【題目】氮及其化合物在科學(xué)研究和化工生產(chǎn)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。請回答下列問題:
(1)與氮元素同族的第四周期元素的基態(tài)原子價層電子軌道表達(dá)式為___________。
(2)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)簡式如圖,該分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為___________,其分子中碳原子的雜化方式為___________,該物質(zhì)中除氫以外的元素的第一電離能由大到小的順序為______________________。
(3)[Cu(NH3)4]SO4是一種重要的配合物。與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式為___________(任寫一種)。NH3的 VSEPR模型為___________。[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為______________________。
(4)①已知:2UO2+5NH4HF22UF4·NH4F+3NH3↑+4H2O↑,NH4HF2中不含有的作用力為___________(填選項字母)。
A.共價鍵 B.配位鍵 C.金屬鍵 D.離子鍵 E.氫鍵
②NH3和H2O的鍵角由大到小的順序為______________________(用分子式表示),原因是_______________________________________________________。
(5)Cu3N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,N3-的配位數(shù)為___________,Cu+半徑為apm,N3-的半徑為bpm,Cu3N晶胞的密度為___________g/cm3(列出計算式即可,阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。
【答案】 3:1 sp、sp3 N>O>C CCl4 、 SiCl4 、 CBr4 、 SiF4 等合理答案即可 四面體形 或 C NH3>H2O NH3分子中N原子采用sp3雜化,N原子還有一對孤對電子,而H2O分子中的O原子采用sp3雜化,O原子有兩對孤對電子,據(jù)電子對互斥理論,H2O中的兩對孤電子對對成鍵電子對的斥力更大,所以H2O的鍵角更小。或者答:孤電子對對孤電子對的斥力大于孤電子對對成鍵電子對的斥力。 6
【解析】
(1)氮元素的價層電子2s22p3,與氮元素同族的第四周期元素的基態(tài)原子價層電子4s24p3,寫出價層電子軌道表達(dá)式;
(2)HOCH2CN分子中σ鍵為6個、π鍵數(shù)為2;其分子中碳原子的雜化方式有2種,形成4個σ鍵的碳是sp3雜化,形成2個σ鍵,2個π鍵的碳為sp雜化;N原子價電子構(gòu)型是半充滿狀態(tài),在同一周期第一電離能會變大。
(3)與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式為CCl4 、SiCl4 、CBr4 、SiF4 等。
NH3中N原子孤電子對數(shù)=(5-3)/2=1,價層電子對數(shù)=3+1=4。
[Cu(NH3)4]2+的中Cu與N形成4個配位鍵。
(4)①NH4HF2中含有的作用力:N-H共價鍵 ,N-H中有一個是配位鍵 ,銨根離子和酸根離子間是離子鍵,H和F之間可形成氫鍵。
②NH3和H2O的鍵角由大到小的順序為NH3>H2O, NH3分子中N原子采用sp3雜化,N原子還有一對孤對電子,而H2O分子中的O原子采用sp3雜化,O原子有兩對孤對電子,據(jù)電子對互斥理論,H2O中的兩對孤電子對對成鍵電子對的斥力更大,所以H2O的鍵角更小;蛘叽穑汗码娮訉码娮訉Φ某饬Υ笥诠码娮訉Τ涉I電子對的斥力。
(5)由Cu3N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖,大球個數(shù)=12×1/4=3,小球個數(shù)=1/8=1,所以大球表示Cu原子、小球表示N原子,由空間結(jié)構(gòu)可知,中間面上N的周圍有4個Cu,上下面上各有1個Cu,則N3-的配位數(shù)4+2=6,Cu3N的密度=m/V,以此來解答.
(1)氮元素的價層電子2s22p3,與氮元素同族的第四周期元素的基態(tài)原子價層電子4s24p3,基態(tài)原子價層電子軌道表達(dá)式為;
(2)HOCH2CN分子中σ鍵為6個、π鍵數(shù)為2,σ鍵與π鍵數(shù)目之比為3:1;其分子中碳原子的雜化方式有2種,形成4個σ鍵的碳是sp3雜化,形成2個σ鍵,2個π鍵的碳為sp雜化;N原子價電子構(gòu)型是半充滿狀態(tài),在同一周期第一電離能會變大,該物質(zhì)中除氫以外的元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>C。
(3)與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式為CCl4 、SiCl4 、CBr4 、SiF4 等。
NH3中N原子孤電子對數(shù)=(5-3)/2=1,價層電子對數(shù)=3+1=4,NH3的 VSEPR模型為四面體形;[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為或 ;
(4)①NH4HF2中含有的作用力:N-H共價鍵 ,N-H中有一個是配位鍵 ,銨根離子和酸根離子間是離子鍵,H和F之間可形成氫鍵,無金屬鍵,故選C。
②NH3和H2O的鍵角由大到小的順序為NH3>H2O, NH3分子中N原子采用sp3雜化,N原子還有一對孤對電子,而H2O分子中的O原子采用sp3雜化,O原子有兩對孤對電子,據(jù)電子對互斥理論,H2O中的兩對孤電子對對成鍵電子對的斥力更大,所以H2O的鍵角更小;蛘叽穑汗码娮訉码娮訉Φ某饬Υ笥诠码娮訉Τ涉I電子對的斥力。
(5)由Cu3N的晶胞結(jié)構(gòu)如圖,大球個數(shù)=12×1/4=3,小球個數(shù)=1/8=1,所以大球表示Cu原子、小球表示N原子,由晶胞結(jié)構(gòu)可知,N位于晶胞的頂點,每個頂點周圍最近且距離相等的Cu有6個,則N3-的配位數(shù)為6;
晶胞的體積=[(2a+2b)×10-10cm]3,Cu3N的密度=m/V=g·cm-3= g·cm-3。
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【題目】德國化學(xué)家凱庫勒認(rèn)為:苯分子是由6個碳原子以單雙鍵相互交替結(jié)合而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為了驗證凱庫勒有關(guān)苯環(huán)的觀點,甲同學(xué)設(shè)計了如圖實驗方案.
①按如圖所示的裝置圖連接好各儀器;②檢驗裝置的氣密性;③在A中加入適量的苯和液溴的混合液體,再加入少量鐵粉,塞上橡皮塞,打開止水夾K1、K2、K3;④待C中燒瓶收集滿氣體后,將導(dǎo)管b的下端插入燒杯里的水中,擠壓預(yù)先裝有水的膠頭滴管的膠頭,觀察實驗現(xiàn)象.
請回答下列問題.
(1)A中所發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)方程式為_____,能證明凱庫勒觀點錯誤的實驗現(xiàn)象是______.
(2)裝置B的作用是______.
(3)C中燒瓶的容積為500mL,收集氣體時,由于空氣未排盡,最終水未充滿燒瓶,假設(shè)燒瓶中混合氣體對氫氣的相對密度為35.3,則實驗結(jié)束時,進(jìn)入燒瓶中的水的體積為______mL 空氣的平均相對分子質(zhì)量為29.
(4)已知乳酸的結(jié)構(gòu)簡式為試回答:
①乳酸分子中含有______和______兩種官能團寫名稱.
②乳酸跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:______.
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【題目】已知草酸鎳晶體(NiC2O4·2H2O)難溶于水,工業(yè)上從廢鎳催化劑(主要成分為Ni,含有定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制備草酸鎳晶體的流程如圖所示:
已知:①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH見表中數(shù)據(jù):
②2Ksp(CaF2)=1.46×10-10
③當(dāng)某物質(zhì)濃度小于1.0×10-5mol·L-1時,視為完全沉淀。
請回答下列問題:
(1)請寫出一種能提高“酸浸”速率的措施:_________________________________。
(2)雙氧水是一種綠色氧化劑,寫出“氧化”時的離子反應(yīng)方程式:______________________。
(3)試劑a“調(diào)pH”時pH的調(diào)控范圍為___________,試劑a為___________(填字母)
A .Fe(OH)3 B. Fe(OH)2 C.Al(OH)3 D. Ni(OH)2 E. NaOH
(4)寫出“沉鈣”時的離子反應(yīng)方程式:_________________________________。當(dāng)Ca2+沉淀完全時,溶液中c(F-)>___________mol·L-1(寫出計算式即可)。證明Ni2+已經(jīng)沉淀完全的實驗操作及現(xiàn)象是_________________________________。
(5)操作a的內(nèi)容是_______________________________________________________。
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【題目】某化學(xué)興趣小組要完成中和熱的測定。
(1)實驗桌上備有大、小兩個燒杯、量筒、泡沫塑料、泡沫塑料板、膠頭滴管、0.5 mol·L-1鹽酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液,實驗尚缺少的玻璃用品是______、_______________。他們記錄的實驗數(shù)據(jù)如下:
實驗用品 | 溶液溫度 | 中和熱 | |||
t1 | t2 | ΔH | |||
① | 50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液 | 50 mL0.5mol·L-1HCl溶液 | 20 ℃ | 23.3 ℃ | |
② | 50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液 | 50 mL0.5 mol·L-1 HCl溶液 | 20 ℃ | 23.5 ℃ |
已知:Q=cm(t2-t1),反應(yīng)后溶液的比熱容c為4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物質(zhì)的密度均為1 g·cm-3。
(2)NaOH用量比HCl用量稍多的原因是_________________________________。
(3)根據(jù)實驗結(jié)果寫出NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式: ___________________。
(4)若用KOH代替NaOH,對測定結(jié)果________(填“有”或 “無”)影響;若用醋酸代替HCl做實驗,對測定結(jié)果__________(填“有”或“無”)影響。
(5)兩溶液混合后,怎樣攪拌溶液_________________________________。
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【題目】(1)在一定條件下氨氣和氧氣能發(fā)生反應(yīng)生成氮氣和水蒸氣:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H
查閱資料可得有關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵 | N≡N | H-O | N-H | O=O |
E/ (kJ·mol-1) | 946 | 463 | 391 | 496 |
由此計算上述反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=___________kJ·mol-1。
(2)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) K1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) K2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) K3
注:K1、K2、K3分別為上述三個反應(yīng)的平衡常數(shù)
回答下列問題:
①氨催化氧化反應(yīng)(生成氣態(tài)水)的平衡常數(shù)K為___________(用K1、K2、K3表示)。
②一定條件下,將4molNH3和5.2molO2混合于容積為4L的恒容密閉容器中發(fā)生催化氧化反應(yīng),經(jīng)過10s后達(dá)到平衡,測得NO的濃度為0.4mol/L則0到10s內(nèi),用NH3表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為___________,O2的轉(zhuǎn)化率為___________(用百分?jǐn)?shù)表示,且保留小數(shù)點后一位),該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___________(列出計算式即可)。
③若上述反應(yīng)第一次達(dá)到平衡時,保持其他條件不變的情況下,只是將容器的體積擴大一倍,假定在25s后達(dá)到新的平衡。請在下圖中用曲線表示15~30s這個階段體系中NH3的濃度隨時間變化的趨勢。__________
(3)下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是___________(填字母)。
A.恒溫恒容,再充入4molNH3和5.2molO2,再次達(dá)到平衡時,NH3的轉(zhuǎn)化率增大
B.恒溫恒容,當(dāng)容器內(nèi)的密度保持不變時,反應(yīng)達(dá)到了平衡
C.當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變時,反應(yīng)達(dá)到了平衡
D.當(dāng)2v正(NO)=3v逆(H2O)時,反應(yīng)達(dá)到了平衡
(4)工業(yè)上常用氨水吸收SO2,可生成(NH4)2SO3,請判斷常溫下(NH4)2SO3溶液的酸堿性并通過計算說明判斷依據(jù):_______________________________________________________。(已知:NH3·H2O的Kb=1.8×10-5;H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8)
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【題目】下列離子方程式正確的是 ( )
A.用CH3COOH溶解CaCO3:CaCO3+2H+═Ca2++H2O+CO2↑
B.溴化亞鐵溶液中通入足量氯氣:2Fe2++2Br-+2Cl2=2Fe3+Br2+4Cl-
C.硫酸氫鈉溶液中滴加 Ba(OH)2 至溶液剛好呈中性:Ba2++OH-+H++SO42ˉ=BaSO4↓+H2O
D.電解飽和食鹽水 2Cl—+ 2H2OH2 ↑+ Cl2 ↑+ 2OH—
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【題目】一定溫度下,在容積不變的密閉容器中,反應(yīng)I2(g) + H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )
A.v正(I2)=2v逆(HI)
B.容器中氣體的壓強不再改變,氣體的密度和摩爾質(zhì)量不再改變
C.I2、H2、HI的分子數(shù)之比為1∶1∶2;
D.容器內(nèi)氣體的顏色不再發(fā)生改變
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【題目】某實驗小組學(xué)生用50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng),通過測定反應(yīng)過程中放出的熱量計算中和熱。下列說法正確的是
A. 實驗過程中沒有熱量損失
B. 圖中實驗裝置缺少環(huán)形玻璃攪拌棒
C. 燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是固定小燒杯
D. 酸或堿的物質(zhì)的量越大,所測中和熱的數(shù)值越大
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【題目】(1)合成氨反應(yīng)中使用的催化劑是______(填名稱),該反應(yīng)溫度一般控制在500℃,主要原因是______。
(2)下列措施,既能加快合成氨反應(yīng)的反應(yīng)速率,又能增大反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的是(_____)
A. 使用催化劑 B. 縮小容積體積 C. 提高反應(yīng)溫度 D. 移走NH3
(3)在t2時刻,將容器的容積迅速擴大到原來的2倍,在其他條件下不變的情況下,t3時刻達(dá)到新的平衡狀態(tài),之后不再改變條件。請在下圖中補充畫出從t2到t4時刻正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線__________。
(4)常溫下,在氨水中加入一定量的氯化銨晶體,下列說法錯誤的是(________)
A.溶液的pH增大 B.氨水的電離程度減小 C.c(NH4+)減小 D.c(OH-)減小
(5)石蕊(用HZ表示)試液中存在的電離平衡HZ(紅色)HZ(藍(lán)色)。通入氨氣后石蕊試液呈藍(lán)色,請用平衡移動原理解釋____________。
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