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著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就,被誉为“稀土界的袁隆平”。稀土元...

著名化学家徐光宪在稀土化学等领域取得了卓越成就,被誉为稀土界的袁隆平。稀土元素包括钪、钇和镧系元素。请回答下列问题:

(1)写出基态二价钪离子(Sc2+)的核外电子排布式____,其中电子占据的轨道数为 ____

(2)在用重量法测定镧系元素和使镧系元素分离时,总是使之先转换成草酸盐,然后经过灼烧而得其氧化物,如2LnCl3+3H2C2O4+nH2O=Ln2(C2O4)3∙nH2O+6HCl

H2C2O4中碳原子的杂化轨道类型为____1 mol H2C2O4分子中含σ键和π键的数目之比为 ___

H2OVSEPR模型为 ___;写出与H2O互为等电子体的一种阴离子的化学式_______

HCIH2O可以形成相对稳定的水合氢离子盐晶体,如HCl∙2H2OHCl∙2H2O中含有H5O2+,结构为,在该离子中,存在的作用力有___________

a.配位键  b.极性键  c.非极性键  d.离子键  e.金属键  f氢键  g.范德华力  h.π  i.σ

(3)表中列出了核电荷数为2125的元素的最高正化合价:

元素名称

元素符号

Sc

Ti

V

Cr

Mn

核电荷数

21

22

23

24

25

最高正价

+3

+4

+5

+6

+7

 

 

对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价,你发现的规律是___________

(4)PrO2(二氧化镨)的晶胞结构与CaF2相似,晶胞中Pr()原子位于面心和顶点。假设相距最近的Pr原子与O原子之间的距离为a pm,则该晶体的密度为_____gcm-3(NA表示阿伏加德罗常数的值,不必计算出结果)

 

1s22s22p63s23p63d1 10 sp2杂化 7:2 四面体形 NH2- abfi 五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和 【解析】 (1)Sc(钪)为21号元素,1s22s22p63s23p63d14s2,据此写出基态Sc2+核外电子排布式;s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道,基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道,据此计算Sc2+占据的轨道数; (2)①根据杂化轨道理论进行分析;根据共价键的类型结合该分子的结构进行分析计算; ②根据价层电子对互斥理论分析H2O的分子空间构型;等电子体是原子数相同,电子数也相同的物质,据此写出与之为等电子体的阴离子; ③HCl∙2H2O中含有H5O2+,结构为,据此分析该粒子存在的作用力; (3)根据表中数据,分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为:3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2,则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和; (4)根据均摊法进行计算该晶胞中所含粒子的数目,根据密度=进行计算。 (1)Sc(钪)为21号元素,基态Sc2+失去两个电子,其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d1,s、p、d能级分别含有1、3、5个轨道,但基态Sc2+的核外电子3d轨道只占了一个轨道,故共占据1×3+3×2+1=10个,故答案为:1s22s22p63s23p63d1;10; (2)①H2C2O4的结构式为,含碳氧双键,则碳原子的杂化轨道类型为sp2杂化,分子中含有7个σ键、2个π键,所以σ键和π键数目之比为:7:2,故答案为:sp2杂化;7:2; ②H2O中O原子的价层电子对数,且含有两个2个孤对电子,所以H2O的VSPER模型为四面体形,分子空间构型为V形,等电子体是原子数相同,电子数也相同的物质,因此,与H2O互为等电子体的阴离子可以是NH2-,故答案为:四面体形;NH2-; ③HCl∙2H2O中含有H5O2+,结构为,存在的作用力有:配位键、极性键、氢键和σ键,故答案为:abfi; (3)根据表中数据,分别写出Sc、Ti、V、Cr、Mn的外围电子排布式为:3d14s2、3d24s2、3d34s2、3d54s1、3d54s2,则有五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和,故答案为:五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和; (4)由图可知,相距最近的Pr原子和O原子之间的距离为该立方体晶胞的体对角线的,则该晶胞的晶胞参数,每个晶胞中占有4个“PrO2”,则该晶胞的质量为,根据可得,该晶体的密度为:,故答案为: 。
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减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用,科学家研究利用回收的CO2制取甲醛,反应的热化学方程式为CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g)  ∆H。请回答下列问题:

(1)己知:

CH2O(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g)   ∆H1=-480kJ/mol

②相关化学键的键能数据如表所示:

化学键

O=O

H-H

O-H

键能/kJ∙mol-1

498

436

464

 

 

CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g)  ∆H=____________

(2)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:2的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中,发生反应CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g)

①下列说明反应已经达到平衡状态的是____(填选项字母)

a.容器内气体密度保持不变    b.H2O的体积分数保持不变

c.该反应的平衡常数保持不变    d.混合气体的平均相对分子质量不变

②下列措施既能提高H2的转化率又能加快反应速率的是_____填选项字母)

a.升高温度    b.使用高效催化剂    c.缩小容器体积    d.扩大容器体积

(3)实验室在2L密闭容器中进行模拟上述合成CH2O的实验。T1℃时,将体积比为14CO2H2混合气体充入容器中,每隔一定时间测得容器内气体压强如表所示:

时间/min

0

10

20

30

40

50

60

压强/kPa

1.08

0.96

0.88

0.82

0.80

0.80

0.80

 

 

①已知:vp(B)=则反应开始10 min内,用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为 ___kPa∙min-1

T1℃时,反应的平衡常数Kp的代数式为Kp=_______kPa-1(Kp为用各气体分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)

(4)T2℃时,向体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2CO2的混合气体,容器内气体压强为1.2 kPa,反应达到平衡时,CH2O的分压与起始的关系如图所示:

①当=2时,反应达到平衡后,若再向容器中加入CO2(g)H2O(g),使二者分压均增大0.05 kPa,则达到新平衡时,H2的转化率将_______(增大”“减小不变”)

②当=2.5时,达到平衡状态后,CH2O的分压可能是图象中的点____(“D”“E”“F”),原因为_______

 

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硼酸三丁酯的结构简式为B(OCH2CH2CH2CH3)3,常温常压下为略带香味的油状液体,是一种重要的含硼有机物,主要用作有机溶剂、脱水剂和催化剂,其一种实验室制备的原理为H3BO3+3CH3CH2CH2CH2OHB(OCH2CH2CH2CH3)+3H2O,装置如图所示(夹持装置及微波加热装置已略去)

实验步骤如下:

.向微波专用圆底烧瓶中加入磁力搅拌子,并加入6.2 g硼酸(H3BO3)47.4 mL正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)以及1.0 g NaHSO4∙H2O

.微波加热:60℃下2 min80℃下2 min90℃下5 min100℃下2 min118℃下2 min;回流分水;

.待反应结束后,蒸馏得产品20.2 g

已知:正丁醇的密度为0.81 g.cm-3

请回答下列问题:

(1)分水器使用前需检查 ___,分水器的作用是 ___(任写一条)

(2)图中仪器X的名称为 ___,其进水口应为____(“a”“b”)口。

(3)为了提高转化率,常用带水剂把生成的水从反应体系中分离出。分别以下列四种物质作为制备硼酸三丁酯的带水剂,结果如表所示,该实验选择正丁醇作带水剂,优点是____

带水剂种类

甲苯

环己烷

正丁醇

产率/%

78.2

83.4

80.4

80.5

 

(4)步骤II中需要在不同温度下进行加热,并控制好时间,加热方式采用微波加热的优点是 ___;实验过程中发现,随着微波加热时间延长,硼酸三丁酯的产率增加,但当加热时间超过13 min后,产率增加幅度明显减小,造成此现象可能的原因是___

(5)蒸馏装置中仪器的选择和安装均正确的是____(填选项字母)

A.   B.   C.   D.

(6)本实验中硼酸三丁酯的产率为____(保留三位有效数字)

 

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无色透明的锆石(主要成分为ZrSiO4)酷似钻石,是很好的钻石代用品。锆石又称锆英石,常含有铁、铝、铜的氧化物杂质。工业上一种以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如图所示:

己知:i.Zr在化合物中通常显+4价,氯化过程中除CO元素外,其他元素均转化为高价氯化物;

ii.SiC14极易水解生成硅酸;ZrC14易溶于水,390℃升华;

iii.Fe(SCN)3难溶于有机溶剂MIBKZr(SCN)4在水中的溶解度小于在有机溶剂MIBK中的溶解度。

请回答下列问题:

(1)“粉碎锆英石的目的为 ___

(2)氯化过程中,锆英石发生的主要反应的化学方程式为 ___

氯化过程中ZrC14的产率与温度、压强的关系如图所示:

由图可知,氯化过程选择的最佳条件为____氯化温度超过390℃时,ZrC14产率降低的原因为 ___

(3)“滤液1”中含有的阴离子除OH-Cl-外,还有 _______

(4)①常用的铜抑制剂有NaCN(氰化钠)NaCN可与铜离子反应生成Cu(CN)2{Ksp[Cu(CN)2]=4×10-10}沉淀。己知盐酸溶解后的溶液中Cu2+的浓度为1 mol∙L-1,当溶液中Cu2+浓度不大于1×10-6 mol∙L-1时即达到后续生产的要求,则欲处理1L该溶液至少需要2mol∙L-1NaCN溶液的体积为____L(溶液混合时的体积变化忽略不计,计算结果保留两位小数)

②由于氰化钠有剧毒,所以需要对废液中的氰化钠进行处理,通常选用漂白粉或漂白液在碱性条件下将氰化钠氧化,其中一种产物为空气的主要成分。请写出在碱性条件下漂白液与氰化钠反应的离子方程式____

(5)通过萃取”“反萃取可以分离铁,富集锆,原理为____

 

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配离子的稳定性可用K不稳衡量,例如Ag(NH3)2]+K不稳= 。在一定温度下,向0.1 mol/L硝酸银溶液中滴入稀氨水,发生反应Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+]。溶液中pNH3δ(X)的关系如图。其中pNH3=-lg[c(NH3)]δ(X)= (X代表Ag+Ag(NH3)2]+。下列说法不正确的是

A.图中δ2代表的是δ([Ag(NH3)2]+]) B.向溶液中滴入稀硝酸,δ(Ag+)减小

C.该溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(OH-) D.该温度时,K不稳([Ag(NH3)2]+)=10-7.3

 

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短周期主族元素RWXYZ的原子序数依次增大,RY同主族。mnq是由这些元素组成的三元化合物,0.1 mol∙L-l q溶液常温下的pH=1rstu是由这些元素组成的二元化合物,r常用作调味剂,t通常为液态;v是元素X的一种常见单质。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是

A.原子半径:R<W<X<Z<Y B.nrt中化学键类型相同

C.uvq中均含有X元素 D.ms均属于碱

 

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