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[化学―选修3:物质结构与性质] 早期发现的一种天然准晶颗粒由Al、Cu、Fe三...

[化学选修3:物质结构与性质]

早期发现的一种天然准晶颗粒由AlCuFe三种元素组成。回答下列问题:

1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过____________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

2)基态铁原子有______个未成对电子,三价铁离子的电子排布式为______________。三价铁离子比二价铁离子的稳定性更好,原因是_____________

3)新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸,而自身还原成氧化亚铜,乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_____________;乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是_______________

4)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)42-,在形成配位键时,弧对电子由________元素提供。

5)氧化亚铜为半导体材料,在其立方晶胞内部有四个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有________个铜原子。

6)铝单质为面心立方晶体,其晶胞边长a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为____________。列式表示铝单质的密度________g·cm-3(不必计算出结果)。

 

(1)X射线衍射;(2)4个;血红色; (3)sp3;sp2;6NA;乙酸的分子间存在氢键,增加了分子之间的相互作用;16; (4)12;P=(4×27)/NA ×(4.05×10-8)3 【解析】试题分析:(1)从外观无法区分三者,但是用X光照射会发现:晶体会对x射线发生衍射,而非晶体不会对x射线发生衍射。准晶体介于二者之间。因此通过有无衍射现象即可确定。(2)26号元素Fe核外电子排布是1s22s22p63s23p63d64s2,即可见在基态Fe原子上有4个个未成对的电子,当Fe原子失去4s的2个电子后,再失去1个3d电子就得到了Fe3+.因此Fe3+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d5.Fe3+与SCN-形成的多种配位化合物的颜色但是血红色的。可利用这一性质来检验Fe3+。(3)新制的Cu(OH)2在加入时可将乙醛(CH3CHO)氧化为乙酸,而它自身则被还原为砖红色的Cu2O。反应的方程式是:CH3CHO+ 2Cu(OH)2=CH3COOH+Cu2O↓+2H2O。在分子乙醛中,甲基碳原子的杂化轨道类型为上是sp3杂化 ;而醛基上碳原子是sp2杂化;乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 乙酸的相对分子质量比乙醛大,而且在分子间存在氢键,增加了分子之间的相互作用,所以沸点比乙醛高。在Cu2O的一个晶胞中含有的O原子的个数是:4+8×1/8+6×1/2=8.由于Cu:O=2:1.因此在一个晶胞中含有的Cu原子的个数是16个。(4)在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上,而通过一个顶点可以形成8个晶胞,由于每个面重复数了2次,所以在晶胞中原子的配位数为(3×8)÷2=12.在一个晶胞中含有的Al原子的个数是8 × 1/8+6 × 1/2=4.因此Al单质的密度P=" m/v" ="(4" × 27)/NA × (0.405 × 10-8)3 =" (4" × 27)/NA × (4.05 × 10-8)3g/cm3 考点:晶体结构和晶胞的相关简单计算的基础知识.  
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考点分析:
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用含有Al2O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备Al2(SO43•18H2O,工艺流程如下

(一定条件下,MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2)

已知:生成氢氧化物沉淀的PH

(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是____________。

(2)检验滤液中还存在Fe2+的方法是______________。

(3)“除杂”环节有如下几个步骤:(I)向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH为3.2 (II)加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色;(Ⅲ)加入MnSO4至紫红色消失,过滤。

①步骤I 的目的是:_________;调节溶液的pH为3.2的目的是__________。

②向步骤II的沉淀中加入浓HCl并加热,有黄绿色气体生成,写出其反应方程式______。

③步骤Ⅲ中加入MnSO4的目的是__________(用离子反应方程式表示)

(4)从多次循环使用后母液中可回收的主要物质是________(填化学式)。

 

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过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂,广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。用低浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下可以合成过氧化尿素:反应的方程式为:

CO(NH2)2+H2O2CO(NH)2·H2O2。过氧化尿素的部分性质如下:

合成过氧化尿素的流程及反应装置图如下:

请回答下列问题:

(1)仪器X的名称是____________;冷凝管中冷却水从____________(填“a”或“b)口进入。

(2)反应器的加热方式是_______________。

(3)搅拌器是否可用铁质材料___________(填“是”或“否),原因是_______________。

(4)步骤① 采用减压蒸发的原因是___________。

(5)下列选项中,最适合作为步骤④ 的洗涤液是_______。

a.冰水     b.热水      c.饱和NaCl溶液     d.酒精和水的混合液

(6)准确称取0.5000g产品于250mL锥形瓶中,加适量蒸馏水溶解,再加1mL 6mol/L H2SO4,用0.1000 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点时消耗20.00mL(尿素与KMnO4溶液不反应)。

① 滴定终点的现象是______________。

② 则产品中CO(NH)2·H2O2的质量分数为______________。

③ 若滴定前仰视,滴定后俯视,则测得的过氧化尿素含量_________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

 

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碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要用途。

(1)真空碳热还原—氧化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:

Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g)   △H=akJ·mol-1

3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g)   △H=bkJ·mol-1

反应Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=__________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)

(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H=Q kJ·mol-1。在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=           ,T1℃时,该反应的平衡常数K=         

②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是          (填字母编号)。

a.通入一定量的NO

b.通入一定量的N2

c.适当升高反应体系的温度

d.加入合适的催化剂

e.适当缩小容器的体积

③在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是         (填选项编号)。

A.单位时间内生成2nmolNO(g)的同时消耗nmolCO2(g)

b.反应体系的压强不再发生改变

C.混合气体的密度保持不变

d.混合气体的平均相对分子质量保持不变

④若保持与上述反应前3Omin的反应条件不变,起始时NO的浓度为2.50mol/L,则反应达平衡时c(NO)=____ _____mol/L。NO的转化率_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)铝电池性能优越,,Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示

请写出该电池正极反应式___________;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300mL硫酸铜溶液(过量),消耗27mgAl,则电解后溶液的pH=___________(不考虑溶液体积的变化)。

 

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下列说法正确的是

A.100℃时,某溶液pH=6,则该溶液一定显酸性

B.25℃时,0.1mol/L的NaHSO3溶液pH=4,溶液中c(SO32-)<c(H2SO3)

C.25℃时,pH=3的硫酸溶液与pH=11的氨水等体积混合,所得溶液呈酸性

D.室温下,10mL0.1mol/L CH3COOH溶液与5mL0.1mol/LNaOH溶液混合,所得溶液中有:

2c(H+)+c(CH3COOH)=c(CH3COO-)+2c(OH-)

 

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锌一空气燃料电池可作电动车动力电源,电解质溶液为KOH,反应为

2Zn+O2+2H2O+4OH-=2Zn(OH)42-。下列说法正确的是

A.放电时,电解质溶液中K+移向负极

B.放电时,电解质溶液的pH 不变

C.充电时,阴极的反应为:Zn(OH)42-+2e-=Zn+4OH-

D.充电时,当有4.48L 氧气(标准状况下)释放出来时,则析出固体Zn为13g

 

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