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【化学——选修3:物质结构与性质】在研究金矿床物质组分的过程中,通过分析发现了C...

【化学——选修3:物质结构与性质】在研究金矿床物质组分的过程中,通过分析发现了Cu-Ni-Zn-Sn-Fe多金属互化物。

(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于   (填“晶体”或“非晶体”),可通过                方法鉴别。

(2)基态Ni2+的核外电子排布式           ;配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂。固态Ni(CO)4属于           晶体;Ni2+和Fe2+的半径分别为69 pm和78 pm,则熔点NiO       FeO(填“<”或“>”)。

(3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为          ;类卤素(SCN)2对应的酸有两种,理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N=C=S)的沸点,其原因是               ;写出一种与SCN互为等电子体的分子        (用化学式表示)。

(4)氨基乙酸铜的分子结构如图,碳原子的杂化方式为          

(5)立方NiO(氧化镍)晶体的结构如图所示,其晶胞边长为apm,列式表示NiO晶体的密度为        g/cm3(不必计算出结果,阿伏加德罗常数的值为NA)。人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图):一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代,其结果晶体仍呈电中性,但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。已知某氧化镍样品组成Ni0.96O,该晶体中Ni3+与Ni2+的离子个数之比为          

 

 

(1)晶体(1分) x~射线衍射(1分) (2)【Ar】3d8(1分) 分子(1分) >(2分) (3)5NA(或5×6.02×1023或3.01×1024) 异硫氰酸中H-N键极性强,分子间存在氢键,而硫氰酸分子间只存在分子间作用力,所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸(2分) CO2(1分,合理即可) (4)sp3 sp2 (2分) (5) 1:11(1分)   【解析】 试题分析:(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该计算互化物属于晶体,可通过X-射线衍射实验进行鉴别; (2)Ni元素原子核外电子数为28,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,失去4s能级2个电子形成Ni2+,故Ni2+离子核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d8,Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,固态Ni(CO)4属于分子晶体;Ni2+和Fe2+的离子所带电荷相同,Ni2+离子半径较小,NiO中离子键更强,NiO晶体的熔点更高; (3)(SCN)2的结构式为N≡C-S-S-C≡N,根据[(SCN)2]的结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键,单键为σ键,三键含有1个σ键、2个π键,(SCN)2分子含有5个σ键,故1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为 5NA;由于异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键,所以硫氰酸(H-S-C≡N)的沸点低于异硫氰酸;一种与SCN-互为等电子体的分子有CO2等,原子数相同,价电子数均为16; (4)分子中连接氨基的C原子形成2个C-H键、1个C-N、1个C-O键,没有孤电子对,杂化轨道数目为4,采取sp3杂化,而碳氧双键中的C原子形成3个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为3,采取sp2杂化; (5)晶胞中Ni原子数目为1+12×1/4=4,氧原子数目为8×1/8+6×1/2=4,晶胞质量为4×g,晶胞边长为apm,晶胞体积为(a×10-10 cm)3,NiO晶体的密度为为4×g÷(a × 10-10 cm)3 = g/cm3;设1mol Ni0.96O中含Ni3+xmol,Ni2+为(0.96-x)mol,根据晶体仍呈电中性,可知 3x+2×(0.96-x)=2×1,x=0.08mol Ni2+为(0.96-x)mol=0.88mol,即离子数之比为Ni3+:Ni2+=0.08:0.88=1:11。 考点:对物质结构的考查,涉及晶体结构与性质、核外电子排布、化学键、杂化轨道、晶胞计算等。  
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高锰酸钾可用于生活消毒,是中学化学常见的氧化剂。工业上,用软锰矿制高锰酸钾的流程如下(部分条件和产物省略)

请回答下列问题:

(1)写出KOH的电子式               

(2)写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式:                     

(3)从经济性考虑试剂X宜选择(填名称):              。上述流程中,设计步骤IV和V的目的是                       

(4)已知:常温下,。工业上,调节pH沉淀废水中Mn2+.当pH=10时,溶液中c(Mn2)=             

(5)测定高锰酸钾样品纯度:向高锰酸钾溶液中滴定硫酸锰溶液,产生黑色沉淀。当溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不变色,表明达到滴定终点。写出离子方程式:                    

(6)以惰性材料为电极,采用电解锰酸钾溶液的方法完成步骤III转化。

阳极反应式为                

电解过程中,阴极附近电解质溶液的pH将              (填:增大、减小或不变)

 

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合理应用和处理含氮的化合物,在生产生活中有重要意义。

(1)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示。

写出总反应化学方程式              

(2)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-94.4gKJ·mol-1,恒容时,体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示。

在2L容器中发生反应,前20min内,v(NH3)=             ,放出的热量为            

25min时采取的措施是         

时段III条件下,反应的平衡常数表达式为                 (只列计算表达式,不计算)

(3)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g);H<0。某温度下,向容器为0.1L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2,该反应进行到40s时,达到平衡,此时CO2的妆花率为50%。图3中的曲线表示在前25s内NH3的浓度随时间的变化而变化。其他条件不变,请在图3中用实线画出使用催化剂后c(NH3)随时间的变化曲线。

 

 

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化学兴趣小组的同学利用下图所示装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)

 

请回答下列问题:

(1)根据上述实验装置,用MnO2和浓盐酸制备纯净、干燥的Cl2,可选用的发生、净化装置连接顺序为        →E→接E,第一个E装置的药品是       

(2)根据上述实验装置,为制备干燥NH3,可选用的发生、净化装置为                。其中发生装置中可以选用的药品为       (填选项字母)

a.碱石灰和浓氨水    b.浓H2SO4和浓氨水    c.碱石灰和氯化铵    d.生石灰和氯化铵

(3)一定条件下,Cl2 与CH4在装置F中发生反应,其有机物有        。(填化学式)

(4)利用装置F可探究Cl2和NH3的反应。

已知Cl2与NH3可发生反应:3Cl+2NH3=N2+6HCl,实验时打开开关1、3,关闭2,先向烧瓶中通入Cl2,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中缓慢通入一定量的NH3

不能先通入NH3的原因:                     

试验一段时间后烧瓶内出现的现象为:                     

装置F中烧杯内发生反应的离子方程式为:                      

请设计一个实验方案(操作过程、实验现象)鉴定烧瓶内最终固体产物的阳离子,其方案为:              

 

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在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如右图所示。下列说法不正确的是

A.阴极的反应式是:H2O+2eˉ=H2+O2ˉ、CO2+2eˉ=CO+O2ˉ

B.X是电源的负极

C.总反应可表示为:H2O+CO2=H2+CO+O2

D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1

 

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下列关于电解质溶液的叙述正确的是

A.常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中:c(Cl)>c(NH4+)>c(H)=c(OH)

B.在pH=3溶液中,Na+、Cl-、Fe2+、ClO-可大量共存

C.常温下,pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合,滴入石蕊溶液呈红色

D.向0.1mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中增大

 

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