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硼及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途很广。请回答下列问题: (1)写出与B...

硼及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途很广。请回答下列问题:

(1)写出与B元素同主族的Ga元素的基态原子核外电子排布式:________

(2)立方氮化硼(BN)可利用人工方法在高温高压条件下合成,属于超硬材料。同属原子晶体的氮化硼比晶体硅具有更高的硬度和耐热性的原因是__________

(3)BF3分子中中心原子的杂化轨道类型是____。又知若有d轨道参与杂化,能大大提高中心原子的成键能力,分析BF3SiF4水解的产物中, 除了相应的酸外,前者生成BF4-而后者生成SiF62-的原因:_______________

(4)NaBH4被认为是有机化学中的“万能还原剂”,NaBH4的电子式为_________,其中三种元素的电负性由大到小的顺序是_______________

(5)自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏,其化学式写作 Na2B4O710H2O,实际上它的结构单元是由两个H3BO3和两个B(OH)4]-(合而成的双六元环,应该写成 Na2[B4O5(OH)4]•8H2O,其结构如图所示,它的阴离子可形成链状结构,则该晶体中不存在的作用力是______________(填字母)。

A.离子键    B.共价键    C.氢键     D.金属键     E.范德华力

(6)磷化硼(BP)可作为金属表面的保护薄膜,其晶胞如图所示,在BP晶胞中P占据的是硼原子堆积的_____(填“立方体”“正四面体”或“正八面体”)空隙。建立如图所示坐标系,可得晶胞中AC处原子的分数坐标,则N处的P原子分数坐标为______。若晶胞中硼原子和磷原子之间的最近核间距为a pm,则晶胞边长为____________cm

 

1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) N原子和B原子的半径比硅原子小,B-N键长比Si-Si短,键能B-N>Si-Si键 sp2 B原子最外电子层为L层,无d轨道,而Si原子最外层为M层,有d轨道,可参与杂化,使Si配位数增加至6 H>B>Na D 正四面体 (,,) ×10-10 【解析】 (1)Ga是31号元素,原子核外有31个电子,根据构造原理可知基态Ga原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p1,或简写为[Ar]3d104s24p1; (2)氮化硼、晶体硅都是原子晶体,其硬度与原子半径、键长成反比。由于N原子和B原子的半径比硅原子小,B-N键长比Si-Si短,B-N键的键能比Si-Si键的键能大,所以氮化硼(BN)比晶体硅具有更高硬度和耐热性; (3)在BF3分子中B原子的价层电子对等于3,且没有孤电子对,所以中心原子的杂化轨道类型是sp2杂化;B原子最外电子层为L层,无d轨道,而Si原子最外层为M层,有d轨道,可参与杂化,使Si配位数增加至6; (4)NaBH4是离子化合物,Na+与BH4-通过离子键结合,BH4-中B与H通过共价键结合,所以NaBH4的电子式为:;在NaBH4中含有Na、B、H三种元素,由于元素的非金属性越强,其电负性就越大,元素的非金属性:H>B>Na,则元素的电负性:H>B>Na; (5)该晶胞中阴阳离子之间存在离子键,B和O原子之间存在共价键和配位键,水分子之间存在分子间作用力(或范德华力)和氢键,所以该物质中不含金属键,故合理选项是D; (6)根据晶胞结构可知:晶胞中B原子处于晶胞顶点与面心上,B原子为面心立方最密堆积,晶胞中B、P原子个数比为1:1,P原子与周围的4个B原子形成的是正四面体结构,P原子处于正四面体的中心,根据图示坐标系可知N处的P原子分数坐标为(,,);P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构,二者连线处于体对角线上,为体对角线的,硼原子和磷原子之间的最近核间距为a pm,则立方体对角线为4a pm,假设立方体的边长为x pm,则x=4a pm,所以x==×10-10 cm。
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甲烷、乙烯、环氧乙烷、丁烷都是重要的化工原料,用途广泛。回答下列问题:

已知:I.2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g)   △H1=-206.6 kJ·mol-1

II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1)   △H2

III.2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+4H2O(1)    △H3

(1)若反应Ⅲ在一定温度下可自发进行,则△H3_____(填“>”“<”或“=”)0

(2)热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量,是燃料质量的一种重要指标。已知乙烯的热值为50.4 kJg-1,则△H3=___kJmol-1

(3)实验测得2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g)  △H10中,v=kc2(),v=kc2(CH2=CH2)•c(O2)(kk为速率常数,只与温度有关)。

①达到平衡后,仅升高温度,k增大的倍数_____(填“大于”“小于”或“等于”)k增大的倍数。

②若在1 L的密闭容器中充入1 mol CH2=CH2(g)和1 mo1O2(g),在一定温度下只发生反应I,经过10 min反应达到平衡,CH2=CH2(g)的转化率为40%,则010 minv(O2)=_________=______(保留两位有效数字)。

(4)下列有关环氧乙烷制备的说法正确的是_____(填字母)。

A.由图1可知,进料气体的初始温度对环氧乙烷的选择性影响不大,可得出乙烯的转化率受初始温度的影响不大

B.由图2可知,原料气的流速加快,乙烯转化率下降,主要是原料气与催化剂接触时间过短造成

C.若进料气中氧气比例增大,环氧乙烷产率降低,其主要原因是部分乙烯、环氧乙烷转化为二氧化碳和水

(5)一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示,其中YSZ6%~10%Y2O3掺杂的ZrO2固体电解质。

a极上的电极反应式为_____;若电路中转移0.1 mol电子,则消耗标准状况下CH4的体积为_____L

 

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铬是一种银白色的金属,常用于金属加工、电镀等。工业以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬及获得强氧化剂Na2Cr2O7。其工艺流程如图所示:

已知:高温氧化时发生反应Fe(CrO2)2Na2CO3O2→Na2CrO4Fe2O3CO2(未配平)

回答下列问题:

1)将铬铁矿的主要成分Fe(CrO2)2写成氧化物的形式:__,高温氧化时可以提高反应速率的方法为___(写出一条即可)

2Na2CrO4加入硫酸酸化的离子方程式为__;在实验室中,操作a所用到的玻璃仪器有__

3Na2CrO4中铬元素化合价为__;生成1molNa2CrO4时共转移电子的物质的量为__mol

4)根据有关国家标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7mol·L-1以下才能排放,可采用加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10],再加入硫酸处理多余的Ba2+的方法处理废水,加入可溶性钡盐后,废水中Ba2+的浓度应大于__mol·L-1,废水处理后达到国家标准才能排放。

 

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铋酸钠(NaBiO3)是分析化学中的重要试剂,在水中缓慢分解,遇沸水或酸则迅速分解。某兴趣小组设计实验制取铋酸钠并探究其应用。回答下列问题:

Ⅰ.制取铋酸钠

制取装置如图(加热和夹持仪器已略去),部分物质性质如下:

物质

NaBiO3

Bi(OH)3

性质

不溶于冷水,浅黄色

难溶于水;白色

 

(1)装MnO2的仪器名称是_____________B装置用于除去HCl,盛放的试剂是________________

(2)C中盛放Bi(OH)3NaOH混合物,与Cl2反应生成NaBiO3,反应的离子方程式为_____

(3)当观察到_____(填现象)时,可以初步判断 C 中反应已经完成;

(4)拆除装置前必须先除去烧瓶中残留Cl2以免污染空气,除去Cl2的操作是_______

(5)反应结束后,为从装置C中获得尽可能多的产品,需要的操作是____________,过滤、洗涤、干燥;

Ⅱ.产品纯度的测定

(6)取上述NaBiO3产品w g,加入足量稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,再用 c mo1/LH2C2O4标准溶液滴定生成的MnO4-(已知:H2C2O4+MnO4---CO2+Mn2++H2O,未配平),当溶液紫红色恰好褪去时,消耗V mL标准溶液。该产品的纯度为 ______________(用含 wcV的代数式表示)。

 

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常温下,向盛50mL0.100mol·L-1盐酸的两个烧杯中各自匀速滴加50mL的蒸馏水、0.100mol·L-1醋酸铵溶液,测得溶液pH随时间变化如图所示。已知Ka(CH3COOH)=1.8×10-5Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。下列说法正确的是(   

A.曲线X是盐酸滴加蒸馏水的pH变化图,滴加过程中溶液各种离子浓度逐渐减小

B.曲线Y上的任意一点溶液中均存在c(CH3COO-)<c(NH4+)

C.a点溶液中n(Cl-)n(CH3COO-)n(OH)-n(NH4+)=0.01mol

D.b点溶液中水电离的c(H+)c点的102.37

 

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短周期主族元素WXYZ的原子序数依次增大,WY同主族,X的简单离子半径是同周期中最小的,XY同周期且最外层电子数之和与Z的最外层电子数相等;Z元素是最重要的成盐元素 下列说法正确的是(   )

A.原子半径由大到小的顺序:Z>Y>X

B.WZ组成的化合物可能含非极性共价键

C.Z的氧化物对应的水化物均是强酸

D.氢化物沸点由高到低的顺序:Z>Y>W

 

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