高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体课后作业题
展开一、单选题
1.某晶体的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物,转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,下列说法正确的是
A.Cu替代b位置Fe型产物更稳定
B.该晶体中,每个Fe周围紧邻且距离相等的Fe共有6个
C.更稳定的Cu替代型产物的化学式为
D.若图1晶胞边长为,则该晶体的密度为
2.下列有关晶体的叙述正确的是
A.共价晶体的熔点一定比金属晶体高
B.分子晶体中一定存在范德华力,不一 定存在氢键
C.金属晶体中的金属离子相互碰撞能传递能量,因此金属具有导热性
D.离子晶体中,离子所带的电荷数相同,其所吸引的异种电荷的离子数相同
3.金属键具有的性质是
A.饱和性
B.方向性
C.无饱和性和方向性
D.既有饱和性又有方向性
4.黄铁矿是一种重要的含铁矿物,在潮湿空气中会被缓慢氧化,下列说法正确的是
A.的价电子排布式为B.晶体中存在离子键和非极性共价键
C.与都是非极性分子D.与的空间构型相同
5.固体分为晶体和非晶体。下列关于晶体的叙述正确的是
A.块状固体一定是晶体,粉末状固体一定是非晶体
B.破损的晶体经过重结晶后能够变成规则的多面体,体现了晶体的自范性
C.晶体和非晶体的本质区别是晶体的衍射图谱有明锐的衍射峰
D.熔融态的SiO2冷却过快会生成水晶,反之则生成玛瑙
6.工业上常用“热空气法”将从海水中提取的粗溴精制得到高纯度的溴单质。下列说法正确的是
A.Br2与SO2、H2O反应的离子方程式: Br2+ SO2+ 2H2O=4H++2Br- + SO
B.用CO2代替流程中的SO2也可以达到同样的目的
C.通入Cl2的目的是将Br-还原为Br2
D.向“Br2溶液”中加入AgNO3溶液会生成AgBr沉淀,1个AgBr晶胞(如图所示)中含有14个Br -
7.下列叙述中正确的有个
①金刚石、金刚砂、冰、干冰晶体的熔点依次降低
②金刚石含共价键数目为(设为阿伏加德罗常数的值)
③晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
④化学键由强到弱顺序:
⑤硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅
⑥可通过X射线衍射实验区分晶体和非晶体
⑦晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂
⑧金属铜的导电性可以用“电子气理论”解释
A.4个B.5个C.6个D.7个
8.下列物质的变化,破坏的主要是分子间作用力的是
A.Na2CO3·10H2O失水变为Na2CO3
B.KCl溶于水
C.将液溴加热变为气态
D.NH4Cl受热分解
9.下列叙述中正确的是
A.晶体硬度:硅>碳化硅>金刚石
B.电离能:Cl>S>P
C.氯化硼(BCl3)的熔点为 -107 ℃,氯化硼液态时能导电而固态时不导电
D.SiF4和S的中心原子均为sp3杂化,SiF4呈正四面体,S呈三角锥形
10.根据元素周期律和物质结构知识,下列排序正确的是
A.离子半径:B.第一电离能:
C.电负性:D.熔沸点:
二、填空题
11.判断a、氧化锰;b、碘化氢;c、氢氧化钠;d、硫酸,属于离子化合物的有 ,属于共价化合物的有 。
12.如图所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:
(1)代表金刚石的是(填编号字母,下同) ,其中每个碳原子与 个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于 晶体。
(2)代表石墨的是 ,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为 个。
(3)表示NaCl的是 ,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+有 个。
(4)代表CsCl的是 ,它属于 晶体,每个Cs+与 个Cl-紧邻。
(5)代表干冰的是 ,它属于 晶体,每个CO2分子与 个CO2分子紧邻。
(6) 已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短,则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为 。
13.离子晶体形成:形成离子晶体的微粒为 ,微粒之间的作用力为 。在NaCl晶体中,由于Na+ 和 Cl- 之间的静电作用没有 性,阴、阳离子交错排列;在带负电荷的 Cl-周围吸引着一定数量的 ,同样,在带正电荷的 Na+ 周围吸引着一定数量的 ;通过这种方式无限延伸,形成晶体。
14.晶体世界丰富多彩,复杂多样,各类晶体具有不同的结构特点,决定着它们具有不同的性质和用途。几种晶胞的结构示意图如下:
回答下列问题:
(1)这些晶体中粒子之间以共价键结合形成的是 。
(2)每个Cu晶胞中包含的铜原子个数是 ,铜原子在晶胞中的空间占有率为 。
(3)NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同,NaCl晶体的熔点 (填“大于”或“小于”)MgO晶体的熔点,原因是 。
(4)2017年,中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体:T-碳。T-碳的结构是将金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元(如图)取代形成的一种新型三维立方晶体结构。已知T-碳晶胞参数为a nm,阿伏加德罗常数为NA,则T-碳的密度为 g/cm3(列出计算式)。
15.回答下列问题:
(1)写出乙苯的结构简式 。
(2)用系统方法命名 。
(3)四种晶体的熔点数据如下表:
、、三者和熔点相差较大,原因是 。
(4)某有机物分子的结构简式为 ,各写出一种其同分异构体的结构简式: (碳架异构)、 (位置异构)、 (官能团异构)。
16.比较晶体熔点的高低MgO CaO(填“高于”或“低于”)。
17.燃煤烟气中主要成分是空气,和NO的含量小于1%。一种用(尿素)和在固体催化剂作用下脱硫、脱硝的流程如下:
(1)可以水解生成,、与烟气中的NO不反应。脱硫后所得吸收液中含、、。其他条件一定,反应相同时间,测得的脱除率与温度的关系如图所示。30~70℃时,的脱除率随温度升高先增大后减小的原因是 。
(2)烟气中的NO与反应缓慢。雾化后的在催化剂中Fe元素作用下可以产生具有极强氧化活性的·OH(羟基自由基),OH能将NO快速氧化为、等物质。在一种固体催化剂表面转化的过程如图所示:
①脱硝时,与吸收液中反应生成,同时排放出的气体不会污染空气。写出脱硝时与反应的化学方程式: 。
②转化(1)的过程可以描述为 。
③化学式为的催化剂中,和的物质的量之比为 。
④其他条件一定,比较等物质的量与催化效果并说明理由 。
(3)如不使用固体催化剂,用含的溶液也能催化发生类似的转化生成·OH,且相同条件下速率更快。与使用含的溶液相比,使用固体催化剂的优点是 。
18.氮元素在农药生产及工业、制造业等领域用途非常广泛。已知氨在一定条件下可形成一种立方晶系,其立方晶胞沿x、y、z轴的投影图均如图所示。回答下列问题:
(1)晶胞的棱长为,设为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为 (写出含、a的表达式)。
(2)请画出该立方晶胞沿体对角线方向的投影图: 。
19.回答下列问题:
(1)氧化镁的熔点2852℃,氯化镁714℃,请解释氧化镁的熔点比氯化镁高的原因: 。
(2)硼酸(H3BO3)为一元弱酸,电离方程式H3BO3+H2OH++。已知:H3BO3的电离常数Ka=5.8×10-10,H2CO3的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,向饱和硼酸溶液中滴加少量Na2CO3溶液,写出发生反应的离子方程式 。
20.导电性
通常情况,金属内部自由电子的运动无固定的方向,在外加电场作用下,自由电子发生 形成电流。
温度升高,金属的导电性 。
三、实验题
21.晶体具有规则的几何外形,晶体中最基本的重复单元称之为晶胞。NaCl晶体的晶胞如右图所示。 随着科学技术的发展,测定阿伏加德罗常数的手段越来越多,测定精确度也越来越高。现有一简单可行的测定方法,具体步骤如下:①将固体食盐研细,干燥后,准确称取m gNaCl固体并转移到定容仪器A中。②用滴定管向仪器A中加苯,并不断振荡,继续加苯至A仪器的刻度线,计算出NaCl固体的体积为VmL。回答下列问题:
⑴步骤①中A仪器最好用 (填仪器名称)。
⑵能否用胶头滴管代替步骤②中的滴定管 ,其原因是 。
⑶能否用水代替苯 ,其原因是 。
⑷经X射线衍射测得NaCl晶胞中最邻近的Na+ 和Cl- 平均距离为acm,则利用上述
方法测得的阿伏加德罗常数的表达式为NA= 。
22.叠氮化合物是重要的有机合成试剂,化学兴趣小组的同学在实验室制备叠氮化钾(KN3)并测定其结构。
I.制备KN3 在异丙醇[(CH3)2CHOH]和H2SO4的混合溶液中逐滴加入NaNO2溶液,将反应容器置于冰盐浴中,控制温度低于0℃。反应1h后生成的亚硝酸异丙酯[(CH3)2CHONO]浮在表面上,分离出上层的油状物,接着用NaCl和NaHCO3的混合溶液洗涤(CH3)2CHONO三次,干燥后得到(CH3)2CHONO。将一定量KOH溶于无水乙醇中,取其上层清液于三颈烧瓶(图1)中,先加入N2H4加热,随后加入(CH3)2CHONO并加热反应约1h。待KN3析出后冰浴冷却,过滤后用无水乙醇洗涤三次,干燥后得到KN3粗产品。
Ⅱ.测定KN3晶体结构 将KN3粗产品进一步进行纯化后得到纯晶,然后测定其晶体结构,经过进一步数据处理,得到KN3的晶胞结构如图2所示。相关物质的性质见表。
回答下列问题:
(1)图1中仪器B的名称是 。
(2)在(CH3)2CHOH、H2SO4和NaNO2反应时,需使用冰盐浴控温而不能使用冰浴控温的原因是 。用含NaHCO3的混合溶液洗涤(CH3)2CHONO的目的是 ,洗涤时需要使用的玻璃仪器是 。
(3)异丙醇的沸点高于亚硝酸异丙酯沸点的原因是 。
(4)写出由(CH3)2CHONO、N2H4和KOH反应生成KN3和(CH3)2CHOH的化学方程式: 。
(5)KN3晶体中每个K+周围离最近且相等的N共有 个。
23.1943年,爱国实业家侯德榜发明了“联合制碱法”,以下是联合制碱法的简单流程:
(1)纯碱固体是 (填“离子”、“分子”或“原子”)晶体。组成该物质的元素原子的半径从大到小依次为 。
(2)写出反应(1)的化学反应方程式 。
(3)操作 X 的名称 。
(4)产品 A 的化学式是 ,由溶液 B 得到产品 A,需要在溶液 B 中通入 NH3、冷冻、加食盐,其中通入NH3 的作用是 ;
(5)工业生产的纯碱常会含少量 NaCl 杂质。现用重量法测定其纯度,步骤如下:
①称取样品 a(g),加水溶解;
②加入足量的 BaCl2溶液;
③过滤、 、烘干、 、称量。
④ ,最终得到固体 b(g)。
补全上述实验步骤;样品中纯碱的质量分数为 (用含 a、b 的代数式表示)。
物质
熔点/℃
-183
-90
-127
>1000
物质
颜色、状态
沸点
溶解性
KN3
无色晶体
300℃,受热易分解
易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚
(CH3)2CHOH
无色液体
82℃
微溶于水,与乙醇、乙醚混溶
(CH3)2CHONO
无色油状液体
39℃
不溶于水,与乙醇、乙醚混溶
参考答案:
1.C
【详解】A.物质的能量越低越稳定,由图2可知,铜原子替代a位置铁型产物能量更低,更稳定,故A错误;
B.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的铁原子与位于面心的铁原子的距离最近,则每个铁原子周围紧邻且距离相等的铁原子共有12个,故B错误;
C.由图2可知,铜原子替代a位置铁型产物能量更低,更稳定,由图2可知,铜原子替代a位置铁型产物能量更低,更稳定,由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点铜原子个数为8×,位于面心的铁原子个数6×=3,位于体内的氮原子个数为1,则晶胞的化学式为Fe3CuN,故C正确;
D.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×+6×=4,位于体内的氮原子个数为1,则晶胞的化学式为Fe4N,设晶体的密度为dg/cm3,由晶胞的质量公式可得:=10—30x3d,解得d=,故D错误;
故选C。
2.B
【详解】A.金属钨的熔点高于共价晶体硅的熔点,所以共价晶体的熔点不一定比金属晶体的高,故A错误;
B.任何分子之间都存在范德华力,而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或分子之内,故B正确;
C.金属晶体中的金属离子与电子相互碰撞能传递能量,因此金属具有导热性,故C错误;
D.离子晶体中,离子所带的电荷数相同,还与离子半径大小有关,其所吸引的异种电荷的离子数不一定相同,例如氯化钠和氯化铯配位数不同,故D错误;
故答案为B。
3.C
【详解】金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用,自由电子为整个金属的所有阳离子所共有,所以金属键没有方向性和饱和性,而共价键有方向性和饱和性,答案选C。
4.B
【详解】A.铁元素的原子序数为26,铁原子的价电子排布式为3d64s2,亚铁离子的价电子排布式为3d6,故A错误;
B.二硫化亚铁是存在离子键和硫硫非极性共价键的离子晶体,故B正确;
C.二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为1,分子的空间构型是结构不对称的V形,属于极性分子,故C错误;
D.三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为0,分子的空间构型是平面三角形,亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,离子的空间构型是三角锥形,两者的空间构型不相同,故D错误;
故选B。
5.B
【详解】A.晶体和非晶体的本质区别是组成晶体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列,不管固体的颗粒大小,只要有组成粒子在三维空间里呈现周期性的有序排列就属于晶体,选项A错误;
B.晶体的自范性是指,在适宜的条件下,晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形,选项B正确;
C.晶体和非晶体的本质区别在其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列,选项C错误;
D.熔融态的SiO2冷却过快会生成玛瑙,反之则生成水晶,选项D错误;
答案选B。
6.A
【分析】粗溴中通入过量的二氧化硫,溴单质与二氧化硫发生氧化还原反应,化学方程式为: ,得到了含溴离子的水溶液,通入氯气后,氯气将溴离子氧化成溴单质,溴易挥发,鼓入热空气能将溴带出得到高纯溴。
【详解】A.根据分析Br2与SO2、H2O反应的离子方程式正确,A正确;
B.CO2不具有还原性,不能起到富集溴离子的作用,用CO2代替流程中的SO2不会达到同样的目的,B错误;
C.通入Cl2的目的是将Br-氧化为Br2,C错误;
D.向“Br2溶液”中加入AgNO3溶液会生成AgBr沉淀,晶胞中根据均摊法,溴离子的个数为:,D错误;
故选A。
7.B
【详解】①金刚石、金刚砂为共价晶体,碳原子半径小于硅,则共价键的键能共价键的键能C-C>C-Si,则金刚石熔点较高;冰、干冰晶体为分子晶体,水分子间存在氢键,熔点高于干冰,且共价晶体、分子晶体熔点依次降低,则金刚石、金刚砂、冰、干冰晶体的熔点依次降低,①正确;
②金刚石含1mlC,则含共价键数目为,②不正确;
③晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合向空间无限扩展,③不正确;
④F、Cl、Br、I离子半径依次增大,则形成的钠盐的晶格能依次减小,化学键由强到弱顺序:,④正确;
⑤金刚石、金刚砂和晶体硅均为共价晶体,碳原子半径小于硅,则共价键的键能C-C>C-Si>Si-Si,则硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,⑤正确;
⑥可通过X-射线衍射实验区分晶体和非晶体,例如:石英玻璃为非晶体,水晶的粉末是晶体,用X射线衍射摄取石英玻璃和水晶的粉末得到的图谱是不同的,⑥正确;
⑦晶体在受热熔化过程中不一定存在化学键的断裂,例如金刚石、金刚砂熔化时共价键断裂,冰熔化时克服了氢键共价键不变化,⑦不正确;
⑧电子气理论指出金属阳离子“浸泡”在电子气中,可以解释铜的导电性,导热性和延展性,⑧正确;
故选B。
8.C
【详解】A.Na2CO3·10H2O失水破坏的是化学键,故A错误;
B.KCl溶于水后电离,破坏的是离子键,故B错误;
C.液溴由液态变为气态,破坏的是分子间作用力,故C正确;
D.NH4Cl受热分解,分解成氨气和氯化氢气体,破坏的是化学键,故D错误;
答案选C。
9.D
【详解】A.原子半径Si>C,三者都为原子晶体,原子半径越大,共价键的键能越小,则硬度越小,即硬度由大到小:金刚石>碳化硅>晶体硅,选项A错误;
B.同周期从左到右,第一电离能增大趋势,但P的3p电子半满为稳定结构,则第一电离能:Cl>P>S,选项B错误;
C.氯化硼的熔点为,氯化硼为分子晶体,液态和固态时只存在分子,没有离子,所以不能导电,选项C错误;
D.和的中心原子的价电子对数均为4,所以中心原子均为杂化,没有孤电子对,所以分子呈正四面体形,有一对孤电子对,所以分子呈三角锥形,选项D正确;
答案选D。
10.C
【详解】A.电子层数相同,原子序数越大,离子半径越小,所以离子半径:,故A错误;
B.同周期从左往右第一电离能呈增大趋势,N原子的核外电子排布处于半充满状态,结构较稳定,第一电离能最大,第一电离能:,故B错误;
C.同周期从左到右,元素电负性逐渐增强;同族元素从上到下,元素电负性逐渐减弱,所以电负性:,故C正确;
D.结构相似,均不形成分子间氢键,则相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高,所以熔沸点:,故D错误;
答案选C。
11. ac bd
【详解】氧化锰是金属氧化物,是离子化合物;碘化氢是非金属化合物,是共价化合物;氢氧化钠是碱,是离子化合物;硫酸是含氧酸,是共价化合物;故属于离子化合物的有:ac;属于共价化合物的有bd。
12. D 4 原子 E 2 A 12 C 离子 8 B 分子 12 石墨>金刚石>NaCl>CsCl>干冰
【分析】根据晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。
【详解】(1)代表金刚石的是D,金刚石的基本结构单元是正四面体,每个碳原子紧邻4个其他碳原子。其中每个碳原子与4个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于原子晶体。
(2)代表石墨的是E,石墨的片层结构由正六边形结构组成,每个碳原子紧邻另外3个碳原子,即每个正六边形占有1个碳原子的,所以平均每个正六边形占有的碳原子数是6×=2。
(3)表示NaCl的是A,NaCl晶体是立方体结构,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,每个Na+(或Cl-)周围与它最近且距离相等的Na+(或Cl-)有12个。
(4)代表CsCl的是C,它属于离子晶体,CsCl晶体由Cs+、Cl-构成立方体结构,但Cs+组成的立方体中心有1个Cl-,Cl-组成的立方体中心又镶入一个Cs+,每个Cl-与8个Cs+紧邻,每个Cs+与8个Cl-紧邻。
(5)代表干冰的是B,它属于分子晶体,干冰也是立方体结构,但在立方体的每个正方形面的中央都有一个CO2分子,每个CO2分子与12个CO2分子紧邻。
(6)离子晶体的熔点由其离子键的强弱决定,由于半径Na+
13. 阴、阳离子 离子键 方向 Na+ Cl-
【解析】略
14. 金刚石晶胞 4 74% 小于 Mg2+的半径比Na+小,同时O2-的半径比Cl-小
【详解】(1)原子晶体中原子之间以共价键结合;离子晶体中离子之间以离子键结合;分子晶体中分子之间以范德华力结合;金属晶体中金属阳离子与自由电子之间以金属键结合,所以只有金刚石晶胞以共价键结合的;
(2)铜晶胞为面心立方晶胞,Cu原子位于晶胞的6个面心和8个顶点上。每个面心是两个晶胞所共用,顶点是8个晶胞所共用。所以平均每个晶胞中铜原子的个数为,故每个晶胞中含有4个Cu原子。面心立方晶胞最密堆积,故金属原子在三维空间中以密置层采取ABCABC……堆积,空间利用丰为74%;
(3)MgO和NaCl晶体都是离子晶体。离子半径越小,离子带有的电荷数目越多,离子键就越强,断裂离子键使物质熔化、气化消耗的能量就越多,物质的熔点就越高。由于离子半径:Mg2+<Na+,O2-<Cl-,且MgO中阴阳离子都带2个单位电荷,而NaCl的阴阳离子都只带有1个单位电荷,所以离子键:MgO>NaCl,故物质的熔点:MgO>NaCl,即NaCl的熔点比MgO的小;
(4)晶胞中含有的正四面体结构数目为8×+6×+4=8,每个正四面体结构含有4个碳原子,则晶胞的质量m=(4×8×12)/NA g,晶胞的参数为a nm,则该晶胞的密度ρ=。
15.(1)
(2)3,3,6-三甲基辛烷
(3)、、都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差较小;AlF3通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,所以熔点相差较大
(4) CH3—O—CH2—CH2—CH2—CH3(各写出一种即可)
【详解】(1)乙苯可以看做是苯环上的一个氢原子被乙基取代的产物,结构简式为 。
(2)根据烷烃的系统命名法,选择最长的碳链做主链,该烷烃主链上的碳原子数为8个,命名为辛烷,从离支链最近的一端开始给主链编号,由于取代基离两端一样近,则应依据取代基位次最小原则,所以该烷烃的名称为3,3,6-三甲基辛烷。
(3)CF4、SiF4、BF3都是分子晶体,结构相似,分子间作用力相差较小,所以熔点相差较小;AlF3通过离子键形成离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,所以AlF3和CF4、SiF4、BF3熔点相差较大。
(4)五个碳原子连在一条链上,羟基可以连在任何一个碳原子上,和给出的有机物为碳架异构,该同分异构体可以是CH3CH2CH2CH2CH2OH或 等;变换羟基的位置可以写出位置异构,该同分异构体可以是HOCH2CH(CH3)CH2CH3或 等;醇和醚互为类别异构,该同分异构体可以是CH3OCH2CH2CH2CH3等。
16.高于
【详解】镁离子的半径小于钙离子的,即氧化镁的晶格能比氧化钙大,所以晶体熔点:MgO高于CaO,故答案为:高于。
17.(1)30~60℃时,SO2的脱除率增大的主要影响因素是:温度越高,CO(NH2)2水解生成(NH4)2CO3的速率越快,溶液中(NH4)2CO3的浓度越大,及升高温度可以加快反应速率;60~70℃时,SO2的脱除率较小的主要影响因素是:SO2在溶液中的溶解量越少,反应速率减慢
(2) 2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2 H2O2失去电子被氧化为O2,Fe3+得到电子后被还原为Fe2+,晶体中部分O原子失去后形成氧空位 1∶4 LaFeO2.6催化效果好,因为LaFeO2.6中含Fe2+(或氧空位)的物质的量更多,与H2O2反应时生成的·OH更多
(3)对反应的pH没有要求,反应后无需处理含Fe2+、Fe3+的溶液(废液)
【详解】(1)30~60℃时,SO2的脱除率增大的主要影响因素是:温度越高,CO(NH2)2水解生成(NH4)2CO3的速率越快,溶液中(NH4)2CO3的浓度越大,及升高温度可以加快反应速率;60~70℃时,SO2的脱除率较小的主要影响因素是:SO2在溶液中的溶解量越少,反应速率减慢;
(2)①脱硝时与发生氧化还原反应生成(NH4)2SO4和N2,反应的化学方程式:2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2;
②转化(1)的过程可以描述为:H2O2失去电子被氧化为O2,Fe3+得到电子后被还原为Fe2+,晶体中部分O原子失去后形成氧空位;
③化学式为可看作,La为+3价、O为-2价,可得5个Fe的化合价之和为+11,可由1个和4个组成,和的物质的量之比为1:4;
④其他条件一定,LaFeO2.6催化效果好,因为LaFeO2.6中含Fe2+(或氧空位)的物质的量更多,与H2O2反应时生成的·OH更多;
(3)使用固体催化剂的优点是:对反应的pH没有要求,反应后无需处理含Fe2+、Fe3+的溶液(废液)。
18.(1)
(2)
【详解】(1)立方晶胞沿x、y、z轴的投影均如题图所示,说明氨形成的晶体类型为体心立方堆积,配位数为8,每个晶胞中含有2个,则该晶体的密度为
(2)立方晶胞沿体对角线方向的投影图为正六边形,即投影图为。
【点睛】本题是先利用体心立方晶胞在三个坐标轴上的投影逆推晶胞类型,虽是逆向思维,但因为是非常熟悉、典型的晶胞,所以识别难度不大,难点在于推出体心立方堆积后,求其在体对角线上的投影,需要较强的空间思维能力,命题角度比较新颖。
19.(1)都为离子晶体,熔化克服离子键,氧离子半径比氯离子小,所带的电荷比氯离子多,氧化镁中的离子键强,熔点高
(2)+H3BO3+H2O=+
【解析】(1)
氧化镁和氯化镁都为离子晶体,熔化克服离子键,氧离子半径比氯离子小,所带的电荷比氯离子多,氧化镁中的离子键强,熔点高;
(2)
已知:H3BO3的电离常数Ka=5.8×10-10,H2CO3的电离常数Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,硼酸(H3BO3)的酸性比H2CO3弱但比强,故向饱和硼酸溶液中滴加少量Na2CO3溶液,发生反应的离子方程式为+H3BO3+H2O=+ 。
20. 定向移动 减弱
【详解】通常情况下金属晶体内部自由电子的运动是无固定方向的,在外加电场作用下会定向移动形成电流;温度升高,金属的导电性减弱,这是由于温度升高,金属离子的振动剧烈,阻碍电子的移动,所以导电能力下降。
21. 容量瓶 否 实验中需要准确量取苯的体积 否 若用水代替苯,NaCl会溶解,造成NaCl的体积不能准确测定出来
【分析】(1)容量瓶为定容仪器,能够较准确的测定体积;
(2)实验中需要准确量取苯的体积,因此不能用胶头滴管代替滴定管;
(3)NaCl会溶解,造成NaCl的体积不能准确测定出来;
(4)由实验中NaCl的质量与体积,可以得到NaCl晶体的密度,均摊法计算晶胞中Na+、Cl-数目,用阿伏加德罗常数表示出晶胞质量,最近的Na+与Cl-间的平均距离为acm,则晶胞棱长=2a cm,而晶胞质量等于晶体密度与晶胞体积乘积,联立计算。
【详解】(1)能够较准确的测定NaCl固体体积,所以步骤①中仪器最好用容量瓶;
(2)实验中需要准确量取苯的体积,因此不能用胶头滴管代替滴定管;
(3)不能用水代替苯,若用水代替苯,NaCl会溶解,造成NaCl的体积不能准确测定出来;
(4)NaCl的密度为g/cm3,最近的Na+与Cl-间的平均距离为acm,则晶胞棱长=2a cm,NaCl晶胞的体积=(2a)3cm3,晶胞中Na+离子数目=1+12×=4、Cl-数目=8×+6×=4,则NaCl晶胞的质量=g=g/cm3×(2a)3cm3,整理得NA=。
22.(1)球形冷凝管
(2) 要求控制温度低于0℃,冰浴只能控温到0℃ 除去混合液中的稀硫酸 玻璃棒、烧杯、分液漏斗
(3)异丙醇中存在羟基能形成分子间氢键,而亚硝酸异丙酯不能形成氢键
(4)(CH3)2CHONO+N2H4+KOH=KN3+(CH3)2CHOH+2H2O
(5)8
【详解】(1)图1中仪器B的名称球形冷凝管。
(2)制备KN3 时在异丙醇[(CH3)2CHOH]和H2SO4的混合溶液中逐滴加入NaNO2溶液,将反应容器置于冰盐浴中,控制温度低于0℃。冰浴只能控温到0℃,需要降低液体熔点,故应用冰浴只能控温到0℃以下。(CH3)2CHOH、H2SO4和NaNO2反应后会有硫酸剩余,需用NaHCO3的混合溶液除去混合液中的稀硫酸。洗涤时需要使用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、分液漏斗。
(3)异丙醇的沸点高于亚硝酸异丙酯沸点的原因是异丙醇中存在羟基能形成分子间氢键,而亚硝酸异丙酯不能形成氢键,分子间氢键可以增加物质的熔、沸点。
(4)根题意可知化学方程式为(CH3)2CHONO+N2H4+KOH=KN3+(CH3)2CHOH+2H2O。
(5)在一个晶胞中,每个K+周围离最近且相等的N只有2个,则晶体中每个K+周围离最近且相等的N共有个。
23.(1) 离子 Na>C>O
(2)CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
(3)过滤
(4) NH4Cl 增大NH的浓度,使NH4Cl更多地析出;使NaHCO3 转化为溶解度更大的 Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
(5) 洗涤 冷却 恒重操作
【分析】将氨气通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,发生反应CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl,经过滤(操作X)、洗涤得NaHCO3微小晶体(晶体A),再加热制得纯碱产品,其滤液(溶液B)是含有氯化铵和氯化钠的溶液,从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体,由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
【详解】(1)纯碱是碳酸钠,其固体是离子晶体。同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族自上而下原子半径逐渐增大,则组成该物质的元素原子的半径从大到小依次为Na>C>O。
(2)反应(1)生成碳酸氢钠和氯化铵,反应的化学反应方程式为CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl。
(3)将固体和溶液分离的操作名称是过滤。
(4)过滤后得到碳酸氢钠,溶液中含有氯化铵。处理后得到NH4Cl;由溶液 B 得到产品 A,氨气溶于水显碱性,则通入NH3的作用是增大NH的浓度,使NH4Cl更多地析出;其次使NaHCO3转化为溶解度更大的Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度;
(5)③过滤后需要洗涤,烘干后需要冷却,最后称量。④恒重操作最终得到固体b(g),即碳酸钡是bg,所以样品中纯碱的质量分数为。
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