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铁碳合金在现代建筑中占有十分重要的地位。 (1)基态Fe3+的M能层上电子排布式...

铁碳合金在现代建筑中占有十分重要的地位。

(1)基态Fe3+的M能层上电子排布式为_______,铁元素可形成多种配合物,如K3[Fe(CN)6]和Fe(CO)5,则这两种配合物所涉及的元素中,第一电离能由大到小的顺序为________,电负性最大的是_______

(2)三聚氰胺()中六元环结构与苯环类似,它与硝基苯的相对分子质量之差为3,三聚氰胺的熔点为354 ℃,硝基苯的熔点是5.7 ℃。

①三聚氰胺中,环上与环外的氮原子杂化轨道类型分别为_______

②导致三聚氰胺与硝基苯熔点相差很大的根本原因是____________________

(3)已知常温下草酸(HOOC—COOH)的电离平衡常数Ka1=5.6×10-2Ka2=1.5×10-4,试从结构上解释Ka1Ka2数值上的差异__________________

(4)一定条件下,碳、氮两种元素可形成一种化合物,该化合物可作耐磨材料,其熔点________(填“高于”、“低于”或“无法判断”)金刚石的熔点。

(5)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为________,若该晶胞的参数为dnm,则该合金的密度为____________(不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数)。

 

3s23p63d5 N>O>C>Fe>K O sp2、sp3 三聚氰胺分子间能形成氢键,但硝基苯分子间不能形成氢键 H+与之间的静电作用强于H+与之间的静电作用 高于 Mg2Fe 【解析】(1)Fe原子核外有26个电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe原子失去4s能级2个电子、3d能级1个电子形成Fe3+,Fe3+电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,则M层电子排布式为:3s23p63d5;金属越活泼第一电离相对较小,第一电离能同周期从左到右呈增大趋势,由于N原子2p轨道半充满较为稳定,其第一电离能高于O,所以第一电离能由大到小顺序为:N>O>C,Fe的4s2为全充满结构,K而4s1易失去1个电子,则Fe的第一电离大于K,则这两种配合物所涉及的元素中,第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>Fe>K;非金属性越强电负性越大,则电负性最大的是O元素; (2)①氮碳双键两端的N原子含有两个σ键和一个孤电子对,N原子采用sp2杂化;氨基上N原子价层电子对个数是4且不含孤电子对,则N原子采用sp3杂化; ②1个三聚氰胺分子中σ键个数是15,所以1mol三聚氰胺分子中σ键的数目为15NA,氢键导致物质的熔沸点升高,三聚氰胺分子间能形成氢键,导致其熔沸点高于硝基苯; (3)因H+与C2O42-之间的静电作用强于H+与HC2O4-之间的静电作用,H2C2O4的一级电离常数明显大于二级电离常数; (4)因N的原子半径比C原子半径小,C—N键的键长比C—C键的键长短,则相对稳定,故其其熔点高于金刚石的熔点; (5)Fe位于面心和顶点,数目为:8×+6×=4;Mg原子位于体心,数目为8,化学式为:FeMg2或Mg2Fe;晶胞参数为d×10-7cm,晶胞的体积为d3×10-21cm3,1mol晶胞的质量为104g,则合金的密度为g/cm3。 点睛:电离能的判断,首先根据同周期或同主族元素第一电离能的递变规律,①同周期:第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。②同族元素:从上至下第一电离能逐渐减小。③同种原子:逐级电离能越来越大(即I1≤I2≤I3…);同时要注意半充满或全充满的情况对第一电离能的影响:如N与O,因N原子的3p3是半充满情况,当外围电子在能量相等的轨道上形成全空(p0,d0,f0)、半满(p3,d5,f7)或全满(p6,d10,f14)结构时,原子的能量较低,元素的第一电离能较大。  
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氮是地球上含量丰富的一种元素,“固氮”在工农业生产中有着重要作用,是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。

反应

大气固氮

N2(g)+O2(g) 2NO(g)

工业固氮

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

温度/℃

27

2000

25

400

450

K

3.84×10-31

0.1

5×10-8

2×104

7×103

 

 

(1)①分析数据可知:大气固氮反应属于___________(填“吸热”或“放热”)反应。

②在一定温度下,将一定足的N2和O2通入到体积为1L的密闭容器中,当“大气固氮”反应达到平衡后,改变下列条件,能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是_______

a.增大压强    b.增大反应物的浓度     c.使用催化剂   d.升高温度

③ 从分子结构角度解释“大气固氮”和“工业固氮”反应的活化能都很高的原因:________

(2)分析表格数据可知“大气固氮”的反应正向进行的程度小,不适合大规模生产,故世界各国均采用合成氨的方法进行工业固氮。

①从平衡移动角度考虑,工业固氮应该选择常温条件,但实际工业生产却选择500℃左右的高温,解释其原因_______________________

②将0.1molN2和0.1molH2通入一容积可变的容器中进行工业固氮反应,则下图所示N2的平衡转化率在不同压强(P1,P2)下随温度变化的曲线正确的是____________(填“A” 或“B”);比较P1、P2的大小关系________;若300℃、压强P2时达到平衡,容器容积恰为100L,则此状态下反应的平衡常数K=______________ (计算结果保留2位有效数字)。

③合成氨反应达到平衡后,t1时刻氨气浓度欲发生图C变化可采取的措施是____________

(3)近年近年,又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=____________

(已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)   △H1=-92.4kJ•mol-12H2(g)+O2(g)⇌2H2O(l)   △H2=-571.6kJ•mol-1

 

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亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。

已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出的晶体是NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO)2可溶于水。

利用如图所示装置进行实验。

(1)仪器a的名称为____,装置①的作用是____,装置③的作用是______

(2)装置②中产生ClO2,涉及反应的化学方程式为________________;装置④中反应生成NaClO2的化学方程式为_______________

(3)从装置④反应后的溶液获得晶体NaClO2的操作步骤为:①减压,55 ℃蒸发结晶;②趁热过滤;③______;④低于60 ℃干燥,得到成品。如果撤去④中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是________

(4)设计实验检验所得NaClO2晶体是否含有杂质Na2SO4,操作与现象是:取少量晶体溶于蒸馏水,_____________________

(5)为了测定NaClO2粗品的纯度,取上述粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液,取出10 mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液,充分反应后(NaClO2被还原为Cl-,杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.20 mol·L-1Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00 mL,试计算NaClO2粗品的纯度_____。(提示:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)

 

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工业废水中常含有一定量Cr2O72-和CrO42-,它们会对人类及生态系统产生很大伤害。

已知:i. 2CrO42-(黄色)+ 2H+ Cr2O72-(橙色)+ H2O

ii. Cr(OH)3(s) + H2O [Cr(OH)4]- (亮绿色) + H+

(1) 含铬工业废水的一种处理流程如下:

① i. 若在转化一步中调节溶液的pH=2,则溶液显_______色。

ii. 能说明转化一步反应达平衡状态的是_______(填字母序号)。

a.Cr2O72-和CrO42-的浓度相同        b.ν(Cr2O72-) = 2ν(CrO42-)

c.溶液的颜色不变                d.溶液的pH不变

② 步骤②还原一步的离子方程式是___________________________;若还原l mol Cr2O72-离子,需要FeSO4·7H2O的物质的量是_______mol。

③ 沉淀一步中,向含Cr3+(紫色)溶液中,逐渐滴加NaOH溶液。当pH=4.6时,开始出现灰绿色沉淀,随着pH的升高,沉淀量增多。当pH≥13时,沉淀逐渐消失,溶液变为亮绿色。

i. 请解释溶液逐渐变为亮绿色的原因:_______

ii. 若向0.05mol·L-1的Cr2(SO4)3溶液50mL中,一次性加入等体积0.6 mol·L-1的NaOH溶液,充分反应后,溶液中可观察到的现象是__________

④ 在K[Cr(OH)4]和K2Cr2O7混合溶液中加入足量H2SO4酸化,铬元素以_______形式存在(填离子符号)。

(2) 用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性工业废水,可以直接除去铬。随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3沉淀。

① 结合上述工业流程分析用Fe做电极的原因:_______

② 结合电极反应式解释在阴极附近溶液pH升高的原因:_______

③ 溶液中同时生成的沉淀可能还有_______(填化学式)。

 

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常温下,向100mL0.1mol/LNH4HSO4溶液中滴加0.1mol/L的NaOH溶液,所得溶液PH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示,下列说法正确的是

A. a、b、c、d四个点中,水的电离程度最大的是d

B. a点溶液中:c(NH3·H2O)+c(H+)=c(OH)

C. b点溶液中:c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO42—)

D. c点溶液中:c(Na+)= c(SO42—) +c(NH4+)+ c(NH3·H2O)

 

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向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作,结论正确的是

 

操      作

现   象

结 

A

滴加稀NaOH溶液,将红色石蕊试纸置于试管口

试纸不变蓝

原溶液中无NH4+

B

向溶液X 中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2溶液

出现白色沉淀

溶液X 中一定含有SO42-

C

滴加氯水和CCl4,振荡、静置

下层溶液显紫色

原溶液中有I-

D

用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应

火焰呈黄色

原溶液中有Na+、无K+

 

 

A. A    B. B    C. C    D. D

 

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