₂H₅Br)的装置如图，步骤如下：

①检查装置的气密性，向装置图所示的U形管和大烧杯中加入冰水；

②在圆底烧瓶中加入10 mL　95％乙醇、28 mL　78％浓硫酸，然后加入研细的13 g溴化钠和几粒碎瓷片；

③小心加热，使其充分反应．

回答下列问题：

(1)实验用乙醇、浓硫酸、溴化钠制取溴乙烷的总的化学方程式为：________．

(2)反应时若温度过高，可看到有红棕色气体产生，该气体化学式为：________．

(3)为了更好的控制温度，除用图示的小火加热外，更好的加热方式为________．

(4)①反应结束后，U形管内粗制的C₂H₅Br呈棕黄色．为了除去粗产品中的杂质，可以选择下列试剂中的________(填字母)，所需的主要玻璃仪器为________．

A．NaOH溶液

B．Na₂SO₃溶液

C．CCl₄

②要进一步制得纯净的C₂H₅Br，可用水洗，然后________(填操作名称)，再加入无水CaCl₂，最后进行________(填操作名称)．

(5)下列几项实验步骤，可用于检验溴乙烷中溴元素，其正确的操作顺序是：取少量溴乙烷，然后________(填序号)．

①加热；②加入AgNO₃溶液；③加入稀HNO₃酸化；④加入NaOH溶液；⑤冷却

为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某同学做了以下实验，请回答下列问题．

(1)过氧化氢分解的化学方程式为________．

(2)实验①的目的是________．

实验中滴加FeCl₃溶液的目的是________．

(3)实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该同学达到实验目的，你提出的对上述操作的改进意见是________(用实验中所提供的几种试剂)．

(4)某同学在50 mL一定浓度的H₂O₂溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积(标准状况下)与反应时间的关系如下图所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是________．

(5)对于H₂O₂分解反应，Cu²⁺也有一定的催化作用．为比较Fe³⁺和Cu²⁺对H₂O₂分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验．请回答相关问题：

①定性分析：如图甲可通过观察________，定性比较得出结论．有同学提出将FeCl₃改为Fe₂(SO₄)₃更为合理，其理由是________．

②定量分析：用图乙所示装置做对照实验，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略．实验中需要测量的数据是________．

某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的

生成速率．请回答下列问题：

(1)上述实验中发生反应的化学方程式有________________；

(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是________________；

(3)实验室中现有Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄等4种溶液，可与上述实验中CuSO₄

溶液起相似作用的是________；

(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________(答两种)；

(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实

验．将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气

体，记录获得相同体积的气体所需时间．

①请完成此实验设计，其中：V₁＝________，V₆＝________，V₉＝________．

②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO₄溶液时，生成氢气的速率会大大提高，

但当加入的CuSO₄溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．请分析氢气生成速率下降的主要原因________．

a、b、c、d、e是短周期元素，周期表中a与b、b与c相邻；c与e同主族；a与c的最外层电子数之比为2∶3，b的最外层电子数比c的最外层电子数少1个；常见化合物d₂c₂与水反应生成c的单质，且溶液使酚酞溶液变红．

(1)e的元素符号是________．

(2)a、b、c的氢化物稳定性顺序为(用分子式表示)________；b的氢化物和b的最高价氧化物的水化物反应生成Z，则Z中的化学键类型为________，Z的化合物类型为________(填“共价化合物”或“离子化合物”)．

(3)由a、c、d形成化合物的水溶液显碱性，其原因是(用离子方程式表示)________．

(4)一定量的d₂c₂与ac₂反应后的固体物质，恰好与0.8 mol稀盐酸溶液完全反应，并收集到0.25 mol气体，则用物质的量表示该固体物质的组成为________．

按要求回答下列问题

(1)用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，用酚酞作指示剂，下列操作中会导致实验结果偏低的是________(填序号)

①碱式滴定管用蒸馏水洗净后没有用标准液润洗

②用酸式滴定管加待测液时，刚用蒸馏水洗净后的滴定管未用待测液润洗

③锥形瓶用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗

④滴定前滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失

⑤终点读数时俯视，其他读数方法正确

(2)某课外活动小组同学用右图甲装置进行实验，试答下列问题：

①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀．

②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为________．

(3)已知：铅蓄电池总的化学方程式为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O

①铅蓄电池在放电时负极反应为________，

②铅蓄电池在充电时阳极反应为________；

③如果铅蓄电池在放电时回路中有2 mol电子转移时，消耗H₂SO₄________mol．

(4)常温下，如果取0.1 mol/L　HA溶液与0.1 mol/L　NaOH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＝8，求出混合液中下列算式的精确计算结果(填具体数字)：c(OH^－)－c(HA)＝________mol/L．

(5)在Cl^－、Al³⁺、HSO₄^－、K⁺、HS^－五种离子中，只能水解不能电离的离子是________，只能电离不能水解的离子是________，既能电离又能水解的离子是________，写出能水解离子的水解离子方程式________，________．

(6)已知25℃时，Mg(OH)₂的溶度积常数K_sp＝5.6×10^－12，测得某溶液的pH＝13，则此温度下溶液中的c(Mg²⁺)＝________．