【題目】I.1915年諾貝爾物理學獎授予Henry Bragg和Lawrence Bragg,以表彰他們用X射線對晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻。
科學家通過X射線推測膽礬中既含有配位鍵,又含有氫鍵,其結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如下,其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示。
(1)寫出基態(tài)Cu原子的核外電子排布式____________________。
(2)寫出膽礬晶體中水合銅離子的結(jié)構(gòu)簡式(必須將配位鍵表示出來)_________________。
II.砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等;卮鹣铝袉栴}:
(1)寫出基態(tài)As原子的外圍電子排布式________。
(2)根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga_______As,第一電離能Ga______As。(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為_______,其中As的雜化軌道類型為________。
(4)GaF3的熔點高于1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其原因是__________________。
(5)GaAs的熔點為1 238 ℃,密度為ρ g·cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________,Ga與As以___________鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為M1 g·mol-1和M2 g·mol-1,原子半徑分別為r1 pm和r2 pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為__________________________(列出含ρ和NA的計算式)。
【答案】 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 4s24p3 大于 小于 三角錐型 sp3 GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體 原子晶體 共價 4π×10-30ρNA(r13+r23)/3(M1+M2)×100%
【解析】Ⅰ(1)Cu為第29號元素,其核外電子排布為:[Ar]3d104s1。
(2)圖示中Cu2+與周圍四個水分子中的O之間形成的都應(yīng)該是配位鍵,顯然應(yīng)該是Cu2+提供空軌道,所以該離子為:。
Ⅱ(1)As為33號元素,所以核外電子排布為:[Ar] 3d104s24p3,所以外圍電子排布式為:4s24p3。
(2)同周期由左向右半徑逐漸減小,所以半徑Ga>As。As的4p能級為半滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以其第一電離能增大,即第一電離能為:Ga<As。
(3)根據(jù)價層電子對互斥理論AsCl3的價電子對為4,配位數(shù)為3,所以分子是三角錐形,As為sp3雜化。
(4)GaF3的熔點高于1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其差異如此之大,只可能是因為晶體類型發(fā)生變化,即GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體。
(5)根據(jù)晶體的熔點和晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷該晶體為原子晶體,所以原子之間應(yīng)該以共價鍵鍵合。晶胞中含有4個GaAs,所以晶胞質(zhì)量為4(M1+M2)/NA g,進而得到晶胞密度為4(M1+M2)/ (ρNA) cm3=4×1030(M1+M2)/ (ρNA) pm3。晶胞中含有4個Ga和4個As,所以原子的體積為(4×4πr13/3 + 4×4πr23/3)pm3;所以GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為(4×4πr13/3 + 4×4πr23/3)÷[4×1030(M1+M2)/ (ρNA)]=4π×10-30ρNA(r13+r23)/3(M1+M2) ×100%。
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【題目】某校甲、乙兩個化學小組學生利用下圖所示裝置進行“鐵與水反應(yīng)及相關(guān)性質(zhì)”的實驗。
(1)裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是____________________________________。
(2)裝置E中的現(xiàn)象是___________________________________________________。
(3)將探究小組分為兩組,按題圖裝置進行對比實驗,甲組用灑精噴燈、乙組用灑精燈加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物),兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗。
步驟 | 操作 | 甲組現(xiàn)象 | 乙組現(xiàn)象 |
1 | 取黑色粉末加入稀鹽酸 | 溶解,無氣泡 | 溶解,無氣泡 |
2 | 取少驟1中溶液,滴加酸性KMnO4溶液 | 紫色褪去 | 紫色褪去 |
3 | 取步驟1中溶液,滴加KSCN溶液 | 變紅 | 無現(xiàn)象 |
4 | 向步驟3溶液中滴加新制氯水 | 紅色褪去 | 先變紅,后褪色 |
①乙組得到的黑色粉末是________________________。
②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為______________________________________。
③乙組步驟4中,溶液變紅的原因為____________________、___________________;(用離子方程式表示);溶液褪色可能的原因是_____________________________;驗證方法為________________________________________。
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【題目】普通鋅錳電池(俗稱干電池)構(gòu)造如圖所示。
(1)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應(yīng)為:Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnOOH
①正極發(fā)生的主要反應(yīng)是____________;
②普通鋅錳電池即使不使用,也易發(fā)生電解質(zhì)的泄漏,結(jié)合電池結(jié)構(gòu)及相關(guān)知識,用適當?shù)幕瘜W用語及文字解釋原因___________;
(2)下左圖表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的工藝(不考慮廢舊電池中存在的少量其他金屬)。
①濾液加入稀鹽酸反應(yīng)的化學方程式為____________,冷卻得到化合物B的化學方程式為____________;
②操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4,在操作a中,KClO3的作用是______;
③操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體,該反應(yīng)的離子方程式為____________;黑褐色固體可循環(huán)使用,檢驗其是否洗滌干凈的實驗方案是___________;
④采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D,寫出其對應(yīng)的電極反應(yīng)_______。
⑤往化合物A的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液。溶液中離子濃度隨pH變化如圖所示,回答下列問題:
i M(OH)2屬于____________氫氧化物(填“酸性”、“堿性”、“兩性”或“中性”);
ii從圖中數(shù)據(jù)可得M(OH)2的Ksp=____________;
iii往2L 1.00mol·L-1 A溶液中加入NaOH固體至pH=6.00,需NaOH=___________mol。
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【題目】2016年IUPAC命名117號元素為Ts(中文名“ ”,tián),Ts的原子核外最外層電子數(shù)是7,下列說法不正確的是( )
A. Ts是第七周期第ⅦA族元素 B. Ts的同位素原子具有相同的電子數(shù)
C. Ts在同族元素中非金屬性最弱 D. 中子數(shù)為176的TS核素符號是 Ts
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【題目】科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。
(1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為______。
(2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是______(填序號)。
a.固態(tài)CO2屬于分子晶體
b. CH4分子中含有極性共價鍵,是極性分子
c.因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點低于CO2
d. CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp
(3)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2。
①基態(tài)Ni原子的電子排布式為____________,Ni該元素位于元素周期表的第___族。
②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_____molσ鍵。
(4)一定條件下,CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如圖所示)的水合物晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表.CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。
①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是______。
②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學家提出用CO2置換CH4的設(shè)想.已知圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,根據(jù)上述圖表,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是___________________________。
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【題目】標準狀況下,三個干燥燒瓶分別盛①干燥純凈的氨氣、②二氧化氮與氧氣的混合氣(體積比:V(NO2 ):V(O2 )=4:1)、③一半空氣的氯化氫,將它們分別倒置于盛足量水的水槽中,當水進入燒瓶中,并使氣體充分溶解,假定燒瓶中溶液無損失,所得溶液的物質(zhì)的量濃度之比為
A. 5:4:5 B. 1:1:1 C. 15: 12: 10 D. 無法計算
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【題目】(1)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2;鶓B(tài)Ni原子的外圍電子排布式為 ,該元素位于元素周期表中的第 族。
(2)碳元素能夠形成不同的單質(zhì),如C60、C70、金剛石等等。
①C60、C70、金剛石這些單質(zhì)間互稱為 。
②科學家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物,其晶胞如圖所示,該物質(zhì)在低溫時是一種超導體。該物質(zhì)的K原子和C60分子的個數(shù)比為 。
③繼C60后,科學家又合成了Si60、N60, C、Si、N三種原子電負性由大到小的順序是 。
(3)銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要用途,如金屬銅用來制造電線電纜,五水硫酸銅可用作殺菌劑。
①Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2+的核外電子排布式為 。
②Cu2O的熔點比Cu2S的 (填“高”或“低”),請解釋原因 。
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【題目】在同溫同壓下,將10mL某氣態(tài)烴,在60mLO2里充分燃燒,得到液態(tài)水和體積為45mL的混合氣體,則該烴可能為( )
A.甲烷B.乙烷C.丙烷D.乙烯
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