【题目】氮的化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛,请根据提示回答下列相关问题:
(1)基态氮原子的价层电子排布式为__________________,碳、氮、氧元素的第一电离能由小到大的顺序为_________________(用元素符号表示)。
(2)NH4Cl中氮原子的杂化方式为____________,与NH4+互为等电子体的一种非极性分子的化学式为_______________。
(3)NH4Cl受热易分解产生氨气,向CuSO4溶液中通入氨气至过量,产生蓝色沉淀,随后沉淀溶解得到深蓝色溶液,该溶液中存在的配离子的结构式为___________________。
(4)氨(NH3)和膦(PH3)是两种三角锥形气态氢化物,其键角分别为107°和93.6°,试分析PH3的键角小于NH3的原因__________________________________________________。
(5)第VA族气态氢化物沸点如下图所示,试解释沸点PH33,PH333的原因____________________________________________________________________。
(6)氮化镓是具有重要应用价值的半导体,其部分晶体结构如下图所示,每个晶胞中Ga原子个数为____个,若晶胞底边长为a nm,高为c nm,则氮化镓的晶体密度为___________g/cm3
(用含a、c的代数式表示,阿伏加德罗常数用NA表示)。
【答案】 2s22p3 C<O<N sp3 CH4 N的电负性强于P,对成键电子对吸引能力更强,成键电子对离中心原子更近,成键电子对之间距离更小,排斥力更大致使键角更大,因而PH3的键角小于NH3。 NH3分子间存在氢键、分子结构相似,相对分子质量不断增大,分子间作用力不断增强 6
g/cm3
【解析】(1)氮元素的核电荷数为7,其原子最外层有5个电子,则基态氮原子的价层电子排布式为2s22p3,碳、氮、氧元素均为第二周期主族元素,第一电离呈增大趋势,但氮的2p轨道为半充满结构,相对稳定,第一电离偏大,则三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C<O<N;
(2)NH4+离子中价层电子对=4+=4,所以中心原子原子轨道为sp3杂化,其VSEPR模型为正四面体,该离子中含有不孤电子对,所以其空间构型为正四面体,NH4+中电子数为:7+4-1=10,原子数为5,CH4中电子数为:6+4=10,原子数为5,和NH4+是等电子体;
(3)向CuSO4的水溶液中逐滴加入氨水,离子方程式为:Cu2++2NH3H2O=Cu(OH)2↓+2H2O,至过量,观察到溶液由天蓝色最终变为深蓝色,生成[Cu(NH3)4]2+,反应的离子方程式为:Cu(OH)2+4NH3H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,[Cu(NH3)4]2+的结构式为;
(4)氨(NH3)和膦(PH3)是等电子体结构相似,但N的电负性强于P,对成键电子对吸引能力更强,成键电子对离中心原子更近,成键电子对之间距离更小,排斥力更大致使键角更大,因而PH3的键角小于NH3。
(5)第VA族气态氢化物结构相似,均为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,但NH3分子间存在氢键,其沸点最高;
(6)每个晶胞中Ga原子个数为12×+2×
+3=6,N原子为6×
+4=6,每个晶胞中含有6个GaN,每个晶胞的质量为
,晶胞的体积为
a2cnm3=
a2c×10-21cm3;晶胞的密度为
÷[
a2c×10-21cm3]=
g/cm3。
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【题目】设NA表示阿伏伽徳罗常数的数值,下列说法中正确的是
A. lmolNa2O和Na2O2混合物中含有的阴阳离子总数大于3NA
B. 常温常压下,20gD2O分子中所含中子数为10NA
C. 50ml12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热转移的电子数为0.3 NA
D. 密闭容器中2mol NO和Imol的O2,充分反应,产物的分子数为2NA
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【题目】甲醇又称“木精”,是非常重要的化工原料。
(1)CO和H2在高温、高压、催化剂条件下反应可制备甲醇。根据下表中相关化学键键能(键能是断裂1mol化学键时需要吸收的能量,或形成1mol化学键时释放的能量)数据,写出CO(CO分子中含有C=O)和H2反应生成甲醇的热化学方程式______。
化学键 | H-H | O-H | C-H | C-O | C=O |
键能/KJ·mol-1 | 436 | 463 | 413 | 351 | 1076 |
(2)甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。
①该脱氢反应的ΔH___0(填“>”、“<”或“=”)
②600K时,Y点甲醇的V(正)___V(逆)(填“>”、“<”或“=”),判断依据是_____
③下列叙述不能说明该脱氢反应已经达到平衡状态的是_____。
A.c(CH3OH)=c(HCHO) B.HCHO的体积分数保持不变
C.V正(CH3OH)=V逆(HCHO) D.混合气体平均分子量保持不变
(3)一定条件下,甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。已知:常温下,弱电解质的电离平衡常数:Ka(CH3COOH)=1.8×10-5;Ka(HSCN)=0.13。
常温下,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生CO2气体体积V随时间t变化的示意图如下图所示:
①反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是_______,反应结束后所得两溶液中,C(CH3COO-)____ c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)。
②常温条件下,将amol·L-1的CH3COOH与bmol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合,反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为_______。
(4)甲醇燃料电池可能成为未来便携电子产品应用的主流。某种甲醇燃料电池工作原理如图所示,则通入a气体电极的电极反应式为___________。
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【题目】可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应。
(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式_________________(热量用E1、E2或E3表示)。
(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的________条件,该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同___________(用“t1……t6”表示)。
(3)t3时刻改变的条件是___________,t5时刻改变的条件是___________。
(4)某温度下,若把10 mol N2与30 molH2置于体积为10 L的密闭容器内,反应达到平衡状态时,测得混合气体中氨的体积分数为20%,则氮气的转化率____________。
(5)相同温度下,有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B,两容器中均充入1 molN2和3 molH2,此时两容器的体积相等。在一定条件下反应达到平衡状态,A中NH3的体积分数为a,放出热量Q1kJ;B中NH3的体积分数为b,放出热量Q2kJ。则:a__________b (填“>”、“<”或“=”,下同),Q1___________Q2。
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【题目】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是 ( )
A. 两烧杯中溶液的pH均增大
B. 甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C. 两烧杯中铜片表面均无气泡产生
D. 产生气泡的速度甲比乙慢
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【题目】向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入新制氯水后,混合溶液变成红色,则下列结论错误的是( )
A. 该溶液中一定含有SCN- B. 氧化性:Fe3+>Cl2
C. Fe2+与SCN-不能形成红色物质 D. Fe2+被氧化为Fe3+
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【题目】镓(Ga)与铝位于同一主族,金属镓的熔点是29. 8℃,沸点是2403℃,是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。
(1)工业上利用镓与NH3在1000℃高温下合成固体半导体材料氮化镓(GaN),同时生成氢气,每生成lmol H2时放出10.27 kJ热量。
写出该反应.的热化学方程式___________________。
(2)在密闭容器中,充入一定量的Ga与NH3发生反应,实验测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图1所示。
①图1中A点和C点化学平衡常数的大小关系是:KA_____ KC,(填“<”“=”或“>”),理由是____________。
②在T1和P6条件下反应至3min时达到平衡,此时改变条件并于D点处重新达到平衡,H2的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示(34 min的浓度变化未表示出来),则改变的条件为________(仅改变温度或压强中的一种)。
(3)气相平衡中用组份的平衡分压(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),用含P6的式子表示B点的Kp=_____________。
(4)电解精炼法提纯嫁的具体原理如下:以粗镓(含Zn、Fe、Cu杂质)为阳极,以高纯镓为阴极,以NaOH溶液为电解质,在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液,并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。
①已知离子氧化性顺序为:Zn2+3+2+2+。电解精炼镓时阳极泥的成分是________________。
②镓在阳极溶解生成的Ga3+与.NaOH溶液反应生成GaO2-,该反应的离子方程式为_________________;
GaO2-在阴极放电的电极反应式是________________。
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【题目】下图表示温度和压强对平衡状态下可逆反应2M(g)+N(g)2Q(g)ΔH<0的影响。下列有关说法正确的是(反应容器的体积不变)
A. x可能表示该反应的平衡常数
B. x可能表示平衡混合物的密度
C. 当x表示Q的体积分数时,T2<T1
D. 当x表示平衡混合物的物质的量时,T2<T1
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【题目】硫酸是中学化学实验室的常见药品,回答下列实验问题。
Ⅰ.配制一定物质的量浓度的硫酸溶液:
(1)某次实验大约需要1mol/L硫酸溶液435ml。同学们发现实验室内没有450ml的容量瓶,某同学提议用1个200ml容量瓶和1个250ml容量瓶来配制,你认为该提议_________(填“合理”、“不合理”)。
(2)实验中要配制0.5mol/L H2SO4溶液250ml。则需量取密度为1.84g/ml、98%的浓硫酸________ml。
Ⅱ.蔗糖与浓硫酸的炭化实验会产生大量的有刺激性气味的气体,会对环境造成污染。某实验小组利用如下装置对该实验进行改进。回答下列问题:
注:硬质玻璃管中①、②、③处分别为滴有Na2S溶液的滤纸、滴有品红溶液的滤纸、滴有酸性KMnO4溶液的滤纸,a和b分别为两个小气球。
(1)图中盛装浓硫酸的仪器名称为________________。
(2)实验开始后先关闭活塞K,硬质玻璃管中①号试纸变黄,②号和③号滤纸均褪色,a处气球变大。硬质玻璃管中实验现象说明炭化实验产生的刺激性气味气体是SO2,①、②、③处发生的变化分别说明SO2具有_____________、_____________和_____________(填SO2表现出的性质)。
(3)打开活塞K,a处气球变小,b处气球变大。使三颈烧瓶内气体缓慢通过B瓶和C瓶,一段时间之后,发现澄清石灰水变浑浊。为证明有CO2生成,可以在④号位置的滤纸滴加______________溶液,该试剂的作用是_________________________________________。
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