化学·选修3:物质结构与性质氟及其化合物用途非常广泛，自然界中氟多以化合态形式...

化学·选修3:物质结构与性质

氟及其化合物用途非常广泛，自然界中氟多以化合态形式存在,主要有萤石（CaF2）、冰晶石（ Na3AlF6）等。回答下列问题:

（1）基态氟原子中有_________________种能量不同的电子。

（2）NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体。NF3与NH3的空间构型相同,但是NH3（ -33° C）的沸点比NF3（ -129° C）的高，原因为_____________。

（3）氟硼酸（ HBF4,属于强酸）常用于替代浓硫酸作铅蓄电池的电解质溶液,可由HF和BF3合成，从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因:________。

（4）液态[H2F]+中存在[H2F]+和[HF2]- ,[HF2]-的结构可表示为[F-H…F]- ,[H2F]+的VSEPR模型名称为________形。NaHF2可用于制无水氟化氢和供雕刻玻璃、木材防腐等。常温常压下为白色固体,易溶于水,160°C分解。NaHF2中所含作用力的类型有______. （填字母）。

a 离子键 b 共价键 c 配位键 d 氢键

（5）CaF2是难溶化合物,其品胞结构如图所示:

①若原子坐标参数A处为（0,0,0）,B处为（,C处为（1，1，1）,则D处为_____.

②每个Ca2+周围距离最近的Ca2+共有_____个。

③已知:CaF2晶体密度为cg·cm-3 ,则晶胞中Ca2+与最近的F-之间的距离为____nm（设NA表示阿伏加德罗常数的值,用含c、NA的式子表示）。

3 二者均为分子晶体，但是NH3分子间能形成氢键 HF分子中F原子有孤电子对，而BF3分子中B原子有空轨道，二者可以形成配位键四面体 abd 12 【解析】 (1)基态F 原子的电子排布式为1s22s22p5，所以有3种不同能量的电子，故答案为：3； (2)NH3与NF3均为分子晶体，NH3能形成分子间氢键，所以熔沸点更高，故答案为：二者均为分子晶体，但是NH3分子间能形成氢键； (3)BF3分子中B原子上有空轨道，而HF分子中的F原子上有孤电子,对,当BF3与HF靠近时，HF分子中F原子的孤电子对填充BF3分子中B原子的空轨道，二者形成配位键，从而结合形成HBF4，故答案为：HF分子中F原子有孤电子对，而BF3分子中B原子有空轨道,二者可以形成配位键； (4)[H2F]+中F的价层电子对数为4，故为sp3杂化，VSEPR模型为四面体。NaHF2 中Na+与[HF2]-之间为离子键，[F—HF]-中含共价键和氢键，故答案为：四面体；abd； (5)①D点在底面和侧面的投影均为面对角线的处，故坐标为； ②晶胞中Ca2+构成面心立方最密堆积方式，每个Ca2+周围最近的Ca2+有12个，故答案为：12； ③根据均摊法可知，1个氟化钙晶胞中有4个F-，=4Ca2+；设晶胞中棱长为acm;氟化钙的式量为78;，根据密度计算公式，所以a=，从晶胞结构可以看出，与Ca2+最近的F-距离为a，即，故答案为：。

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考点分析：

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：

i CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ∆H1=Q kJ·mol-1

ii. CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41 kJ·mol-1

iii. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ∆H3=− 99 kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）Q=_________

（2）图中能正确反映平衡常数K3(反应iii的平衡常数)随温度变化关系的曲线为__（填字母）

（3）如图为单位时间内CO2+H2、CO+ H2、CO/CO2+H2三个条件下生成甲醇的物质的量浓度与温度的关系(三个条件下通入的CO、CO2和H2的物质的量浓度相同)。490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇时主要发生的反应为________(填“i”或“iii”)；由曲线a可知，甲醇的量先增大后减小，其原因是_________________________________。

（4）如图是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池:电极a的反应式为____________，若隔膜为阳离子交换膜，则每转移6mol电子，溶液中有_______mol Na+向____________(填“正极区”或“负极区")移动。

（5）CO2经催化加氢也可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应：

反应I:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

反应II :2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)

在1L恒容密闭容器中充入2molCO2和4molH2测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。T1℃时,CO2的转化率为______。T1℃时，反应I的平衡常数K=_________(保留三位有效数字)。

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中国航空航天事业飞速发展，银铜合金广泛用于航空工业。从银精矿（其化学成分有：Ag、Zn、Cu、Pb、S及SiO2等）中提取银、铜和铅，工艺流程如图所示。

（1）步骤①当盐酸的浓度和KClO3的量一定时，写出两点可提高“浸取”速率的措施______；从Cu和Pb混合物中提取Cu的试剂为______（填名称）。

（2）步骤③反应的化学方程式为______。

（3）步骤④分离出的滤渣中主要含有两种杂质，为了回收滤渣中的非金属单质，某实验小组向滤渣中加入试剂______（填化学式），充分溶解后过滤，然后将滤液进行______（填操作名称），得到该固体非金属单质。

（4）步骤⑤反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。

（5）排放后的废水中含有NO3-，任意排放会造成水体污染，科技人员在碱性条件下用Al粉将NO3-还原成无污染气体排放，该方法的缺点是处理后的水中生成了AlO2-，依然对人类健康有害。该反应的离子方程式为：______。25℃时，欲将上述处理过的水中的c（AlO2-）降到1.0×10-7mol/L，此时水中c（Al3+）=______mol•L-1．（已知，25℃，Ksp（Al（OH）3]=1.3×10-33，Al（OH）3（s）⇌H++AlO2-+H2O，Ka=1.0×10-13）

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某活动小组利用废铁屑(含少量S等元素)为原料制备硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4 ·6H2O](M=392g/mol)，设计如图所示装置(夹持仪器略去)。

称取一定量的废铁屑于锥形瓶中，加入适量的稀硫酸，在通风橱中置于50 ～60°C热水浴中加热充分反应。待锥形瓶中溶液冷却至室温后加入氨水，使其反应完全，制得浅绿色悬浊液。

（1）在实验中选择50～60℃热水浴的原因是___________________。

（2）装置B的作用是_______________________________。

（3）检验制得的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O中是否含有Fe3+的方法：将硫酸亚铁铵晶体用加热煮沸过的蒸馏水溶解，然后滴加________________(填化学式)。

（4）产品中杂质Fe3+的定量

①配制Fe3+浓度为0.1 mg/mL的标准溶液100mL。称取________(精确到0.1)mg高纯度的硫酸铁铵[(NH4)Fe(SO4)2·12H2O]，加入20.00 mL经处理的去离子水。振荡溶解后，加入2 mol·L-1HBr溶液1mL和1mol·L-1KSCN溶液0.5mL，加水配成100mL溶液。

②将上述溶液稀释成浓度分别为0.2、1.0、 3.0、5.0、 7.0、 10.0(单位: mg·L-1)的溶液。分别测定不同浓度溶液对光的吸收程度(吸光度)，并将测定结果绘制成如图所示曲线。取硫酸亚铁铵产品，按步骤①配得产品硫酸亚铁铵溶液10mL，稀释至100mL，然后测定稀释后溶液的吸光度，两次测得的吸光度分别为0.590、0.610，则该兴趣小组所配产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe3+浓度为_______mg·L-1。

（5）称取mg产品，将产品用加热煮沸的蒸馏水溶解，配成250mL溶液，取出100mL放入锥形瓶中，用c mol·L-1KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液VmL，则硫酸亚铁铵晶体的纯度为___________(用含c、V、m的代数式表示，化简)。滴定时，下列滴定方式中，最合理的是___________(填字母)。