专题3《微粒间作用力与物质性质》基础练习题
一、单选题
1.实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是
A.水晶和干冰的熔化 B.食盐和冰醋酸熔化
C.氯化铵和水的分解 D.纯碱和烧碱的熔化
2.在常温常压和可见光下,基于LDH(一种固体催化剂)合成NH3的原理示意图如下。下列说法错误的是
A.该过程中,有极性键O—H的断裂与N—H的生成
B.该过程将太阳能转化成为化学能
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:1
D.LDH的作用是吸附和释放H原子
3.镧系合金是稀土系储氢合金的典型代表,由荷兰菲利浦实验室首先研制出来,它的最大优点是容易活化.其晶胞结构如图所示:
则它的化学式为
A. B. C. D.
4.下列说法正确的是
A.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
B.在化学反应中金属单质都是还原剂,非金属单质都是氧化剂
C.某晶体中若含有阳离子则必含有阴离子
D.如果金属失去自由电子,金属晶体将不复存在
5.W、X、Y、Z、M是构成离子液体的五种元素,原子序数依次增大且只有一种元素与其他元素不在同一周期。离子液体被广泛应用于有机合成、分离提纯以及电化学研究中。离子液体的结构如图所示。下列有关说法错误的是
A.为一元弱酸
B.Y的氢化物常温下为气体
C.Z的最高价含氧酸能与其对应的简单氢化物反应
D.由W、Z、M元素形成的离子晶体中含有极性键
6.下列说法不正确的是
A.共价化合物中,电负性大的成键元素表现为负价
B.同主族元素,第一电离能的大小可以作为判断元素金属性强弱的依据
C.元素周期表中S区全部是金属元素
D.元素周期表中从第四周期开始的长周期,比短周期多出的元素全部是金属元素
7.钛酸钙矿物的晶胞结构如图(a)所示,某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导材料的结构如图(b)所示,其中A为,另两种离子为和。下列说法错误的是
A.钛酸钙晶体中距离最近的有8个
B.图(b)中,X为
C.电负性:O>N>C
D.钛酸钙晶胞中距离最近的形成了正八面体,位于其中心
8.据科技日报报道,国家纳米科学中心研究员裘晓辉团队在超高真空和低温条件下,通过原子力显微镜观测在铜单晶表面吸附组装的8-羟基喹啉分子,获得原子级分辨的分子化学骨架结构图象,并清晰观察到分子间存在的氢键作用。裘晓辉团队所获得的氢键图象,是世界上首次在实空间直接观测到分子间的氢键作用,为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。下列说法不正确的是
A.正由于氢键的原因,液态水的密度大于冰
B.氢键和共价键一样,也具有方向性和饱和性
C.邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,所以溶沸点高于对羟基苯甲醛
D.95°时候实验测定的水蒸气的相对分子质量比18大的原因是氢键的存在使水分子发生“缔合”,形成“缔合分子”
9.我国的激光技术在世界上处于领先地位,科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花喷射氮气,碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。所得化合物可能比金刚石更坚硬,其原因可能是
A.碳、氮原子构成平面结构的晶体
B.碳氮键长比金刚石中的碳碳键长更短
C.氮原子电子数比碳原子电子数多
D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼
10.下列说法正确的是( )
A.金属氧化物均是碱性氧化物
B.烧碱、冰醋酸、四氯化碳均是电解质
C.干冰、白磷、碘酒分别属于化合物、单质、混合物
D.HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电,所以HCl和NaCl均为离子化合物
11.短周期主族元素、、、的原子序数依次增大,它们原子的最外层电子数之和为17,是地壳中含量最高的元素,基态原子的轨道与轨道上的电子总数相等,与位于同一主族。下列说法正确的是
A.原子半径:
B.第一电离能:
C.的最高价氧化物对应水化物的碱性比的弱
D.与氢元素形成的微粒中不可能存在配位键
12.将Na、Na2O、NaOH、Na2S、Na2SO3分别加热熔化,需要克服相同类型作用力的物质有
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
13.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是
①、、 ②、、 ③、K、 ④、、
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
14.如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。
下列说法错误的是
A.1mol冰晶体中含有2mol氢键
B.金刚石属于共价晶体,其中每个碳原子周围距离最近的碳原子为4
C.碘晶体属于分子晶体,每个碘晶胞中实际占有8个碘原子
D.冰、金刚石、MgO、碘单质四种晶体的熔点顺序为:金刚石>MgO>冰>碘单质
二、填空题
15.Ⅰ.氮是地球上极为丰富的元素。
(1)N≡N的键能为942 kJ/mol,N-N单键的键能为247 kJ/mol,计算说明N2中的_____键比__键稳定(填“”“”)。
Ⅱ.下图表示一些晶体中的某些结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。
(2)其中代表金刚石的是(填编号字母,下同)__,金刚石中每个碳原子与__个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于__晶体;
(3)其中代表石墨是_____,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为____个;
(4)代表干冰的是____,它属于_____晶体,每个CO2分子与___个CO2分子紧邻;
(5)上述B、C、D三种物质熔点由高到低的排列顺序为(写出具体名称或化学式)____。
16.请回答下列问题
(1)硼的氟化物和氯化物的沸点如下表:
化合物 BF3 BCl3
沸点(K) 172K 285K
请解释BF3沸点比BCl3沸点低的原因是___________。
(2)NCl3水解的最初产物是NH3和HClO,而PCl3水解的最初产物是H3PO4和HCl,试解释原因___________。
17.华为公司于2021年2月2日提交了一项全新的“硅碳复合材料”的专利,该专利可有效延长电池的使用寿命。该公司发行的5G平板电脑,创新搭载了3D石墨烯散热技术。华为还入股了国产碳化硅晶片制造行业。
(1)硅碳复合材料中以石墨为骨架,硅材料均匀分布在无定形碳中。工业上用焦炭还原石英砂(主要成分为SiO2)制取粗硅,该反应的化学方程式是__。
(2)石墨烯应用于5G平板电脑,是利用了石墨烯良好的__性。
(3)碳化硅的化学式是__,其中的碳原子和硅原子之间通过__(填“离子”或“共价”)键相连,具有类似金刚石的结构,所以它具有的性质是__(写一种)。
18.氮元素可以形成多种物质,根据已学的知识,回答下列问题:
(1)氮原子的核外电子排布式是___________,其最外层电子有_____种不同的运动状态。
(2)氮气在常温常压下是很稳定的,对此的合理解释是____________________。
(3)N元素处于同一主族的P、As元素,这三种元素形成的气态氢化物的稳定性由大到小的顺序是________________________。
(4)工业上常用氮气与氢气来合成氨气,温度控制在400~500℃,采用铁触媒做催化剂,压强控制在2 ⅹ 105~ 5 ⅹ 105Pa。
①该反应的化学方程式为_____________________。
它的平衡常数表达式为_______________________。
②在一体积为10 L的密闭容器中充入了280 g N2,100 g H2,反应半小时后,测得有34 g NH3生成,则用H2表示该反应的速率为_________mol/(L min)。此时,氮气的转化率为__________。
③下列判断可以作为该反应达到平衡的标志的是(_______)
A.单位时间内每消耗1摩尔氮气的同时消耗3摩尔氢气
B.混合气体的平均分子量不再发生变化
C.混合气体的密度保持不变
D.体系的温度不再变化
④当反应达到平衡后的t2时刻,将混合气体通过“分子筛”,可以及时将产物NH3分理出平衡体系,这会使得平衡正向移动,请根据平衡移动原理,在下图中画出t2时刻后平衡移动的示意图:_____________
⑤当及时分离出氨气后,工业上常常将氮气、氢气再次转移到反应器,这样做的原因是________________。
⑥氨气常用来生产化肥NH4Cl,NH4Cl溶于水会使得溶液显__________性,在该盐的水溶液中存在多种微粒:NH4+、NH3 H2O、H+、Ci-,这些离子浓度由大到小的顺序为_________;该盐溶液中还存在多种守恒,请任意写出一种合理的守恒关系式___________________。
⑦工业上常用氨气来制备硝酸,其中第1步是用氨气与纯氧在Cr2O3的催化作用下制得NO和水。请写出这个反应的化学方程式并配平______________________。该反应中,还原剂是_________________,若反应中转移了1.204ⅹ1024个电子,则生成的NO在标准状况下的体积是________L。
19.在F2、H2、NH3、NH、H2O、H3O+、HBr中,含有配位键的微粒有____;含有非极性键的微粒有_____;含有极性键的微粒有____;极性键由强到弱的顺序为____。
20.(1)在①Li ②石墨 ③C60 ④Mg ⑤ CH3CH2OH ⑥C ⑦Li ⑧ CH3OCH3 中:____互为同位素; ____互为同分异构体;___互为同素异形体(填序号)
(2)现有①CaCl2 ②金刚石 ③NH4Cl ④Na2SO4 ⑤冰 等五种物质,按下列要求回答:
①熔化时不需要破坏化学键的是___________,熔点最高的是_______。(填序号)
②只含有离子键的物质是______,晶体以分子间作用力结合的是______。(填序号)
(3)写出下列物质的电子式
①H2O______
②NaOH______
③NH3______
根据反应:2Na2CO3+ SnO2+4SNa2SO4 + Na2SnS3+2CO2↑ ,回答下列问题:
21.①写出碳原子最外电子层的轨道表示式______。在上述反应的生成物中,属于分子晶体的化合物的结构式为______。
②在上述反应中非金属元素的非金属性由强到弱顺序为:______;其中的单质原子核外有______种不同能量的电子。
22.上述反应中,金属性最强的元素与铝元素相比较,可以作为判断两者金属性强弱依据的是_________(选填编号)。
a.能否置换出硫酸铜溶液中的铜离子
b.Al(OH)3能否溶解在该元素最高价氧化物对应的水化物中
c.单质与氯气化合时失去电子数目的多少
d.单质与同浓度的稀盐酸发生反应的剧烈程度
23.在上述反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是________。常温下,测得Na2SnS3溶液pH>7,请用离子方程式解释其原因:________。
24.锡(Sn)元素的单质有两种常见的同素异形体——灰锡和白锡。已知:Sn(s、灰)Sn(s、白)-2.1 kJ,根据以上信息得出的结论正确的是__________。
a.灰锡和白锡的互相转化是可逆反应
b.常温下锡主要以灰锡的状态存在
c.白锡所具有的能量高
d.同素异形体的相互转化肯定也是化学变化,但却不属于氧化还原反应
25.氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题:
(1)硒(Se)的原子结构示意图为___________。
(2)氧和硫的氢化物性质的比较:
①热稳定性:H2O___________H2S(填“>”或“<”),判断依据是___________。
②沸点:H2O___________H2S(填“>”或“<”),判断依据是___________。
(3)H2O与NH3反应产物中所含化学键类型为___________;H2S与NH3反应的产物中所含化学键类型为___________(填离子键或共价键)。
(4)钠的硫化物Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO 被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶13,则x的值为___________。
26.(1)Ti的四卤化物熔点如表所示,熔点高于其他三种卤化物,自至熔点依次升高,原因是___________。
化合物
熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155
(2)一些氧化物的熔点如表所示:
化合物 MgO
熔点/℃ 1570 2800 23.8 -75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因___________。
(3) 的熔点高于100℃,的熔点为77.9℃,其原因是___________。
(4)比较下列绪卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因___________。
熔点/℃ -49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】A.二氧化硅是原子晶体,熔化需克服极性键,干冰是分子晶体,熔化需克服分子间作用力,A错误;
B.氯化钠是离子晶体,熔化需克服离子键,冰醋酸是分子晶体,熔化需克服分子间作用力,B错误;
C.氯化铵是离子晶体,熔化需克服离子键,水是分子晶体,熔化需克服分子间作用力,C错误;
D.纯碱和烧碱都是离子晶体,熔化需克服的是离子键,D正确;
答案选D。
2.C
【分析】根据图示可知总反应为:,N2得电子为氧化剂,H2O失电子为还原剂。
【详解】A.根据图示可知总反应为:,该过程中,有极性键O—H的断裂与N—H的生成,A正确;
B.根据图示可知该过程将太阳能转化成为化学能,B正确;
C.根据图示可知总反应为:,N2得电子为氧化剂,H2O失电子为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3,C错误;
D.根据图示可知LDH的作用是吸附和释放H原子,为催化剂,D正确;
答案选C。
3.D
【详解】根据晶胞结构图可知,面上的原子为2个晶胞所共有,顶角上的原子为6个晶胞所共有,内部的原子为整个晶胞所有,所以晶胞中原子个数为,原子个数为,则镧系合金的化学式为,故选D。
4.D
【详解】A、金属晶体由金属阳离子和自由电子构成,在外加电场作用下自由电子发生定向移动形成电流而导电,A项错误;
B、有些非金属单质在化学反应中也可以作还原剂,如C、在其燃烧中都作还原剂等,B项错误;
C、金属晶体中有阳离子,但没有阴离子,C项错误;
D、金属晶体是金属原子之间通过金属键结合形成的,而金属键是金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用,D项正确;
答案选D。
5.B
【分析】根据各个元素的成键特点可以得出W为H,Y为C,Z为N,由于只有一种元素与其他元素不在同一周期,说明X、M元素在第二周期,X和M形成的负离子中X可以成四个共价键,说明X为B元素。M原子在第二周期且只能形成一个共价键,在五种元素中原子序数最大,说明M为F元素。
【详解】A.为一元弱酸,,A项正确;
B.碳元素的氢化物即为烃类物质,各种状态均存在,B项错误;
C.Z的最高价含氧酸和简单氢化物分别为与,反应生成,C项正确;
D.由W、Z、M组成的化合物为,在晶体中存在N-H极性键,D项正确。
故答案为:B
6.C
【详解】A.在共价化合物中,共用电子对会偏向电负性大的元素,使其显负价,A正确;
B.同主族元素从上到下,第一电离能逐渐增加,元素的金属性也逐渐增强,因此可以将第一电离能的大小作为判断元素金属性强弱的依据,B正确;
C.元素周期表中的S区除H外都是金属元素,C错误;
D.元素周期表中从第四周期开始的长周期,比短周期多出的元素全部是金属元素,D正确;
故本题选C。
7.B
【详解】A.以顶点的为研究对象,离最近的钛离子位于晶胞的体心,所以晶体中离最近的有8个,A项正确;
B.晶胞图b中含有1个A,3个X,1个B,且A为,根据电中性原理可推知,X为,B项错误;
C.同一周期元素,电负性从左到右逐渐增强,则电负性:O>N>C,C项正确;
D.由晶胞图a可知,钛酸钙晶体中离最近的氧离子形成了正八面体,钛离子位于其中心,D项正确;
故选B。
8.C
【详解】A.液态水在形成冰的过程中氢键数目增多,水分子排列更加有序,空间利用率减小,所以冰的密度小于液态水,A正确;
B.氢键和共价键一样,也具有方向性和饱和性,所以B正确;
C.邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛溶沸点低于对羟基苯甲醛,所以C错误;
D.选项中由于分子间氢键的存在使水分子发生“缔合”,形成“缔合分子”,因此在接近沸点时候实验测定的水蒸气的相对分子质量比18大,所以D正确。
故答案为:C。
9.B
【详解】A.根据“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体,共价晶体是一种空间网状结构而不是平面结构,A选项错误。
B.氮原子的半径比碳原子的半径小,两者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短,所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高,B项正确。
C.原子的电子数一般不会影响到所形成的晶体的硬度等,C项错误。
D.单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等,D项错误。
故选B。
10.C
【详解】A.与酸反应只生成盐和水的氧化物为碱性氧化物,金属氧化物不一定均是碱性氧化物,如氧化铝是两性氧化物,故A错误;
B.烧碱、冰醋酸在水溶液或熔融状态下能导电,是电解质,四氯化碳在水溶液和熔融状态下均不能导电,是非电解质,故B错误;
C.干冰是二氧化碳,属于化合物,白磷是单质,碘酒是碘的酒精溶液,属于混化合物,故C正确;
D.HCl在水溶液中破坏共价键产生离子,HCl是共价化合物,故D错误;
答案选C。
11.B
【分析】是地壳中含量最高的元素,则X为O元素,基态原子的轨道与轨道上的电子总数相等,其原子序数大于O,则其核外电子排布式为1s22s22p63s2,为Mg元素,与位于同一主族,则W为S元素,、、、的最外层电子数之和为17,则Z的最外层电子数为3,其原子序数大于Mg,为Al元素。
【详解】A.电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,原子半径越小,则原子半径:Mg>P>S>O,即,故A错误;
B.Y为Mg,Z为Al,同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素,则第一电离能:Mg>Al,即,故B正确;
C.Y为Mg元素,Z为Al元素,元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性:Mg>Al,则碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3,故C错误;
D.X为O元素,O和H形成的H3O+中存在配位键,故D错误;
答案选B。
12.C
【详解】Na是金属晶体,熔化破坏的是金属键;Na2O是离子晶体,熔化时破坏的是离子键;NaOH是离子化合物,熔化时断裂的是离子键;Na2S是离子化合物,熔化时断裂的是离子键;Na2SO3是离子化合物,熔化时断裂的是离子键;故上述五种物质分别加热熔化,需要克服相同类型作用力的物质有4种,选项是C。
13.D
【详解】①中在常温常压下为液态,而为固态,①项错误;
②中为共价晶体,其熔点最高,是分子晶体,其熔点最低,②项正确;
③中、K、价电子数相同,其原子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降低,③项错误;
④中、、的价电子数相同,原子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点逐渐升高,故④正确。
答案选D。
14.D
【详解】A.这是一个无线延伸的网状结构,找出它的单元就行,找一个水分子(也可以说是冰晶)把四周的氢键切两半,最后就会得到4个半根的氢键,也就是两个,1 mol冰晶体中含有2 mol氢键,A正确;
B.金刚石属于共价晶体,其中每个碳原子与紧邻4个其它C原子结合,故周围距离最近的碳原子为4,B正确;
C.由图可知,碘晶体属于面心立方,则用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子,即有8个碘原子,C正确;
D.熔点的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体,冰属于分子晶体,碘单质为分子晶体,室温下碘为固体、水为液体,MgO属于离子晶体,金刚石是共价晶体,冰、金刚石、MgO、碘单质四种晶体的熔点顺序为:金刚石>MgO>碘单质>冰,D错误;
答案选D。
15. D 4 原子 E 2 B 分子 12 金刚石>CsCl>干冰
【分析】Ⅰ.(1)N≡N中含有2个π键,1个σ键,已知N≡N键能为942kJ/mol,N-N单键键能为247kJ/mol,则1个π键的键能为kJ/mol=347.5kJ/mol,以此判断;
Ⅱ.(2)金刚石是空间网状结构,每个碳原子连接4个碳原子,原子间以共价键相结合,据此答题;
(3)石墨是层状结构,在层与层之间以范德华力相互作用,在层内碳与碳以共价键相互作用,形成六边形,据此答题;
(4)干冰是分子晶体,CO2分子位于立方体的顶点和面心上,以顶点上的CO2分子为例,与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上;
(5)根据各种物质的熔点:原子晶体>离子晶体>分子晶体以及在离子晶体里,半径越大,晶格能越小,熔点越低解答。
【详解】Ⅰ.(1)N≡N中含有2个π键,1个σ键,已知N≡N键能为942kJ/mol,N-N单键键能为247kJ/mol,则1个π键的键能为kJ/mol=347.5kJ/mol,则N2中的π键键能大于σ键键能,较稳定;
Ⅱ.(2)在金刚石晶胞中,每个碳可与周围4个碳原子形成共价键,将这4个碳原子连结起来后可以形成正四面体,体心有一个碳原子,所以图D为金刚石,每个碳原子与4个碳原子最近且距离相等;金刚石是空间网状结构,属于原子晶体;
(3)石墨是层状结构,在层与层之间以范德华力相互作用,在层内碳与碳以共价键相互作用,形成六边形,所以图E为石墨的结构,每个正六边形占有的碳原子数平均为6×=2;
(4)干冰是分子晶体,CO2分子位于立方体的顶点和面心上,以顶点上的CO2分子为例,与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上,所以图B为干冰晶体;
(5)各种物质的熔点:原子晶体>离子晶体>分子晶体,结合上述解答,图D为金刚石晶体结构图,为原子晶体;图B为干冰的晶体结构图,为分子晶体;图C为CsCl晶体结构图,为离子晶体,所以熔点由高到低的排列顺序为:金刚石>CsCl>干冰。
16.(1)BCl3和BF3均为分子晶体,BCl3的分子间作用力比BF3分子间作用力大,所以沸点高
(2)N的非金属性强,在NCl3中N显负价;P的非金属性弱,在PCl3显P正价
【分析】(1)
由表知:硼的氟化物和氯化物的沸点都较低,则BCl3和BF3均为分子晶体。组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。BCl3的分子间作用力比BF3分子间作用力大,所以沸点高。
(2)
水解反应属于非氧化还原反应。NCl3水解的最初产物是NH3和HClO,是因为N的非金属性强,在NCl3中N显负价、故水解时N与呈+1的氢结合生成氨气、另一产物为HClO;而P的非金属性弱,在PCl3显P正价、Cl呈负价,则PCl3水解时氯与呈+1的氢结合生成HCl、另一产物H3PO4。
17. SiO2+2CSi+2CO↑ 导热 SiC 共价 硬度大
【详解】(1)焦炭和SiO2反应生成硅和CO,反应的化学方程式是SiO2+2CSi+2CO↑。
(2)根据题干“该公司发行的5G平板电脑,创新搭载了3D石墨烯散热技术”,石墨烯应用于5G平板电脑,是利用了石墨烯良好的导热性。
(3)碳化硅由C和Si构成,根据C和Si的非金属性强弱可知,C为负价,Si为正价,C和Si都是第ⅣA族元素,所以C为-4价,Si为+4价,则碳化硅的化学式是SiC,C和Si都是非金属元素,所以碳原子和硅原子之间通过共价键相连,具有类似金刚石的结构,所以它具有的性质和金刚石相似,硬度大,熔沸点高。
18. 1s22s22p3 5 氮气分子中存在叁键 NH3> PH3> AsH3 N2+ 3H2= 2NH3 0.01 mol/(L min) 10% BD 提高原料N2、H2的利用率,降低生产成本 酸性 [ Cl-] 〉[NH4+] 〉[H+] 〉[NH3 H2O] [H+] + [NH4+] = [OH-] + [Cl-] 或[Cl-] = [NH3 H2O]+ [NH4+]或[H+] = [OH-] + [NH3 H2O] 4 NH3+ 5O24NO + 6H2O NH3 8.96 L
【详解】(1)氮元素的核电荷数为7,基态氮原子的核外电子排布式是 1s22s22p3,其最外层电子数为5,有5种不同的运动状态;
(2)氮气分子中存在叁键,导致氮气在常温常压下化学性质很稳定;
(3)非金属性越强形成的气态氢化物的稳定性越强,N、P、As元素的非金属性随核电荷数增大而减小,则三种元素形成的气态氢化物的稳定性由大到小的顺序是NH3>PH3>AsH3;
(4)①合成氨反应的化学方程式为N2+ 3H22NH3;此反应的平衡常数表达式为;
②在一体积为10 L的密闭容器中充入=10molN2,=50molH2,反应半小时后,测得有=2molNH3生成,则用H2表示该反应的速率为×mol/(L min)=0.01 mol/(L min);此时,氮气的转化率为×100%=10%;
③A.单位时间内每消耗1摩尔氮气的同时消耗3摩尔氢气,均为正反应速率,无法判断是平衡状态,故A错误;B.混合气体的质量始终不变,混合气体的总物质的量是不定值,混合气体的平均分子量不再发生变化,说明反应达到平衡,故B正确;C.混合气体的质量和体积始终不变,密度保持不变,无法说明是平衡状态,故C错误;D.体系的温度不再变化,说明反应处于相对静止状态,是平衡状态,故D正确;答案为BD;
④平衡后将NH3分离出平衡体系,即减小生成物的浓度,逆反应速率瞬间减小,正反应速率瞬间不变,平衡正向移动,重新形成新的平衡状态,t2时刻后平衡移动的示意图为;
⑤将反应后的氮气、氢气再次转移到反应器,这样做提高原料N2、H2的利用率,降低生产成本;
⑥NH4Cl溶于水,NH4+的水解会使得溶液显酸性,在该盐的水溶液中存在多种微粒:NH4+、NH3 H2O、H+、Cl-,其中NH3 H2O是水解产物,H+来源于水和NH4+的水解,
则离子浓度由大到小的顺序为[ Cl-] 〉[NH4+] 〉[H+] 〉[NH3 H2O] ;该盐溶液中存在盐类水解平衡和水的电离平衡,存在物料守恒、电荷守恒及质子守恒等,如 [H+] + [NH4+] = [OH-] + [Cl-] 或 [Cl-] = [NH3 H2O]+ [NH4+]或 [H+] = [OH-] + [NH3 H2O] ;
⑦氨气与纯氧在Cr2O3的催化作用下制得NO和水,根据电子守恒及原子守恒得此反应的化学方程式4 NH3+ 5O24NO + 6H2O,该反应中,氨气中氮元素化合价升高,发生氧化反应,氨气是还原剂,若反应中转移了1.204×1024个电子,即转移2mol电子,参加反应的NH3的物质的量为=0.4mol,生成NO的物质的量为0.4mol, NO在标准状况下的体积是0.4mol×22.4L/mol=8.96L。
点睛:判断电解质溶液的离子浓度关系,需要把握三种守恒,明确等量关系。
①电荷守恒规律,电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。
②物料守恒规律,电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
③质子守恒规律,如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下:
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
19. NH、H3O+ F2、H2 NH3、NH、H2O、H3O+、HBr H-O>H-N>H-Br
【详解】配位键是指一方原子提供孤电子对,另一方原子提供空轨道而形成的共价键,故在F2、H2、NH3、NH、H2O、H3O+、HBr中,含有配位键的微粒有NH,其中N原子提供孤电子对、H+提供空轨道形成配位键,H3O+中也含有配位键,其中O原子提供孤电子对,H+提供空轨道形成配位键;非极性键是指同种元素之间形成的共价键,则含有非极性键的微粒有F2、H2;而极性键是指不同的非金属元素之间形成的共价键,则含有极性键的微粒有NH3、NH、H2O、H3O+、HBr;由于元素电负性从大到小的顺序为O>N>Br,故极性键由强到弱的顺序为H-O>H-N>H-Br,故答案为:NH、H3O+;F2、H2;NH3、NH、H2O、H3O+、HBr;H-O>H-N>H-Br。
20. ①⑦ ⑤⑧ ②③ ⑤ ② ① ⑤
【分析】(1)质子数相同、中子数不同的原子互为同位素;分子式相同,结构不同的有机物互为同分异构体;同种元素组成的不同单质互为同素异形体;
(2)①CaCl2是离子晶体;②金刚石是原子晶体; ③NH4Cl 是离子晶体;④Na2SO4是离子晶体;⑤冰是分子晶体;
(3)①H2O是共价化合物;②NaOH是离子化合物;③NH3是共价化合物。
【详解】(1)①Li、 ⑦Li是质子数相同、中子数不同的原子,①、⑦互为同位素;CH3CH2OH、 CH3OCH3的分子式都是C2H6O,结构不同,⑤、⑧互为同分异构体;石墨、C60都是由C元素组成的单质,②、③互为同素异形体;
(2)①分子晶体熔化时破坏分子间作用力,熔化时不需要破坏化学键的是冰,选⑤;原子晶体熔化需破坏共价键,原子晶体的熔点高,熔点最高的是金刚石,选②;
②CaCl2是离子晶体,只含有离子键,选①;分子晶体以分子间作用力结合,以分子间作用力结合的晶体是冰,选⑤;
(3)①H2O是共价化合物,电子式是;
②NaOH是离子化合物,电子式是;
③NH3是共价化合物,电子式是。
21. O=C=O O>S>C 5 22.bd 23. 3:1 SnS32-+H2OHSnS3-+OH- 24.cd
【分析】1.①碳的核电荷数为6,原子最外电子层电子数为4,则2s轨道上排布2个电子,2p轨道上排布2个电子。上述反应的生成物为Na2SO4 、Na2SnS3、CO2,属于分子晶体的化合物为CO2。
②在上述反应中非金属元素包括O、S、C,依据元素在周期表中的位置或性质,可确定非金属性的强弱顺序;其中的单质为S,依据电子排布式可确定原子核外不同能量电子的种类。
2.a.与水不反应的金属,可依据能否置换出硫酸铜溶液中的铜离子判断金属性,但若能与水反应,就不能使用此方法判断金属性;
b.在与强碱的反应中,Al(OH)3表现出酸性,则其碱性比与它反应的碱弱;
c.失去电子数目的多少,不能作为判断金属性的依据;
d.单质与同浓度的稀盐酸反应越剧烈,则金属性越强。
3.在上述反应中氧化剂与还原剂都是S,可依据化合价的升降,确定物质的量之比。常温下,测得Na2SnS3溶液pH>7,则表明SnS32-能发生水解反应。
4.已知:Sn(s、灰)Sn(s、白)-2.1 kJ,则此反应吸热。
a.灰锡和白锡的互相转化的条件不同;
b.从反应条件判断锡在常温下的存在;
c.反应为吸热反应,则生成物的能量高;
d.同素异形体的性质不同,相互转化肯定也是化学变化,但没有价态的变化。
21.①碳的核电荷数为6,原子最外电子层电子数为4,则2s轨道上排布2个电子,2p轨道上排布2个电子,则最外电子层的轨道表示式为。上述反应的生成物为Na2SO4 、Na2SnS3、CO2,属于分子晶体的化合物为CO2,结构式为O=C=O。答案为:;O=C=O;
②在上述反应中非金属元素包括O、S、C,O、S为同主族元素,O在S的上方,非金属性O>S,酸性H2SO4>H2CO3,则非金属性S>C,从而确定非金属性由强到弱顺序为O>S>C;其中的单质为S,核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,共有1s、2s、2p、3s、3p五种轨道,即不同能量电子的种类共5种。答案为:O>S>C;5;
22.a.与水不反应的金属,可依据能否置换出硫酸铜溶液中的铜离子判断金属性,但若能与水反应,就不能使用此方法判断金属性,a不合题意;
b.在与强碱的反应中,Al(OH)3表现出酸性,则其碱性比与NaOH弱,由此可得出金属性Na>Al,b符合题意;
c.反应中,Na、Al失电子数分别为1、3,显然失去电子数目的多少,不能作为判断金属性的依据,c不合题意;
d.单质与同浓度的稀盐酸发生置换反应,反应越剧烈,则金属性越强,d符合题意;
故选bd。答案为:bd;
23.在上述反应中氧化剂与还原剂都是S,4个S原子参加反应,有3个S原子价态降低(作氧化剂),1个S原子价态升高(作还原剂),氧化剂与还原剂的物质的量之比是3:1。常温下,测得Na2SnS3溶液pH>7,则表明SnS3-能发生水解反应SnS32-+H2OHSnS3-+OH-。答案为:3:1;SnS32-+H2OHSnS3-+OH-;
24.已知:Sn(s、灰)Sn(s、白)-2.1 kJ,则此反应吸热。
a.灰锡和白锡的互相转化的条件不同,反应不互为可逆反应,a不正确;
b.从反应条件看,温度>13.2℃时,生成白锡,则表明常温下以白锡的形式存在,b不正确;
c.反应为吸热反应,则生成物即白锡的能量高,c正确;
d.同素异形体的性质不同,相互转化是化学变化,但没有价态的变化,不属于氧化还原反应,d正确。
故选cd。答案为:cd。
【点睛】分析同种元素发生的氧化还原反应时,我们常说含有该元素的物质既是氧化剂又是还原剂,所以有的同学会错误地认为,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1。其实,该物质应为一部分作氧化剂,一部分作还原剂。
25. > 氧和硫是同族元素,氧原子半径小,得电子能力强,非金属性强,故氧的简单气态氢化物稳定性强 > H2O分子间存在氢键 共价键 离子键、共价键 4
【分析】氧、硫、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素,位于第ⅥA族。
【详解】(1)Se位于第四周期第ⅥA族,核外电子层数为4,最外层电子数为6,原子序数为34,则其原子结构示意图为。
(2)①非金属越强,氢化物的稳定性越强,同主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱,所以非金属性O>S,则热稳定性:H2O>H2S。
②由于水分子间有氢键,所以水的沸点高于H2S。
(3)H2O与NH3反应产物为NH3 H2O,所含化学键类型为共价键;H2S与NH3反应的产物为NH4HS或(NH4)2S,均为离子化合物,阳离子和阴离子以离子键结合,在 中,N和H以共价键结合。
(4)钠的硫化物Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,硫的化合价从-升高到+6价,而NaClO 被还原为NaCl,氯的化合价从+1价降低到-1价,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1:13,根据电子守恒:x(6+ )=13×2,可求出x=4。
26. 为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,其组成和机构相似,随相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高 、MgO为离子晶体,、为分子晶体,晶格能,分子间作用力(相对分子质量) 是高子晶体,为分子晶体 、、的熔、沸点依次增高,原因是分子的组成和结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增强
【详解】(1)为离子化合物,熔点高,、、为共价化合物,、、为分子晶体,其组成和结构相似,随相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高,故熔点由高到低的顺序为,故答案为:为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,其组成和机构相似,随相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高;
(2)氧化锂、氧化镁是离子晶体,六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体,离子键比分子间作用力强,故答案为:、MgO为离子晶体,、为分子晶体,晶格能,分子间作用力(相对分子质量);
(3)晶体类型是决定物质熔、沸点的主要因素,从的熔点较高知其为离子晶体,从的熔点较低知为分子晶体。一般来说,离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点,故答案为:是高子晶体,为分子晶体;
(4)根据表中数据得出,三种锗卤化物都是分子晶体,其熔、沸点依次增高,而熔、沸点的高低与分子间作用力强弱有关,分子间作用力强弱与相对分子质量的大小有关,故答案为:、、的熔、沸点依次增高,原因是分子的组成和结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力逐渐增强。
答案第1页,共2页
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