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【題目】C,Si、B,N、Cl在工業(yè)生產中具有重要的應用,試回答下列問題:

(1)碳納米管有單層或多層石墨層卷曲而成,其結構類似于石墨晶體,每個碳原子通過________雜化與周圍碳原子成鍵,多層碳納米管的層與層之間靠________結合在一起。

(2)現在新開發(fā)出一種具有和龍芯主要成分一樣的六角形籠狀結構單質Si12,它可能在未來的量子計算機中是一種理想的貯存信息的材料,根據圖示推斷這種六角形籠狀結構:Si12____晶體,它與單晶硅互稱為________

(3)SiC晶體結構與金剛石相似,碳化硅的結構與金剛石類似,其硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能。其中C原子的雜化方式為____________,微粒間存在的作用力是_____________,每個Si原子周圍距離最近的C原子為______個,其鍵角為_________。設晶胞邊長為a cm,密度為b g·cm3,則阿伏加德羅常數可表示為____________________(用含A,b的式子表示)。

(4)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料,以天然硼砂為起始物,經過一系列反應可以得到BN。由于BNCC屬于等電子體物質,其結構和性質有很大的相似性。

BN有兩種晶體,對BN兩種晶體的描述中不正確的是______

A.其中一種晶體可用作耐磨材料

B.其中一種晶體可用作潤滑材料

C.其中一種晶體鍵角為90°

D.其中一種晶體中存在六元環(huán)

②在與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中,層內B原子與N原子之間的作用力為________,層間作用力為__________。B原子和N原子的雜化類型分別是__________________。

③六方氮化硼在高溫高壓下,可以轉化為立方氮化硼,其結構與金剛石相似,硬度與金剛石相當,晶胞邊長為a cm,立方氮化硼晶胞中含有____個氮原子、_____個硼原子,晶胞頂點上的原子的配位數為______,立方氮化硼的密度是_________g·cm3(阿伏加德羅常數為NA)。

④立方氮化硼比晶體硅具有更高硬度和耐熱性的原因是_____________________________。

(5)已知氮化碳晶體是新發(fā)現的高硬度材料,且構成該晶體的微粒間只以單鍵結合。下列關于該晶體的說法錯誤的是____________。

A.氮化碳屬于原子晶體,比金剛石中的硬度更大

B.該晶體中每個碳原子與4個氮原子相連,每個氮原子與3個碳原子相連,氮化碳的化學式為C3N4

C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結構

D.該晶體與金剛石相似,都是原子間以非極性鍵形成空間網狀結構

【答案】sp2 范德華力 分子 同素異形體 sp3 共價鍵 4 109.5 160/ba3mol1 C 共價鍵(極性鍵) 范德華力(或分子間作用力) sp2 sp2 4 4 4 200/a3NA NB的原子半徑比Si的原子半徑小,B-N鍵長比Si-Si D

【解析】

石墨屬于層狀結構,同一層內碳元素是通過sp2雜化與其它碳原子成鍵;而層與層之間通過分子間作用力(范德華力)結合在一起金剛石中每個碳原子與4個碳原子結合呈四面體構型,則碳原子雜化方式為sp3,每個微粒間的作用力為共價鍵;一個金剛石的晶胞中含有8個碳原子,晶胞頂點上的原子配位數為4。

(1)石墨屬于層狀結構,同一層內碳元素是通過sp2雜化與其它碳原子成鍵;而層與層之間通過分子間作用力(范德華力)結合在一起;答案為sp2;范德華力;

(2)Si12是分子,固體時為分子晶體,它與晶體硅的結構不同,故為同素異形體;答案為:分子;同素異形體;

(3)金剛石中每個碳原子與4個碳原子結合呈四面體構型,則碳原子雜化方式為sp3,每個微粒間的作用力為共價鍵;每個Si周圍有4個C原子,鍵角為109.5;該晶胞中含4個C原子,4個Si原子,,NA=160/ba3mol1;答案為:sp3共價鍵;4;109.5;160/ba3mol1

(4)①A.BNCC屬于等電子體物質,其結構和性質有相似性,因此BN也具有2中晶體,一種類似石墨的層狀結構,可用作潤滑材料;A正確;

B.另一種類似金剛石的空間網狀結構,可用作耐磨劑;B正確;

C.兩種晶體的鍵角一個為120,另一個為109.5,不是90;C錯誤;

D.類似石墨的為平面層狀六元環(huán),D正確;答案為C。

②與石墨結構相似的六方氮化硼晶體中,層內N、B間以共價鍵結合,層與層之間以分子間的作用力結合,相鄰原子間的雜化方式為sp2。答案為:共價鍵(極性鍵);范德華力(或分子間作用力);sp2;sp2;

③立方氮化硼,其結構與金剛石相似,一個金剛石的晶胞中含有8個碳原子,則BN晶胞中含4個N原子,4個B原子,晶胞頂點上的原子配位數為4,晶胞的質量為200/NAg,體積為a3cm3,則密度為200/a3NA,答案為:4;4;4;200/a3NA

④氮化硼晶體,氮原子、硼原子半徑比硅原子半徑小,則鍵長短,鍵能大,具有更高硬度和耐熱性。答案為:NB的原子半徑比Si的原子半徑小,B-N鍵長比Si-Si短;

(5A.氮化硼晶體時高硬度材料,可確定為原子晶體,氮原子半徑比碳原子半徑小,則鍵長短,鍵能大,比金剛石硬度大,A正確;

B.一個碳原子可組成4條單鍵,氮原子可組成3條單鍵,都以單鍵結合,則每個碳原子與4個氮原子相連,每個氮原子與3個碳原子相連,氮化碳的化學式為C3N4,B正確;

C.氮化碳晶體中,碳原子組成4個共用電子對,氮原子組成3個共用電子對,都滿足8個穩(wěn)定結構,C正確;

D.N、C原子半徑不同,對共用電子對的作用力不同,相鄰原子間形成極性共價鍵,D錯誤;答案為D

練習冊系列答案
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【題目】一種電催化合成氨的裝置如圖所示。該裝置工作時,下列說法正確的是

A. 圖中涉及的能量轉化方式共有3

B. 兩極產生的氣體的物質的量之比是1:1

C. 電路中每通過1mol電子,有1mol H+遷移至a

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【題目】

含氟化合物在生產生活中有重要的應用,回答下列問題:

(1)基態(tài)氟原子核外電子的運動狀態(tài)有___________種,有___________種不同能量的原子軌道,其價層軌道表示式為___________。

(2)N與F可形成化合物N2F2,下列有關N2F2的說法正確的是___________(填字母)。

a.分子中氮原子的雜化軌道類型為sp2

b.其結構式為F-N≡N一F

c.其分子有兩種不同的空間構型

d.1mol N2F2含有的σ鍵的數目為4NA

(3)NaHF2可用于制無水氟化氫和供雕刻玻璃、木材防腐等用。常溫常壓下為白色固體,易溶于水,160℃分解。NaHF2中所含作用力的類型有___________(填字母)。

a.離子鍵 b.共價鍵 c.配位鍵 d.氫鍵

(4)二氟甲烷(CH2F2)難溶于水,而三氟甲烷(CHF3)可溶于水,其可能的原因是___________。

(5)氟化鈣的晶胞結構如圖所示。,晶胞中Ca2+離子的配位數為___________。與F等距且最近的Ca2+形成的空間構型為___________。已知氟化鈣的晶胞邊長為a pm,其密度為pg·cm-3,則阿伏加德羅常數的數值為___________(列出計算式即可)。

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【題目】下列說法正確的是

A. 溶液中逐滴加入溶液至剛好沉淀完全,反應的離子方程式為

B. 25℃時,加水稀釋,溶液中不斷增大

C. 用濃鹽酸分別和、反應制備氯氣,轉移的電子數均為(為阿伏加德羅常數的值)

D. 相同物質的量濃度的下列溶液中,①、②、③、④由大到小的順序是:①>>>

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【題目】堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產堿式硫酸鐵的工藝流程如下:

已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

開始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列問題:

1)加入少量NaHCO3的目的是調節(jié)pH_____________________范圍內。

2)反應中加入NaNO2的目的是氧化亞鐵離子,寫出該反應的離子方程式為_____________________________________________________________

3)堿式硫酸鐵溶于水后生成的Fe(OH)2+離子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合離子,該水解反應的離子方程式為_________________________________。

4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據我國質量標準,產品中不得含有Fe2+NO3。為檢驗所得產品中是否含有Fe2+,應使用的試劑為_________。

A.氯水 BKSCN溶液 CNaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液

5)為測定含Fe2+Fe3+溶液中鐵元素的總含量,實驗操作如下:準確量取20.00mL溶液于帶塞錐形瓶中,加入足量H2O2,調節(jié)pH<2,加熱除去過量H2O2;加入過量KI充分反應后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點,消耗標準溶液20.00mL。

已知:2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-

則溶液中鐵元素的總含量為_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2沒有除盡,所測定的鐵元素的含量將會_______ (偏高” “偏低” “不變”)

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【題目】下圖表示一些晶體中的某些結構,請回答下列問題:

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(6)已知石墨中碳碳鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長短,則上述五種物質熔點由高到低的排列順序為______________

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(2)代表石墨的是________,每個正六邊形占有的碳原子數平均為________個。

(3)代表NaCl的是________,每個Na周圍與它最近且距離相等的Na________個。

(4)代表CsCl的是________,它屬于________晶體,每個Cs________個Cl緊鄰。

(5)代表干冰的是________,它屬于________晶體,每個CO2分子與________個CO2分子緊鄰。

(6)已知石墨中碳碳鍵的鍵長比金剛石中碳碳鍵的鍵長短,則上述五種物質熔點由高到低的排列順序為______________。

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【題目】硅是重要的半導體材料,構成了現代電子工業(yè)的基礎;卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)Si原子中,電子占據的最高能層符號________________ ,該能層具有的原子軌道數為________________、電子數為________________。

(2)硅主要以硅酸鹽、________________等化合物的形式存在于地殼中。

(3)單質硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以________________相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻________________個原子。

(4)單質硅可通過甲硅烷(SiH4) 分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2SiNH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為________________。

(5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實:

硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數量上都遠不如烷烴多,原因是___________。SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是 ________________。

(6)在硅酸鹽中,SiO44+四面體(如下圖(a))通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根;其中Si原子的雜化形式為________________。SiO的原子數之比為 ________________ 化學式為________.

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【題目】當發(fā)動機工作時,反應產生的NO尾氣是主要污染物之一,NO的脫除方法和轉化機理是當前研究的熱點。請回答下列問題:

(1)已知:2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1= -113kJ/mol

6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2= -227 kJ/mol

4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3= -57 kJ/mol

則 2O3(g)= 3O2(g)是_________反應(填“放熱”或“吸熱”),以上 O3氧化脫除氮氧化物的總反應是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H4_______kJ/mol,最后將NO2_________劑反應轉化為無污染的氣體而脫除。

步驟

反應

活化能

正反應速率方程

逆反應速率方程

I

2NO(g) N2O2(g)(快)

Ea1

II

N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)

Ea2

(2)已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應歷程分兩步:

①表中k1、k2、k3、k4是只隨溫度變化的常數,溫度升高將使其數值_____(填“增大”或“減小”)。

②反應I瞬間建立平衡,因此決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反應速率快慢的是反應II,則反應I與反應II的活化能的大小關系為Ea1____Ea2(填“>”“<”或“=”),請依據有效碰撞理論微觀探析其原因______________________________________________。

③一定溫度下,反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的速率方程為,則k=_______ (用k1、k2、k3表示)。

(3)將一定量的 NO2放入恒容密閉容器中發(fā)生下列反應:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),測得其平衡轉化率α(NO2)隨溫度變化如圖所示,從 b 點到 a 點降溫平衡將向_____移動。圖中 a點對應溫度下,NO2的起始壓強為 160kPa,該溫度下反應的平衡常數Kp= __________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)

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