图23是C60、硅、干冰和砷化镓的晶体结构或分子模型。
请回答下列问题:
(1)硅与碳同主族,写出硅原子基态时的核外电子排布式: 。
(2)从晶体类型来看,C60(如图甲)属于 晶体。
(3)二氧化硅结构跟晶体硅(如图乙)的结构相似,即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙晶体硅的结构,结合题中所给二氧化硅的结构信息,分析晶体二氧化硅中硅原子与共价键的个数比为 。
(4)图丙是干冰的晶胞模型,图中显示出的二氧化碳分子数为14个。实际上一个二氧化碳晶胞中含有 个二氧化碳分子,二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为 。
(5)有机化合物中碳原子的成键方式有多种,这也是有机化合物种类繁多的原因之一。丙烷和丙烯分子中2号碳原子的杂化方式分别是 和 。
(6)砷化镓属于第三代半导体,它能直接将电能转变为光能,砷化镓灯泡寿命是普通灯泡的100倍,而耗能只有其中10%,推广砷化镓等发光二极管(LED)照明,是节能减排的有效举措,图丁的砷化镓晶胞。试回答下列问题:
①下列说法正确的是 (填序号)。
A.砷化镓晶胞结构与NaCl相同 B.第一电离能:As<Ga
C.电负性:As<Ga D.砷和镓都属于p区元素
②砷化镓是将(CH3)3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到,该反应在700℃进行,反应的方程式为 。
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450-500°C),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下:
a.四氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
物质 |
SiCl4 |
BCl3 |
AlCl3 |
FeCl3 |
PCl5 |
沸点/℃ |
57.7 |
12.8 |
- |
315 |
- |
熔点/℃ |
-70.0 |
-107.2 |
- |
- |
- |
升华温度/℃ |
- |
- |
180 |
300 |
162 |
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式。
(2)装置A中g管的作用是;装置C中的试剂是;装置E中的h瓶需要冷却理由是。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,是铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:
①滴定前是否要滴加指示剂?(填“是”或“否”),请说明理由。
②某同学称取5.000g残留物,预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液,移取25.00ml,试样溶液,用1.000×10-2mol· L-1KMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是。
A、B、C、D、E、F均为短周期元素,且原子序数依次增大,A是原子半径最小的元素,B的最高价氧化物的水化物可与其氢化物反应形成离子化合物甲;A与D可以按照原子个数比4∶1形成化合物乙,且乙分子中含有18个电子,E与B同主族,C的阳离子与F的阴离子相差一个电子层,且可形成离子个数比为2:1的离子化合物丙。
(1)D的原子结构示意图为__________________,丙的电子式为____________________,E在周期表中的位置为_____________。
(2)下列说法正确的有__________________________
①化合物乙为正四面体形分子,是由极性键构成的非极性分子
② C、D、E、F原子半径由大到小的顺序为 C> D >E> F
③ B、E形成的氢化物中,B的氢化物稳定性更强,是因为该分子中存在氢键
④化合物甲和化合物丙都含有离子键和共价键
(3)已知通常状况下1g F在空气中完全燃烧放出a kJ的热量,请写出表示F燃烧热的热化学方程式。将燃烧产物通入BaCl2和HNO3的混合溶液,生成白色沉淀并放出无色气体,请用一个离子方程式表示该反应____________。
(4)写出一个由以上元素构成的10e-微粒与18e-微粒反应的离子方程式:
___________________________________________________________________
A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如图所示(反应条件未标出,部分产物可能省略),其中反应①是置换反应。
(1)若A、D、F都是非金属单质,且A、D所含元素同主族,A、F所含元素同周期,则反应①的化学方程式是。
(2)若A是常见的金属单质,D、F是气态单质,反应①在水溶液中进行,则反应②(在水溶液中进行)的离子方程式是;已知1 g D与F反应生成B时放出92.3 kJ热量,写出该反应的热化学方程式。
(3)若B、C、F都是气态单质,且B有毒,③和④两个反应中都有水生成,反应②需要一定条件才能发生,A、D相遇有白烟生成,则C与F反应的化学方程式是。
(4)若A、D为短周期元素单质,且所含元素的原子序数A是D的2倍,所含元素的原子核外最外层电子数D是A的2倍,③和④两个反应中都有颜色气体生成,反应④的化学方程式是。
(1)用热水配制AlCl3溶液,会出现浑浊现象,原因是(用离子方程式和必要的文字说明):
。要消除浑浊现象,又不污染药品,可加入适量的__________溶液。
(2)常温下,有①0.01 mol/L HCl溶液;②pH=12的氨水,其中水的电离程度①②,(选填“>”、“<”或“=”);若将①、②混合后所得溶液pH=7,则消耗溶液的体积:①②(选填“>”、“<”或“=”)。若用①来滴定未知浓度的氨水,通常选用____________作指示剂,达滴定终点时各离子浓度由大到小的顺序是_________________________________。
(3)某温度(T℃)时,测得0.01 mol·L-1NaOH溶液的pH=11,则在该温度下,将100 mL 0.2 mol·L-1的稀盐酸与100 mL 0.4 mol·L-1的NaOH溶液混合后,溶液的pH=。
A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,原子序数依次增大。A元素的一种核素质子数与质量数在数值上相等;B、E同主族,且核电荷数之比为1︰2;C的单质能与冷水剧烈反应,所得强碱性溶液中含有两种电子数相同的阴、阳离子;D的最外层电子数是内层电子总数的一半。试回答下列问题:
(1)F位于周期表中第________周期________族。
(2)常温时,39 g B、C按原子个数比1︰l形成的化合物X与足量CO2反应放出Q kJ的热量,写出该反应的热化学方程式;
写出少量X与FeCl2溶液反应的离子方程式_______________________________________。
(3)B、C、F组成的化合物Y是家用消毒剂的主要成分,Y的溶液呈碱性,用离子方程式解释其原因______________________________;起消毒作用的微粒电子式为_________。
(4)四原子分子Z与C的单质和水反应所得的阴离子电子数相等,Z的分子空间构型为___________型,它属于_________分子(填“极性”或“非极性”);请比较Z与DA3的沸点高低并加以解释_____________________________________________________。
(5)目前人们正在研究开发一种高能电池,它是以熔融的C、E单质为两极,以C离
子导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质,反应式为:2C+xE C2Ex。请写出电池放电时正负极的电极反应式,正极反应式:_______________________。用该电池作电源进行电解含有0.2 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的混合溶液500 mL时:若此电池工作一段时间后消耗23 g C单质。则阳极产生气体体积为:________L(标准状况下);电解后溶液加水稀释至2 L ,溶液的pH为:________。