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前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻。已知元素X最高价氧...

前四周期的A、B、C、D四种元素在周期表中均与元素X紧密相邻。已知元素X最高价氧化物的化学式为X2O5,B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的,C的最高价氧化物对应的水化物是强酸。

(1)D元素基态原子的外围电子排布式为____________________

(2)A、C、X三种元素原子的第一电离能由大到小的顺序为________________(用相应的元素符号作答)。

(3)B、X、D氢化物的沸点由高到低的顺序为_______________(用相应的化学式作答)。

(4)C元素的原子可形成多种离子,试推测下列微粒的立体构型(C为字母,不是碳元素):

微粒

CO32-

CO42-

立体构型名称

_______________

_______________

 

(5)元素B的一种氢化物B2H4具有重要的用途。有关B2H4的说法正确的是_______

A.B2H4分子间可形成氢键                  B.B原子是sp3杂化

C.B2H4分子中含有5个σ键和1个π键      D.B2H4晶体变为液态时破坏共价键

(6)E元素和D元素在同一周期,属于VIII族,价层有三个单电子,E(OH)2为两性氢氧化物,在浓的强碱溶液中可形成E(OH)42-,写出E(OH)2酸式电离的电离方程式___________________

(7)F元素基态原子M层上有5对成对电子,F形成的单质有δ、γ、α三种同素异形体,三种晶胞(如图所示)中F原子的配位数之比为___________,δ、γ、α三种晶胞的边长之比为_____________

 

4s24p3 P>S>Si NH3>AsH3>PH3 三角锥形 正四面体形 AB Co(OH)2+2H2OCo(OH)42-+2H+ 4:6:3 2 【解析】元素X最高价氧化物的化学式为X2O5,则X为第ⅤA族元素,前四周期的A、B、C、D均与元素X紧密相邻,即位于X的四周,则A、B、C、D位于元素周期表的第二、三、四周期,X为磷元素,B、D同主族且B元素的原子半径是同族元素中最小的,B、X、D同主族,则B为氮元素,D为砷元素,C的最高价氧化物对应的水化物是强酸,C为硫元素,A为硅元素。 (1)D是砷元素,原子序数为33,其基态原子的外围电子排布式为4s24p3;(2)A、C、X分别为Si、S、P,根据元素周期律,同周期元素从左向右,第一电离逐渐增大,但第ⅡA族和第ⅤA族由于最外层处于全满和半满状态,第一电离能高于相邻族的元素,所以Si、S、P的第一电离能大小顺序为P>S>Si;(3)B、X、D氢化物分别为NH3、PH3、AsH3,因为氨分子之间有氢键的存在,所以氨的沸点较大,AsH3的相对分子质量大于PH3,所以沸点也高于PH3,所以它们的沸点由高到低的顺序为NH3>AsH3>PH3;(4)SO32-的中心原子硫原子的价层电子对数为4,含有一对孤对电子,空间构型为三角锥形;SO42-的中心原子硫原子的价层电子对数为4,没有孤对电子,空间构型为正四面体形;(5)B2H4为N2H4,A.N2H4分子间与NH3相似,可形成氢键,A正确;B.N2H4分子中N原子的价层电子对数为(5+1+1+1)/2=4,所以氮原子是sp3杂化,B正确;C.N2H4分子中N原子之间是单键,所以没有π键,C错误;D.N2H4是分子晶体,所以晶体变为液态时破坏的是分子间作用力和氢键,D错误;答案选AB;(6)E元素和D元素在同一周期,属于VIII族,价层有三个单电子,E是Co,Co(OH)2为两性氢氧化物,在浓的强碱溶液中可形成Co(OH)42-,因此Co(OH)2酸式电离的电离方程式为Co(OH)2+2H2OCo (OH)42-+2H+。(7)δ晶胞中,以顶点Fe原子研究,与之最近的Fe原子处于晶胞的体心,补全晶胞可知配位数为8,γ晶胞中,以顶点Fe原子研究,与之最近的Fe原子处于面心上,补全晶胞可知,有3层,每层有4个,故Fe原子的配位数为4×3=12。α晶胞中,以顶点Fe原子研究,与之最近的Fe原子处于所在棱的顶点上,补全晶胞可知配位数为6,所以δ、γ、α三种晶胞中Fe原子的配位数之比为4:6:3;设铁原子的直径为a,根据晶胞结构图可知,δ晶胞的边长为 、γ晶胞的边长为 、α晶胞的边长为a,所以δ、γ、α三种晶胞的边长之比为2。  
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考点分析:
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氮和碳的化合物在生产生活中应用广泛。

(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为______。可通过反应NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能一样),则上述反应的△H=_________

化学键

N﹣H

Cl﹣Cl

N﹣Cl

H﹣Cl

键能/(kJ·mol﹣1

391.3

243.0

191.2

431.8

 

 

②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为_______________________

(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:

t/min

0

40

80

120

160

n(NO)(甲容器)/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

n(NO)(乙容器)/mol

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

n(NO)(丙容器)/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

 

 

①该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。

②乙容器在200min达到平衡状态,则0~200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=__________

(3)用焦炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:

①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)___Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。

②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是__(填“A”或“B”或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

(4)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理:使用惰性电极电解,乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸,总反应为:2CH3CHO+H2OCH3CHOH+CH3CHOOH。实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的 处理过程,其装置示意图如图所示:

①试写出电解过程中,阴极的电极反应式:______________________ 

②在实际处理过程中,当电路中I=50A时,10min处理乙醛8.8g,则电流效率为______(计算结果保留3位有效数字,每个电子的电量为1.6×10-19C,电流效率=实际反应所需电量/电路中通过电量×100%)。

 

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电镀污泥是指电镀废水处理后产生的污泥和镀槽淤泥,被列入国家危险废物名录,属于第十七类危险废物。电镀污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物质,工业上通过“中温焙烧—钠氧化法”回收得到Na2Cr2O7等物质。

已知:①水浸后溶液中存在Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等物质

②不同钠盐在不同温度下的溶解度(g)如下表

20℃

60℃

100℃

Na2SO4

19.5

45.3

42.5

Na2Cr2O7

183

269

415

Na2CrO4

84

115

126

 

(1)水浸后的溶液呈____性(“酸”、“碱”、“中”)。

(2)完成氧化焙烧过程中生成Na2CrO4的化学方程式:

____Cr(OH)3+____Na2CO3+_____ = ____Na2CrO4+___CO2+_____

(3)滤渣II的主要成分有Zn(OH)2_____________

(4)“系列操作”中为:继续加入H2SO4________________________(填操作方法),过滤。继续加入H2SO4目的是_____________________(结合平衡移动的原理予以说明)。

(5)工业上还可以在水浸过滤后的溶液(Na2CrO4)加入适量H2SO4,用石墨做电极电解生产金属铬,写出生成铬的电极反应方程式_______________________________

 

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I.制备水杨酸对正辛基苯基酯()如下:

步骤一:将水杨酸晶体投入到三颈烧瓶中,再加入适量的氯苯作溶剂并充分搅拌使晶体完全溶解,最后加入少量的无水三氯化铝。

步骤二:按右图所示装置装配好仪器,水浴加热控制温度在20~40℃之间,在搅拌下滴加SOCl2,反应制得水杨酰氯。

该反应方程式为:

步骤三:将三颈烧瓶中混合液升温至80℃,再加入对正辛苯酚[],温度控制在100℃左右,不断搅拌。

步骤四:过滤、蒸馏、减压过滤;酒精洗涤、干燥即得产品。

(1)实验时,冷凝管中的冷却水进口为 _______(选填“a”或“b”);

(2)步骤一中加入无水三氯化铝的作用是 ____________

(3)步骤三中发生反应的化学方程式为 ________________________________________

II.PCl3可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下:

 

熔点/℃

沸点/℃

密度/g·mL-1

其他

白磷

44.1

280.5

1.82

2P(过量)+3Cl22PCl3;2P+5Cl2(过量) 2PCl5

PCl3

-112

75.5

1.574

遇水生成H3PO3和HCl,遇O2生成POCl3

POCl3

2

105.3

1.675

遇水生成H3PO4和HCl,能溶于PCl3

 

已知右图是实验室制备PCl3的装置(部分仪器已省略),则:

(1)实验室制备Cl2的离子反应方程式为:______________________________________

(2)碱石灰的作用除了防止空气中的O2和水蒸气进入并与产品发生反应外还有:____________________________________

(3)向仪器甲中通入干燥Cl2之前,应先通入一段时间的干燥CO2,其目的是_________________________________________________________

(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后,通过________(填实验操作名称),即可得到PCl3的纯品。

(5)测定产品中PCl3纯度的方法如下:迅速称取m g产品,水解完全后配成500mL溶液,取出25.00mL加入过量的c1 mol/L V1 mL 碘溶液,充分反应后再用c2 mol/L Na2S2O3溶液滴定过量的碘,终点时消耗V2 mL Na2S2O3溶液。

已知:H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6

假设测定过程中没有其他反应,则根据上述数据,求出该产品中PCl3的质量分数为 ___________________________________________(用含字母的代数式表示、不必化简)。

 

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25℃时,将浓度均为0.1 mol•L-1、体积分别为Va和Vb的HA溶液与BOH溶液按不同体积比混合,保持Va+Vb=l00mL,Va、Vb与混合液的pH的关系如图所示。 下列说法正确的是

A. Ka(HA)=10-6mol·L-1

B. b点时,c(B+)=c(A-)=c(H+)=c(OH-

C. c点时, 随温度升高而减小

D. a→c过程中水的电离程度始终增大

 

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已知高能锂离子电池的总反应式为2Li+FeS=Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法不正确的是

A. 电极Y为Li

B. 电解过程中,b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C. X极反应式为FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S

D. 若将图中阳离子膜去掉,将a、b两室合并,则电解反应总方程式发生改变

 

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