题目列表(包括答案和解析)
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下列两题分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容,请你选择其中一题作答,如果两题全做,则按A题评分。
A.(12分)【物质结构与性质】
1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。
⑴科学家通过X射线探明,NaCl、KCl、MgO、CaO晶体结构相似,其中三种晶体晶格能数据如下表:
晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/(kJ·mol-1) | 786 | 715 | 3 401 |
4种晶体NaCl、KCl、MgO、CaO熔点由高到低的顺序是 ▲ 。
⑵科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键,又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式 ▲ ;金属铜采用下列 ▲ (填字母代号)堆积方式。
A B C D
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来) ▲ 。
③水分子间存在氢键,请你列举两点事实说明氢键对水的性质的影响 ▲ 。
④SO42-的空间构型是 ▲ 。
B.(12分)【实验化学】
硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,又名莫尔盐,是分析化学中常见的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备莫尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。
步骤一:铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液,加热,过滤、洗涤、干燥、称量,质量记为m1。
步骤二:FeSO4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀H2SO4中,充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重,质量记为m2。
步骤三:硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中,缓缓加热一段时间后停止,冷却,待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥,称量所得晶体质量。
步骤四:用比色法测定硫酸亚铁铵的纯度。
回答下列问题:
⑴步骤三中称取的(NH4)2SO4质量为 ▲ 。
⑵①铁屑用Na2CO3溶液处理的目的是 ▲ 。制备FeSO4溶液时,用右图装置趁热过滤,原因是 ▲ 。
②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩,停止加热的时机是 ▲ 。
③比色法测定硫酸亚铁铵纯度的实验步骤为:Fe3+标准色阶的配制、待测硫酸亚铁铵溶液的配制、比色测定。标准色阶和待测液配制时除均需加入少量稀HCl溶液外,还应注意的问题是 ▲ 。
④该实验最终通过 ▲ 确定硫酸亚铁铵产品等级。
图示法和图像法都是常用的科学研究方法。
(1)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式____________________。
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)________。
(2)下图是研究部分元素氢化物的沸点变化规律的图像,折线c可以表达出第________族元素氢化物的沸点变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b,你认为正确的是________(填“a”或“b”),理由是______________________________________________________________。
(3)第三周期元素的气态电中性基态原子失去最外层一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量叫做第一电离能(设为E)。如图所示:
①同周期内,随着原子序数的增大,E值变化的总趋势是________;
②根据图中提供的信息,试推断E氧________E氟(填“>”、“<”或“=”,下同);
③根据第一电离能的含义和元素周期律,试推断E镁________E钙。
图示法和图像法都是常用的科学研究方法。
(1)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键又含有氢键,其结构示意图可简单表示如下,其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式________________________________。
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)________。
(2)下图是研究部分元素氢化物的沸点变化规律的图像,折线c可以表达出第________族元素氢化物的沸点变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b,你认为正确的是________(填“a”或“b”),理由是______________________________________________________________。
(3)第三周期元素的气态电中性基态原子失去最外层一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量叫做第一电离能(设为E)。如图所示:
①同周期内,随着原子序数的增大,E值变化的总趋势是________;
②根据图中提供的信息,试推断E氧________E氟(填“>”、“<”或“=”,下同);
③根据第一电离能的含义和元素周期律,试推断E镁________E钙。
1.《有机化学基础》芬必得是一种高效的消炎药,其主要成分为布洛芬,它有多种合成路线,如图就是一种合成方法。
已知卤代烃有如下反应:R—Cl+NaCNR—C≡N+NaCl。
回答下列问题:
(1)写出D的结构简式:____________________。
(2)写出反应类型:A→B____________,B→C____________。
(3)C和苯酚的关系是____________。
a.互为同分异构体 b.互为同系物
c.均为芳香族化合物 d.均属于芳香烃
(4)写出C发生消去反应的化学方程式(注明反应条件):__________________________。
(5)与A具有相同分子式,且苯环上只有一个取代基的有机物共有四种,除A的结构外,写出其余三种结构简式中的任意两种:
_____________________________、____________________________。
2.《物质结构与性质》纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
A和B的单质单位质量的燃烧热大,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能/kJ·mol-1 | I1 | I2 | I3 | I4 |
A | 932 | 1 821 | 15 390 | 21 771 |
B | 738 | 1 451 | 7 733 | 10 540 |
(1)某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如上图所示,该同学所画的电子排布图违背了____________。
(2)根据价层电子对互斥理论,预测A和氯元素形成的简单分子空间构型为____________。
(3)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。
(4)已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C60中C—C键长为145—140 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确并阐述理由_________________________。
(5)科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数比为____________。
(6)继C60后,科学家又合成了Si60、N60,C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是__________。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为____________。
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