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【化学—选修3:物质结构与性质】磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物...

【化学选修3:物质结构与性质】磷存在于人体所有细胞中,是维持骨骼和牙齿的必要物质,几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题:

1)基态P原子的核外电子排布式为_______________,有_______________个未成对电子。

2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的立体构型为_______________,其键角为_______________,推测其在CS2中的溶解度_______________(填大于小于)在水中的溶解度。

3)两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6º107º,试分析PH3的键角小于NH3的原因______________________________

4)常温下PCl5是一种白色晶体,其立方晶系晶体结构模型如上左图所示,由AB两种微粒构成。将其加热至148℃熔化,形成一种能导电的熔体。已知AB两种微粒分别与CCl4SF6互为等电子体,则A_______________ ,其中心原子杂化轨道类型为_______________B______

5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,上右图为其立方晶胞,其中的每个原子均满足8电子稳定结构,试判断其熔点_______________(填高于低于)金刚石熔点。已知其B—P键长均为x cm,则其密度为_______________ g﹒cm-3(列出计算式即可)。

 

(1) 1s22s22p63s2s3p3(1分);3(1分)(2)正四面体形(1分);60º(1分); 大于(1分) (3)电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小,成键电子对之间的排斥力增大,键角变大。(3分)(4)PCl4+ (1分); sp3(1分);PCl6-(1分) (5)低于(1分);或(3分) 【解析】试题分析:(1)基态磷原子中,共3个电子层,电子排布式为1s22s22p63s2s3p3,因此有3个未成对电子; (2)磷的一种同素异形体——白磷(P4)的立体构型为正四面体形,其键角为60º。白磷是非极性分子,CS2也是非极性分子,水是极性分子,则根据相似相容原理可推测其在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度。 (3)由于电负性N强于P,中心原子的电负性越大,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间距离越小,成键电子对之间的排斥力增大,因此键角变大。 (4)常温下PCl5是一种白色晶体,由A、B两种微粒构成。将其加热至148℃熔化,形成一种能导电的熔体,这说明形成的是分子晶体。已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体,由于原子数和价电子数分别都相等的是等电子体,则A为PCl4+,P原子的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,因此其中心原子杂化轨道类型为sp3,B为PCl6-。 (5)磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,这说明形成的晶体是原子晶体。由于B和P原子半径均大于碳原子半径,所以其熔点低于金刚石熔点。根据均摊原则,每个晶胞含有4个P原子、4个B原子;已知其B—P键长均为x cm,则晶胞的体积为,因此磷化硼晶体的密度为g﹒cm-3。 考点:考查核外电子排布、杂化轨道类型、空间构型、溶解性、等电子体以及晶胞结构分析与计算  
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(2)光气(COCl2)是一种重要的化工原料,用于农药、医药、聚酯类材料的生产,工业上通过Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)H<0制备如图1为某次模拟实验研究过程中容积为1L的密闭容器内各物质的浓度随时间变化的曲线(图中Cl2的起始浓度为1.2mol/L,CO的起始浓度为1.0mol/L)。回答下列问题:

若保持温度不变,在第8min加入体系中的三种物质个1mol,则平衡____________移动(填“向反应正方向”、“向逆反应方向”或“不”);

若将初始投料浓度变为c(Cl2)=0.8mol/L、c(CO)=0.6mol/L、c(COCl2)=____________mol/L,保持反应温度不变则最终达到化学平衡时,Cl2的体积分数与上述第6min时Cl2的体积分数相同;

比较第8秒反应温度T(8)与第15min反应温度T(15)的高低:T(8)               T(15)(填“<”、“>”、或“=”)

(3)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:

2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

已知一定条件下,该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比 []的变化曲线如图2:在其他条件不变时,请在图3中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[]变化的曲线图

(4)常温下,将 a mol·L -1的醋酸 b mol·L -1 Ba(OH)2 溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在 2c(Ba 2+)=c(CH3COO-)则混合溶液中醋酸的电离常数 Ka=______________(含a和b的代数式表示)

 

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石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下:

(注:SiCl4的沸点是57.6ºC,金属氯化物的沸点均高于150ºC)

(1)已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量。请写出石墨转化为金刚石的热化学反应方程式: _________________________。

(2)①向反应器中通入Cl2前,需通一段时间的N2。高温反应后,石墨中的氧化物杂质均转变为相应氯化物。80℃冷凝的目的是:_____________________。②由活性炭得到气体Ⅱ的化学反应方程式为:_____________________。

(3)加入过量NaOH溶液得到溶液IV的离子反应方程式为:_________________________。

(4)用化学反应原理解释得到沉淀V的过程中乙酸乙酯和加热的作用:________。1kg初级石墨最多可获得V的质量为_______________kg。

 

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苯甲酸广泛应用于制药和化工行业,某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。反应原理:

己知甲苯的熔点为-95°C,沸点为110.6°C,易挥发,密度为0.866g/cm3;苯甲酸的熔点为122.4°C,25°C95°C下溶解度分别为0.3g6.9g

【制备产品】将30.0mL甲苯和25.0mLlmol/L高锰酸钾溶液在100°C下反应30min,装置如图所示。

1)图中冷凝管的进水口为________(“a”“b”)。支管的作用是___________

2)在本实验中,三领烧瓶最合适的容积___________(填字母)。

A50mL

BI00mL

C200mL

D250mL

 

相对于用酒精灯直接加热,用沸水浴加热的优点是___________________

【分离产品】该同学设计如下流程分离粗产品苯甲酸和回收甲苯

3)操作的名称是          ;含有杂志的产物经操作进一步提纯得无色液体甲苯,则操作的名称是            

4)测定白色固体的熔点,发现其在115℃开始熔化,达到130℃时仍有少量不熔,该同学推测白色固体是苯甲酸与KCl的混合物,设计了如下方案进行提纯和检验,实验结果表明推测正确。请完成表中内容。

序号
 

实验方案
 

实验现象
 

结论
 


 

将白色固体加入水中,加热溶解,______
 

得到白色晶体和无色溶液
 


 


 

取少重滤液于试管中,________
 

生成白色沉淀
 

滤液含Cl-
 


 

干燥白色晶体,________
 

_____________________
 

白色晶体是苯甲酸
 

 

纯度测定:称取1.220g产品,配成100ml甲醇溶液,取25.00ml溶液,用0.1000mol/L KOH标准溶液滴定,重复滴定四次,每次消耗的体积如下表所示。


 

第一次
 

第二次
 

第三次
 

第四
 

体积(mL
 

24.00
 

24.10
 

22.40
 

23.90
 

 

5)滴定操作中,如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时,滴定前仰视,滴定后俯视则测定结果______________(填偏大偏小不变)。计算样品中苯甲酸纯度为______________

 

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短周期主族元素ABCDE的原子序数依次增大,其中AC同主族,A与其它元素不在同一周期,BD同主族,常温下D的单质为淡黄色固体。下列推断正确的是

A. 离子半径由小到大的顺序:r (B) <r (C) <r(E) <r(D)

B. 元素CDE分别与B可以形成两种或者两种以上的氧化物

C. 元素D的最高价氧化物对应水化物的酸性比E的强

D. 元素B分别与AC形成的化合物中化学键的类型完全相问同

 

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剧毒物氰化钠(NaCN)固体遇水或酸生成剧毒易燃的HCN气体,同时HCN又能与水互溶,造成水污染。已知部分弱酸的电离平衡常数如下表:

弱酸

HCOOH

HCN

H2CO3

电离平衡常数

(25°C)

Ka=l. 77×10-4

Ka=5.0×10-10

Ka1=4.3×10-7

Ka2=5. 6×10-11

下列选项错误的是

A.向NaCN溶液中通入少量的CO2发生的离子反应为:2CN-+H2O+CO2= 2HCN+CO32-

B.室温下,处理含CN-废水时,如用NaOH溶液调节pH至9,此时c(CN-)<c(HCN)

C.中和等体积、等pH的HCOOH溶液和HCN溶液消耗NaOH的物质的量前者小于后者

D.等体积、等物质的量浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者大于后者

 

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