7.自然界存在的元素中,金屬元素種類更多,非金屬元素豐度更大.
I.80%左右的非金屬元素在現(xiàn)代技術(shù)包括能源、功能材料等領(lǐng)域占有極為重要的地位.
(1)氮及其化合物與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān),基態(tài)N原子的價電子排布圖是,N2F2分子中N原子的雜化方式是sp2,1mol N2F2含有1.806×1024個σ鍵.
(2)高溫陶瓷材料Si3N4晶體中鍵角N-Si-N>Si-N-Si(填“>”“<”或“=”),原因是Si3N4晶體中Si原子周圍有4個N原子,Si原子為sp3雜化,N-Si-N鍵角為109°28′,N原子周圍連接3個Si原子,含有1對孤對電子,N原子為sp3雜化,但孤對電子對成鍵電子對的排斥作用更大,使得Si-N-Si鍵角小于109°28′.
II.金屬元素在現(xiàn)代工業(yè)中也占據(jù)極其重要的地位.其中鈦也被稱為“未來的鋼鐵”,具有質(zhì)輕,抗腐蝕,硬度大,是宇航、航海、化工設(shè)備等的理想材料,是一種重要的戰(zhàn)略資源,越來越受到各國的重視.
(1)基態(tài)鈦原子核外共有22種運動狀態(tài)不相同的電子.金屬鈦晶胞如下圖1所示,為六方最密堆積(填堆積方式).
(2)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,其催化的一個實例如圖2.化合物乙的沸點明顯高于化合物甲,主要原因是化合物乙分子間形成氫鍵.化合物乙中采取sp3雜化的原子的電負性由大到小的順序為O>N>C.

(3)鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如圖3所示.假設(shè)把氧離子看做硬球接觸模型,鈣離子和鈦離子填充氧離子的空隙,氧離子形成正八面體,鈦離子位于正八面體中心,鈣離子位于立方晶胞的體心,一個鈣離子被12個氧離子包圍.鈣鈦礦晶體的化學式為CaTiO3.若氧離子半徑為a pm,則鈣鈦礦晶體中兩個鈦離子間最短距離為2$\sqrt{2}$apm.

分析 I.(1)氮元素是7號元素,最外層有5個電子,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可畫出價電子排布圖;N2F2分子中N原子之間形成N=N雙鍵,N原子與F原子之間形成N-F鍵,N原子含有1對孤對電子;
(2)Si3N4晶體中Si原子周圍有4個N原子,Si原子為sp3雜化,N原子周圍連接3個Si原子,含有1對孤對電子,N原子為sp3雜化,但孤對電子對成鍵電子對的排斥作用更大;
II.II.(1)核外電子沒有運動狀態(tài)相同的電子;由金屬鈦晶胞結(jié)構(gòu)可知,屬于六方最密堆積;
(2)化合物甲與化合物乙均為分子晶體,但化合物乙分子間可形成氫鍵;化合物乙中C、N、O三種原子的雜化軌道形成均為sp3,同周期自左而右電負性增大;
(3)鈦晶礦晶胞中鈦離子與周圍六個氧原子包圍形成八面體,立方體晶胞共有12個邊長,每條邊長的中點是一個氧原子,共12個氧原子包圍著中心的鈣離子,根據(jù)均攤法計算圖中立方體中各原子數(shù)目確定化學式;
若氧離子半徑為a pm,則正八面體的棱長為2a pm,則2個正四面體的連接面為正方形,該正方形棱長為2a pm,Ti位于正方形的中心,兩個鈦離子間最短距離等于正方形對角線長度.

解答 解:I.(1)①氮元素是7號元素,最外層有5個電子,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可畫出價電子排布圖為
N2F2分子結(jié)構(gòu)式為F-N=N-F,分子中N原子含有1對孤對電子,N原子的雜化方式是sp2雜化,l mol N2F2含有3molσ鍵,即1.806×1024個σ鍵,
故答案為:; sp2;1.806×1024
(2)Si3N4晶體中Si原子周圍有4個N原子,Si原子為sp3雜化,N-Si-N鍵角為109°28′,N原子周圍連接3個Si原子,含有1對孤對電子,N原子為sp3雜化,但孤對電子對成鍵電子對的排斥作用更大,使得Si-N-Si鍵角小于109°28′,
故答案為:>;Si3N4晶體中Si原子周圍有4個N原子,Si原子為sp3雜化,N-Si-N鍵角為109°28′,N原子周圍連接3個Si原子,含有1對孤對電子,N原子為sp3雜化,但孤對電子對成鍵電子對的排斥作用更大,使得Si-N-Si鍵角小于109°28′;
II.(1)Ti原子核外電子數(shù)為22,核外共有22種運動狀態(tài)不相同的電子;由金屬鈦晶胞結(jié)構(gòu)可知,屬于六方最密堆積;
故答案為:22;六方最密;
(2)化合物乙因分子間存在氫鍵,則化合物乙的沸點比化合物甲高,化合物乙中C、N、O三種原子的雜化軌道形成均為sp3,同周期自左而右電負性增大,故電負性:O>N>C,
故答案為:化合物乙分子間形成氫鍵;O>N>C;
(3)鈦離子位于立方晶胞的角頂,被6個氧離子包圍成配位八面體;鈣離子位于立方晶胞的體心,被12個氧離子包圍;每個晶胞中鈦離子和鈣離子均為1個,晶胞的12個邊長上各有一個氧原子,根據(jù)均攤原則,每個晶胞實際占有氧原子數(shù)目為12×$\frac{1}{4}$=3,則晶胞的化學式為CaTiO3
若氧離子半徑為a pm,則正八面體的棱長為2a pm,則2個正四面體的連接面為正方形,該正方形棱長為2a pm,Ti位于正方形的中心,兩個鈦離子間最短距離正方形對角線長度,故兩個鈦離子間最短距離為2$\sqrt{2}$a pm.
故答案為:12;CaTiO3;2$\sqrt{2}$a.

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查,涉及核外電子排布、雜化軌道與空間構(gòu)型、化學鍵、氫鍵、電負性、晶胞結(jié)構(gòu)與計算等,Ⅱ(3)中晶胞結(jié)構(gòu)與計算為易錯點、難點,需要顯示具備一定的空間想象與數(shù)學計算能力.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

17.下列關(guān)于元素周期表的說法正確的是( 。
A.現(xiàn)代元素周期表是按照元素相對原子質(zhì)量由小到大排列而成的
B.同主族的元素,都是按從上到下的順序電子層數(shù)逐漸增多
C.同周期的元素,都是按從左到右的順序原子最外層電子數(shù)由1遞增到8
D.同周期的元素的原子和離子半徑,都是按從左到右的順序逐漸減小

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.顛茄酸酯(H)有解除胃腸道痙攣、抑制胃酸分泌的作用,常用于胃腸道平滑肌痙攣及潰瘍病的輔助治療,其合成路線如下:

試回答下列問題:
(1)反應(yīng)I所涉及的物質(zhì)均為烴,氫的質(zhì)量分數(shù)均為7.69%,A的相對分子量小于110,則A的化學名稱為苯乙烯,A分子中最多有3個碳原子在一條直線上.
(2)反應(yīng)II的反應(yīng)類型是取代,反應(yīng)III的反應(yīng)類型是濃H2SO4、加熱.
(3)B的結(jié)構(gòu)簡式是;E的分子式為C10H12O2;F中含氧官能團的名稱是醛基和酯基.
(4)由C→D反應(yīng)的化學方程式為
(5)化合物G有多種同分異構(gòu)體,同時滿足下列條件的有6種.
①能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng);②能與FeCl3發(fā)生顯色反應(yīng);③苯環(huán)上有四個取代基,且苯環(huán)上一鹵代物只有一種.
(6)參照上述合成路線,設(shè)計一條由 制備的合成路線

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.氯氣和氨氣在常溫下混合即可發(fā)生反應(yīng).某興趣小組同學為探究純凈、干燥的氯氣與氨氣的反應(yīng),設(shè)計了如圖裝置:

(1)裝置F中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)裝置B中盛放的是堿石灰,其作用是干燥氨氣;裝置E中盛放的試劑是飽和食鹽水,其作用是吸收HCl氣體;
(3)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為:Ca(OH)2+2NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(4)若有10.7gNH4Cl,最多可制取標準狀況下的氨氣的體積是4.48L;
(5)裝置C中有白煙產(chǎn)生,試寫出該反應(yīng)的化學方程式NH3+HCl=NH4Cl;
(6)G處逸出的尾氣中含有少量Cl2,為防止其污染環(huán)境,可將尾氣通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.環(huán)境污染影響人類生存,治理污染是化學工作者研究的重要課題.
(1)可用CO與H2合成甲醇(CH3OH),己知CO、CH3OH(1)、H2的燃燒熱分別為:28 3.0kJ•mol-1、725.5KJ•mol-1、285.8kJ•mol-1,請寫出合成CH3OH(1)的熱化學方程式CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-129.1kJ•mol-1
(2)反應(yīng):FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)在容積固定的密閉容器中進行,其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如圖1所示.
①該反應(yīng)是放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng).
②一定條件下,下列能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是ad.
a.混合氣體的密度不再變化   b.容器內(nèi)壓強不再變化
c.v(CO2)=v(CO)    d.CO在混合氣中的質(zhì)量分數(shù)保持不變
③T1溫度下,加入FeO和CO,反應(yīng)達平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為33.3%.
(3)用V2O5作催化劑,NH3可將NO還原成N2,一種反應(yīng)歷程如圖2所示.寫出該反應(yīng)化學方程式4NH3+4NO+O2$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{\;}$4N2+6H2O.
(4)把含二氧化硫的工業(yè)煙氣通入含Cr2O72-和Cr3+的酸性電鍍廢液中(Cr2O72-被還原為Cr3+),寫出該反應(yīng)的離子方程式3SO2+Cr2O72-+2H+=3SO42-+2Cr3++H2O.反應(yīng)一段時間后開始出現(xiàn)Cr(OH)3沉淀,用必要的離子方程式和文字,表述產(chǎn)生沉淀的原因Cr3+在水溶液中存在Cr3++3H2O?Cr(OH)3+3H+,上述反應(yīng)消耗了H+使上述平衡正向移動,產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.某研究性學習小組欲探究原電池的形成條件,按如圖所示裝置進行試驗并得到下表實驗結(jié)果:
序號AB燒杯中的液體靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)
1ZnCu稀硫酸
2ZnCu乙醇
3CuC氯化鈉溶液
4MgAl氫氧化鈉溶液
分析上述數(shù)據(jù),回答下列問題:
(1)實驗1中電流由B極流向A極(填“A”或“B”)
(2)實驗4中電子由B極 流向A極,表明負極是鋁電極(填“鎂”或“鋁”)
(3)實驗3 表明B
A.銅在潮濕空氣中不會被腐蝕  B.銅的腐蝕是會發(fā)生的
(4)分析上表有關(guān)信息,下列說法不正確的是A
A.相對活潑的金屬一旦做負極
B.失去電子的電極是負極
C.燒杯中的溶液,必須是電解質(zhì)溶液
D.浸入同一電解質(zhì)溶液中的兩個電極,是活潑性不同的兩種金屬(或其中一種非金屬)

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

19.化學與生活、生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān),下列說法中正確的是(  )
A.14C可用于文物年代的鑒定,14C和12C互為同素異形體
B.淀粉和纖維素都是高分子化合物,且都是非電解質(zhì)
C.制作航天服的聚酯纖維和用于光纜通信的光導纖維都是新型無機非金屬材料
D.現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中芳香烴主要來源于石油化工的催化重整和煤的干餾

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

16.氯化亞銅(CuCl)常用作有機合成工業(yè)中的催化劑,在空氣中迅速被氧化成綠色;見光則分解,變成褐色.如圖是工業(yè)上用制作印刷電路的廢液(含F(xiàn)e3+、Cu2+、Fe2+、Cl-)生產(chǎn)CuCl的流程:

根據(jù)以上信息回答下列問題:
(1)生產(chǎn)過程中X的化學式為Fe.
(2)寫出產(chǎn)生CuCl的化學方程式:CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O=2CuCl↓+2H2SO4
(3)在CuCl的生成過程中理論上不需要補充SO2氣體,結(jié)合化學方程式和必要的文字說明理由Cu+2 H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O反應(yīng)中生成的CuSO4和 SO2為1:1,所以理論上不需要補充SO2氣體.實際生產(chǎn)中SO2要適當過量,原因可能是提高Cu2+的還原速率,同時可以防止生成的Cu+被空氣氧化(答一點即可).
(4)實驗探究pH對CuCl產(chǎn)率的影響如下表所示:
pH1234567
CuCl產(chǎn)率/%70908278757270
析出CuCl晶體最佳pH為2,當pH較大時CuCl產(chǎn)率變低原因是Cu2+水解程度增大,反應(yīng)生成CuCl減少,產(chǎn)率減小.調(diào)節(jié)pH時,不能(填“能”或“不能”)用相同pH的硝酸代替硫酸,理由是硝酸會與產(chǎn)品CuCl發(fā)生反應(yīng).
(5)氯化亞銅的定量分析:
①稱取樣品0.25g和過量的FeCl3溶液于錐形瓶中,充分溶解.
②用0.10mol•L-1硫酸鈰標準溶液滴定.已知:CuCl+FeCl3═CuCl2+FeCl2、Fe2++Ce4+═Fe3++Ce3+.三次平行實驗結(jié)果如下(平行實驗結(jié)果相差不能超過1%):
平行實驗次數(shù)123
0.25g樣品消耗硫酸鈰標準溶液的體積(mL)24.3524.0523.95
則樣品中CuCl的純度為95.5%(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

17.生活用水的凈化、消毒殺菌處理與生產(chǎn)、生活廢水的無害化處理與我們的生活密切相關(guān),回答下列問題.
(1)暫時硬度水與永久硬度水煮沸后會出現(xiàn)白色固體的是暫時硬度   水,除去水垢中CaSO4的試劑是純堿、鹽酸,寫出除去CaSO4的離子反應(yīng)方程式CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-、CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑.
(2)K2FeO4是一種新型的水處理劑,它兼有消毒殺菌、凈水雙重功能,具有消毒殺菌功能是因為它有高鐵酸鉀有強氧化   性.但若水的酸性或堿性較強,該試劑的凈水功能均會減弱甚至消失,原因是當水的酸性或堿性較強時均不利于形成Fe(OH)3膠體.
(3)圖1是離子交換柱結(jié)構(gòu)示意圖,則左側(cè)的是陽 (填陰或陽)離子交換柱.硬度為1毅的水是指每升水含10mgCaO或與之相當?shù)奈镔|(zhì)(如7.1mgMgO)的水.若某天然水中其它離子轉(zhuǎn)化后相當于有c(Ca2+)=1.0×10-3 mol/L,此水是否符合我國飲用水的硬度標準為符合,1.0×10-3mol/L×56g/mL×103mg/g×1L=56mg/L<450mg/L (生活用水衛(wèi)生標準規(guī)定,總硬度不超過450mg/L,寫出計算式).

(4)用雙硫腙(H2Dz)~CC14絡(luò)合萃取法可從工業(yè)廢水中提取金屬離子:H2Dz先將金屬離子絡(luò)合成電中性的物質(zhì)[如Hg(HDz)2等],再用CCl4萃取此絡(luò)合物.圖2是用上述方法處理含有Hg2+、Bi3+、Zn2+的廢水時的酸度曲線(E%表示金屬離子以絡(luò)合物形式被萃取分離的百分率).
①當廢水的pH=4時,廢水中能以簡單金屬離子形式存在的離子是Zn2+
②當水中n(Bi3+):n[Bi(HDz)3]=3:2時,廢水的pH=2.
③向萃取后的CCl4中加入NaOH溶液可將鉍元素以氫氧化物的形式沉淀下來,相應(yīng)的離子方程式為Bi(HDz)3+6OH-=Bi(OH)3↓+3H2O+3Dz2-

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