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【化学选修3:物质结构与性质】(15分) (1)美国化学家鲍林教授具有独特的化学...

【化学选修3:物质结构与性质】15分

1)美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力:只要给他物质的分子式,他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致,根据VSEPR模型,下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是           

A、NO2和NH4+      B、H3O+和ClO3    C、NO3和CO32-    D、PO43-和SO42-

2)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示

电离能/kJ·mol-1

I1

I2

746

1958

906

1733

铜的第一电离能I1小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能I2却大于锌的第二电离能,其主要原因是            

3)石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图:

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有关说法正确的是

A、固态时,碳的各种单质的晶体类型相同     B、石墨烯中含有非极性共价键

C、从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键       D、石墨烯具有导电性

4)最近科学家成功以CO2为原料制成了一种新型的碳氧化合物,该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限延伸结构,则该晶体中碳原子采用            杂化与周围氧原子成键;晶体中碳氧原子个数比为              ;碳原子数与C-O化学键数之比为           

5)已知钼(Mo)的晶胞为体心立方晶胞,钼原子半径为a pm,相对原子质量为M,以NA表示阿伏伽德罗常数的值,请写出金属钼密度的计算表达式             g/cm3

 

(1)C(2分) (2)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌为[Ar]3d104s1,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。(2分) (3)BD(2分) (4)sp3 (2分) 1:2 (2分) 1:4(2分) (5)或(3分) 【解析】 试题分析:(1)价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),根据价电子对互斥理论,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数;σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=1/2×(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数;分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤对电子;实际空间构型要去掉孤电子对,略去孤电子对就是该分子的空间构型。A. NO2-中价层电子对个数=2+1/2×(5+1-2×2)=3且含有一个孤电子对,所以其VSEPR模型是平面三角形,实际上是V形,NH4+中价层电子对个数=4+1/2(5-1-4)=4,正四面体形,不符;B、H3O+中价层电子对个数=3+1/2(6-1-3)=4,一个孤电子对,三角锥形,ClO3-中价层电子对个数=3+1/2×(7+1-3×2)=4且含有一个孤电子对,所以VSEPR模型是四面体结构,实际空间构型为三角锥形,不符;C.NO3-和CO32-中价层电子对个数=3+1/2(6-6)=3,没有孤电子对,平面三角形,符合;D、PO43-和SO42-均是正四面体形,不符;答案选C。 (2)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌为[Ar]3d104s1,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。 (3)A.在碳的单质中,金刚石是原子晶体,足球烯是分子晶体,A错误;B.在石墨的层状平面内,碳原子与碳原子以非极性共价键连成环,则石墨烯中含有非极性共价键,B正确;C. 从石墨中剥离石墨烯破坏的是层与层之间的作用力,没有破坏化学键,C错误;D. 石墨是层状结构,每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的三个碳原子以共价键相结合,形成无限的六边形平面网状结构, 每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道,并含有一个未成对电子,因此能够形成遍及整个平面的大 键,正是由于电子可以在整个六边形网状平面上运动,因此石墨的大 键具有金属键的性质,所以石墨烯具有导电性,D正确;答案选BD。 (4)根据题意知,该化合物晶体中以C-O结合为一种空间网状的无限延伸结构,所以该化合物属于原子晶体,和晶体二氧化硅的结构相似,则该晶体中碳原子采用sp3杂化与周围氧原子成键;晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合,每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合,所以碳氧原子个数比=1:2,该晶体中,每个碳原子含有4个C-O共价键,所以C原子与C-0化学键数目之比为1:4。 (5)已知钼(Mo)的晶胞为体心立方晶胞,则该晶胞中钼原子数为8×1/8+1=2,钼原子半径为a pm,根据体心立方晶胞的特征,该晶胞体对角线的长为4a pm ,而晶胞的体对角线=边长,相对原子质量为M,以NA表示阿伏伽德罗常数的值,则金属钼密度的计算表达式为g/cm3 考点:考查价层电子对互斥理论,电离能,原子晶体,晶胞的计算等知识  
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【化学选修2: 化学与技术】15分

硅是带来人类文明的重要元素之一从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个有一个奇迹。

1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的保护下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,写出该反应的化学方程式     

2)一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:

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净化N2和H2时,铜屑的作用是:                   ;硅胶的作用是                  

在氮化炉中3SiO2s+2N2g=Si3N4s H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度               ;体系中要通入适量的氢气是为了                           

X可能是                选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”

3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:

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整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应,写出该反应的化学方程式 

假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应I中HCl的利用率为90%,反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中,补充投入HCl 和H2的物质的量之比是                

 

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15分氮、碳都是重要的非金属元素,含氮、碳元素的物质在工业生产中有重要的应用。

1)请写出工业上由NH3制取NO的化学方程式                  

2)一定条件下,铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+ CO2(g)满分5 manfen5.com FeO(s)+ CO(g),已知该反应的平衡常数K与温度T的关系如图所示。

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该反应的逆反应是                填“吸热”或“放热”反应。

T、P pa压强下,在体积为VL的容器中进行反应,下列能说明反应达到平衡状态的是           

A、混合气体的平均相对分子质量不再变化;

B、容器内压强不再变化;

CvCO2= vFeO

T1温度下,向体积为V L的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2,反应过程中CO和CO2物质的量与时间的关系如图乙所示。则CO2的平衡转化率为   ,平衡时混合气体的密度与起始时气体的密度之比为                 

3在恒温条件下,起始时容积均为5L的甲、乙两密闭容器中(甲为恒容容器、乙为恒压容器),均进行反应:N2+3H2满分5 manfen5.com2NH3有关数据及平衡状态特定见下表。

容器

起始投入

达平衡时

2 mol N2

3 mol H2

0mol NH3

1.5mol NH3

同种物质的体积分数相同

a mol N2

b mol H2

0mol NH3

1.2mol NH3

起始时乙容器中的压强是甲容器的               倍。

4)一定条件下,2.24L(折算为标准状况)N2O和CO的混合气体在点燃条件恰好完全反应,放出bkJ热量。生成的3种产物均为大气组成气体,并测得反应后气体的密度是反应前气体密度的满分5 manfen5.com倍。请写出该反应的热化学方程式                     

 

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14分次硫酸氢钠甲醛NaHSO2•HCHO•2H2O俗称吊白块,不稳定,120时会分解。在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用。以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下:

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步骤1:在三颈烧瓶中加入一定量Na2SO3和水,搅拌溶解,缓慢通入SO2,至溶液pH 约为4,制得NaHSO3溶液。

步骤2:将装置A 中导气管换成橡皮塞。向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液,在80~90下,反应约3h,冷却至室温,抽滤;

步骤3:将滤液真空蒸发浓缩,冷却结晶。

1)装置B 的烧杯中应加入的溶液是                ;冷凝管中冷却水从             (填“a”或“b”)口进水。

2)A中多孔球泡的作用是             

3)冷凝管中回流的主要物质除H2O 外还有                         (填化学式)。

4)写出步骤2中发生反应的化学方程式                              

5)步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是                                

6)为了测定产品的纯度,准确称取2.0g样品,完全溶于水配成100mL溶液,取20.00mL所配溶液,加入过量碘完全反应后(已知I2不能氧化甲醛,杂质不反应),加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.466g,则所制得的产品的纯度为                      

 

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14分某晶体结晶水合物由五种短周期元素组成。常温下,将该晶体溶于蒸馏水后可电离出三种离子忽略水的电离,其中两种离子含有的电子数均为10个。将该溶液分成等量2份,一份中加入足量稀盐酸,无明显现象,再加入BaCl2溶液,产生白色沉淀;向另一份中逐滴加入NaOH溶液至过量,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如下图所示。

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请回答下列问题:

1)若该晶体的摩尔质量为906g·mol-1,写出该晶体的化学式                  

2)B点溶液的pH            7(填“<”、“>”或“=”),用化学用语表示其原因             

3)若向该晶体的水溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至产生最多的沉淀,写出该变化的离子方程式         

4)C点溶液中所含溶质的化学式为             ;此时溶液中各种离子浓度由大到小顺序为           

 

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25时,用0.1mol·L-1的CH3COOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1的NaOH溶液,当滴加VmLCH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化,下列关系式正确的是

A、Ka=满分5 manfen5.com      B、V=满分5 manfen5.com      C、Ka=满分5 manfen5.com      D、Ka=满分5 manfen5.com

 

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