【題目】VA族的氮、磷、砷(As)等元素的化合物在科研和生產中有許多重要用途,請回答下列問題。
(1)砷的基態(tài)原子的電子排布式為___________________。
(2)原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為______________。
(3)NH3的沸點比PH3高,原因是___________;PO43-離子的立體構型為___________。
(4)AsH3是無色稍有大蒜氣味的氣體,在AsH3中As原子的雜化軌道類型為______________。
(5)H3AsO4和H3AsO3是砷的兩種含氧酸,請根據結構與性質的關系,解釋H3AsO4比H3AsO3 酸性強的原因_____________________。
(6)磷的一種單質白磷(P4)屬于分子晶體,其晶胞結構如下圖。已知最近兩個白磷分子間的距離為 a pm(1pm=10-12m),阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體的密度為__________________g/cm3(只要求列算式,不必計算)。
【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3 N>P>As NH3分子間存在較強的氫鍵,而PH3分子間僅有較弱的范德華力 正四面體 sp3雜化 H3AsO4和H3AsO3可表示為(HO)3AsO和(HO)3As,H3AsO3中的As為+3價,而H3AsO4中的As為+5價,正電性更高,導致As-O-H中O的電子更向As偏移,更易電離出H+
【解析】
(1)確定砷在元素周期表中的位置,然后根據構造原理寫出電子排布式;
(2)根據同主族第一電離能的變化規(guī)律作答;
(3)NH3分子間存在氫鍵,PO43-離子的立體構型可由價層電子對互斥理論計算求得;
(4)求出AsH3中心原子的價層電子對數(shù),即可根據夾層電子對數(shù)與雜化類型的對應關系得出答案;
(5)兩種含氧酸即可改寫為(HO)mROn,n越大,R正電性越大酸性越強;
(6)先求出此晶胞含有白磷分子數(shù),然后依據ρ=計算。
(1)砷元素是33號元素,位于元素周期表的第四周期第VA族,基態(tài)砷原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3;
(2)同主族元素自上而下由于原子半徑逐漸增大,所以第一電離能逐漸降低,因此N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N>P>As;
(3)PH3分子間只存在范德華力,NH3分子間除存在范德華力之外,還存在比范德華力更強的氫鍵,故NH3的沸點比PH3高;PO43-中心原子為P,其中σ鍵電子對數(shù)為4,中心原子孤電子對數(shù)為(5+34×2)=0,PO43-價層電子對對數(shù)為4+0=4,故立體構型為正四面體;
(4)AsH3中心原子的價層電子對數(shù)=3+,所以As采用sp3雜化;
(5)兩種含氧酸即可改寫為(HO)mROn,H3AsO4可表示為(HO)3AsO,H3AsO3可表示為(HO)3As,H3AsO4中n值大正電性強,導致As-O-H中O的電子更向As偏移,更易電離出H+,所以H3AsO4比H3AsO3酸性強;
(6)一個晶胞中含有白磷分子數(shù)為:,則一個晶胞的質量m=g,一個晶胞的體積V==,因此晶胞的密度ρ=g/cm3。
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【題目】某溫度下,在容積不變的密閉容器中進行如下反應:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)(正反應為吸熱反應),反應一段時間后達到平衡狀態(tài)。下列敘述正確的是
A. 加入少量W,逆反應速率增大
B. 通入一定量氦氣,壓強增大,平衡向正反應方向移動
C. 升高溫度,正反應速率增大,逆反應速率減小,平衡向正反應方向移動
D. 降低溫度,正反應速率減小,逆反應速率減小,平衡向逆反應方向移動
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【題目】碳、氮、銅形成的單質及它們形成的化合物有重要研究和應用價值,回答下列問題:
(1)鄰氨基吡啶的銅配合物在有機不對稱合成中起催化誘導效應,其結簡式如圖所示。
①基態(tài)Cu原子的價電子排布式為_________,在元素周期表中銅位于_________區(qū)(填“s”“p”“d”或“ds”)。
②C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序為_________。
③鄰氨基吡啶的銅配合物中,Cu2+的配位數(shù)是_________,N原子的雜化類型為_________。
(2)C60是富勒烯族分子中穩(wěn)定性最高的一種,N60是未來的火箭燃料,二者結構相似。
①有關C60和N60的說法中正確的是_________。
A.C60和N60均屬于分子晶體 B.N60的穩(wěn)定性強于N2
C.C60中碳原子是sp3雜化 D.C60易溶于CS2、苯
②近年來,科學家合成了一種具有“二重結構”的球形分子,它是把足球形分子C60容納在足球形分子Si60中,則該分子中含有的化學鍵類型為___________ (填“極性鍵”“非極性鍵”)。
(3)原子坐標參數(shù)和晶胞參數(shù)是晶胞的兩個基本參數(shù)。
①圖中原子坐標參數(shù)分別為:A(0,0,0),B(1/2,1/2,0),C(1/2,0,1/2),則D的原子坐標參數(shù)為_________。
②圖為銅的晶胞,銅原子半徑為Rnm,NA是阿伏加德羅常數(shù)的值,則銅晶體的密度為_________g·cm-3(用含R、NA的式子表示)
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【題目】將下圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是
A. Zn電極上發(fā)生還原反應
B. 片刻后鹽橋中的Cl-向乙裝置中移動
C. 當電路中有0.2mol電子轉移時,甲池增重質量為6.5克
D. 電子的流動方向從Zn→a ; b→Cu
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【題目】生產鉛蓄電池時,在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO4,干燥后再安裝,充電后即可使用,發(fā)生的反應是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是( )
A. 需要定期補充硫酸
B. 工作時鉛是負極,PbO2是正極
C. 工作時負極上發(fā)生的反應是Pb-2e-+SO42-===PbSO4
D. 工作時電解質的密度減小
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【題目】2017年春節(jié),京津冀及周邊區(qū)域遭遇“跨年”霧霾,二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物這三項是霧霾主要組成,消除氮氧化物污染是研究方向之一。
(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574.0 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160.0 kJ·mol-1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1
請寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g) ,CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程式_______________________ 。
(2)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關反應為:C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g),某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO,恒溫(T0C)條件下反應,反應進行到不同時間測得各物質的濃度如下:
物質 濃度(mol/L) 時間(min) | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
①下列說法不能作為判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)標志的是_______
A.活性炭的質量 B.v 正(N2) = 2v逆 (NO)
C.容器內壓強保持不變 D.容器內混合氣體的密度保持不變
E.容器內混合氣體的平均相對分子質量保持不變
F.容器內CO2的濃度保持不變
②在T0C時,該反應的平衡常數(shù)為______________(小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字);
③在30 min時,若只改變某一條件,反應重新達到平衡,則改變的條件是___________;
④在50 min時保持溫度和容器體積不變再充入NO和N2,使二者的濃度均增加至原來的兩倍,則化學平衡_______(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”)
(3)利用反應6NO2+8NH3= 7N2+12H2O構成電池的方法,既能實現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化學能,裝置如圖所示。
①A電極的電極反應式為______________
②下列關于該電池的說法正確的是(_____)
A.電子從右側電極經過負載后流向左側電極
B.為使電池持續(xù)放電,離子交換膜需選用陰離子交換膜
C.電池工作一斷時間,溶液的pH不變
D.當有4.48LNO2被處理時,轉移電子物質的量為0.8mol
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【題目】據外媒報道,WirthResearch公司公布了其用輕型氫燃料電池作為主要能源的無人空中系統(tǒng)(UAS)的設計,該輕型氫燃料電池比普通理離子電池具有更高的能量密度(能量密度是指單位體積或重量可以存儲的能量多少)。用吸附了H2的碳納米管等材料制作的二次電池的原理如下圖所示。該電池的總反應為H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2,已知:6NiO(OH)+NH3+H2O+OH-=6Ni(OH)2+NO2-。下列說法不正確的是
A. 碳納米管吸附H2的密度越大,電池的能量密度越高
B. 電池可以用KOH溶液、氨水等作為電解質溶液
C. 放電時.乙電極反應為NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
D. 充電時,電池的碳電極與直流電源的負極相連
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【題目】NA為阿伏加德羅常數(shù),下列有關說法正確的是
A.常溫下,7.8g固體Na2O2中,含有的陰陽離子總數(shù)為0.4 NA
B.4.48L氨氣分子中含0.6NA個N-H鍵
C.鐵、Cu片、稀硫酸組成的原電池,當金屬鐵質量減輕5.6g時,流過外電路的電子為0.3NA
D.4℃時,20g2H216O中含有共用電子對數(shù)為2NA
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