考点24 分子结构与性质-2024年高考化学试题分类汇编

这是一份考点24 分子结构与性质-2024年高考化学试题分类汇编，共34页。试卷主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2024·湖北选择考·4)化学用语可以表达化学过程,下列化学用语表达错误的是( )
A.用电子式表示Cl2的形成:··Cl·····+·Cl······ ··Cl······Cl······
B.亚铜氨溶液除去合成氨原料气中的CO:[Cu(NH3)2]2++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]2+
C.用电子云轮廓图示意p-p π键的形成:
D.制备芳纶纤维凯芙拉:
++(2n-1)H2O
【解析】选B。氯原子的最外层电子数为7,Cl原子与Cl原子共用1对电子形成Cl2,用电子式表示Cl2的形成过程为 ··Cl·····+·Cl······ ··Cl······Cl······,故A正确;亚铜氨中铜元素的化合价为+1价,而[Cu(NH3)2]2+中铜元素为+2价,故B错误;π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的,用电子云轮廓图表示p-p π键的形成为,故C正确;的氨基和的羧基发生缩聚反应生成高聚物和水,其反应的化学方程式为++(2n-1)H2O,故D正确。
2.(2024·湖北选择考·5)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是( )
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
【解析】选A。VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对,当中心原子无孤电子对时,两者空间结构相同,当中心原子有孤电子对时,两者空间结构不同,故A错误;元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化,这一规律叫元素周期律,故B正确;在一个原子轨道里,最多只能容纳两个电子,它们的自旋相反,这个原理被称为泡利原理,故C正确;1个s轨道和3个p轨道发生sp3杂化,形成4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道,故D正确。
3.(2024·湖北选择考·8)结构决定性质,性质决定用途。下列事实解释错误的是( )
【解析】选B。甘油的分子结构为,分子中有3个羟基,分子间可以形成较多的氢键,且O元素的电负性较大,故其分子间形成的氢键较强,导致甘油是黏稠液体,A正确;王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物从而促进铂的溶解,B错误;冰晶体中水分子间形成较多的氢键,由于氢键具有方向性和饱和性,导致晶体中水分子不能采用最密堆积方式,使分子间的空隙变大,空间利用率降低,而干冰晶体中CO2分子之间存在的是范德华力,没有方向性和饱和性,导致晶体中CO2分子之间采用最密堆积方式,空间利用率较高,从而使冰的密度小于干冰,C正确;石墨晶体属于层状结构,每一层中碳原子通过3个sp2杂化轨道与相邻的碳原子形成C—C,每个碳原子还有1个单电子位于未杂化的垂直于平面的2p轨道上,这些未杂化的2p轨道相互重叠形成大π键,这些p轨道的电子可以在整个层内运动,从而导致石墨能导电,D正确。
4.(2024·湖北选择考·9)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
Z+[]-
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
【解析】选D。主族元素Z的价电子所在能层有16个轨道,则Z的价电子位于第4能层,又根据4种元素形成的化合物的结构,Z形成+1价阳离子,因此Z的价电子排布为4s1,即Z为K元素。主族元素X、Y的价电子数相等,二者位于同一主族,根据化合物的结构,Y能形成6个共价键,X能形成2个共价键,因此X、Y位于第ⅥA族,又W、X、Y、Z原子序数依次增大,因此X为O元素、Y为S元素。W的原子序数最小且只能形成1个共价键,因此W只能为H元素。故W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。根据W和Y可以形成H2S,其中S显-2价,故电负性:S>H,A不正确;H2SO3是中强酸,而H2SO4是强酸,B不正确;H只有1个电子,O的2p轨道上有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数:O>H,C不正确;K的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S的氧化物溶于水且与水反应生成酸H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 K>S,D正确。
5.(2024·湖北选择考·12)O2在超高压下转化为平行六面体的O8分子(如图)。下列说法错误的是( )
A.O2和O8互为同素异形体
B.O8中存在不同的氧氧键
C.O2转化为O8是熵减反应
D.常压低温下O8能稳定存在
【解析】选D。O2和O8是O元素形成的不同形态的单质,互为同素异形体,A项正确;O8分子为平行六面体,由其结构知,O8中存在两种氧氧键:上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键,B项正确;O2转化为O8可表示为4O2O8,分子数减少,是熵减反应,C项正确;O2在超高压下转化成O8,则在常压低温下O8会转化成O2,不能稳定存在,D项错误。
6.(2024·湖北选择考·15)科学家合成了一种如图所示的纳米“分子客车”,能装载多种稠环芳香烃。三种芳烃与“分子客车”的结合常数(值越大越稳定)见表。下列说法错误的是( )
A.芳烃与“分子客车”可通过分子间相互作用形成超分子
B.并四苯直立装载与平躺装载的稳定性基本相同
C.从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘
D.芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”的结合
【解析】选B。“分子客车”和稠环芳香烃均属于分子晶体,故芳烃与“分子客车”是通过分子间相互作用形成分子聚集体——超分子,A项正确;“分子客车”的长为2.2 nm,高为0.7 nm,从长的方向观察,有与并四苯分子适配的结构,从高的方向观察则缺少适配结构,且平躺装载时并四苯与“分子客车”的结合更紧密,故平躺装载的稳定性大于直立装载的稳定性,B项错误;芘与“分子客车”中中间部分结构大小适配,故从分子大小适配看“分子客车”可装载2个芘,C项正确;芘、并四苯、蒄中π电子数逐渐增多,与“分子客车”的结合常数逐渐增大,而结合常数越大越稳定,故芳烃π电子数越多越有利于和“分子客车”结合,D项正确。
7.(2024·黑、吉、辽选择考·2)下列化学用语或表述正确的是( )
A.中子数为1的氦核素:21He
B.SiO2的晶体类型:分子晶体
C.F2的共价键类型:p-p σ键
D.PCl3的空间结构:平面三角形
【解析】选C。中子数为1的He核素其质量数为1+2=3,故其应表示为 23He,A错误;SiO2晶体中只含有共价键,为共价晶体,B错误;2个F原子各提供1个未成对电子的2p原子轨道重叠形成p-p σ键,C正确;PCl3的中心原子P存在1对孤电子对,其VSEPR模型为四面体形,PCl3的空间结构为三角锥形,D错误。
8.(2024·安徽选择考·7)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时,Ka(HNO2)=7.2×10-4,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9。
下列有关物质结构或性质的比较,正确的是( )
A.键角:NH3>NO3-
B.熔点:NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃同浓度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱:O—H…O>N—H…N
【解析】选D。NH3中N原子的价层电子对数=3+12(5-3×1)=3+1=4,为sp3杂化,键角为107°,NO3-中N的价层电子对数=3+12(5+1-3×2)=3+0=3,为sp2杂化,键角为120°,故键角:NH3P
C.该物质中C和P均采取sp2杂化
D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2
【解析】选C。由结构简式可知,P原子的3个未成对电子与苯环形成共用电子对,P原子剩余的孤电子对与Ni形成配位键,Cl-提供孤电子对,与Ni形成配位键,由于整个分子呈电中性,故该物质中Ni为+2价,A项正确;同周期元素随着原子序数的增大,第一电离能有增大趋势,故基态原子的第一电离能:Cl>P,B项正确;该物质中,C均存在于苯环上,采取sp2杂化,P与苯环形成3对共用电子对,剩余的孤电子对与Ni形成配位键,价层电子对数为4,采取sp3杂化,C项错误;Ni的原子序数为28,位于第四周期第Ⅷ族,基态Ni原子价电子排布式为3d84s2,D项正确。
11.(2024·江苏选择考·7)催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变,常见催化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。催化反应广泛存在,如豆科植物固氮、石墨制金刚石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5催化氧化SO2等。催化剂有选择性,如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。催化作用能消除污染和影响环境,如汽车尾气处理、废水中NO3-电催化生成N2、氯自由基催化O3分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界,高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。
下列有关反应描述正确的是( )
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
【解析】选B。CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—H键和O—H键,生成CO键,A错误;根据题意,由氟氯烃产生的氯自由基催化O3分解破坏臭氧层,则氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程,B正确;丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键,丁烷是饱和烷烃,没有π键,C错误;石墨碳原子轨道的杂化类型为sp2,金刚石碳原子轨道的杂化类型为sp3,石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3,D错误。
12.(2024·河北选择考·8)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是( )
【解析】选B。A.原子光谱是不连续的线状谱线,说明原子的能级是不连续的,即原子能级是量子化的,故A正确;B.CO2中心C原子为sp杂化,键角为180°,CH2O中心C原子为sp2杂化,键角大约为120°,CH4中心C原子为sp3杂化,键角为109°28',三种物质中心C原子都没有孤电子对,三者键角大小与孤电子对无关,故B错误;C.离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小,离子半径比越大,配位数越大,Cs+周围最多能排布8个Cl-,Na+周围最多能排布6个Cl-,说明Cs+比Na+半径大,故C正确;D.断开第一个键时,碳原子周围的共用电子对多,原子核对共用电子对的吸引力较弱,需要能量较小,断开C—H键越多,碳原子周围共用电子对越少,原子核对共用电子对的吸引力越强,需要的能量变大,所以各步中的C—H键所处化学环境不同,每步所需能量不同,故D正确。故选B。
13.(2024·河北选择考·9)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:NH4ClO4+2CNH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是( )
A.HCl的形成过程可表示为H·+·Cl······H+[··Cl······]-
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
【解析】选B。A.HCl是共价化合物,其电子式为H··Cl······,HCl的形成过程可表示为H·+·Cl······H··Cl······,故A错误;B.NH4ClO4中NH4+的中心N原子孤电子对数为12×(5-1-4)=0,价层电子对数为4,ClO4-的中心Cl原子孤电子对数为12×(7+1-2×4)=0,价层电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,故B正确;C.C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共有2种杂化方式,故C错误;D.NH3易液化,其汽化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,NH3分子间作用力为氢键和范德华力,CO2分子间仅存在范德华力,故D错误。故选B。
14.(2024·湖南选择考·2)下列化学用语表述错误的是( )
A.NaOH的电子式:Na+[··O······H]-
B.异丙基的结构简式:
C.NaCl溶液中的水合离子:
D.Cl2分子中σ键的形成:
【解析】选C。NaOH由Na+和OH-构成,电子式:Na+[··O······H]-,故A正确;异丙基的结构简式:,故B正确;Na+半径比Cl-小,水分子的电荷分布情况如图所示,Cl-带负电荷,水分子在Cl-周围时,呈正电性的H朝向Cl-,水分子在Na+周围时,呈负电性的O朝向Na+,NaCl溶液中的水合离子应为、,故C错误;Cl2分子中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的p-p σ键,形成过程:,故D正确。
15.(2024·湖南选择考·4)下列有关化学概念或性质的判断错误的是( )
A.CH4分子是正四面体结构,则CH2Cl2没有同分异构体
B.环己烷与苯分子中C—H键的键能相等
C.甲苯的质谱图中,质荷比为92的峰归属于
D.由R4N+与PF6-组成的离子液体常温下呈液态,与其离子的体积较大有关
【解析】选B。CH2Cl2为四面体结构,其中任何两个顶点都是相邻关系,因此CH2Cl2没有同分异构体,故A项说法正确;环己烷中碳原子采用sp3杂化,苯分子中碳原子采用sp2杂化,杂化方式不同,杂化轨道参与组成的C—H共价键的键能不同,故B项说法错误;带1个单位的正电荷,其相对分子质量为92,因此其质荷比为92,故C项说法正确;当阴阳离子体积较大时,其电荷较为分散,导致它们之间的作用力较低,以至于熔点接近室温,故D项说法正确。
16.(2024·湖南选择考·9)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构,P和Q呈平面六元并环结构,原子的连接方式如图所示,下列说法错误的是( )
A.P为非极性分子,Q为极性分子
B.第一电离能:BMX4
【解析】选B。X、Y、Z、M四种主族元素,原子序数依次增大,分别位于三个不同短周期,Y与M同主族,Y与Z核电荷数相差2,Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍,则Z为O元素,Y为C元素,X为H元素,M为Si元素。A项,YX3+为CH3+,其中C原子的杂化类型为sp2,CH3+的空间结构为平面正三角形,键角为120°,YX3-为CH3-,其中C原子的杂化类型为sp3,CH3-的空间结构为三角锥形,由于C原子还有1个孤电子对,故键角小于109°28',因此,键角的大小关系为YX3+>YX3-,A正确;B项,Y2X2为C2H2,其为直线形分子,分子结构对称,分子中正负电中心重合,故其为非极性分子,H2O2分子结构不对称,分子中正负电中心不重合,故其为极性分子,因此,两者极性的大小关系为Y2X2K,反应向逆反应方向进行,QNaD,说明酸性HCHC,C-的水解能力大于D-,钠盐的碱性NaC>NaD。
答案:(1)12 K3ClO
K3ClO+2NH4Cl+H2O3KCl+2NH3∙H2O
(2)AB
(3)①HC>HB>HA O、S、Se的电负性逐渐减小,键的极性:CO>CS>CSe,使得HA、HB、HC中羟基的极性逐渐增大,其中羟基与H2O形成的氢键逐渐增强
②S的原子半径大于O的原子半径,S—H键的键长大于O—H键,S—H键的键能小于O—H键,同时HC可形成分子间氢键,使得HD比HC更易电离出H+,酸性HD>HC,C-的水解能力大于D-,碱性NaC>NaD
30.(2024·山东等级考·16)锰氧化物具有较大应用价值,回答下列问题:
(1)Mn在元素周期表中位于第 周期 族;同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是 (填元素符号)。
(2)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示,该氧化物化学式为 。
当MnOx晶体有O原子脱出时,出现O空位,Mn的化合价 (填“升高”“降低”或“不变”),O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获有半导体性质的是 (填标号)。
A.CaO B.V2O5 C.Fe2O3 D.CuO
(3)[BMIM]+BF4-(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。BF4-的空间构型为 ;[BMIM]+中咪唑环存在π56大π键,则N原子采取的轨道杂化方式为 。
(4)MnOx可作HMF转化为FDCA的催化剂(见下图)。FDCA的熔点远大于HMF,除相对分子质量存在差异外,另一重要原因是
。
【解析】(1)Mn的原子序数为25,位于元素周期表第四周期ⅦB族;基态Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2,未成对电子数有5个,同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr,基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,有6个未成对电子。(2)由均摊法得,晶胞中Mn的数目为1+8×18=2,O的数目为2+4×12=4,即该氧化物的化学式为MnO2;MnOx晶体有O原子脱出时,出现O空位,即x减小,Mn的化合价为+2x价,即Mn的化合价降低;CaO中Ca的化合价为+2价,V2O5中V的化合价为+5价,Fe2O3中Fe的化合价为+3价,CuO中Cu的化合价为+2价,其中CaO中Ca的化合价下降只能为0,其余可下降得到比0大的价态,说明CaO不能通过这种方式获得半导体性质。
(3)BF4-中B形成4个σ键(其中有1个配位键),为sp3杂化,空间构型为正四面体形;咪唑环存在π56大π键,N原子形成3个σ键,杂化方式为sp2。
(4)由HMF和FDCA的结构可知,HMF和FDCA均能形成分子间氢键,但FDCA形成的分子间氢键更多,使得FDCA的熔点远大于HMF。
答案:(1)四 ⅦB Cr
(2)MnO2 降低 A
(3)正四面体形 sp2
(4)FDCA形成的分子间氢键更多
31.(2024·北京等级考·15)锡(Sn)是现代“五金”之一,广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整:
(2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是 。
②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
(3)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图:白锡具有体心四方结构;灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有 个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为v1 nm3和v2 nm3,则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。
(4)单质Sn的制备:将SnO2与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至800 ℃,由于固体之间反应慢,未明显发生反应。若通入空气在800 ℃下,SnO2能迅速被还原为单质Sn,通入空气的作用是
。
【解析】(1)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族,基态Sn原子的最外层电子排布式为5s25p2,Sn的基态原子最外层轨道表示式为。(2)①SnCl2中Sn的价层电子对数为2+12×(4-2×1)=3,故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形;②SnCl4中Sn的价层电子对数为4+12×(4-4×1)=4,有4个σ键,无孤电子对,故Sn采取sp3杂化,则SnCl4的Sn—Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。(3)①灰锡具有立方金刚石结构,金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连,此5个碳原子在空间中构成正四面体,且该碳原子在正四面体的体心,所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个;②根据均摊法,白锡晶胞中含Sn原子数为8×18+1=2,灰锡晶胞中含Sn原子数为8×18+6×12+4=8,所以白锡与灰锡的密度之比为2MNAv1∶8MNAv2=v24v1。(4)将SnO2与焦炭充分混合后,于惰性气氛中加热至800 ℃,由于固体之间反应慢,未明显发生反应。若通入空气在800 ℃下,SnO2能迅速被还原为单质Sn,通入空气的作用是与焦炭在高温下反应生成CO,CO将SnO2还原为单质Sn。
答案:(1)
(2)①平面三角形
②sp3杂化
(3)①4
②v24v1
(4)与焦炭在高温下反应生成CO,CO将SnO2还原为单质Sn
32.(2024·新课标卷·29)Ni(CO)4(四羰合镍,沸点43 ℃)可用于制备高纯镍,也是有机化合物羰基化反应的催化剂。回答下列问题:
(1)Ni基态原子价电子的轨道表示式为 。镍的晶胞结构类型与铜的相同,晶胞体积为a3,镍原子半径为 。
(2)Ni(CO)4结构如图甲所示,其中含有σ键的数目为 ,Ni(CO)4晶体的类型为 。
(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图乙所示。反应Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑, 有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α= ,该温度下平衡常数Kp= (MPa)-3。
(4)对于同位素交换反应Ni(C16O)4+C18ONi(C16O)3C18O+C16O,20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]=c0[Ni(C16O)4]e-kt(k为反应速率常数),则Ni(C16O)4反应一半所需时间t12= (用k表示)。
【解析】(1)Ni为28号元素,其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2,则其价电子轨道表示式为;铜晶胞示意图为,镍的晶胞结构类型与铜的相同,则镍原子半径为晶胞面对角线长度的14,因为晶胞体积为a3,所以晶胞棱长为a,面对角线长度为2a,则镍原子半径为24a。
(2)单键均为σ键,三键含有1个σ键和2个π键,由Ni(CO)4的结构可知,4个配体CO与中心原子Ni形成的4个配位键均为σ键,而每个配体CO中含有1个σ键和2个π键,因此1个Ni(CO)4分子中含有8个σ键。Ni(CO)4的沸点很低,结合其结构可知该物质由分子构成,因此其晶体类型为分子晶体。
(3)随着温度升高,平衡时Ni(CO)4的体积分数减小,说明温度升高平衡逆向移动,因此该反应的ΔH小于0;该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应,因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成;由上述分析知,温度相同时,增大压强平衡正向移动,对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大,则压强:p4>p3>p2>p1,即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图乙可知,p3、100 ℃条件下达到平衡时,CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9,设初始投入的CO为4 ml,反应生成的Ni(CO)4为x ml,可得三段式:
Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)
起始(ml) 4 0
转化(ml) 4x x
平衡(ml) 4-4x x
反应后总物质的量为(4-3x) ml,根据阿伏加德罗定律,其他条件相同时,气体的体积分数即为其物质的量分数,因此有x4−3x=0.9,解得x=3637,因此达到平衡时n转化(CO)=4×3637 ml,CO的平衡转化率α=4×3637ml4ml×100%≈97.3%;气体的分压=总压强×该气体的物质的量分数,则该温度下的压强平衡常数Kp=p[Ni(CO)4]p4(CO)=0.9×p3(0.1×p3)4=0.9×1.0MPa(0.1×1.0MPa)4=9 000 (MPa)-3。
(4)由题给关系式可得e-kt=ct[Ni(C16O)4]c0[Ni(C16O)4],当Ni(C16O)4反应一半时ct[Ni(C16O)4]c0[Ni(C16O)4]=12,即e-kt12=12,-kt12=ln12,kt12=ln2,则t12=ln2k。
答案:(1) 24a
(2)8 分子晶体
(3)小于 降低温度、增大压强 97.3% 9 000
(4)ln2k选项
事实
解释
A
甘油是黏稠液体
甘油分子间的氢键较强
B
王水溶解铂
浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C
冰的密度小于干冰
冰晶体中水分子的空间利用率相对较低
D
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
芳烃
芘
并四苯
蒄
结构
结合
常数
385
3 764
176 000
选项
实例
解释
A
原子光谱是不连续的线状谱线
原子的能级是量子化的
B
CO2、CH2O、CCl4键角依次减小
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C
CsCl晶体中Cs+与8个Cl-配位,而NaCl晶体中Na+与6个Cl-配位
Cs+比Na+的半径大
D
逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能量不同
各步中的C—H键所处化学环境不同
选项
结构或性质
用途
A
石墨呈层状结构,层间以范德华力结合
石墨可用作润滑剂
B
SO2具有氧化性
SO2可用作漂白剂
C
聚丙烯酸钠
()
中含有亲水基团
聚丙烯酸钠可用于制备高吸水性树脂
D
冠醚18-冠-6空腔直径(260~320 pm)与K+直径(276 pm)接近
冠醚18-冠-6可识别K+,能增大KMnO4在有机溶剂中的溶解度
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
442
-34
29
143