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【題目】[化學—選修3:物質結構與性質]

已知X和Y均為短周期元素,其原子的第一至第五電離能如下表所示:

電離能(kJ/mol)

I1

I2

I3

I4

I5

X

801

2427

3660

25026

32827

Y

577.5

1816.7

2744.8

11577

14842

根據上述信息:

①X和氯元素形成的簡單分子的空間構型為

Y的基態(tài)原子的核外電子排布式為 ,若Y和氯元素形成的分子的相對分子質量為267,請在下列方框中寫出該分子的結構式(若存在配位鍵,用“→”表示)

(2)碳元素可以形成多種單質及化合物:

C60的結構如圖1。C60中的碳原子的雜化軌道類型是 ;

解釋:金剛石中的C-C的鍵長大于C60中C-C的鍵長的原因是 ;

金剛石的熔點高于C60的原因是 ;

(3)如圖2是鉀的石墨插層化合物的晶胞圖(圖中大球表示K原子,小球表示C原子),如圖3是晶胞沿右側方向的投影.

①該化合物的化學式是 ;

②K層與C層之間的作用力是 ;

③K層中K原子之間的最近距離是C-C鍵的鍵長dC-C

(4)SiC的晶胞與金剛石的晶胞相似,設碳原子的直徑為a cm,硅原子的直徑為b cm,則晶胞的邊長為 cm(用含a、b的式子表示)。

【答案】(1)① 平面正三角形。② 1s22s22p63s3,

(2)① sp2雜化;② 金剛石中的C—C鍵為單鍵,而C60中每個碳原子都以sp2的形式雜化,其2p軌道上還有一個單電子軌道垂直于sp2雜化軌道的平面,相互之間肩并肩重合形成π鍵,故金剛石中的C-C的鍵長大于C60中C-C的鍵長;③ C60是分子晶體,熔化時破壞的是分子間作用力,金剛石是原子晶體,融化時平破壞的是共價鍵。

(3)① C8K;② 離子鍵;③ 2;

(4)

【解析】

試題分析:

(1)X和Y均為短周期元素,其原子的第一至第五電離能,原子多于5個電子。又由于X、Y都是I4遠大于I3,說明最外層都是3個電子。X、Y元素的原子的I1,X大于Y的,故XB,YAl。①X(B)和氯元素形成的簡單分子BCl3的中心原子B原子的價層電子無孤電子對,所以其空間構型為平面正三角形;② Y(Al)的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s3,Y和氯元素形成的分子的相對分子質量為267,其分子是Al2Cl6,Al原子3p有3個單電子,與3個Cl原子形成共價鍵,還有1個空軌道,可以接收Cl原子提供的孤對電子形成配位鍵,故其結構式是。

(2)①C60中的每一個碳原子都與3個相鄰的碳原子以共價鍵相結合,故碳原子軌道以 sp2的形式雜化;

②金剛石中的C-C鍵為單鍵,而C60中的每個碳原子都以sp2的形式雜化,其2p軌道上還有一個單電子軌道垂直于sp2雜化軌道的平面,相互之間肩并肩重合形成π鍵,故金剛石中的C-C的鍵長大于C60中C-C的鍵長;

③C60是分子晶體,熔化時破壞的是分子間作用力,金剛石是原子晶體,熔化時破壞的是共價鍵。

(3)①根據均攤法:晶胞中的原子數目分別為K:4×(頂角)+4×面上+5(體心)=1+2+5=8,C:4×[8×(面上)+12(體心)]=4×16=64。原子數目這比K:C=8:64=1:8,故該化合物的化學式是C8K;②K屬于活潑金屬元素,C為非金屬元素,二者之間的作用力為離子鍵;③設晶胞沿右側方向的投影的邊長是2a,寬為a,則K層中K原子之間的最近距離為a,正六邊形的內角為120℃,則4dC-C·cos30°=a,故a=2dC-C;

(4)碳化硅的晶胞與金剛石的晶胞相似(如圖),碳原子與硅原子最近距離為晶體體對角線的,若晶胞的邊長為lcm,則晶體體對角線為lcm=4×(+),故l=

練習冊系列答案
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A.該溶液中可能含有Na+

B.該溶液中肯定含有NH4+、SO42-、CO32-、NO3-

C.該溶液中一定不含NO3-

D.該溶液中一定含Na+,且c(Na+) 0.1 mol·L-1

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(2)在其他條件不變的情況下,降低溫度平衡向正反應方向移動,為______反應(選填“吸熱”、“放熱”)。

(3)如圖為反應速率(ν)與時間(t)關系的示意圖,由圖判斷,在t1時刻曲線發(fā)生變化的原因是______(填寫編號)。

a.增大N2的濃度 b.擴大容器體積 c.加入催化劑 d.升高溫度

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(2)在t2~t3階段Y的物質的量減小,則此階段開始時v v(填“>”、“=”或“<”)。

(3)t4~t5階段改變的條件為 ,此階段的平衡常數K = 。

(4)t5~t6階段容器內Z的物質的量共增加0.10 mol,在反應中熱量變化總量為a kJ,寫出該反應的熱化學方程式 。在乙圖Ⅰ~Ⅴ處平衡中,平衡常數最大的是 。

(5)若起始實驗條件不變,重新向該容器中加入0.60 mol X、0.20 mol Y和0.080 mol Z,反應至平衡狀態(tài)后X的轉化率= 。

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43.04g銅鎂合金完全溶解于100mL密度為1.40g·mL-1、質量分數為63%的濃硝酸中得到NO2N2O4的混合氣體2240mL(標準狀況),向反應后的溶液中加入2.00mol·L-1NaOH溶液,當金屬離子全部沉淀時,得到5.08g沉淀。

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0;熵變S 0 ( 填:“< ,> ,= ”)。該反應在 (填:高溫或低溫)條件下能自發(fā)進行。

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a1>a2 b1<b2 t1>t2 右圖中陰影部分面積更大 兩圖中陰影部分面積相等

(3)若該反應在容積可變的密閉容器中發(fā)生,在溫度為T1、T2時,平衡體系中X的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是 。

A.A、C兩點的反應速率:A>C

B.A、C兩點的氣體密度:A<C

C.B、C兩點的氣體的平均相對分子質量:B<C

D.由狀態(tài)B到狀態(tài)A,可以用加熱的方法

EA、C兩點X的濃度:A>C

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