镓(Ga)、锗(Ge)、硅(Si)、硒(Se)的单质及某些化合物如砷化镓、磷化镓等都是常用的半导体材料,应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。回答下列问题:
(1)硒常用作光敏材料,基态硒原子的核外电子排布式为[Ar]_______;与硒同周期的p区元素中第一电离能大于硒的元素有_____种;SeO3的空间构型是_______。
(2)根据元素周期律,原子半径Ga ___As,第一电离能Ga _____As。(填“大于”或“小于”)
(3)水晶的主要成分是二氧化硅,在水晶中硅原子的配位数是______,硅与氢结合能形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等,与氯、溴结合能形成SiCl4 、SiBr4,上述四种物质的沸点由高到低的顺序为__________,丁硅烯(Si4H8)中σ键与π键个数之比为___。
(4)GaN、GaP、GaAs都是很好的半导体材料,晶体类型与晶体硅类似,熔点如下表所示,分析其变化原因___。
(5)GaN晶体结构如图所示。已知六棱柱底边边长为a cm,阿伏加德罗常数的值为NA。
①晶体中Ga原子采用六方最密堆积方式,每个Ga原子周围距离最近的Ga原子数目为_____。
②从GaN晶体中“分割”出的平行六面体如图所示。若该平行六面体的体积为cm3,GaN晶体的密度为____g/cm3(用a、NA表示)。
一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的焓变ΔH<0
B.图中Z的大小为a<3<b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
随着科学技术的发展和环保要求不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
Ⅰ.工业上使用的捕碳剂有NH3和(NH4)2CO3,它们与CO2可发生如下可逆反应:
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH1
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH2
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
则ΔH3=_________________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
Ⅱ.目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的化学反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),已知:H2的体积分数随温度的升高而增加。
(1)该反应的ΔS________0(填“>”“<”或“=”),该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
(2)在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2并发生上述反应,T ℃下,CO2物质的量浓度c(CO2)随时间t变化的曲线如图所示。下列能说明反应达到平衡状态的是________(填字母代号)。
A.体系压强保持不变
B.混合气体密度保持不变
C.甲烷和水蒸气的物质的量之比保持不变
D.H2的质量分数保持不变
(3)T℃下,反应前20 s的平均反应速率v(H2)=______________(用含a、b的代数式表示)。
(4)T℃下,该反应的平衡常数K=_________________________(用含a、b的代数式表示)。
(5)若降低温度,反应重新达到平衡,则v(正)________;CO2转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅲ.工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,得溶液X,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图所示:
(1)在阳极区发生的反应包括___________________________________和H++HCO3-=CO2↑+H2O。
(2)简述CO32-在阴极区再生的原理:____________________________。
(3)NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O。下列说法正确的是___________。
A.电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极
B.BO2-通过质子交换膜向正极移动
C.负极附近溶液pH增大
D.正极的反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O
甲烷在加热条件下可还原氧化铜,气体产物除水蒸气外,还有碳的氧化物,某化学小组利用如图装置探究其反应产物。
(查阅资料)
①CO能与银氨溶液反应:CO+2Ag(NH3)2++2OH-=2Ag↓+2NH4++CO32-+2NH3;
②Cu2O为红色,不与Ag+反应,发生反应:Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。
(1)装置A中反应的化学方程式为__________________________。
(2)按气流方向各装置从左到右的连接顺序为A→_____________________。
(3)实验中滴加稀盐酸的操作是_________________________。
(4)已知气体产物中含有CO,则装置C中可能观察到的现象是___________________________;装置F的作用为____________________。
(5)当反应结束后,装置D处试管中固体全部变为红色。
①设计实验证明红色固体中含有Cu2O:______;
②欲证明红色固体中是否含有Cu,甲同学设计如下实验:向少量红色固体中加入适量的0.1 mol/L AgNO3溶液,发现溶液变蓝,据此判断红色固体中含有Cu。乙同学认为该方案不合理,欲证明甲同学的结论,还需要增加对比实验,完成表中内容。
实验步骤(不要求写出具体的操作过程) | 预期现象与结论 |
________________________ | 若观察到溶液不变蓝,则证明红色固体中含有Cu |
用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中正确的是
A. 1.00 mol NaCl中含有NaCl分子数为NA
B. 18g D2O和18g H2O中含有的质子数均为10NA
C. 1mol Fe高温条件下与水蒸反应,电子转移数为3NA
D. 12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5 NA
4种短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其原子的最外层电子数之和为19,W和X元素原子内质子数之比为1:2,X2+和Z-离子的电子数之差为8,下列说法不正确的是 ( )
A. 与W相邻的同主族元素可制成重要的半导体材料
B. X单质不可能置换出W单质
C. 元素原子半径从大到小的顺序是X、Y、Z
D. W、Y、Z元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HZO4